Для заочников. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)

• Название: Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)
• Анкор: Для заочников
• Дата: 02.05.2022
• Размер: 417.39 Kb.
• Имя файла: _dlya_zaochnikov_WAhMML.docx
• Тип: Методические указания; #507822
• страница: 9 из 15

Пример 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты С₆Н₅СООН в 100 г сероуглерода, кипит при 46,529⁰С. Температура кипения сероуглерода 46,3°С. Вычислите эбуллиоскопическую кон­станту сероуглерода.

Решение. Повышение температуры кипения Δt=46,529 – 46,3 = 0,229⁰. Мольная масса бензойной кислоты 122 г/моль, Из формулы (1) находим эбуллиоскопическую константу:

Пример 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды, кристаллизуется при -0,279°С. Вычислить мольную массу глицерина.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, понижение температуры кристаллизации = 0 – ( -0,279) =0,279°. Масса глицерина m(г), - приходящаяся на 1000 г воды,


Подставляя в уравнение
(2)

данные, вычисляем мольную массу глицерина:
= 92г/моль.

Пример 4. Вычислите процентную концентрацию водного раствора мочевины (NH₂)₂CO, зная, что температура кристаллизации этого раствора равна —0,465°С.

Решение. Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следовательно, =0-(-0,465) =0,465°. Мольная масса мочевины 60 г/моль. Находим массу m(г) растворенного вещества, приходящуюся на 100 г воды, из формулы (2);
.

Общая масса раствора, содержащего 15 г мочевины, составляет 1000 + 15=1015 г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения

1015 г раствора – 15 г вещества

1000 – х х = 1,48%.
Контрольные вопросы
161. Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,296°С. Температура кристаллизации бензола 5,5°С Криоскопическая константа 5,1⁰. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Ответ: 128 г/моль.

162. Вычислите процентную концентрацию водного, раствора сахара

С₁₂Н₂₂О₁₁, зная, что температура кристаллизации раствора -0,93°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 14,6%.

163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86 °. Ответ: –1,03°С.

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры С₁₀Н₁₆О в 100 г бензола, кипит при 80,714°С. Температура кипения бензола 80,2°С. Вычислите эбуллиоскопическую константу бензола. Ответ: 2,57°

165. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глицерина С₃Н₅(ОН)₃, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 6,45%.

166. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содержащий 2,25 г этого вещества в 250 г воды, кристаллизуется при - 0,279°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 60 г/моль.

167. Вычислите температуру кипения 5%-ного раствора нафталина С₁₀Н₈ в бензоле. Температура кипения бензола 80,2°С. Эбуллиоскопическая константа его 2,57 °. Ответ: 81,25°С.

168. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при -0,465°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 °.

Ответ: 342 г/моль.

169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 4,25 г антрацена С₁₄Н₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718°С. Температура кристаллизации уксусной кислоты 16,65°С. Ответ: 3,9°.

170. При растворении 4,86 г серы в 60 г бензола температура кипения его повысилась на 0,81°. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе. Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57°. Ответ: 8.

171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 г некоторого неэлектролита в 500 г воды, равна -0,558°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 442 г/моль.

172. Какую массу анилина С₆Н₅NН₂ следует растворить в 50 г этилового эфира, чтобы температура кипения раствора была выше температуры кипения этилового эфира на 0,53°. Эбуллиоскопическая константа этилового эфира 2,12°. Ответ: 1,16 г.

173. Вычислите температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта C₂H₅OH, зная, что криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: — 0,82°С.

174. Сколько граммов мочевины (NH₂) ₂СО следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465°С? Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 1,12 г.

175. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глюкозы C₆H₁₂0₆, зная, что этот раствор кипит при 100,26°С. Эбул­лиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 8,25%.

176. Сколько граммов фенола С₆Н₅ОН следует растворить в 125 г бензола, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже температуры кристаллизации бензола на 1,7°? Криоскопическая константа бензола 5,1°. Ответ: 3,91 г.

177. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на 0,26°? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°.Ответ: 7,5 г.

178. При растворении 2,3 г некоторого неэлектролита в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372°. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 92 г/моль.

179. Вычислите температуру кипения 15%-ного водного раствора пропилового спирта С₃Н₇ОН. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52°. Ответ: 101,52°С.

180. Вычислите процентную концентрацию водного раствора метанола СН₃ОН, температура кристаллизации которого -2,79°С. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: 4,58%.
Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена
При решении задач этого раздела см. табл. 9, 12 приложения.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.

В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.

Пример 1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) HCl и NaOH; б) Pb(NO₃)₂ и Na₂S; в) NaClO и HNO₃; г) K₂CO₃ и H₂SO₄; д) CH₃COOH и NaOH.

Решение. Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:
а) HCl + NaOH = NaCl + H₂O
б) Pb(NO₃)₂ + Na₂S = PbS + 2NaNO₃
в) NaClO + HNO₃ = NaNO₃ + HClO
г) K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂ + H₂O
д) CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O
Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (H₂O, HClO), осадка (PbS), газа (CO₂).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода – более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства а) Na⁺ и Cl; б) Na⁺ и NO₃^¯; в) Na⁺ и NO₃^¯; г) K⁺ и SO₄^2-; д) Na⁺, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций:
а) H⁺ + OH^¯ = H₂O
б) Pb²⁺ + S^2- = PbS
в) ClO^¯ + H⁺ = HClO
г) CO₃^2- + 2H⁺ = CO₂ + H₂O
д) CH₃COOH + OH^¯ = CH₃COO^¯ = H₂O
Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:
а) SO₃^2- + 2H = SO₂ + H₂O
б) Pb²⁺ + CrO₄^2- = PbCrO₄
в) HCO₃^¯ + OH^¯ = CO₃^2- + H₂O
г) ZnOH⁺ + H⁺ = Zn²⁺ + H₂O
В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:
а) Na₂SO₃ + 2HCl = 2NaCl + SO₂ + H₂O
б) Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄ + 2KNO₃
в) KHCO₃ + KOH = K₂CO₃ + H₂O
г) ZnOHCl + HCl = ZnCl₂ + H₂O
Контрольные вопросы
181. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) NaHCO₃ и NaOH; б) K₂SiO₃ и HCl; в) BaCl₂ и Na₂SO₄.

182. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K₂S и HCl; б) FeSO₄ и (NH₄)₂S; в) Cr(OH)₃ и КОН.

183. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Mg²⁺ + CO₃^2- = MgCO₃
б) Н⁺ + ОН^¯ = Н₂О
184. Какое из веществ: Al(OH)₃; H₂SO₄; Ba(OH)₂ – будет взаимодействовать с гидроксидом калия? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями.

185. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакции взаимодействия в растворах между: а) КНСО₃ и Н₂SO₄; б) Zn(OH)₂ и NaOH; в) CaCl₂ и AgNO₃.

186. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CuSO₄ и H₂S; б) BaCO₃ и HNO₃; в) FeCl₃ и KOH.

187. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Cu²⁺ + S^2- = CuS
б) SiO₃^2- + 2H⁺ = H₂SiO₃
188. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Sn(OH)₂ и HCl; б) BeSO₄ и KOH; в) NH₄Cl и Ba(OH)₂.
189. Какое из веществ: KHCO₃, CH₃COOH, NiSO₄, Na₂S – взаимодействует с раствором серной кислоты? Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.

190. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) AgNO₃ и K₂CrO₄; б) Pb(NO₃)₂ и KI; в) CuSO₄ и Na₂S.

191. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) CaCO₃ + 2H⁺ = Ca²⁺ + H₂O + CO₂
б) Al(OH)₃ + OH^¯ = AlO₂^¯ + 2H₂O
в) PB²⁺ + 2I^¯ = PbI₂

192. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Be(OH)₂ и NaOH; б) Cu(OH)₂ и HNO₃; в) ZnOHNO₃ и HNO₃.

193. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Na₃PO₄ и CaCl₂; б) K₂CO₃ и BaCl₂; в) Zn(OH)₂ и KOH.

194. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
Fe(OH)₃ + 3H⁺ = Fe³⁺ + 3H₂O
Cd²⁺ + 2OH^¯ = Cd(OH)₂
H⁺ + NO₂^¯ = HNO₂
195. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CdS и HCl; б) Cr(OH)₃ и NaOH; в) Ba(OH)₂ и CoCl₂.

196. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Zn²⁺ + H₂S = ZnS + 2H⁺
б) НСО₃^¯ + Н⁺ = Н₂О + СО₂
в) Ag⁺ + Cl^¯ = AgCl
197. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Н₂SO₄ и Ba(OH)₂; б) FeCl₃ и NH₄OH; в) CH₃COONa и HCl.

198. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) FeCl₃ и KOH; б) NiSO₄ и (NH₄)₂S; в) MgCO₃ и HNO₃.

199. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
а) Be(OH)₂ + 2OH^¯ = BeO₂^2- + 2H₂O
б) CH₃COO^¯ + H⁺ = CH₃COOH
в) Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄
200. Какое из веществ: NaCl, NiSO₄, Be(OH)₂, KHCO₃ – взаимодействует с раствором гидроксида натрия. Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.
Гидролиз солей
Химическое обменное взаимодействие ионов растворенной соли с водой, приводящее к образованию слабодиссоциирующих продуктов (молекул слабых кислот или оснований, анионов кислых или катионов основных солей) и сопровождающиеся изменениям рН среды, называется гидролизом.

Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: а) KCN; б) Na₂CO₃; в) ZnSO₄. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение. а) Цианид калия KCN – соль слабой одноосновной кислоты (см. табл. 9) HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К⁺ и анионы CN^-. Катионы К⁺ не могут связывать ионы ОН^- воды, так как КОН – сильный электролит. Анионы же CN^- связывают ионы Н⁺ воды, образуя молекулы слабого электролита HCN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
C N^ˉ + H₂O HCN + OH^ˉ

Или в молекулярной форме
K CNˉ + H₂O HCN + KOH
В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОНˉ, поэтому раствор имеет щелочную реакцию (рН >7).

Б) Карбонат натрия Na₂CO₃ – соль слабой кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО₃^2-, связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО₃ˉ, а не молекулы Н₂СО₃, так как ионы НСО₃ˉ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н₂СО₃. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
С О₃^2- + Н₂О НСО₃ˉ + ОНˉ
или в молекулярной форме
N a₂CO₃ + H₂O NaHCO₃ + NaOH
В растворе появляется избыток ионов ОНˉ, поэтому раствор Na₂CO₃ имеет щелочную реакцию (рН > 7).

В) Сульфат цинка ZnSO₄ – соль слабого многокислотного основания Zn(OH)₂ и сильной кислоты H₂SO₄. В этом случае катионы Zn²⁺ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH⁺. Образование молекул Zn(OH)₂ не происходит, так как ионы ZnOH⁺ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)₂. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
Z n²⁺ + H₂O ZnOH⁺ + H⁺
или в молекулярной форме

2 ZnSO₄ + 2H₂O (ZnOH)₂SO₄ + H₂SO₄
В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO₄ имеет кислую реакцию (рН < 7).