Химия (стр. 8 )

5. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие цепочки превращений:

а) Al® K[Al(OH)4] ® Al(OH)3 ® AlCl3 ® Al(OH)3 ® Al2O3 ;

б) Fe ® FeCl2 ® FeCl3 ® Fe(OH)3 ® FeS ® Fe2O3 ® Fe;

в) CuSO4 ® Cu ® CuO ® Cu ® Cu(NO3)2 ® Cu(OH)2 ;

г) Na2ZnO2 ® ZnCl2 ® Na2ZnO2 ® Zn(OH)2 ® Na2[Zn(OH)4] ;

д) H2S ® S ® SO2 ® K2SO3 ® K2SO4 ® KHSO4 ® K2S2O7.

6. Как можно различить вещества в следующих смесях: а) метанол и толуол, б) метанол и этиленгликоль, в) метанол и хлороформ.

3.10  КОНКУРСНЫЕ И ОЛИМПИАДНЫЕ ЗАДАЧИ

При решении задач чаще всего вызывают затруднения такие задачи, где описаны химические превращения с веществом, о котором почти ничего не известно. Решение подобных задач требует хороших знаний характерных свойств и реакций неорганических и органических веществ. Следует также учитывать, что один и тот же реагент может различным образом взаимодействовать с веществами, относящимся к разным классам соединений. Например, так называемый «аммиачный раствор оксида серебра» содержит ионы серебра, гидроксид аммония и воду. Ионы серебра могут окислять альдегидо-группу (реакция серебряного зеркала), замещать водород у концевой тройной связи в алкинах, осаждать из растворов S2-, I-, Br-, Cl--ионы. Вода гидролизует алифатические галогениды, нитрилы (в присутствии ионов серебра и гидроксида аммония гидролиз усиливается). Гидроксид аммония реагирует с кислотами с образованием солей. Таким образом, «аммиачный раствор оксида» серебра является кóмплексным реагентом, что следует всегда учитывать.

Пример: А, Б, В – изомеры. Они реагируют с аммиачным раствором оксида серебра. Во всех случаях получается желтоватый осадок, содержащий 57,5% Ag и вещества Г, Д, Е. При окислении в мягких условиях Г, Д, Е образуются соединения Ж, З, И. Вещества Ж и З в отличие от И вступают в реакцию серебряного зеркала с образованием соединений, образующих при прокаливании со щёлочью один и тот же продукт – изобутан. Что представляют собой вещества А, Б и В?

Р е ш е н и е :

Превращение веществ А, Б, В в Г, Д, Е можно описать реакциями:

RBr + NH4OH Þ ROH + NH4Br и NH4Br + AgOH Þ AgBr¯ + NH4OH.

То, что образуется бромид серебра, а не иодид подтверждается расчётом:

Элемент	Серебро	Галоген
Масса, г	57,5	42,5
Атомная масса	107,9	Аотн
Мольное соотношение элементов	1	1
Количество элемента, моль	0,533 Þ	0,533 (по соотношению атомов в молекуле AgHal)

Следовательно, атомная масса галогена равна

Aотн= m / n = 42,5/ 0,533 =79,8, что соответствует атому брома.

Поскольку в первом превращении образуются спирты, то их мягкое окисление должно приводить к образованию альдегидов или кетонов:

ROH ® R¢CHO или ROH ® R²COR².

Так как кетоны в отличие от альдегидов не вступают в реакцию серебряного зеркала, то вещество И является кетоном, а вещества Ж и З – альдегидами.

В реакции «серебряного зеркала» из альдегидов Ж и З образуются соответствующие кислоты: R¢CHO ® R¢COOH.

Их прокаливание со щёлочью приводит к декарбоксилированию:

R¢COOH ® R¢H + CO2, где R¢ это (CH3)3C-.

Таким образом, согласно последнему уравнению реакции и по условию задачи R¢ является изобутилом. Следовательно, исходные вещества А, Б и В являются изомерами бромпентана ( C5H11Br ). Из 5 возможных изомеров C5H11Br веществами А и Б могут быть (СH3)2CH-CH2-CHBr и (СH3)3C-CH2Br. Веществом В может быть C3H7-CHBr-CH3 или C2H5-CHBr-C2H5.

При решении некоторых задач весьма эффективен «способ подбора». Подбор вариантов элементов, формул соединений, основанный на стехиометрических законах или закономерностях Периодической системы элементов , а также на закономерностях классов органических соединений и формул гомологических рядов, позволяет существенно облегчить решение.

Пример: Сожгли 22 объёма смеси паров двух алканов (соседей в гомологическом ряду) с 47 объёмами кислорода. Реакция прошла полностью с образованием 24 объёмов СО2 и 46 объёмов паров воды. Определите качественный и количественный состав смеси углеводородов.

Р е ш е н и е: Учитывая, что объём газа пропорционален числу моль газа, и принимая, что 1 объём равен молярному объёму (Vm), найдем мольное отношение продуктов сгорания к исходным веществам:

nпр / nисх = (n(CO2)+n(H2O))/ (n(смеси)+n(O2)=(24+46)/ (22+47)=70/69=1,014.

Для ряда С1—С4 запишем уравнения реакций горения и вычислим отношения количества продуктов реакций к количеству исходных веществ:

CH4+2O2ÞCO2+2H2O nпр/nисх=(1+2)/ (1+2)=1,000

C2H6+3,5O2Þ2CO2+3H2O nпр/nисх=(2+3)/ (1+3,5)=5/4,5=1,111

C3H8+5O2Þ3CO2+4H2O nпр/nисх=(3+4)/ (1+5)=7/6=1,167

C4H10+6,5O2Þ4CO2+5H2O nпр/nисх=(4+5)/ (1+6,5)=9/7,5=1,200

Далее отношение nпр/nисх быстро нарастает. Сравнение nпр/nисх=1,014 с данным рядом и учёт, что алканы являются соседями в гомологическом ряду, позволяет заключить, что условию задачи удовлетворяет смесь CH4 и C2H6.

Положим, что сгорает х моль CH4 и у моль C2H6, тогда:

хCH4+2хO2ÞхCO2+2хH2O

уC2H6+3,5уO2Þ2уCO2+3уH2O

Суммарно: хCH4+уC2H6+(2х+3,5у)O2Þ(х+2у)CO2+(2х+3у)H2O

Поскольку х+у=22 моль, а х+2у=24 моль, решая систему уравнений, получаем х=20 моль, у=2 моль.

Объёмные доли газов в смеси составляют:

j(CH4)=a(CH4)=x/(x+y)=20/22=0,91 или 91%об;

j(C2H6)=a(C2H6)=у/(x+y)=2/22=0,091 или 9,1%об.

В ряде случаев при решении задач на химическое равновесие для составления материальных балансов целесообразно использовать следующий приём. Под уравнением реакции составляется табличка, в которой записываются количества веществ до начала протекания реакции, количества веществ прореагировавших и образовавшихся, а также количества веществ по окончании реакции. При заполнении таблицы учитывается стехиометрия реакции. Такой способ является наглядным и позволяет избежать случайных ошибок.

Пример: Для получения метана предварительно нагретую смесь СО и Н2 поместили в замкнутый сосуд, содержащий катализатор. Через некоторое время установилось равновесие, и давление газов в сосуде понизилось на 20% по сравнению с первоначальным. Каков был состав исходной смеси, если известно, что равновесие установилось после того, как СО прореагировал на 20%, а температура в ходе реакции поддерживалась постояной?

Р е ш е н и е: Уравнение реакции синтеза метана имеет вид

СО +3Н2ÛСН4+Н2О.

По условию равновесное давление pк на 20% меньше исходного давления po, т. е. pк=po—0,2po=0,8po. Температура и объём в ходе реакции не изменяются, следовательно, используя уравнение (4) для исходного состояния (poV=noRT) и равновесного состояния (pкV=nкRT), выразим количество исходной смеси (no) через отношение давлений и количество равновесной смеси газов (nк):

no=nк´(po/pк)=nк´(po/0,8po)=nк/0,8 (уравнение А).

Положим, что в реакцию вступило х моль СО и у моль Н2, тогда количество исходной смеси составит:

no=х+у (уравнение В).

При определении количеств веществ в равновесной смеси для удобства составим таблицу:

	СО	Н2	СН4	Н2О
Соотношение по уравнению реакции	1	3	1	1
Было до реакции	Х	y	0	0
Израсходовалось	0,2х	3´0,2х = 0,6х
Осталось (образовалось ) к моменту равновесия	x-0,2х =0,8х	у - 0,6х	0,2х	0,2х

Количество газов (в моль) после реакции составляет: nк=n(CO)+n(H2)+n(CH4)+n(H2O)= 0,8x+y-0,6x+0,2x+0,2x = 0,6x+y (уравнение C)

Исходя из уравнений А, В и С получаем: (х+у)=(0,6х+у)/0,8. Решение уравнения даёт, что х=у, т. е. мольные доли СО и Н2, а, следовательно, и их объёмные доли равны, и составляют по 50%.

Задачи

71. 1 моль вещества АБ полностью растворили в концентрированной азотной кислоте при нагревании. К полученному раствору прилили избыток раствора нитрата бария. При этом выпал белый осадок массой 231 г. К отстоявшемуся жёлтому раствору прилили избыток щёлочи и образовавшийся бурый осадок отфильтровали, высушили и прокалили. Масса остатка составила 79,2 г. Определите элементы А и Б. Напишите уравнения всех реакций.

72. Два углеводорода, содержащие углерод массовой долей 85,7% , при взаимодействии с хлором образуют хлориды, содержащие хлор массовой долей 46,4%, а при реакции с бромом дают бромиды с массовой долей 79,2%. Определите формулы исходных углеводородов.

73. Какая масса SbCl3 выпадет в осадок при охлаждении до 00 С 500 г 97,8%-ого раствора трихлорида сурьмы, если известно, что в насыщенном при этой температуре растворе массовая доля соли составляет 85,7%?

74. Навеску 7,8 г бензола бромировали в присутствии порошка железа до исчезновения паров брома. Масса органических продуктов бромирования составила 18,4 г. Выделившийся бромоводород поглотили 100 мл воды. Определите концентрацию получившегося раствора кислоты.

75. На 3 г сплава двух металлов подействовали разбавленной серной кислотой, при этом выделилось 343 мл газа (н. у.). Остаток массой 2 г растворили в концентрированной серной кислоте, при этом для поглощения выделившегося газа потребовалось 15 г раствора гидроксида натрия (w = 8,40%). Определите состав сплава.

76. Технический гидроксид натрия массой 10,0 г растворён в воде; объём раствора составил 1,00 л. На нейтрализацию 25 мл этого раствора пошло 60,6 мл соляной кислоты, содержащей 0,102 моль кислоты на 1 дм3 раствора. Рассчитайте массовую долю чистого вещества в техническом гидроксиде.

77. При сжигании 36 г вещества, содержащего углерод, водород и некоторый металл, получено 33,6 л CO2 (н. у.), 40,5 г воды и 25,5 г твёрдого остатка. Определите формулу исходного вещества и приведите наиболее характерные реакции этого соединения.

78. 1,1-дибромпропан был обработан избытком спиртового раствора гидроксида калия. Полученное вещество А нагрели до 600о С в присутствии древесного угля и выделили два продукта Б и В, которые вступают в реакцию бромирования как в присутствии FeBr3, так и на свету, причём при монобромировании соединения Б в каждом случае образуется по одному продукту, а В – три различных монобромпроизводных. Что представляют собой вещества А, Б и В? Запишите уравнения реакций.

79. При сгорании смеси порошков двух металлов в кислороде масса смеси возросла в 2,284 раза. Известно, что соотношение металлов в смеси составляет 4 : 5 (по массе). Какие металлы удовлетворяют условиям задачи, если известно, что степень окисления этих металлов в соединениях более +1?

80. Смесь трёх неизвестных газов имеет плотность, равную плотности азота. При пропускании смеси через избыток бромной воды, объём и масса смеси уменьшаются в 1,5 раза. Пропускание остатка смеси над раскалённым оксидом меди(II) и затем над твёрдой щёлочью приводит к уменьшению массы и объёма ещё в 2 раза. Определить качественный и количественный состав исходной смеси.

81. При действии металлического натрия на смесь хлорпропана и бромбутана образовалось 32,9 г кристаллического продукта с массовой долей брома 53,5%. Рассчитать состав образовавшейся при этом смеси алканов, если мольная доля содержащегося в ней соединения с наименьшей молекулярной массой составляет 20%.

82. Раствор некоторой соли имеет жёлто-коричневый цвет. Его разделили на три равные части. Через одну часть раствора пропустили SO2. После пропускания 0,672 л газа (н. у.) окраска раствора исчезла. К другой части раствора прилили раствор нитрата серебра – выпал белый творожистый осадок массой 25,8 г. К третей части раствора добавили раствор карбоната натрия, при этом выпал буро-коричневый осадок и выделился газ. Напишите формулу соли и приведите уравнения реакций, отвечающих описанным превращениям.

83. При полном сгорании 12,84 г вещества В образовалось 8,10 л СО2 (измеренного при температуре 250С и давлении 110 кПа), 2,16 г воды и 8,28 г карбоната калия. В 35,55 мг вещества В содержится 1020 молекул. Определите формулу вещества В и изобразите графические формулы его изомеров.

84.  При количественном сгорании 10 объёмов смеси паров двух алканов в 71 объёме О2, образовалась смесь 44 объёмов СО2 и 54 объёмов паров воды. Определите качественный и количественный состав смеси углеводородов, если известно, что алканы являются соседями в гомологическом ряду.

85. Константа диссоциации молекулярного йода при 3000С и давлении 101,3 кПа составляет 10-3. Допуская, что йод в этих условиях ведёт себя как идеальный газ, определите его плотность и долю молекул, распавшихся на атомы.

86. В 100 миллилитрах 36%-ного раствора гидроксида натрия (d=1,39) растворили 5,75 г металлического натрия. Определите массовую долю вещества в растворе после окончания реакции.

87. Какой объём воздуха (н. у.) потребуется для сжигания 5,0 л смеси метана и ацетилена, относительная плотность которой по гелию равна 5,0?

88. 5,0 г хлорбензола бромировали в присутствии бромида железа(III) до исчезновения паров брома. Выделившийся бромоводород поглотили 100 мл воды, при этом получился раствор кислоты с массовой долей вещества 1,95%. Определите какие органические продукты бромирования и в каком количестве получились.

89. В условиях дугового разряда в смеси метана и аргона (отношение объёмов газов 1:1) образовался ацетилен. Вычислите степень превращения метана, если в полученной газовой смеси объёмная доля ацетилена составляет 5,00%. Считается, что побочные реакции метана не идут.

90. Смесь сульфата калия, нитрита калия и нитрата калия по данным химического анализа содержит 10,24% азота и 40,97% кислорода (по массе). Определите массовые доли солей в смеси.

91. Была взорвана смесь алкена с избытком кислорода. Плотность по водороду газовой смеси продуктов взрыва оказалась ниже плотности по водороду исходной смеси на 1,958. После конденсации воды из продуктов реакции плотность по водороду оставшейся газовой смеси составила 19,00. Напишите графическую формулу алкена, если известно, что при его озонировании с последующим гидролизом озонида в качестве одного из продуктов образуется триметилуксусный (пивалевый) альдегид.

92. Оксид магния, полученный при прокаливании 50,4 г карбоната магния, растворён в строго необходимом количестве 25%-ого раствора серной кислоты. Полученный раствор охлаждён, что привело к выпадению семиводного гидрата соли, при этом массовая доля безводной соли в растворе составила 26,2%. Найти массу выпавших кристаллов.

93. Окисление смеси двух гомологов бензола перманганатом калия в кислой среде приводит к образованию одноосновной кислоты и газа. Известно, что для нейтрализации карбоновой кислоты требуется такое же количество щёлочи, которое может прореагировать с образовавшимся газом. Определите массовые доли гомологов бензола в смеси.

94. 30 г смеси карбида кальция и карбида алюминия обработали избытком разбавленной серной кислоты, в результате выделилось 12,6 л газа (н. у.). Определите объём водорода, необходимый для полного гидрирования полученной газовой смеси.

95. 106,8 г смеси трехвалентного металла, его оксида и сульфида при обработке водой даёт 20,16 л газа (н. у.), а при обработке соляной кислотой - 33,6 л газа. Определите качественный и количественный состав смеси, если массовая доля кислорода в ней - 22,47%.

96. Найдите массовые доли NaClO4, NaClO3 и Na2SO4 в смеси, если по данным анализа она содержит 13,7%Cl и 47,3%O.

97. Окисление хлором 17,5%-ого раствора FeCl2 продолжают до тех пор, пока массовые доли FeCl2 и FeCl3 не станут равными. Определите массовые доли солей в полученном растворе.

98. В реакции 2NO+Cl2Û2NOCl исходные концентрации NO и Cl2 составляли 0,4 и 0,3 моль/л. Как и во сколько раз изменится скорость прямой реакции по сравнению с начальной к тому моменту, когда прореагирует половина количества NO?

99. При электролизе подкисленного серной кислотой раствора сульфата никеля образовалось 3,24 л кислорода и 2,58 л водорода (н. у.). Сколько никеля выделилось на катоде?

100. Один моль сероводорода поместили в сосуд объёмом 30 л и нагрели до 10000С, при этом давление в сосуде оказалось равным 500 кПа. Вычислите константу равновесия реакции 2H2SÛ2H2+S2 (газ) при этой температуре.

101. Один моль хлорида аммония поместили в наполненный воздухом сосуд объёмом 10 л (н. у.) и нагрели до 2200С. Давление в сосуде оказалось равным 196 кПа. Вычислите долю хлорида аммония подвергшегося разложению.

102. При действии избытка перманганата калия на 300 г водного раствора пероксида водорода в присутствии серной кислоты выделилось 2 л газа. Рассчитайте массовую долю пероксида водорода в исходном растворе.

103. Сколько нужно взять уксусного ангидрида и пергидроля (массовая доля пероксида водорода 30%), чтобы, смешав их, получить 1000 г раствора пероксоуксусной кислоты? Допустить, что Н2О2 и Н2О количественно реагируют с уксусным ангидридом.

104. В результате выдерживания смеси газообразных водорода и брома в закрытом сосуде содержание брома уменьшилось в 6 раз по сравнению с исходным, при этом массовая доля бромоводорода составила 54%. Определите массовую долю Br2 в исходной смеси.

105. Вычислите массовую долю железа в его сплаве с алюминием, если известно, что 1 кг сплава содержит 0,26 г электронов, а масса покоя электрона составляет а. е.м..

106. Оксид меди(II), полученный с выходом 80% при пропускании тока кислорода через трубку с 6,4 г раскалённой меди, растворили в строго необходимом количестве 20%-ого раствора серной кислоты. При охлаждении раствора выпали кристаллы пятиводного сульфата меди(II). Массовая доля кристаллогидрата оставшегося в охлаждённом растворе составила 25%. Найдите массу кристаллов, выпавших в осадок.

107. Какую массу кристаллогидрата CaCl2×6H2O необходимо добавить к 47 мл 25%-ого раствора Na2CO3 (d=1,08), чтобы получить раствор, в котором массовая доля Na2CO3 составила бы 10%?

108. Масса баллона, содержащего алкан под давлением 800 кПа, составляла 4,242 кг. После очистки баллона от углеводорода и заполнения его 154 л азота (н. у.) масса баллона стала равной 4,300 кг, а давление газа в нём – 1800 кПа. Температура в обоих случаях была одинаковой. Какой алкан содержался в баллоне?

109. На смесь сульфида натрия и гидросульфида натрия массой 25,7 г подействовали 300 мл 25%-ого раствора серной кислоты (r=1,18 г/мл). При этом выделилось 8,96 л газа (н. у.). Найдите массовые доли солей в смеси.

110. К смеси 16,0 л оксидов азота(I) и азота(IV) добавили 20,0 л воздуха (21%об О2, 78% N2, 1% Ar). Элементный анализ полученной газовой смеси показал, что массовая доля в ней азота составляет 52,81%. Определите объёмную долю оксидов азота в исходной газовой смеси.

111. Газ, выделившийся при взаимодействии избытка концентрированной азотной кислоты с 8 г меди, пропустили через 300 мл 6%-ого раствора гидроксида натрия (r= 1,07 г/мл). Определите массовые доли всех веществ в полученном растворе.

112. Смесь нитратов серебра и меди(II) прокалили. Образовавшаяся газовая смесь имеет плотность по гелию 10,72 (н. у.). Определите массовую долю нитрата серебра в смеси солей.

113. Относительный выход реакции 4HCl + O2 Û 2H2O(пар) + 2Cl2 после установления равновесия составил 12,5%. Исходный состав смеси хлороводорода с кислородом был стехиометрическим. Вычислите константу равновесия реакции при условии, что реакция протекала в закрытом сосуде.

114. Определите объём хлороводорода, который необходимо смешать с 8,5 л газовой смеси азота с диметиламином с относительной плотностью по водороду 20, чтобы последняя изменилась на 20%.

115. Определите объём газа (н. у.), который выделился при действии концентрированной соляной кислоты на продукт прокаливания перманганата калия массой 31,6 г, если при прокаливании масса образца уменьшилась на 4%.

116. При взаимодействии 8,42 г алкена с водным раствором перманганата калия выпало в осадок 8,70 г диоксида марганца и образовался диол. Определите формулу алкена.

117. 40 л (н. у.) смеси азота и углекислого газа с относительной плотностью по водороду 20,7 медленным током пропустили через 200 мл 9%-ого раствора гидроксида натрия (d=1,10). Определите относительную плотность по водороду оставшейся газовой смеси и массу гидрокарбоната натрия, выделившегося в осадок, если его растворимость составляет 6,9 г в 100 г воды.

118. Какой максимальный объём SO2 (н. у.) может быть поглощён 290 мл раствора Na2CO3 с массовой долей вещества 16,9% и плотностью 1,18 г/мл?

119. Определите объём 60%-ой ортофосфорной кислоты (r=1,423 г/мл), которая необходима для полного перевода 430 г преципитата (CaHPO4×2H2O) в двойной суперфосфат (Са(Н2РО4)2) . Сколько необходимо также взять воды, чтобы получить насыщенный при 200С раствор двойного суперфосфата, если при этой температуре в 100 г воды растворяется 0,9 г соли?

120. 50,4 г смеси бромида и хлорида натрия растворили в воде и добавили небольшой избыток нитрата серебра. При этом образовалось 109.6 г осадка. Найдите массы солей в исходной смеси.

121. При полном сгорании 44,8 л природного газа, содержащего метан и этан, образовалось 62,72 л СО2 и 86,4 г воды. Вычислите объёмные доли алканов в природном газе.

122. Взорвали 22,4 л смеси ацетилена с избытком сухого воздуха. Для поглощения образовавшегося углекислого газа потребовалось 36,0 мл 10%-ого раствора гидроксида натрия (d=1,11). Вычислите объёмные доля ацетилена и кислорода в исходной газовой смеси.

123. Определите массовые доли азотной и серной кислот в смеси, если известно, что при добавлении к 10 г этого раствора избытка BaCl2 выделилось 2,33 г осадка, а для нейтрализации получившегося раствора потребовалось 2,5 мл раствора NaOH (w=30%, r=1,33 г/мл).

124. К 13 л смеси водорода, азота и метана добавили 20 л кислорода. После взрыва объём смеси сократился до 14,4 л. Оставшуюся газовую смесь пропустили через раствор гидроксида калия - объём газовой смеси сократился до 7,2 л. Определите объёмы всех газов до взрыва.

125. Какой минимальный объём воздуха (н. у.) необходимо затратить на окисление 1,2 кг смеси пририта (FeS2) и серы, содержащей по данным элементного анализа 55,7% S и 44,3% Fe?

126. Смесь нитрата и нитрита аммония нагревали до полного её разложения. После конденсации паров воды объём образовавшейся смеси газов оказался равным 3,43 л, а плотность этой смеси по водороду составила 14,71. Вычислите массовые доли солей в исходной смеси и массовую долю в ней азота.

127. Какой объём раствора гидроксида рубидия с концентрацией 0,5 моль/л следует прибавить к 1,0 кг раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей вещества 19,6%, чтобы получить раствор, содержащий 267г гидрофосфата рубидия?

128. Смесь аргона и кислорода (плотность по водороду 17,33) подвергнута действию тихого электрического разряда, после чего её плотность возросла до 19,47. Рассчитайте количественный состав газовой смеси до эксперимента и после.

3.11 ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ

1. а) дихлорэтан, б) бутановая кислота, в) метилэтилкетон; 2. а) Na2SO4 б) Ag2Cr2O7, в) CuSCN; 3. MgSO4*7H2O; 4. 80%; 5. C6H12, 84 г/моль; 6. C6H5O2SCl; 7. C4H10; 8. а) C2H6SO; б) C4H8Br2; 9. 0,185 моль, 0,217 моль; 10. 1,33 моль или 117 г; 11. 78,3 г; 12. 37,2 г; 13. 284 г; 14. 0,045моль водорода и 0,03моль гидроксокомплекса алюминия; 15. 0,021 моль BaCO3 и 0,079 моль Ba(HCO3)2; 16. 0,05 моль FeBr2, 0,05 моль FeBr3; 17. а) по 0,01 моль гидрокарбоната и хлорида натрия; б) по 0,005 моль воды и СО2 и 0,01 моль хлорида натрия; стаканчик в опыте б на 2,2 г легче; 18. а) по 1 моль хлороводорода и NaHSO4;

б) по 0,8 моль тех же веществ; 19. 0,125 моль гидросульфата кальция и 0,250 моль сульфата кальция; 20. 13,5 л; 21. 1,58 кг; 22. 106 л, 439 г; 23. 135 мл; 24. 100 г; 25. 5,7%; 26. 844 мл; 27. 70%H2, 30%CO; 28. 24%NO2, 36%NO, 40%N2; 29. на 1,8 л; 30. 20%Н2, 80%HCl; 31. 5%CO2, 20%NH3, 40%O2, 35%N2; 32. 6; 33. 33% метана, 67% азота; 34. 230 г; 35. 23%; 36. 8840 м3. 37. 2,17 кг; 38. 50%; 39. 80% метана, 10% ацетилена, 10% пропена и 123 л воздуха; 40. 5,4 г; 41. 23,7%, 15,2%; 42. 35,5% Zn; 43. 25% SO2, 75%O2; 44. 56%H2O, 44%D2O; 45. 46,1%SO2, 53,9%SO3; 46. 5,6 г Pb, 4,4 г Cu; 47. 1304 кДж/моль; 48. 135,2 кДж/моль; 49. 2208 кДж; 50. 40%, 60%; 51. 22800 кДж; 52. 10 моль Cl2, 10 моль Н2, 20 моль NaOH, 25,5%; 53. 1,6 г; 54. 1 моль; 55. 0,59 г, 104 мл; 56. 2,52 моль Cu, 2,52 моль H2SO4, 1,26 моль О2; 57. 15,2 г Ni, 164,7 г О2, 20,1 г Н2; 58. 55,6 г; 59. 1567 мл; 60. 33,45 г; 61. 4,9%; 62. а) 8,8%; б) 11,2%; 63. 2000 г; 64. 3,05%; 65. 43,9 мл; 66. 37,5 г; 67. 80%; 68. 159 мл; 69. а) 2,3%; б) 4,7%; 70. 30,7%; 71. FeS; 72. Пропен и циклопропан; 73. 422 г; 74. 9,9%; 75. 33% цинка и 67% меди; 76. 98,9%; 77. (CH3)3Al; 78. А – пропин, Б – 1,3,5-триметилбензол, В – 1,2,4-триметилбензол; 79. Бериллий и алюминий или магний и бериллий; 80. По 33%об. этилена, СО, N2; 81. 0,04 моль гексана, 0,1 моль гептана, 0,06 моль нонана; 82. FeCl3; 83. C7H4О3К2 , орто-, мета - и пара-изомеры (КО)C6H4(СООК)—калийной соли оксибензолкарбоновой кислоты; 84. 60%об. бутана и 40% пентана; 85. 5,316 г/л, 1,58%; 86. 41,55%; 87. 52 л; 88. 0,025 моль бромхлорбензола; 89. 22,22%; 90. 31,13% KNO2, 36,99% KNO3, 31,88% K2SO4; 91. (CH3)3C-CH=CH2; 92. 18 г; 93. 46% толуола и 54% этилбензола; 94. 8,5 л; 95. 0,4 моль Al, 0,5 моль Al2O3, 0,3 моль Al2S3; 96. 31% перхлората, 14% хлората и 55% сульфата; 97. по 9,6%; 98. уменьшится в 6 раз; 99. 0,175 моль; 100. Кр=41, Кс=0,4; 101. 1,6%; 102. 1,01%; 103. 830 г уксусного ангидрида и 170 г пергидроля, 11,4%; 104. 64%; 105. 20%; 106. 10,9 г; 107. 14 г; 108. пропан; 109. 46% сульфида и 54% гидросульфида; 110. 14% N2O и 86% NO2; 111. 2,6% NaNO2, 3,2% NaNO3 и 2,8% NaOH; 112. 23%; 113. 0,00335; 114. два варианта ответа: 5,24 л или 8,15л; 115. 9,4 л; 116. бутен; 117. 20,1 и 26 г; 118. 24,4 л; 119. 285,5 мл кислоты и 64792 мл воды; 120. 22 г бромида натрия и 28,4 г хлорида натрия; 121. 60% метана и 40% этана; 122. 5% ацетилена и 19,9% кислорода; 123. 3.15% азотной кислоты и 9,8% серной кислоты; 124. 7,2 л метана, 3 л азота и 2,8 л водорода; 125. 2992 л; 126. 11,9% нитрата аммония, 88,1% нитрита аммония, 39,1%N; 127. два варианта ответа: 6 л или 10 л; 128. до эксперимента -- О2 62%об и Ar 38%об, после – О2 32,6%об, Ar 42,7%об и О3 24,7%об.

4 ПРИЛОЖЕНИЕ

(справочное)

Некоторые физико-химические постоянные

Постоянная Авогадро NA=6,022´1023 моль-1

Постоянная Фарадея F = 96485 Кл/моль

Универсальная газовая постоянная R=8,314 Дж/ (моль´К)

Нормальное атмосферное давление – 1,013 ´105 Па

Нормальная температура t=0,0000C или T=273,1 K

Молярный объём идеального газа при н. у. – 22,41 л/моль

Средняя молярная масса сухого воздуха при н. у. – 28,9 г/моль

Плотность сухого воздуха при н. у. – 1,29 г/л

Плотность воды при температуре 3,980С – 1,000 кг/л

Содержание кислорода в земной атмосфере 23%мас. или 21%об.

Ряд стандартных электродных потенциалов металлов (ряд напряжений)

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Ag Hg Pt Au

увеличение значений электродного потенциала

увеличение окислительной способности иона металла (М+n)

увеличение восстановительной способности металла (М0)

Ряд относительной электроотрицательности элементов (ОЭO)

Cs Rb K Ba Na Sr Li Ca Mg Cr Be Al Zn Sn Fe Cu Pb Si Sb Ag B As Te P H ®

®H Se C S I Br N Cl O F

увеличение относительной электроотрицательности

ОЭО элементов в периодах увеличивается слева направо.

В группах ОЭО элементов уменьшается сверху в низ.

Сведения о растворимости важнейших солей

Названия солей	Растворимость соответствующих солей
Нитраты Ацетаты	Все соли растворимы
Хлориды Бромиды Иодиды	Все соли растворимы, кроме солей Ag+, Cu+, Pb2+, Hg22+, HgI2, BiI3
Сульфаты	Все соли растворимы кроме солей Ba2+, Sr2+, Ca2+, Pb2+, Ag+, Hg22+
Сульфиды	Почти все соли малорастворимые, кроме Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+,NH4+ Соли Al3+, Cr3+, Be2+ полностью гидролизуются
Карбонаты Ортофосфаты Силикаты	Все соли малорастворимые, кроме солей Na+, K+, Rb+, Cs+, NH4+ Карбонаты Al3+, Cr3+ полностью гидролизуются

Литература

1.  Химия для поступающих в вузы: Учеб. пособие. 2-ое изд. испр. – М.: Высш. шк., 1993. – 447 с. или Пособие по химии для поступающих в вузы. Учеб. издание. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Новая Волна», Дом ОНИКС», 2000.—464 с.: ил.

2.  , Задачи по химии для поступающих в вузы. – М.: Высш. шк., 1986. –238 с.

3.  . Начала современной химии: Справ. изд.: Пер. с англ. – Л.: Химия, 1989. – 784 с.

4.  М. Фримантл. Химия в действии. В 2-х ч.: Пер. с англ.—М.: Мир, 1991.—950 с., ил.

5.  . Применение Международной системы единиц физических величин в химии: Практ. пособие.—М.: Высш. шк., 1990.—96 с.: ил.

Содержание

Предисловие.......................................….................................................................….…...3

1  Классификация и номенклатура неорганических веществ……….................……..3

1.1  Простые вещества…………………………………………………………………4

1.2  Сложные вещества………………………………………………………………..4

Бинарные соединения……………………………………………………………..7

Гидроксиды……………………………………………………………………….12

Соли………………………………………………………………………………..17

2  Уравнения химических реакций……………..……………………………………...21

2.1  Реакции ионного обмена в растворах электролитов……………………………23

2.1.1  Электролитическая диссоциация химических веществ...………………23

2.1.2  Растворимость веществ в воде……………………………………………27

2.1.3  «Движущая сила» ионных реакции………..……………………………..28

2.1.4  Составление уравнений ионных реакций………………………………...28

2.1.5  Реакции гидролиза солей………………...………………………………..33

2.2  Окислительно-восстановительные реакции….…………………………………39

Типичные окислители и продукты их восстановления………………………...41

Типичные восстановители и продукты их окисления………………………….42

Вещества с окислительно-восстановительной двойственностью……………..43

2.2.1  Типы окислительно-восстановительных реакций………….…………...43

2.2.2  Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций…44

3  Расчётные задачи по химии………………………………………………………….53

3.1  Точность вычислений и единицы измерений…………………………………...53

3.2  Основные понятия необходимые для стехиометрических расчётов в химии..54

3.3  Способы выражения концентрации вещества…………………………………..68

3.4  Выход реакции……………………………………………………………………73

3.5  Закон сохранения вещества и закон сохранения массы…………….………….75

3.6  Термохимические расчёты……………………………………………………….78

3.7  Электролиз………………………………………………………………………..80

3.8  Задачи на приготовление растворов…………………………………………….86

3.9  Решение качественных задач…………………………………………………….90

3.10  Конкурсные и олимпиадные задачи…………………………………………94

3.11  Ответы к задачам………………………..…………………………………...103

4  Приложение (справочное)…………………………………………………………104

Литература…………………………………………………………………………..105

Кафедра неорганической химии

Химия. Пособие для слушателей Малого факультета СПбГТИ(ТУ)

Владимир Иванович Башмаков

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Отпечатано с оригинал-макета. Формат издания 60´90 1/16.

Объём 7,0 п. л. Тираж экз. Заказ

Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт (Технический Университет), ИК «Синтез»

__________________________________________________________________________ С-Пб, Московский пр.,26

[1] В учебной литературе иногда используется некорректный термин «нерастворимые соли».

* Вместо цинкат-иона ZnO22- правильнее записывать гидроксо-комплекс цинка [Zn(OH)4]2-. Соли – цинкаты – получаются в расплавах щелочей, в водных растворах цинкаты неустойчивы и превращаются в гидроксо-комплексы. Это замечание относится и к солям других амфотерных гидроксидов, образующихся в щелочных средах.

** Правильнее реакцию записать, как образование гидроксо-комплекса:

Zn(OH)2 + 2OH - Û [Zn(OH)4]2-.

* К высшим кислородсодержащим кислотам относят кислоты, содержащие центральный атом в высшей степени окисления. К низшим кислородсодержащим кислотам относят кислоты, содержащие центральный атом в низких положительных степенях окисления.