Растворы (стр. 1 )

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВГОРОДСКИЙ ГОУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

РАСТВОРЫ

Пакет заданий для самостоятельной работы и промежуточного контроля

Великий Новгород

2006

УДК 546 (076.5)

Рецензенты:

Кандидат химических наук, доцент кафедры химии и экологии

Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры биологии и биохимии .

Растворы: Пакет заданий для самостоятельной работы и промежуточного контроля / Сост.: В. П. Кузьмичева, И. В. Летенкова, Е. А Пчелина; НовГУ им. Ярослава Мудрого. – Великий Новгород, 2006. – 30 с.

В пакете подобраны задания различной степени сложности по следующим разделам: «Концентрации растворов и способы их выражения», «Энергетика растворения», «Свойства разбавленных растворов», «Слабые электролиты. Степень и константа диссоциации», «Ионное произведение воды. Водородный показатель», «Обменные реакции в растворах электролитов», «Произведение растворимости», «Равновесие в растворах комплексных электролитов».

Пакет заданий предназначен для студентов, обучающихся по специальности 020101.65-Химия

© Новгородский государственный

Университет, 2006

© В. П. Кузьмичева, И. В. Летенкова,

Е. А Пчелина, составление, 2006

Содержание

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 4

I. КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ И СПОСОБЫ ИХ ВЫРАЖЕНИЯ.......... 5

II. ЭНЕРГЕТИКА РАСТВОРЕНИЯ................................................................... 7

III. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ.......................................... 9

IV. СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ. КОНСТАНТА И СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ 13

V. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ.. 15

VI. ОБМЕННЫЕ РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ................ 18

VII. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ.................................................. 22

VIII. РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. 25

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................. 30

ВВЕДЕНИЕ

В пакет заданий включены контрольные вопросы и задачи по теме «Растворы», которые могут быть использованы для подготовки и выполнения промежуточной контрольной работы при изучении курса химии по системе «РИТМ».

Задачи различной сложности позволяют оценить конкретные знания (задачи оценены в 1 балл), умение использовать теоретические знания для решения практических задач (2 балла). Задачи повышенной сложности (3 балла) имеют проблемное содержание или для их решения требуется использование законов различных разделов данной темы или других тем курса.

Контрольная работа проводится после выполнения лабораторных работ по данной теме и индивидуальных занятий, где обсуждаются основные теоретические положения и рассматривается решение типовых задач.

Варианты контрольных работ формируются преподавателем с учетом учебных планов специальностей и задач различной сложности.

Максимальная сумма балов, которую может набрать студент – 10 баллов. Сумма 9…10 баллов, полученная студентом, соответствует оценке «отлично», 7…8 баллов – «хорошо», 5…6 баллов – «удовлетворительно».

I. КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ И СПОСОБЫ ИХ ВЫРАЖЕНИЯ

Сколько граммов Na2CO3 содержится в 500мл 0,25н. раствора? (1б) Определите нормальность раствора хлорида железа (III), если в 0,3л раствора содержится 32,44г FeCl3. (1б) Сколько миллилитров 0,5М раствора H2SO4 можно приготовить из 15мл 2,5М раствора? (1б) В каком объеме 1М раствора и в каком объеме 1н. раствора содержится 114г Al2(SO4)3? (2б) На нейтрализацию 40мл раствора щелочи израсходовано 25мл 0,5н. раствора H2SO4. Какова нормальность раствора щелочи? Какой объем 0,5н. раствора HCl потребовался бы для этой цели? (2б) Сколько граммов Na2CO3 требуется для взаимодействия с 600мл 0,5 н. HNO3. (2б) Рассчитайте титр 0,04н. NaCl. (1б) Титр раствора гидроксида кальция равен 0,037г/мл. Вычислите молярную и нормальную концентрации этого раствора. (2б) В воде объемом 1л растворен аммиак объемом 500л (н. у.). Найдите массовую долю аммиака в полученном растворе. (2б) Какие массы йода и этилового спирта необходимы для получения йодной настойки массой 200г с массовой долей йода 5%. (1б) Определите массовую долю (%) хлорида калия в растворе, содержащем 0,053кг соли в 0,5л раствора. Плотность раствора ρ=1,063г/мл. (2б) На нейтрализацию кислоты массой 0,5г в водном растворе понадобился раствор 0,45н. NaOH объемом 26,4мл. Определите эквивалентную массу кислоты и ее молярную массу, если известно, что кислота трехосновная. Чему равен титр раствора щелочи? (3б) Выведите формулу для расчета массовой доли растворенного вещества в растворе с известной молярной концентрацией и плотностью. (3б) Какой объем воды надо прибавить к 100мл раствора серной кислоты (ω H2SO4=20%, ρ=1,14 г/мл), чтобы получить раствор с массовой долей кислоты равной 5%. (2б) Какой объем 0,03н. раствора H3PO4 следует прибавить к 162г раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH в растворе 4% с образованием дигидроортофосфата натрия? (3б) В 45г воды растворено 6,84г сахара C12H22O11. Вычислите молярные доли сахара и воды. (1б) Какую массу ацетона (CH3COCH3) надо растворить в воде объемом 60мл, чтобы получить раствор, моляльность которого равна 1,25моль/кг? (1б) Какую массу этилового спирта нужно добавить к 2,5 моль воды, чтобы получить раствор, содержащий равное число молекул спирта и воды? Чему равно это число? (2б) Составьте алгоритмы решения задачи данного типа: в лаборатории имеется концентрированный раствор соли с известной массовой долей. Как приготовить из него раствор соли определенной массы с заданной молярной концентрацией? (3б) Каким объемом 4н. раствора H2SO4 можно полностью разложить 0,65л раствора карбоната калия, плотность которого 1,189г/мл, а массовая доля K2CO3 в нем 20%. Какой объем займет выделившийся газ (н. у.)? (3б) Вычислите массовую долю (%) и моляльность в растворе 8н. HNO3, плотность равна 1,246г/мл. Каковы молярные доли HNO3 и H2O в этом растворе? (3б) Какую массу воды надо взять для растворения оксида натрия массой 46,5г, чтобы получить 10%-ный раствор NaOH? (2б) До какого объема необходимо разбавить концентрированную соляную кислоту объемом 100мл (ρ=1,18г/мл; ω(HCl)=36%), чтобы получить раствор, в котором ω(HCl)=10% (ρ=1,05г/мл)? (2б) При 200С смешано 0,7л бензола C6H6 и 0,8л толуола C6H5CH3. Вычислите молярные доли каждого из веществ в полученном растворе. Плотности бензола и толуола соответственно равны 0,879 и 0,876 г/мл. (2б) На нейтрализацию 20мл раствора, содержащего в 1л 12г щелочи, израсходовано 24мл 0,25 раствора кислоты. Рассчитайте эквивалентную массу щелочи. (2б)

II. ЭНЕРГЕТИКА РАСТВОРЕНИЯ

Объясните, в каком из растворителей – спирте, бензоле, четыреххлористом углероде – йод растворяется лучше всего, если известно, что энтальпии растворения равны соответственно 6,69; 17,57 и 24,37 кДж/моль. Изменение энтропии процесса J2(к)→J2(p) во всех трех случаях одинаково. (1б) Два равновесных процесса растворения газов в воде при определенной температуре могут быть представлены схемами:

а) H2S(г) ↔ H2S(p), ∆H1=-19,24 кДж

б) SO2(г) ↔ SO2(p), ∆H2=-35,98 кДж

Считая, что изменение энтропии (∆S0) процессов примерно одинаково, объясните, какой газ растворяется в большей степени. (1б)

Известно, что растворимость Ce2(SO4)3 в воде при t=100C равна 12,5г, а при t=300C равна 5г на 100г воды. Растворимость Pb(NO3)2 при тех же температурах равна соответственно 45 и 65г на 100г воды. К какому типу процессов – экзотермическому или эндотермическому – следует отнести растворение Ce2(SO4)3 и Pb(NO3)2 в воде? (2б) При растворении в воде 1г хлорида калия поглотилось 0,23 кДж теплоты. Вычислите энтальпию растворения соли. (1б) Энтальпия растворения H2SO4 в воде равна 74кДж/моль. Вычислите, какое количество теплоты выделится при растворении 180г серной кислоты. (1б) Теплота растворения NaOH в воде равна 41,6 кДж/моль. Какое количество теплоты выделится при растворении в воде 225г NaOH? (1б) Почему кристаллогидраты растворяются с поглощением теплоты, в то время как соответствующие безводные соли – с выделением? (1б) Энтальпия растворения безводного хлорида стронция -47,7кДж/моль, а энтальпия растворения кристаллогидрата SrCl2·6H2O равна 31,0кДж/моль. Вычислите энтальпию гидратации SrCl2. (1б) При растворении 52,06г BaCl2 в 400 молях H2O выделяется 2,16кДж теплоты, а при растворении моля BaCl2·2H2O в 400 молях воды поглощается 18,49кДж теплоты. Вычислите энтальпию гидратации безводного хлорида бария. (2б) При растворении 32г CuSO4 в 1000г воды выделяется 13,1кДж теплоты, а при растворении 50г CuSO4·5H2O в том же количестве воды поглощается 2,34кДж теплоты. Определите энтальпию гидратации сульфата меди безводного. (2б) Энтальпии растворения хлорида магния и его кристаллогидрата (MgCl2·6H2O) соответственно равны -20,3 и 3,8кДж/моль. Вычислите энтальпию образования кристаллогидрата. (1б) При растворении 10г NaOH в 250мл воды температура повысилась на 9,70С. Определите энтальпию растворения NaOH, принимая теплоемкость раствора равной 4,18Дж/г·К. (2б) На сколько градусов понизится температура при растворении 10,1г нитрата калия в 190г воды, если энтальпия растворения соли равна 34,9кДж/моль. Удельную теплоемкость считать равной 4,18Дж/г·К. (2б) При растворении 1 моля H2SO4 в 800г H2O температура повысилась на 22,40С. Определите энтальпию растворения серной кислоты, принимая удельную теплоемкость раствора равной 3,76Дж/г·К. (2б) При растворении 6,3г азотной кислоты в 200г H2O температура повысилась на 3,60С. Определите энтальпию растворения азотной кислоты. Удельную теплоемкость раствора принять равной 4,18Дж/г·К. (2б) Энтальпия растворения в воде глауберовой соли Na2SO4·10H2O равна 78,6кДж/моль. Рассчитайте на сколько градусов понизится температура при растворении 0,5 моля этой соли в 1000г H2O, приняв удельную теплоемкость раствора равной 4,18Дж/г·К. (2б) При растворении 10г безводного CaCl2 в 200г H2O температура раствора повысилась на 7,70С. Определите энтальпию гидратации безводного CaCl2, если известно, что энтальпия растворения кристаллогидрата CaCl2·2H2O равна 19,06кДж/моль. (3б) При растворении NH4Cl в 233г воды температура понизилась на 2,80С. Определите энтальпию растворения хлорида аммония, принимая удельную теплоемкость раствора равной 4,18Дж/г·К. (2б) Энтальпия растворения безводного сульфата магния составляет -84,94кДж/моль. На сколько градусов повысится температура воды, если в воде объемом 1л растворить сульфат магния массой 40г? Удельная теплоемкость раствора равна 4,18Дж/г·К. (3б) Теплота растворения нитрата аммония равна -26,32кДж/моль. Какую массу NH4NO3 надо растворить в 0,2л воды, чтобы понизить температуру на 60С? Удельная теплоемкость раствора равна 3,77Дж/г·К. (3б)

III. СВОЙСТВА РАЗБАВЛЕННЫХ РАСТВОРОВ

Какие свойства разбавленных растворов не зависят от природы растворенного вещества? Какое из них не зависит также от природы растворителя? (1б) В 1л раствора содержится 1021 молекул растворенного неэлектролита. Вычислить осмотическое давление раствора при 298К. (1б) Не вычисляя осмотического давления, определите, какой раствор при одной и той же температуре обладает бóльшим осмотическим давлением: содержащий в 1л 3г нафталина C10H8 или 3г антрацена C14H10? (1б) Водные растворы фенола C6H5OH и мочевины CO(NH2)2 содержат в 1л равные массы растворенных веществ. Температура растворов одинакова. У какого из растворов осмотическое давление больше? Во сколько раз? (1б) Сколько граммов глицерина C3H5(OH)3 должен содержать 1л раствора, чтобы его осмотическое давление было таким же, как и у раствора, содержащего 4,5г формальдегида CH2O при той же температуре? (1б) Сколько граммов глюкозы (C6H12O6) содержится в 200мл раствора, осмотическое давление которого при 370С составляет 810,4кПа? (1б) Сколько молекул растворенного вещества – неэлектролита содержится в 1мл раствора, осмотическое давление которого при 540С составляет 6065Па? (2б) Изотонический коэффициент 0,2н. раствора NaOH равен 1,8. Вычислите осмотическое давление этого раствора при 100С. (1б) В 8л раствора содержится 1 моль KBr. Осмотическое давление раствора при 00С равно 5,56атм. Чему равна α? (2б) Растворы CaCl2 с концентрацией 1,9 моль/л и глюкозы с концентрацией 4,05 моль/л изотоничны. Чему равна степень диссоциации хлорида кальция? (2б) Каково давление пара над 10%-ным водным раствором сахара C12H22O11 при 1000С? (2б) Определите атмосферное давление, если раствор 6,4г нафталина C10H8 в 117г бензола C6H6 закипает при 800С. Давление пара чистого бензола при 800С 100500Па. (2б) Определите атмосферное давление, если раствор 51,3г сахара C12H22O11 в 120г воды закипает при 99,50С. Давление пара чистой воды при данной температуре 99540Па. (2б) Вычислите молекулярную массу неэлектролита, если давление пара над его 8%-ным раствором в этиловом спирте C2H5OH при 200С составляет 7,02кПа, а давление пара над чистым растворителем при той же температуре равно 7,22кПа. (2б) Над каким водным раствором неэлектролита – одно - или двумоляльным – давление пара больше и во сколько раз? (2б) Осмотическое давление водного раствора глицерина C3H8O3 составляет при 00С 567,3кПа. Приняв плотность раствора равной единице, вычислите давление пара над раствором при 00С, если давление пара воды при той же температура составляет 610,5Па. (2б) При какой температуре будет замерзать 45%-ный раствор метилового спирта в воде? Криоскопическая константа воды равна 1,86К∙кг/моль.(2б) При какой температуре начнет замерзать раствор 500мл глицерина C3H8O3 (ρ=1,26г/мл) в 4л воды? (2б) Какова массовая доля этилового спирта (%) в его водном растворе, замерзающем при -0,50С? Криоскопическая константа воды равна 1,86К∙кг/моль. (2б) В 50г воды растворено 6г неэлектролита. Определите молярную массу неэлектролита, если раствор замерзает при -3,720С. Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. (2б) В каком соотношении (по массе) надо смешать воду и глицерин C3H8O3, чтобы получить смесь, замерзающую при -200С? Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. (2б) В 5г бензола C6H6 растворили 1г полимера с эмпирической формулой (C2H4)n. Температура замерзания раствора на 0,440С ниже, чем температура замерзания чистого растворителя. Определите n, если криоскопическая константа бензола 5,12 К∙кг/моль. (2б) Раствор 34,2 сахара C12H22O11 в 750г воды охладили до -3,720С. Сколько граммов льда при этом выкристаллизовалось? Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. (3б) При растворении 1 моля KNO3 в 1л воды температура замерзания понизилась на 3,010С. Определите кажущуюся степень диссоциации KNO3 в данном растворе. Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. (2б) Температура замерзания 8%-ного раствора хлорида калия равна -3,7420С. Рассчитайте степень диссоциации соли в растворе. Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. (2б) При какой температуре будет кипеть 50%-ный (по массе) раствор сахара C12H22O11 в воде? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52К∙кг/моль.(2б) Имеются водные растворы глюкозы C6H12O6 и мочевины CO(NH2)2 с одинаковой массовой долей (%) растворенного вещества. Как должны соотносится повышения температур кипения растворов? Эбуллиоскопическая константа воды 0,52К∙кг/моль. (2б) Раствор, состоящий из 4,6г глицерина C3H8O3 и 200г ацетона, кипит при 56,730С. Чистый ацетон закипает при 56,30С. Вычислите эбуллиоскопическую константу ацетона. (2б) При растворении 2,43г серы в 30г бензола C6H6 температура кипения бензола повысилась на 0,810С. Из скольких атомов состоят молекулы серы в растворе? Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57К∙кг/моль. (2б) Расположите в порядке возрастания температуры кипения водные растворы моляльной концентрации: 1m C12H22O11; 0,1m C6H12O6; 0,1m C3H8O3; 1m NaCl. (1б) Растворы, содержащие в равном количестве воды, первый – 0,5моля глюкозы, второй – 0,2моля CaCl2, кипят при одинаковой температуре. Определите кажущуюся степень диссоциации CaCl2 в этом растворе. (1б) Раствор неэлектролита в воде кипит при температуре на 0,3120С выше температуры кипения воды. Вычислите величину понижения температуры кристаллизации этого раствора. (1б) Сколько граммов глюкозы C6H12O6 необходимо растворить в 200мл воды, чтобы: а) повысить температуру кипения раствора на 10С; б) понизить температуру кристаллизации на 10С? Криоскопическая константа воды 1,86К∙кг/моль. Эбуллиоскопическая константа воды 0,52К∙кг/моль. (2б)

IV. СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ. КОНСТАНТА И СТЕПЕНЬ ДИССОЦИАЦИИ

Какой величиной удобнее пользоваться при описании поведения слабого электролита в растворе: степенью диссоциации или константой диссоциации? Расположите кислоты – уксусную, азотистую, муравьиную, фтороводородную – в порядке возрастания их силы. (1б) Составьте уравнения ступенчатой диссоциации и выражения для констант диссоциации по каждой ступени для H4As2O7. Какие частицы находятся в водном растворе этой кислоты? (2б) Распределите указанные вещества по двум группам: 1) слабые электролиты; 2) электролиты средней силы – в зависимости от степени диссоциации в водных растворах: CH3COOH, HF, NH4OH, H2S, H2SO3, H3PO4. Концентрации растворов равны 0,1моль/л. Для многоосновных кислот учтите только первую ступень диссоциации. (2б) В каком из двух сравниваемых растворов частичная концентрация будет выше (степень диссоциации принимается одинаковой): а) 0,1н. раствор KCl и 0,1н. раствор AlCl3; б) 1М раствор Н2SO4 и 0,5М раствор Fe2(SO4)3. (3б) Считая диссоциацию полной, вычислите концентрацию:

а) ионов Al+3 в 0,2М растворах солей AlCl3, Al2(SO4)3;