Курсовая работа № 1
по неорганической химии для студентов заочно-дистанционного отделения
1.Химия s-элементов
Задача 1.1.Напишите уравнения следующих реакций
KO2 + H2O |
Mg + HNO3(очень разб. ) |
Na2O2 +CO2 |
Be + 2 KOH – t(сплавление)→K2BeO2 + H2↑ |
LiNO3 -t |
Be + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Be(OH)4] + H2↑ |
Ca(HCO3)2 + Са(ОН)2 |
Гидролиз ВаS BaS + 2H2O → 2H2S↑ + Ba(OH)2 |
Mg(NO3)2 + K2CO3 + Н2О |
BaSO4 + 2C –t (cпл.)ВаS + 2СО2 |
Решение
1) 4 KO2 + 2 H2O 4КОН + 3О2↑
2) 2Na2O2 +2 CO2 2Na2CO3 + O2↑
3) Термическое разложение нитрита лития:
4 LiNO3 2Li2O +4 NO2 + O2↑
4) Ca(HCO3)2 + Са(ОН)2 2 СаСО3 + 2Н2О + 2 СО2↑
5) Водные растворы солей нитрата магния и карбоната калия реагируют по уравнению:
Mg(NO3)2 + K2CO3 → 2KNO3 + MgCO3↓
6) С разбавленной азотной кислотой магний реагирует по уравнению:
4 Mg + 10HNO3 → 4 Mg(NO3)2 + NO2↑ + 5 H2O
7) Сплавление бериллия с гидроксидом калия протекает по уравнению:
Be + 2 KOH → K2BeO2 + H2↑
8) Be + 2 NaOH + 2 H2O → Na2[Be(OH)4] + H2↑
9) Гидролиз сульфита бария. Сульфит бария соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой. В воде диссоциирует на ионы:
ВаS ↔ Ва2+ + S2-
Гидролиз по аниону. Т.к. заряд сульфид-иона (S2-), гидролиз пойдет в 2 ступени (стадии).
I ступень.
S2- + HOH → HS- + OH- (т.к. в растворе накапливаются гидроксид-ионы, среда – щелочная)
Ba2+ + S2- + HOH→ HS- + OH- + Ba2+
2BaS + 2H2O → Ba(HS)2 + Ba(OH)2
II ступень
HS-+ HOH → H2S + OH- (среда – щелочная)
Ba2+ + HS-+ HOH → H2S + OH- + Ba2+
Общее уравнение гидролиза:
BaS + 2H2O → 2H2S↑ + Ba(OH)2
10) Сплавление сульфата бария с углеродом протекает по уравнению:
BaSO4 + 2C ВаS + 2СО2↑
Задача 1.2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) K KOH KCl K2SO4 KNO3 KNO2
б) NaNO3 NaCl NaOH NaHCO3 Na2CO3
в) Be ….Be(OH)2 BeO BeSO4 Be2(OH)2CO3
Решение:
а) K KOH KCl K2SO4 KNO3 KNO2
2H2O + 2K → 2KOH + H2
КОН + НCl→ КCl +Н2О
2KCl + H2SO4 → K2SO4 + 2HCl
K2SO4 + 2 HNO3 → 2KNO3 + H2SO4
2KNO3 → 2KNO2 + О2
б) NaNO3 NaCl NaOH NaHCO3 Na2CO3
NaNO3 + HCl NaCl + HNO3
2 NaCl + 2H20 → 2NaOH + H2 + Cl2 (электролиз)
NaOH + H2CO3 →NaHCO3 + H2O
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑ (t= 60-200oC)
в) Be ….Be(OH)2 BeO BeSO4 Be2(OH)2CO3
Be +2 HCl →2 BeCl2 + H2↑
BeCl2 + 2 NaOH → Be(OH)2↓ + 2 NaCl
Be(OH)2 → BeO + H2O (при нагревании до 400 °C)
BeO + H2SO4 → BeSO4 + H2O
4BeSO4 + 2Na2CO3 + H2O →2 [BeOH]2CO3 + 4 Na2SO4 + CO2
Задача 1.3. Для нейтрализации 100 мл насыщенного при 298 К раствора гидроксида кальция потребовалось 40 мл 0,1 н раствора хлороводородной кислоты. Рассчитайте произведение растворимости (ПР) Са(ОН)2 при этой температуре.
Решение
Реакцию нейтрализации гидроксида кальция хлороводородной кислотой протекает по уравнению:
Ca(OH)2 + 2 HCl → CaCl2 + 2 H2O
Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то концентрация Са(ОН)2 определяется из соотношения:
Молярная концентрация эквивалента (нормальность) – это концентрация, которая показывает количество вещества эквивалента, содержащегося в 1 л раствора. Поскольку молярная масса эквивалента Ca(OH)2 = 74/2 = 37 г/моль, то в растворимость Ca(OH)2 37*0,04 *0,1= 0,148 При растворении Ca(OH)2 в раствор переходит 1 моль ионов Са2+ и вдвое больше ионов ОН-. Следовательно, в насыщенном растворе [Са2+] = 1,48*10-1; [ОН-] = 2,96*10-1
Отсюда ПРCa(OH)2 = [Са2+]*[ОН-]2 = 1,3*10-2
Ответ: 1,3*10-2
Задача 1.4. Определите рН 0,1 М раствора NaHCO3, если первая и вторая константы диссоциации угольной кислоты соответственно равны 4,2 *10-7 и 4,8 *10-11 .
Решение
Раствор NaHCO3, с позиций протолитической теории, представляет собой раствор амфолита, величина рН в котором может быть вычислена по формуле:
рН = 1/2 [ pK1(Н2СО3) + pK2(Н2СО3) ]
Поскольку диссоциирует слабый электролит степень диссоциации находим по формулам:
Определяем концентрацию ионов Н+ при диссоциации по первой ступени:
СН+ = α*С0 = 2,05*10-4*0,1 =2,05*10-5
pK1(Н2СО3) = - lgCH+ = -lg(2,05*10-5) = 5 –lg2,05=5 – 0,31 = 4,69
По второй ступени:
СН+ = α*С0 = 2,2*10-6*0,1 =2,05*10-5 =2,2*10-7
pK2(Н2СО3) = - lgCH+ = -lg(2,2*10-7) = 7 –lg2,2 = 7 – 0,34 = 6,66
рН = ½ (4,69 + 6,66) = 5,675
Ответ: 5,675
Задача 1.5. В каком объеме насыщенного раствора карбоната кальция cодержится 2г CaCO3? ПР(CaCO3) = 4,8*10-9.
Решение
Записываем уравнение гетерогенного равновесия в насыщенном растворе соли:
Са2+ + СО32- ↔ СаСО3 ↓
Согласно уравнению ПРСаСО3 = [Са2+] * [СО32-] = 4,8*10-9. Поскольку в насыщенном растворе, не содержащем посторонних избыточных ионов, равновесные концентрации [Са2+] и [СО32-] равны, их можно обозначить [Са2+] = [СО32-] = Х, и тогда ПРСаСО3 = Х2
Х =
Следовательно, в насыщенном растворе СаСО3 содержится 6,9*10-4 моль/л. Растворимость в г получим, умножив концентрацию в моль/л на молярную массы СаСО3. (100 г/моль).
6,9*10-4 * 100 = 6,9*10-2 г/л.
Составляем пропорцию:
В 1 л насыщенного раствора содержится 0,069 г СаСО3
В Х л « « 2 г СаСО3
Откуда
Ответ: 28,98 л