контр. раб.1 МА,НТ ХИМИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Могилёвский государственный университет продовольствия

Кафедра химии

Контрольная работа №1

по дисциплинам:

«Химия», «Общая, неорганическая и физическая химия»

Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников специальностей

36 09 01 «Машины и аппараты пищевых производств» 36 20 01 «Низкотемпературная техника и энергетика»

53 01 01 «Автоматизация технологических процессов и производств»

МОГИЛЕВ 2009

УДК 54 (076.5)

Рассмотрены и рекомендованы К изданию на заседании Кафедры химии Протокол №4

от «14» апреля 2003 г.

Составитель кандидат хим. наук, доц. Жогальский А.Н. Рецензент ст. препод. Огородников В.А.

	3
1.	Содержание .......................................................................................	3
2.	Общие методические указания ........................................................	4
3.	Моль. Эквивалент .............................................................................	5
4.	Концентрация растворов ..................................................................	8
5.	Ионно-обменные реакции ................................................................	11
6.	Гидролиз солей..................................................................................	13
7.	Окислительно-восстановительные реакции ....................................	15
8.	Гальванические элементы ................................................................	18
9.	Электролиз ........................................................................................	22
10. Коррозия металлов ..........................................................................		25
11. Жёсткость воды ...............................................................................		28
12. Химия элементов ............................................................................		29
	Таблица вариантов контрольных заданий ......................................	32
	Литература .......................................................................................	34

4

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Химия является одной из фундаментальных естественнонаучных дисциплин. Знание химии необходимо для плодотворной творческой деятельности инженера любой специальности. Изучение химии позволяет получить современное научное представление о механизме превращения химических соединений, о свойствах технических материалов и применении химических процессов в современной технике. Необходимо прочно усвоить основные законы химии, овладеть техникой химических расчетов, выработать навыки самостоятельного выполнения химических экспериментов и обобщения наблюдаемых фактов. Знание химии необходимо для успешного последующего изучения общенаучных и специальных дисциплин.

Основной вид учебных занятий студентов-заочников- самостоятельная работа над учебным материалом. Освоение химии слагается из следующих элементов: изучение материалов дисциплины по учебникам и учебным пособиям; выполнение контрольных работ; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации (очные и письменные); посещение лекций; сдача зачета по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу.

Контрольная работа содержит10 задач по основным разделам химии. К каждому разделу дается краткий теоретический обзор, решения наиболее типичных задач и условия контрольных задач. Студент выбирает задачи, соответствующие его варианту.

К выполнению контрольной работы студент приступает после проработки соответствующих глав учебника и методического пособия. Контрольная работа выполняется в отдельной тетради с полями 4 см четко и ясно. Задачи и решения записываются в порядке, указанном в контрольной работе. Каждая задача должна содержать: условие, решение, ответ и вывод. В конце работы приводится список использованной литературы с указанием учебника и года издания. Работа должна быть датирована, подписана студентом и представлена в университет на рецензирование.

Контрольная работа должна быть выполнена в соответствии со своим вариантом. Каждый студент выполняет вариант контрольного задания, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета(шифра). Например, номер студенческого билета 86524, две последние цифры 24, им соответствует вариант контрольного задания 24. Таблица вариантов контрольных заданий приведена в конце пособия. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, не принимается на рецензию и не зачитывается.

Если контрольная работа не зачтена, ее следует выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и выслать на рецензирование вместе с незачтенной работой. Исправления следует приводить в конце тетради, а не в рецензированном тексте.

Изучение курса заканчивается экзаменом. К сдаче экзамена допускаются студенты, у которых зачтены контрольные работы и сдан зачет по лабораторному практикуму. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку, направление на экзамен, зачтенные контрольные работы и тетрадь с зачтенными лабораторными работами.

5

ЗАДАНИЕ 1

МОЛЬ. ЭКВИВАЛЕНТ

С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерения (СИ), состоящая из шести основных единиц: длина – метр (м), масса – килограмм (кг), время – секунда (с), сила тока – ампер (А), термодинамическая температура – кельвин (К), сила света – кандела (кд). 14 Генеральная конференция по мерам и весам (1971 г.) утвердила в качестве седьмой единицы моль (М) – единицу количества вещества.

Моль любого вещества содержит6,02-1023 (число Авогадро) структурных единиц (атомов, молекул, ионов и т.д.). 1 моль молекул любого газа при нормальных условиях занимает объем, равный 22,4 л.

Количество молей вещества обозначается n и для вещества х записывается n(х). Например: n(О2) = 0,3 моль. Количество молей вещества находят по формуле

n(x) = m(x) , где m – масса вещества, М – его мольная масса.

M (n)

Па практике количество вещества измеряют также в молях эквивалента. Молярная масса эквивалента вещества х обозначается М[f экв (х)х], где f экв (х) -

фактор эквивалентности вещества .х Фактор эквивалентности вещества х- это число, которое показывает, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна в

+

данной кислотно-основной реакции одному иону Н или в данной окислительновосстановительной реакции одному электрону. Число моль эквивалентов вещества х обозначается n[f экв (х)х ]. Для упрощения записи вместо fэкв (х) указывается его значение. Например: М( ½ Н2S04 ) = 49 г/моль; n ( 13 Аl) = 0,7 моль эквивалента.

Число моль эквивалентов вещества (х) равно отношению массы вещества (х) к молярной массе эквивалента вещества (х).

n[fэкв(х)х]=	m(х)
	М [fэкв(x)x]

По закону эквивалентов числа моль эквивалентов всех веществ, участвующих и образующихся в реакции, одинаковы. Таким образом, для уравнения реакции в общем виде аА + вВ = сС выполняется следующее соотношение:

n[ f экв (А)А] = n[f экв(В) В] = n[f экв(С)С].

Применив значение n [f экв (х)х ] для взаимодействующих веществ, можно записать:

m( A) = M [ fэкв(А)А] m(B) М [ fэкв(В)В]

6

Указанное соотношение является математическим выражением следствия закона эквивалентов: массы взаимодействующих веществ прямо пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ.

В случае реакции в растворах более удобно пользоваться следующим следствием из закона эквивалентов:

V ( A) = C[ f экв (B)B] V (B) C[ fэкв (A)A] ,

то есть объемы реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальным концентрациям.

Пример

На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите молярные массы эквивалента оксида и металла.

Решение Для приведенного примера можно написать соотношение:

	m(MeO)	=	M (12 MeO)		,откуда
	V (H2 )		V (12 H	2 )

M ( 12 MeO) = m(MeO) ×V (H 2 )

V ( 12 H 2 )

M (1 2 MeO) = 7,09 ×11,2 = 35,45 г/моль

2,24

Согласно закону эквивалентов:

М[ƒэкв(МеО)МеО] = М[ƒэкв(Ме)Ме] + М[ƒэкв (О)О], откуда молярная масса эквивалента металла равна;

M[fэкв(Me)Me]= M[f экв(МеО)МеО] - M[f экв(О)О] = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.

Молярная масса эквивалента кислорода равна 8 г/моль .

Ответ: М( 1/2 МеО) = 35,45 г/моль; М(1/2 Me) = 27,45 г/моль.

Контрольные задачи

1.Сколько молекул и моль молекул при н.у. содержится в 2,8 дм3 О2?

2.Сколько молекул и моль молекул содержится в 276 г карбоната калия?

7

3. В какой массе NaOH содержится столько же моль эквивалентов, сколько в 104

гКОН?

4.Определите молярные массы эквивалентов гидроксида алюминия в реакциях:

Аl(ОН)3 + 3НСl = А1С13 + 3Н2О, Аl(ОН)3 + 2НС1 = А1(ОН)С12 + 2Н2О.

5.Из 1,35 г оксида металла получено3,15 г его нитрата. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

6.Из 1,3 г гидроксида металла получено2,85 г его сульфата. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

7.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты (Н3РO3) израсходовано 1,29 г КОН. Вычислите молярную массу эквивалента. На основании расчета составьте уравнение реакции.

8. Вычислите молярные массы эквивалентов НРO в реакциях образования:

3 4

а) гидрофосфата натрия; б) ортофосфата кальция. Запишите формулы указанных соединений.

9.В каком количестве Сr(ОН)3 содержится столько же моль эквивалентов веще-

ства, сколько в 174,96 г Mg(OH)2 ?

10.Из 3,31 г нитрата металла получено2,78 г его хлорида. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла.

11.Масса 2 л газа (н.у.) равна 3,93 г Вычислите мольную массу газа и массу одной молекулы газа.

12.Сколько молекул и моль молекул содержит в 256 г диоксида серы? Какой объем (н.у.) занимает это число молекул?

13.Исходя из молярной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды в граммах.

14.Чему равен при н.у. молярный объем эквивалента кислорода? На сжигание 1,5

гдвухвалентного металла требуется0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла.

15.Избытком гидроксида калия подействовали на растворы солей: а) дигидрофосфата калия, б) нитрата дигидроксовисмута. Напишите уравнения этих реакций и определите молярные массы эквивалентов указанных веществ.

16.На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано7,998 г NaOH. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты, фактор эквивалентности и основность кислоты в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции.

17.Чему равен при н.у. молярный объем эквивалента водорода? Вычислите молярную массу эквивалента металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовано 0,28 л водорода (н.у.).

18.1,6 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислите молярную массу эквивалента цинка, зная, что молярная масса эквивалента кальция равна 20 г/моль.

19.Молекула некоторого вещества имеет массу равную7,31·10–23 г. Найдите мольную массу этого вещества.

20.Какой объем при н.у. занимает 27·10–21 молекул газа? Сколько молей будет составлять указанное число молекул?

8

ЗАДАНИЕ 2

КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРОВ

Концентрация раствора показывает содержание растворенного вещества в определенной массе или объеме раствора или растворителя.

Различают следующие основные способы выражения концентраций растворов: Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к общей массе

раствора:

w(x) = m(x) .

mр- ра

Например: ω(КОН) = 0,1 или умножив на 100 (процентная концентрация) получаем ответ в процентах – 10 % КОН.

Молярная концентрация – отношение количества вещества к объему раствора:

С(x) = n(x)

V

Например, С(Н2 SO4) = 0,2 моль/л или 0,2 М H2S04- Это показывает, что в 1 литре раствора растворено 0,2 моль H2S04 . Молярная концентрация эквивалента

(нормальная концентрация) - отношение количества моль эквивалентов растворенного вещества к объему раствора.

C[ fэкв(х)х] = n[ fэкв(х)х] .

V

Например: C( 12 Н2 SO4) = 0.4 моль экв/л, 0,4 N H2SO4 или 0,4 н Н2SO4

Моляльная концентрация - отношение количества растворенного вещества к массе растворителя (в кг).

n(x) b(x) = m .

Например, b(НСl) = 0,1 моль/кг, Это показывает, что в 1 кг воды растворено 0,1 моль НС1.

Титр раствора (Т) - это масса растворенного вещества в граммах, содержащаяся в 1 см3 (1 мл) раствора.

Пример

В 282 см3 воды растворили 18 г фосфорной кислоты НРО , Плотность образо-

3 4

вавшегося раствора составила ρ = 1,031 г/см3. Определите:

а) массовую долю; б) молярную концентрацию; в) молярную концентрацию эквивалента (нормальную концентрацию); г) титр раствора Н3РО4.

9

Решение а) Расчет массовой доли (процентная концентрация):

w(H 2 PO4 ) =			m(H 2 PO4 )
					,
			mр- ра
mр-ра = m(H2O) + m(Н3РO4) = 282 + 18 = 300 г,
w(H PO ) =	18	×100 =		0,06 или 6%		.
2 4	300

б) Расчет молярной концентрации.

В 300 г раствора содержится 18 : 98 моль Н3РO4. 1000 мл ·1,031 г/см3 раствора содержится х моль Н3РО4.

С(H2 PO4 ) = 1000 ×1,031×18 = 0,6 моль/л. 300 ×98

в)Расчет нормальной концентрации .

Учитывая, что Н3РО4 трехосновна, fэкв (Н3РO4)= 1/3.

Тогда отношение молярной концентрации к нормальной равно фактору эквивалентности, т.е.

С(H3PO4 )

=

1

, откуда С( 1

3

H3PO4 ) =1,8

моль/л.

C[ fэкв(H PO )H

PO

]

3

3

4

3

4

г) Расчет титра.

T =

m(H 3 PO4 )

=

С(H 3 PO4 ) × M (H 3 PO4 )

=

0,6 ×98

= 0,058

г/см3.

1000

Vр- ра (см3 )

1000

Ответ: ω(Н3Р04) = 6%; С(Н3Р04) = 0,6 моль/л; С( 13 Н3Р04) = 1,8 моль/л;

Т(Н3Р04) = 0,058 г/см3.

Контрольные задачи

21.Определите молярную и нормальную концентрацию раствора хлорида кальция с ω(СаС12) = 20 % и ρ = 1,178 г/см3.

22.Чему равна нормальная концентрация раствора NaOH с ω(NaOH) = 30 % и

ρ = 1,328 г/см3 ?

23.К 3 л раствора азотной кислоты с ω(НNО3) - 10% и ρ = 1,054 г/см3 прибавили 5 л Н2О. Определите массовую долю полученного раствора.

10

24.Вычислите нормальную и молярную концентрацию раствора с(HN0ω 3) =

=20,8% и ρ = 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в4 л этого раствора?

25.Вычислите молярную, нормальную и моляльную концентрацию раствора с

ω(А1С13) = 16 % и ρ = 1,149 г/см3.

26.Какое вещество и в каком количестве остается в избытке, если к 75 см3 0,3 н

раствора H2SO4 прибавить 125 см3 0,2 н раствора КОН?

27.Для осаждения в видеAgCl всего серебра, содержащегося в 100 см3 раствора AgNO3, потребовалось 50 см3 0,2 н раствора НСl . Какова нормальная концентрация раствора AgN03? Какая масса AgCl выпала в осадок?

28.Какой объем раствора соляной кислоты с ω(НСl) = 20,05 % и ρ = 1,100 г/см3 требуется для приготовления 1 л раствора m(НС1) = 10,17 % и ρ = 1,050 г/см3?

29.Смещали 10 см3 раствора с ω(HN03) =10% и ρ = 1,100 см3 и 100 см раствора

сω(HN03) = 30 % и ρ = 1,184 г/см3 . Вычислите массовую долю полученного раствора.

30.Какой объем раствора щелочи с ω(КОН) = 50 % и ρ = 1,538 г/см3 требуется для приготовления 3 л раствора с ω(КОН) = 6 % и ρ = 1,048 г/см3?

31. Какой объем раствора карбоната натрия с ω(НСОз) = 10 % и ρ = 1,105 г/см3

2

требуется для приготовления 5 л раствора с ω (Na2C03) = 2 % и ρ = 1,02 г/см3 ?

32.На нейтрализацию 31 см3 0,16 н раствора щелочи требуется 217 см3 раствора H2SO4 .Чему равна нормальная концентрация и титр раствора H2SO4?

33.Какой объем 0,3 н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3 раствора?

34.На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Определите нормальную концентрацию кислоты.

35.Какая масса HNO3 содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см 0,4 н раствора NaOH? Каков титр раствора NaOH ?

36.Какую массу NaNО3 нужно растворить в400 г воды, чтобы получился рас-

твор с ω(NaNО3)=20%?

37.Какой объем соляной кислоты с ω(НCl) = 38 % и ρ = 1,19 г/см3 нужно взять для приготовления 1 л 2 н раствора?

38.Какой объем 2 М раствора Na2CO3 надо взять для приготовления1 л 0,25 н раствора?

39.Вычислите массу кристаллогидрата Na2S04 ·10 Н2O, необходимую для приготовления 200 см3 раствора (ρ = 1,29 г/см 3) с массовой долей безводной соли

Na2SO4 = 10 %.

40.Какой объем воды надо прибавить к100 см3 раствора с ω(H2SO4) = 20 % и

ρ=1,14 г/см , чтобы получить раствор с массовой долей 5 %?