Министерство науки, высшей школы и технической политики Российской Федерации

Ивановский инженерно-строительный институт Кафедра общей химии

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И РАВНОВЕСИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ

Варианты контрольных заданий для студентов-заочников строительных специальностей

Иваново 1992

Составитель А.А.Калинин

УДК 541.132

Кинетика химических реакций и равновесие химических процессов. Основы электрохимии: Варианты контрольных зада­ний для студентов-заочников строительных специальностей / Иванов, инж.-строит. ин-т; Сост. А.А.Калинин. Иваново, 1992

B настоящей, второй части методической разработки рас­смотрены теоретические положения о химической кинетике, рав­новесии химических процессов, в том числе на границе металл-раствор. Для закрепления теоретического материала в ней даны темы контрольных заданий.

Табл.1.

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

И РАВНОВЕСИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Кинетика - учение о скорости различных процессов, в том числе химических реакций. Критерием принципиальной осуществимости реакций является неравенство < O. Ho это неравенство не является еще полной гарантией фактического течения процесса в данных условиях, не является достаточным для оценки кинетических возможностей реакции. Так, а и, следовательно, при T = 298 K и P = 1,013·1O⁵ Пa (I атм) возможны реакции, идущие по уравнениям

Однако эти реакции при стандартных условиях идут чрезвычайно ме­дленно. Они идут быстро в присутствии катализаторов (платины для первой и воды для второй). Катализатор как бы снимает кинетический "тор­моз", и тогда проявляется термодинамическая природа вещества. Ско­рость химических реакций зависят от многих факторов, основные из которых - концентрация (давление)реагентов, температура и действие ка­тализатора. Эти те факторы определяют и достижение равновесия в реагирующей системе.

ПРИМЕР I. Bo сколько раз изменится скорость прямой и обратной реакции в системе , если объем газовой сме­си уменьшить в три раза? B какую сторону сместится равновесие системы?

РЕШЕНИЕ: Обозначим концентрации реагирующих веществ: = а, = в, = с. Согласно закону действия масс скорости (V) пря­мой и обратной реакций до изменения объема равны

где K и K1 - константы скорости прямой и обратной реакций.

После уменьшения объема гомогенной системы в три раза концентра­ция каждого из реагирующих веществ увеличится в три раза: При новых концентрациях скорости (V^/) прямой и обратной реакций равны

Отсюда

Следовательно, скорость прямой реакции увеличилась в 27 раз, а обрат­ной - только в 9 раз. Равновесие системы сместилось в сторону образо­вания серного ангидрида.

ПРИМЕР 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 до 7O⁰С, если температурный коэффициент реакции равен 2.

РЕШЕНИЕ: Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим правилом Вант-Гоффа по формуле

Следовательно, скорость реакции (Vt₂), протекающей при температуре 7O⁰C, увеличилась по сравнению со скоростью (Vt₁), протекающей при температуре 3O⁰C, в 16 раз.

ПРИМЕР 3. Константа равновесия гомогенной системы

при 850°с равна 1,0. Вычислите концентрации всех веществ при равнове-

сии, если исходные концентрации: = 3 моль/л, = 2 моль/л.

РЕШЕНИЕ: При равновесии скорости прямой и обратной реакций равны, а отношение констант этих скоростей есть тоже величина постоянная и называется константой равновесия данной системы:

B условиях задачи даны исходные концентрации, тогда как в выра­жение

K _РАВН входят только равновесные концентрации всех веществ сис­темы. Предположим, что к моменту равновесия концентрация = х моль/л. Согласно уравнения системы число молей образовавшегося водорода при этом будет также х моль/л. По столько же молей (x моль/л) CO и H₂O расходуется для образования по x молей CO₂ и H₂. Следовате­льно, равновесные концентрации всех четырех веществ будут

Зная константу равновесия, находим значение x, а затем и исход­ные концентрации всех веществ:

х² = 6-2х-3э+х² , 5x = 6 , x = 1,2 моль/л.

Таким образом, искомые равновесные концентрации равны

= 1,2 моль/л ,

= 1,2 моль/л ,

= 3-I,2=l-,8 моль/л ,

2-1,2=0,8 моль/л.

пример 4. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфо­ра протекает по уравнению

; = +92,59 кДж.

Как надо изменить: а) температуру; б) давление; в) концентрацию, что­бы сместить равновесие в сторону прямой реакции - разложения PСl₅ ?

PЕШЕНИE: Смещением или сдвигом химического равновесия называют изменение равновесных концентраций реагирующих веществ в результате изменения одного из условий реакции. Направления, в котором смести­лось равновесие, определяется по принципу Ле-Шателье: а) так как ре­акция разложения эндотермическая ( H>O), то для смещения равновесия в cторону, прямой реакции нужно повысить температуру; б) так как в данной системе разложение PCl₅ ведет к увеличению объема (из одной молекулы газа образуются две газообразные молекулы), то для смещения равновесия в сторону прямой реакции надо уменьшить давление; в) сме­щения равновесия в указанном направлении можно достигнуть как увеличением концентрации PCl₅, так и уменьшением концентрации PCl₃ или PCl₂.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

121. Окисление серы и Диоксида серы протекает по уравнениям:

а) б)

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из сис­тем уменьшить в 4 раза?

122. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

Как изменится скорость прямой реакции - образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в 3 раза?

123. Реакция идет по уравнению N₂ + O₂ = 2NO. Концентрации исходных веществ до начала реакции были: [N₂] = 0,049 моль/л; [O₂] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ момент, когда [Nо] стала равной 0,005 моль/л.

Ответ: [N₂] = 0,0465 моль/л; [O₂] = 0,0075 моль/л. .

124. Реакция идет по уравнению N₂ + 3H₂ = 2 N H₃ . Концентрации уча­ствующих в ней веществ были:[N₂] = 0,80 моль/л; [H₂]= 1,5 моль/л; [NH₃]= 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда [N₂] стала равной 0,50 моль/л.

Ответ: [NH₃] = 0,70 моль/л; [H₂] = 0,60 моль/л.

125. Реакция идет по уравнению H₂ +J₂ = 2HJ . Константа скорости этой реакции при 508⁰C равна 0,16. Исходные концентрации реаги­рующих веществ были: [H₂] = 0,04 моль/л; [J₂] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и скорость ее, когда [H₂] стала равной 0,03 моль/л.

Oтвет: 3,2 · IO^-4 ; I,92 · IO^-4.

126. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекаю- . чей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 8O⁰C. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3.

127. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 6O⁰C, если температурный коэффициент скорости данной реакции равен 2?

128. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе при понижении температуры на 3O⁰C, если температурный коэффициент скорости данной реакции равен 3?

129. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы 2SO₂ + O₂ 2SO₃. Как изменится скорость прямой реакции – образование серного ангидрида, если увеличить концентрацию SO₂ в 3 раза?

130. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы

CH₄ + CO₂ 2CO + 2H₂. Как следует изменить температуру и дав­ление, чтобы повысить выход водорода? Прямая реакция - образование водорода - эндотермическая.

131. Константа скорости реакции разложения N₂О, протекающей по урав­нению 2N ₂O = 2N₂ + O₂, равна 5 ·IO^-4. Начальная концентрация N₂O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50% N₂O.

Ответ: 1,8 · 10^-2; 4,5 · 10^-3.

132. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы

CO₂ + C 2CO.

Как изменится скорость прямой реакции - образования CO, если концентрацию CO₂ уменьшить в 4 раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход CO?

133.Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной систе­ мы C + H₂O_(г) CO + H₂.

Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить paв- новесие в сторону обратной реакции - образования водяных паров?

134.Равновесие гомогенной системы 4HCl_(Г)+О₂ 2Н₂О_(Г) + 2Сl_2(Г) установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: H2O = 0,14 моль/л; Сl₂ = 0,14 моль/л; НCl = 0,20 моль/л; O₂ = = 0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлористого водо ­- рода и кислорода.

Ответ: НСl_ИСХ. = 0,48 моль/л; O_{2 ИСХ}. = О,39 моль/л.

135.Вычислите константу равновесия для гомогенной системы CO_(Г) +

Н₂О_(Г) СО_2(Г) + Н_2(Г), если равновесные концентрации реагирую­щих веществ: CO = 0,004 моль/л; H₂O = 0,O64 моль/л; CO₂_= 0,016 моль/л;

H2 = 0,016 моль/л.

Ответ: K = 1,0.

136.Константа равновесия гомогенной системы CO_(Г) + Н₂О_(Г) СО _2(Г)+Н_2(Г) при некоторой температуре равна 1,0. Вычислите равновес- ные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концент­- рации: CO = =, I = моль/л; H₂O = 0,40 моль/л.

Ответ: СО₂ = Н₂ = 0,08 моль/л; CO = 0,02 моль/л; H ₂O = 0,32 моль/л.

137.Константа равновесия гомогенной системы N₂ +3H₂ 2NH₃ при температуре 400⁰C равна O,I. Равновесные концентрации водорода и аммиака соответственно равны: 0,2 моль/л и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота. Ответ: 8 моль/л; 8,04 моль/л.

138.При некоторой температуре равновесие гомогенной системы 2NO +

+ О₂ 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирую- щих веществ: NO = 0,2 моль/л; O₂ = 0,1 моль/л; NO₂ = 0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию N0 и O₂. Ответ: K = 2,5; [NO] = 0,3 моль/л; [O ₂] = 0,15 моль/л.

139. Почему при изменении давления смещается равновесие системы N₂ + + 3H₂ 2NH₃ и не смещается равновесие системы N₂ +O₂ 2NO? Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

140. Исходные концентрации NO и Сl₂ в гомогенной системе 2NO + Cl₂

2NOCl составляют соответственно 0,5 и О,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равно­весия прореагировало 20% NO.

Ответ: 0,416.

СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА

Отношение количества или массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы называют концентрацией. Известно несколько способов выражения концентраций.

1. Молекулярная концентрация См - отношение количества вещества (в молях), содержащегося в системе (например, в растворе) к V этой системы. Единица измерения молярной концентрации моль/м³ (дольная про- изводная, СИ - моль/л). Например, C_М (H ₂SO₄) = 1 моль/л, C_М (KOH) = 0,5 моль/л. Раствор, имеющий концентрацию I моль/л, называют моляр­ным раствором и обозначают IM раствор; соответственно раствор 0,5 моль/л обозначают 0,5 М.

2. Нормальная концентрация (молярная концентрация эквивалента) C_Н - это отношение количества вещества эквивалента (моль) к объему раствора (л). Единица измерения нормальной концентрации: моль/л (доль­ ная производная, СИ). Например, С_Н (KОH) = I моль/л, С_Н (I/2Н₂SO₄) = =I моль/л, С_Н (1/3AlCl₃) = 0,01 моль/л.

Раствор, в одном литре которого содержится I моль вещества экви­валента, называют нормальным и обозначают IH. Соответственно могут быть 0,I H;

0,01 H и т.п. растворы.

3.Моляльность C_m - отношение количества растворенного вещест­- ва (в молях) к массе растворителя. Единица измерения моляльности моль/кг.

Например, C_m (HCl/ H₂O) = 2 моль/кг.

4.Массовая доля - отношение массы данного компонента, содержа­- щегося в системе, к общей массе этой системы. Массовая доля может быть выражена в долях единицы, процентах (%), промиле и миллионных долях. Массовая доля данного компонента, выраженная в процентах, по-­ казывает, сколько граммов данного компонента содержится в 100 г рас­ твора .

5.Титр раствора (T) - масса вещества, содержащегося в одном ку­- бическом сантиметре или в одном миллилитре раствора. Единица измере-­ ния титра - кг/см3, г/см3, г/мл.

ПРИМЕР 1. Вычислите: а) молярную (С_М); б) нормальную С_Н); в) моляльную (C_m.); г) процентную концентрации раствора (0%), полученно­го при растворении 18 г H₃PO₄ в 282 см³ воды, если плотность его I,03I г/см³. Чему равен титр (T) этого раствора?

РЕШЕНИЕ: а) молярная концентрация (С_М),или молярность, показыва­ет число молей растворенного вещества в 1 л раствора. Масса I л раст­вора I03I г. Массу кислоты в литре раствора находим из отношения (так как массу 282 см3 воды можно принять равной 282 г, то масса по­лученного раствора 18 + 282 = 300 г):

Молярность раствора получим делением числа граммов в 1 л раствора на молярную массу H₃ PO₄:

С_М = 61,86/97,99 = 0,63 М;

б) нормальная концентрация (Сн) (молярная концентрация эквивалента), или нормальность, показывает количество эквивалента (моль) к объему раствора (л). Таким образом:

Г -

"

в) моляльная концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Массу Н₃РО₄в 1000 г растворителя находим из соотношения:

Отсюда C_m = 68,83/97,99 = 0,65 моль/кг.

г) весовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора, следо­вательно,

д)титром раствора называется количество граммов растворенного веще­- ства в I см³ (мл). раствора. Так как в I л раствора содержится 61,86 г кислоты, то

T = 61,86/1000 = 0,06186 г/см3.

ПРИМЕР: 2. Ha нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты израсходова­но 25 см³ 0,5 н раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

РЕШЕНИЕ : Так как вещества взаимодействуют между собой в эквива­лентных количествах, то растворы равной нормальности реагируют в рав­ных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т.е.

ПРИМЕР 3. K I л 10% раствора KOH (плотность 1,092 г/см3) прибави­ли 0,5л 5%-гo раствора KOH (плотность 1,045 г/см3). Объем смеси до­вели до 2.л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

РЕШЕНИЕ: Масса одного литра 10%-го раствора KOH 1092 г. B этом растворе содержится

1092 • 10/100 = 109, 2 г KOH .

Масса 0,5 л 5%-го раствора 1045 · 0,5=522,5 г. B этом растворе содержит-­ ся 525 • 5/100 = 26,125 г KOH .

B общем объеме полученного раствора (2 л) масса КОН составляет 109,2 +

+ 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярность этого раствора

где 56,1 - молярная масса KOН

ПРИМЕР 4. Какой объем 96%-ной H₂SO₄, плотность которой 1,84 г/см³, потребуется для приготовления 0,4 н (l/2 H₂SO₄) раствора?

РЕШЕНИЕ: Для приготовления 3 л 0,4 н (1/2 H₂SO₄) раствора требуется 98/2· 0,4 · 3 = 58,85 г H₂ O4, где 98 - молярная масса H₂SO₄. Масса 1 см³ 96%-ной кислоты 1,84 г. B этом растворе содержится I,84 · 96/IOO = 1,766 г H₂SO₄.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н (1/2 H₂SO₄) раствора надо

взять 58,85 /1,766 = 33,32 см³ этой кислоты.

Контрольные вопросы

141,

Вычислите молярную и нормальную концентрации 20%-го раствора хло-рида кальция, плотность которого 1,178 г/см3.

Ответ: 2,1 M; 4,2 н.

142.

Чему равна нормальность 30%-го раствора aOH, плотность которого 1,328 г/см 3? K I л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора.

Ответ: 9,96 н; 6,3%.

143.K 3 л 10%-го раствора HNO₃, плотность которого 1,054 г/см³ , прибавили 5 л 2%-го раствора той же кислоты с плотностью 1,009 г/см3 .

Вычислите процентную и молярную концентрации полученного раствора, если считать, что его объем равен 8 л.

Ответ: 5,0%; 0,82 M.

144.Вычислите нормальную и моляльную концентрации 20,8%-го раствора HNO₃, плотность которого 1,12 г/см3 . Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

Ответ: 3,70 н; 4,17н ; 931,8 г.

145.Вычислите молярную, нормальную и моляльную концентрации 16%-го раствора хлорида алюминия, плотность которого I,I49 г/см³ . Ответ: 1,38 M, 4,14 н (1/3 AlCl3); 1,43 моль/кг.

146.Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см³ 0,15 M раствора H₂SO₄ прибавить 125 см³ 0,2 н раствора KOH?

Ответ: 0,14 г KOH.

147.Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в 100см³ раствора AgNO₃, потребовалось 50 см³ 0,2 н раствора HCl :

Чему равна нормальность раствора AgNO₃? Сколько граммов AgCl выпало в осадок? Ответ: 0,1 н; 1,433 г.

148.Какой объем 20,01%-го раствора HCl (плотность 1,100 г/см3) тре­- буется для приготовления 1 л IO,I7%-гo раствора (плотность 1,050 г/см³).

Ответ:.485,38см³.

149.Смешали 10 см³ 10%-го раствора HNO₃ (плотность 1,056 г/см³) 100см³ 30%-го раствора НNO₃ (плотность 1,184 г/см³). Вычислите процентную концентрацию полученного раствора.

Ответ: 28,38%. .

150. Какой объем 50%-гo раствора KOH (плотность 1,538 г/см³) требует-­ ся для приготовления 3 л 6%-гo раствора (плотность 1,048 г/см³)? Ответ: 245,5 см³.

151. Какой объем 10%-го раствора карбоната натрия Na₂CO₃ (плотность I,I05 г/см³) требуется для приготовления 5 л 2%-го раствора (плотность 1,02 г/см³)?

Ответ: 923,1 см³.

152.На нейтрализацию 31,0 см³ 0,16 н раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора H2SO4?

Ответ: 0,023 н; I,I27-10³ г/см³.

153.

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

Ответ: 26,6 см³.

154.Ha нейтрализацию I л раствора, содержащего 1,4 г KOH, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты.

Ответ: 0,53 н.

155.Сколько граммов HNO₃ содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0,4 н раствора. NaOH? Чему равен титр раствора NаОН?

Ответ: 0,882 г; 0,016 г/см3

156.Сколько граммов NaNO₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы при­готовить 20% раствор?

Ответ: 100 г.

157.Смешали 300 г 20%-гo раствора и 500 г 40%-гo NaCl . Чему равна процентная концентрация полученного раствора?

Ответ: 32,5%

158.Смешали 247 г 62%-гo и 145 г I8%-гo раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация раствора после смешения?

Ответ: 45,72%.

159.

Из 700 г 60%-ой серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна концентрация оставшегося раствора?

Ответ:84%.

160.Из 10 кг 20%-гo раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора?

Ответ: I6,7%.

СВОЙСТВА РАСТВОРОВ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ

Разбавленные растворы неэлектролитов обладают рядом свойств (кол-лигативные свойства), количественное выражение которых зависит только от числа находящихся в растворе частиц растворенного вещества и коли­чества растворителя. Некоторые коллигативные свойства растворов ис­пользуются для определения молярной массы растворенного вещества.

Если к растворителю прибавить нелетучие вещества, то давление пара растворителя над раствором уменьшается. A это, в свою очередь, вызывает повышение температуры кипения раствора и понижение темпера­туры его замерзания по сравнению с чистым растворителем.

B общем виде зависимость степени понижения температуры замерза­ния и степени повышения температуры кипения разбавленных растворов от концентрации неэлектролита можно записать так:

,

J K

где K и E - коэффициенты пропорциональности, зависящие от природы растворителя;

C_m - концентрация растворенного вещества (число молей в 1000г

растворителя, моляльность).

Коэффициенты пропорциональности K и E называются соответственно криоскопической и эбуллиоскопической константами.

ПРИМЕР I. Вычислите температуры кристаллизации (замерзания) и по­вышение температура кипения 2%-го водного раствора глюкозы C₆H₁₂O₆.

РЕШЕНИЕ: Так как = K·C_m , то при K = 1,86 град.(для H ₂O)

Вода замерзает при О°С, следовательно, температура кристаллизации ра­створа 0-0,21= - 0,21⁰C.

Аналогично:

Вода кипит при 100⁰C, следовательно, температура кипения этого раство­ра

100 + 0,06 = 100,06⁰C.

ПРИМЕР 2. Раствор, содержащий 1,22 г бензойной кислоты C₆H₅COOH и 100 г сероуглерода, кипит при 46,529°С. Температура кипения сероуг-

лерода 46,3⁰ C. Вычислите эбуллиоскопическую константу сероуглерода. РЕШЕНИЕ: Повышение температуры кипения 46,529 - 46,3 =

= 0,229 град. Молярная масса бензойной кислоты 122. Отсюда

ПРИМЕР 3. Раствор, содержащий 11,04 г глицерина в 800 г воды кристаллизуется при -0,279⁰C. Вычислите молярную массу глицерина.

РЕШЕНИЕ: Температура кристаллизации чистой воды O⁰C. Следовательно, понижение температуры замерзания

Масса глицерина, приходящаяся на 100 г воды,

Отсюда моль/кг, следовательно,

ПРИМЕР 4. Вычислите процентную концентрацию водного раствора мо­чевины (NН₂)₂CO, зная, что температура замерзания этого раствора рав­на

-0,465⁰C.

РЕШЕНИЕ: Температура кристаллизации чистой воды 0°С, следователь­но,

= O - (-0,465) = 0,465 град. Зная, что молярная масса мочевины 60 г., находим массу (см. пример 3) m₂ растворенного вещества, при­ходящего на

1000 г воды:

Общая масса раствора, содержащего 15 г мочевины, составляет 1000 + 15 =

= IOI5г. Процентное содержание мочевины в данном растворе находим из соотношения:

в 10I5 г раствора - 15 г вещества ;

100г - x г ;

KOHTPOЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

161.Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, крис­таллизуется при 5,296⁰C. Температура кристаллизации бензола 5,5⁰C

Криоскопическая константа 5,1 град. Вычислите мольную массу ра­створенного вещества.

Ответ: 128 г/моль.

162.Вычислите процентную концентрацию водного раствора сахара C₁₂H₂₂O₁₁, зная температуру кристаллизации раствора (-0,93⁰C). Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: 14,6%.

163. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая констан­та воды 1,86 град. Ответ: -1,O3⁰C.

164. Раствор, содержащий 3,04 г камфоры C₆H₁₆O в 100 г бензола, кипит при 80,714⁰C. Температура кипения бензола 80,2⁰C. Вычислите эбул­лиоскопическую константу бензола.

Ответ: 2,57 град.

165. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глицерина C₃H₅(OH)₃, зная, что этот раствор кипит при 100,39⁰C. Эбуллиоско­пическая константа воды 0,52 град.

Ответ: 6,4%.

166. Вычислите мольную массу неэлектролита, зная, что раствор, содер- жащий 2,25 г этого вещества в 250г воды, кристаллизуется при -0,279⁰C. Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: 60 г/моль.

167. Вычислите температуру кипения 5%-го раствора нафталина C₁₀H₈ в бензоле. Температура кипения бензола 80,2⁰C. Эбуллиоскопическая константа его 2,57 град.

Ответ: 81,25⁰C.

168. Раствор, содержащий 26,65 г некоторого неэлектролита в 300 г во-­ ды, кристаллизуется при -0,465⁰C. Вычислите мольную массу раст­- воренного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86 град. Ответ: 342 г/моль.

169. Вычислите криоскопическую константу уксусной кислоты, зная, что раствор, содержащий 3,56 г антрацена C₁₄H₁₀ в 100 г уксусной кислоты, кристаллизуется при 15,718⁰C. Температура кристаллиза­- ции уксусной кислоты 16,65⁰C.

Ответ: 3,9 град.

168. При растворении 4,86 г серы в 60 г бензола температура кипения его повышается на 0,81°. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе? Эбуллиоскопическая константа бензола 2,57 град.

Ответ: 8,0.

171. Температура кристаллизации раствора, содержащего 66,3 некоторо­- го неэлектролита в 500 г воды, равна -0,558⁰C. Вычислите моль-­ ную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа во-­ ды 1,86 град.

Ответ: 442 г/моль.

172. Какую массу анилина С₆Н₅NH₂ 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 град.

Ответ: 1, I6 г.

173. Вычислите температуру кристаллизации 2%-го раствора этилового спирта C₂H₅OH, зная, что криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: -0,82⁰C.

173. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 75 г воды, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465⁰? Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: I,I2 г.

175. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глюкозы C₆H₁₂O₆, зная, что этот раствор кипит при 100,26⁰C. Эбуллиоско- пическая константа воды 0,52 град.

Ответ: 8,25%.

176. Сколько граммов фенола C₆H₅OH следует растворить в 125 г бензо- ла, чтобы температура кристаллизации раствора была ниже темпера­ туры кристаллизации бензола на 1,7° ? Криоскопическая константа бензола 5,1 град.

Ответ: 3,91 г,

177. Сколько граммов мочевины (NH₂)₂CO следует растворить в 250 г воды, чтобы температура кипения повысилась на O,26⁰? Эбуллио- скопическая константа воды 0,52 град.

Ответ: 7,5 г.

178. При растворении 2,3 г некоторого неэлектролита в 125 г воды температура кристаллизации понижается на 0,372°. Вычислите моль-­ ную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа вода равна I,86 град.

Ответ: 92 г/моль.

179. Вычислите температуру кипения 15%-го водного раствора пропилового спирта C₃H₇OH, зная, что эбуллиоскопическая константа воды 0,52 град. Ответ: 101,52°С.

130.Вычислите процентную концентрацию водного раствора метанола CH₃OH, температура кристаллизации которого -2,79⁰C. Криоскопическая константа воды 1,86 град.

Ответ: 4,58%.

ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ РЕАКЦИИ ОБМЕНА

При решении задач этого раздела желательно пользоваться источни­ками, указанными в рекомендуемом библиографическом списке.

Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. B 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 из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения долж­на быть равна сумме зарядов в правой части уравнения.

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

РЕШЕНИЕ: Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

а) HCl + NаОН = NaCl +H ₂O ,

б) Pb (N0₃)₂ + Na₂S = PbS + 2NaNO3 ,

в) NaClO + HNO₃ = NaNO₃+HСlО ,

г) K₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + H₂O + CO₂ ,

д) CH₃COOH + NаОН = CH₃COONa + H ₂O .

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образование слабых электролитов (H₂O, HClO), осадка (РbS), газа (CO₂). Все реакции идут в cторону больше­го связывания ионов и вода - более слабый электролит.

Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства a) Na⁺ и Cl^- ; 6)Na⁺ и NO₃^- в) Na⁺ и NO₃^- г) K⁺ и SO₄^2- д) Na⁺, получим ионно-молекулярные уравнения соответствующих реакций: a) H⁺ + 0H^- = H₂O; б) Рb²⁺ +S^2- = PbS ;

в) ClO^- + H⁺ = HClO; г) CO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + CO₂;

д) СH₃COOH + 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- + H ₂O,

г) ZnOH⁺ + H⁺ = Zn²⁺ + H₂O.

РЕШЕНИЕ: 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.