- •Теоретические основы химии
- •Введение
- •1 Количество вещества в химических и инженерных расчетах. Концентрация растворов
- •Основные понятия и определения
- •Основные типы задач
- •Тогда в полученном растворе
- •2 Строение атома. Периодический закон и таблица элементов д.И.Менделеева
- •3 Химическая связь
- •Из таблицы 3.1 видно, что:
- •Кратность химической связи
- •Направленность ковалентной связи. Гибридизация орбиталей
- •Насыщаемость ковалентной связи
- •Поляризуемость ковалентной связи
- •Межмолекулярное взаимодействие
- •4 Общие закономерности протекания химических реакций
- •4.1 Тепловой эффект химической реакции. Понятие об энтальпии
- •Тогда для изобарного процесса
- •Закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит только от состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути перехода (т.Е. От числа промежуточных стадий).
- •4.3 Химическое равновесие
- •Влияние давления на равновесие
- •Расчет материального баланса в состоянии химического равновесия
- •4.4 Основы химической кинетики
- •5 Общие свойства растворов. Идеальные растворы. Законы Рауля
- •6 Растворы электролитов. Электролитическая диссоциация.
- •Если в раствор добавить, например гидроксид натрия
- •7 Гидролиз солей
- •8 Гетерогенные равновесия в растворах электролитов. Произведение растворимости
- •Влияние pH на растворимость электролитов
- •9 Комплексные соединения
- •10 Ионно-молекулярные (обменные) реакции в водных растворах электролитов
- •Примеры
- •Преимущественное направление ионно-молекулярных реакций
- •Получение заданного вещества реакцией обмена
- •11 Окислительно-восстановительные свойства веществ.
- •Определение возможности окислительно-восстановительных реакций по степеням окисления элементов
- •Окислители –пероксиды
- •Восстановители-металлы (простые вещества)
- •Составление материального баланса в полуреакциях
- •Примеры
- •Примеры
- •Примеры
- •Комплексные соединения в окислительно-восстановительных реакциях Примеры
- •Электронный баланс в полуреакциях
- •12 Электрохимические реакции
- •Уравнение Нернста для металлического электрода
- •Электрохимический ряд металлов
- •13 Коррозия металлов
- •Электролиз
- •Материальный баланс электрохимических реакций. Законы Фарадея
- •Пример 2. Рассчитать время электролиза раствора хлорида калия, если при силе тока 100 ампер на аноде выделилось 5,6 литра хлора.
- •Список литературы
- •Теоретические основы химии
- •212027, Могилев, пр-т Шмидта, 3
Основные типы задач
Все многообразие задач по данной теме можно условно разделить на две основные группы:
Растворы «смешения»
При их образовании масса полученного раствора равна сумме масс компонентов (или растворов), из которых его приготовили; масса растворенных веществ в полученном растворе – та же, что была до смешения.
Примеры:
– растворение спирта в ацетоне (или наоборот);
– растворение сахара в воде (меняется только агрегатное состояние сахара);
– растворение поваренной соли в воде (меняется агрегатное состояние соли и при растворении она диссоциирует на ионы, но при этом масса соли до растворения и в растворе – одна и та же);
– растворение хлороводорода в воде (меняется агрегатное состояние и объем HClв растворе, по сравнению с исходным; при растворении он диссоциирует на ионы, но масса растворенного вещества равна массе растворенного газа);
– раствор, полученный смешением двух и более растворов других веществ, не реагирующих химически друг с другом (при этом меняются концентрации растворенных веществ, но масса их в полученном растворе – та же, что и до сливания растворов) и т.п.
II. Растворы, полученные в результате химических реакций между исходными компонентами
При этом возможны два варианта, различающиеся в расчете массы полученногораствора:
II.1 Все продукты реакции остаются в полученном растворе.
Особенностью таких растворов является то, что масса полученного раствора равна сумме масс исходных компонентов (или растворов), а масса «растворенного вещества» определяется только на основании расчета материального баланса химической реакции, протекающей при образовании раствора.
II.2 Продукты реакции выделяются из раствора (частично или полностью) в виде осадков или газов
Особенностью таких растворов является то, что масса полученного раствора меньше суммы масс исходных компонентов; это уменьшение массы раствора, а также масса «растворенного вещества» определяются на основании расчета материального баланса химической реакции, протекающей при образовании раствора.
Примеры задач
1) Рассчитать массовую долю хлорида калия в растворе, полученном из 10 г KClи 100 г воды.
Решение:w(KCl) =m(KCl)/mр–ра = == 0,09 или 9 %.
2) Рассчитать массовую долю спирта в растворе, полученном из 10 мл спирта (ρ = 0,8 г/мл) и 100 мл воды.
Решение:w(X) =m(X)/m р–ра === 0,074.
3) Рассчитать массовую долю вещества Х, w(X), в растворе, полученном: при растворении 10 л газообразного(н.у.) веществаXcмолярной массойM(X) = 17 г/моль в 200 мл растворителя с плотностью 0,9 г/мл.
Решение
Обозначим массу растворенного газа m(X) =m1и массу растворителя –m2. Тогдаw(X) =.
Рассчитаем массу растворенного вещества:
m1 === 7,6 г, тогдаw(X) = = 0,04.
4) Рассчитать массовую долю серной кислоты в растворе, полученном при смешивании 0,5 л раствора серной кислоты, w1(H2S04) = 0,1;1р–ра= 1,1 г/мл и воды объемом 500 мл.
Решение:w2(H2S04) =m2(H2S04)/m2р–ра
а) рассчитаем массу серной кислоты в полученном растворе, m2(H2S04): очевидно, что при разбавлении раствора чистым растворителем масса растворенного вещества в полученном растворе равна массе его в исходном растворе, т.е.m2(H2S04) =m1(H2S04). Поэтому изw1(H2S04) =m1(H2S04)/m1р–ра= = 0,1 рассчитаем m1(H2S04), = 0,1·500·1,1 = 55 г; т.о.m2(H2S04) = 55 г;
б) рассчитаем массу полученного раствора:
m2р–ра=m1р–ра+m(H2O) = 500×1,1 + 500 = 1050 г
в) рассчитаем w2(H2S04) =m2/m2р–ра = 55/1050 = 0,052.
Ответ: w(X) = 0,052 или 5,2 %.
5) Рассчитать массовую долю вещества Х в растворе, w2(Х), полученном при растворении 10 г вещества Х в 0,5 кг раствора того же вещества с массовой долейw1(Х)% = 10 %.
Решение:в отличие от примера (4), в данном случае масса вещества в полученном растворе складывается из массы его в исходном растворе и массы, растворенной дополнительно.
Обозначим массу добавленного вещества m(Х), массу его в исходном раствореm1(Х), массу исходного раствораm1р–раи массу полученного раствораm2р–ра. Тогдаw2(X) =m2(X)/m2р–ра = ;
а) из w1(Х)% == 10 %
рассчитаем m1(X) = 10·500/100 = 55 г;
б) рассчитаем w2(X) == 0,13
Ответ: w(X) = 0,13.
6) Рассчитать массовую долю растворенных веществ Х и Yв растворе, полученном при смешивании 200 г раствора вещества Х,w1(X) = 0,3; и 300 г раствора веществаY,w1(Y) = 0,5 (веществаX,Yхимически не реагируют друг с другом).
Решение:очевидно, что если веществаXиYне реагируют друг с другом, томассакаждого из нихв конечном растворе – та же, что и до смешения растворов; при этом масса полученного раствора равна сумме масс исходных растворов.
Обозначим:
m1р–ра(Х) – масса исходного раствора вещества Х;
m1 р–ра(Х) – масса исходного раствора вещества Х;
m1(X) – масса вещества Х (в исходном и в полученном растворах);
w2(X) – массовая доля вещества Х в полученном растворе;
m1 р–ра(Y) – масса исходного раствора веществаY;
m1(Y) – масса веществаY(в исходном и полученном растворах);
w2(Y) – массовая доля веществаYв полученном растворе;
m2р–ра – масса полученного раствора.