ВоГТУ, химия (контрольная работа, часть 1, задачи 1-150)

Каждый студент выполняет вариант конт­рольной работы, номер которой совпадает с двумя пос­ледними цифрами номера его студенческого билета (шиф­ра).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

1. Сравните число молекул, содержащееся в 4 кг H₂SO₄, с числом молекул, содержащемся в 4 кг HNO₃. В ка­ком случае и во сколько раз число молекул больше?

2. Масса 10^–3 м³ газа (н.у.) равна 1,175x10^–3 кг. Вычис­лите молекулярную массу газа и массу одной молеку­лы газа.

3. Масса 87x10^–6 м³ пара при 62⁰С и давлении    1,01x10⁵ Па равна 0,24x10^–3 кг. Вычислите молеку­лярную массу вещества и массу одной молекулы вещества.

4. Какой объем оксида азота (II) образуется при взаимо­действии 0,5x10²¹ молекул азота с кислородом?

5. Где содержится больше молекул: в 10^–3 м³ хлора при 23⁰С и давлении 98 500 Па или в 10^–3 м³ оксида угле­рода при 55⁰С и давлении 10 600 Па?

6. Газовая смесь состоит из 5x10^–3 м³ азота, находя­щегося под давлением 95 940 Па, и 3x10^–3 м³ кис­лорода. Объем смеси 8x10^–3 м³. Общее давление газо­вой смеси 104 200 Па. Под каким давлением взят кис­лород?

7. Газовая смесь состоит из оксида и диоксида азота. Вы­числите объемные доли газов в смеси, если парциаль­ные давления газов соответственно равны 39 990 и    66 650 Па.

8. На восстановление 3,6x10^–3 кг оксида металла израс­ходовано 1,7x10^–3 м³ водорода (н.у.). Рассчитайте эк­вивалентную массу оксида металла.

9. Олово образует два оксида. Первый содержит 78,8%, второй - 88,2% олова. Вычислите эквивалентную мас­су олова в этих соединениях и эквивалентную массу оксидов.

10. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нит­рата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

11. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

12. Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кис­лорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атом­ную массы этого элемента и эквивалентную массу оксида.

13. Избытком гидроксида калия подействовали на раст­воры: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксо­висмута (III). Напишите уравнения реакций этих ве­ществ с КОН и определите их эквиваленты и эквива­лентные массы.

14. В каком количестве Cr(OH)₃ содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96 г Mg(OH)₂?

15. Найдите эквивалентную массу двух металлов по сле­дующим экспериментальным данным: навеска первого металла массой 2,0000 г и навеска второго массой 1,0582 г образуют оксиды массой соответственно рав­ной 2,5036 и 2,0000 г.

16. Определите эквивалентную массу алюминия и коли­чество выделившегося газа, если известно, что для растворения 5,4 г алюминия потребовалось 99,6 мл 20%-ного раствора соляной кислоты, плотностью  ρ=1,1 г/см³.

17. Эквивалентная масса некоторого элемента равна  24,99 г/моль. Вычислите: а) массовую долю (%) кис­лорода в оксиде этого элемента; б) объем (м³) водо­рода, который потребуется для восстановления 4,95x10^–3 кг его кислородного соединения.

18. Вычислите эквивалентную массу цинка, если 1,168x10^–3 кг его вытеснили из кислоты 438x10^–9 м³ водорода, измеренного при 17⁰С и давлении 98 642 Па.

19. При восстановлении 5,1x10^–3 кг оксида металла (III) образовалось 2,7x10^–3 кг воды. Определите эквива­лентную массу металла.

20. Определите эквивалентную массу двухвалентного ме­талла, если 14,2x10^–3 кг оксида этого металла обра­зуют 30,2x10^–3 кг сульфата металла.

21. Рассчитайте эквивалентную массу металла, если при получении средней соли некоторого металла на каж­дые 2x10^–3 кг металла расходуется 3,27x10^–3 кг Н₃РО₄; 0,006 кг этого металла вытесняет из Н₃РО₄ такой объем водорода, сколько его вытесняет 2,7x10^–3 кг алюминия.

22. 4,086x10^–3 кг металла вытесняют из кислоты 1,4 л во­дорода, измеренного при н.у. Эта же масса металла вытесняет 12,95x10^–3 кг свинца из растворов его со­лей. Вычислите эквивалентную массу свинца.

23. В лаборатории имеются два различных хлорида желе­за. Анализ их показал, что в одной соли содержится 34,5% железа, в другой - 44,1%. Определите эквива­лентную массу железа в этих соединениях, если из­вестно, что 2,24 л (н.у.) хлора соединяются с 2,24 л (н.у.) водорода.

24. Для растворения 8,43x10^–3 кг металла потребовалось 0,147 кг раствора с содержанием H₂SO₄ 5 массовых до­лей (%). Рассчитайте эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (н.у.).

25. Определите массу металла, вытеснившего из кислоты 0,7x10^–3 м³ водорода (н.у.), если молярная масса эк­вивалента металла равна 28 г/моль.

СТРОЕНИЕ АТОМА И СИСТЕМАТИКА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

26. Какой элемент имеет в атоме три электрона, для каж­дого из которых n=3 и 1=1? Чему равно для них зна­чение магнитного квантового числа? Должны ли они иметь антипараллельные спины?

27. Укажите значения квантовых чисел n и 1 для валент­ных электронов в атомах элементов с порядковыми но­мерами  11, 14, 20, 23, 33.

28. Какое значение имеет: а) орбитальное квантовое число  для энергетических подуровней, емкость которых равна 10 и 14; б) главные квантовые числа для энергетичес­ких уровней, суммарная емкость которых равна 32, 50 или 72?

29. Составьте таблицу, в которой укажите для s-, p-, d- и   f-энергетических подуровней: значения 1; число АО;   энергетическую емкость. Напишите электронную фор­мулу подуровней.

30. Учитывая емкость энергетических уровней, покажите, сколько энергетических уровней содержит электронная оболочка атома из 18, 36, 54 или 86 электронов.

31. В атоме элемента находится 5 энергетических уров­ней, на 5-м энергетическом уровне - 7 валентных элек­тронов. Какими квантовыми числами они характери­зуются?

32. Каждой сумме n+1 соответствует n значений для каж­дого  квантового числа, например, если n+l=5, то n и 1 могут   иметь значения: n = 1, 2, 3, 4, 5; 1 = 4, 3, 2, 1, 0. Все ли из  этих сочетаний n и 1, дающих сумму 5, возможны? Сколько АО и какие дадут реализуемые сочетания n и 1?

33. Масса ядра атома некоторого изотопа равна 181 уг.ед. В электронной оболочке атома содержится 73 электро­на. Указать: а) сколько протонов и нейтронов содер­жится в ядре атома; б) электронную формулу эле­мента; в) какой это элемент.

34. Энергетическая емкость атома некоторого элемента   35 электронов. Сколько протонов содержится в ядре   атома? Указать порядковый номер элемента и его наз­вание. Составить электронную формулу.

35. Указать число электронов, отдаваемых электронейт­ральным атомам при следующих превращениях: Mg ... Mg²⁺; A1 ...A1³⁺;  Pb ...Pb²⁺; Cr ...Cr³⁺.

Составить электронные формулы атомов и ионов.

36. К каждому из перечисленных ниже ионов прибавлено по 2 электрона: As^5+;  Ti⁴⁺; V⁵⁺. Написать электрон­ные формулы исходных ионов и образующихся частиц.

37. Представить по правилу Клечковского электронные формулы атомов и отвечающих им ионов следующих элементов: а) S, S^2–, S⁴⁺, S⁶⁺; б) N^3–, N, N³⁺, N⁵⁺.

38. Напишите электронные формулы атомов элементов и назовите их, если значения квантовых чисел (n, l, m₁, m_s) электронов наружного (последнего) и предпослед­него электронных слоев следующие: а) 6, 0, 0, +1/2; 6, 0, 0, –1/2; 6, 1, –1, +1/2; б) 3, 2, –2, +1/2;      3, 2, –1, +1/2; 4, 0, 0, +1/2; 4, 0, 0, –1/2.

39. Какова энергетическая емкость s-, p-, d- и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31.

40. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Сколько свободных   d-орбиталей у атомов последнего элемента? Опреде­лите валентность и ковалентность элементов.

41. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 28. Чему равен макси­мальный спин р-электронов у атомов первого и d-элек­тронов у атомов второго элемента?

42. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных   d-орбиталей в атомах этих элементов? Определите валентность и ковалентность элементов.

43. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число m₁ при орбитальном числе l = 0, 1, 2 и 3? Какие элементы в периодической системе называ­ют s-, p-, d- и f-элементами? Приведите примеры.

44. Какие из электронных формул, отражающих строение невозбужденного атома некоторого элемента неверны: а) 1s²2s²2p⁵3s¹; б) 1s²2s²2p⁶; в) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁴;  г) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²; д) 1s²2s²2p⁶3s²3d². Почему? Атомам каких элементов отвечают правильно состав­ленные электронные формулы?

45. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33, учитывая, что у пер­вого происходит “провал” одного 4s-электрона на 3d-подуровень. Чему равен максимальный спин d-элект­ронов у атомов первого и р-электронов у атомов вто­рого элементов?

46. Квантовые числа для электронов внешнего энергети­ческого уровня атомов некоторого элемента имеют сле­дующие значения: n = 4; l = 0; m₁ = 0; m_s = +/-1/2. Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d-орбиталей он со­держит.

47. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р⁷ или d¹²-электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома эле­мента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.

48. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим низшему энергетическому сос­тоянию атомов: марганца, азота, кислорода, кремния, кобальта.

49. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим высшему энергетическому сос­тоянию атомов: фосфора, алюминия, кремния, серы, никеля.

50. Пользуясь правилом Гунда, распределите электроны по орбиталям, соответствующим низшему энергетичес­кому состоянию, для атомов элементов с порядковыми номерами 21, 35, 37, 73, 58.

51. Как изменяются радиусы атомов, ионизационные по­тенциалы, сродство к электрону и электроотрицатель­ность элементов внутри периода и при переходе от од­ного периода к другому в пределах данной группы? Атомы каких элементов имеют максимальные и мини­мальные значения этих величин?

52. Какую информацию о месте элемента в периодической системе и его свойствах можно получить, зная по­рядковый номер элемента? Покажите это на примере элементов с порядковыми номерами 20, 24, и 25.

53. Атом элемента имеет электронную формулу 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁵. Определите место элемента в периодической системе и напишите для него электронные формулы иона Э^– и условного иона Э⁷⁺.

54. Из двух элементов один образует ион Э⁺³, а другой - Э^3–. Оба иона имеют одинаковую электронную кон­фигурацию, которая выражается формулой 1s²2s² 2p⁶3s²3p⁶. Определите период, группу, подгруппу, и порядковый номер каждого элемента.

55. Конфигурация валентных электронов в атомах двух элементов выражается формулами: а) 3s²3p² и 3d²4s²; б) 3d³4s² и 4s²4p³. В каких периодах и группах находятся эти элементы? Должны ли они отличаться по своим свойствам, имея одинаковое число валентных электронов?

56. Укажите, какое из сравниваемых двух соединений яв­ляется более сильным основанием: а) NaOH или CsOH; б) Са(ОН)₂ или Ва(ОН)₂; в) Zn(ОН)₂ или Сd(ОН)₂. Почему?

57. Какое строение электронных слоев у элементов под­группы скандия при степени их окисления +3? Как из­меняются основные свойства гидроксидов этих ме­таллов по подгруппе сверху вниз? Почему?

58. Объяснить, как меняются окислительные свойства и сила кислот в ряду HClO, HClO₂, HClO₃, HClO₄?

59. У какого из элементов пятого периода - молибдена или теллура сильнее выражены металлические свойства и почему?

60. Исходя из положения германия и технеция в периоди­ческой системе, составьте формулы мета-, ортогерма­ниевой кислот и оксида технеция, отвечающие их выс­шей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически. Определите степень окисления и валентность германия и технеция в этих соедине­ниях.

61. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменяется восстановительная актив­ность s- и p-элементов в группах периодической сис­темы с увеличением порядкового номера? Почему?

62. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периоде, в груп­пе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему? Приведите примеры.

63. Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы водород­ного соединения германия, оксида молибдена и ре­ниевой кислоты, отвечающие их высшей степени окис­ления. Изобразите формулы этих соединений графи­чески и определите валентность данных элементов.

64. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная актив­ность неметаллов в периоде и группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемен­та.

65. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется кис­лотно-основной характер этих соединений при пере­ходе от натрия к хлору? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида алюминия.

66. Какой из элементов четвертого периода - ванадий или мышьяк - обладает более выраженными металличес­кими свойствами? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотиви­руйте, исходя из строения атомов данных элементов.

67. Марганец образует соединения, в которых он прояв­ляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV).

68. У какого элемента четвертого периода хрома или селе­на - сильнее выражены металлические свойства? Ка­кой из этих элементов образует газообразное соедине­ние с водородом? Ответ мотивируйте строением ато­мов хрома и селена.

69. Какую низшую степень окисления проявляют хлор, се­ра, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соеди­нений алюминия с данными элементами в этой сте­пени окисления. Как называются соответствующие со­единения?

70. У какого из р-элементов пятой группы периодической системы - фосфора или сурьмы - сильнее выражены не­металлические свойства? Какое из водородных соеди­нений данных элементов более сильный восстанови­тель? Ответ мотивируйте строением атома этих эле­ментов.

71. Исходя из положения металла в периодической сис­теме, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ва(ОН)₂ или Mg(ОН)₂; Cа(ОН)₂ или Fe(ОН)₂; Cd(ОН)₂ или

Sr(ОН)₂?

72. Исходя из степени окисления атомов соответствующих элементов, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: СuOH или Сu(ОН)₂; Fe(ОН)₂ или Fe(ОН)₃; Sn(ОН)₂ или Sn(ОН)₄? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II).

73. Какую низшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соеди­нений кальция с данными элементами в этой их сте­пени окисления. Как называются соответсвующие со­единения?

74. Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементы аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, йодом и про­тактинием, хотя и имеют большую атомную массу?

75. Какую низшую и высшую степени окисления прояв­ляют углерод, фосфор, сера и йод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

76. Что называют линией связи и углом связи, или ва­лентным углом? Как называют связь, которая обра­зуется перекрыванием электронных облаков вдоль ли­нии связи? Приведите примеры образования σ-связи.

77. Почему при наличии одной связи между атомами она может быть только σ-связью? При каких условиях об­разуются π-? Для всех ли форм электронных облаков возможно образование этих связей?

78. Приведите примеры молекул, которые содержат между соседними атомами: а) только σ-связи; б) одну σ- и одну π-связи, в) одну σ- и две π-связи. Сколько σ- и  π-связей содержат молекулы: CC1₄, SO₃, C₂H₄, C₂H₂?

79. Перечислите возможные типы гибридизации s- и p-ор­биталей. В каком из них гибридные орбитали по энер­гии и форме в наибольшей степени приближаются к исходной s- или p-орбитали?

80. Какие АО не могут участвовать в гибридизации? Воз­можна ли гибридизация орбиталей: а) 3p- и 4s-; б) 4s- и 5р-; в) 4s- и 4р-; е) 4s-, 4p- и 4d-? Почему?

81. Какое влияние оказывает не поделённая электронная пара на углы между связями? Как это можно объяс­нить? Почему угол НОН в молекуле Н₂О меньше угла HNH в молекуле NH₃?

82. Какую связь называют водородной и почему ее об­разуют только те атомы водорода, которые связаны с атомами наиболее электроотрицательных элементов? Назовите их.

83. Почему для молекул H₂S и НС1 в отличие от Н₂О и НF образование водородных связей не характерно?

84. Чем объяснить значительно более высокие температу­ры плавления и кипения воды и фтороводородной кис­лоты по сравнению с теми, которые должны соответст­вовать их молярным массам?

85. Покажите схемами два возможных механизма обра­зования ковалентной связи. При какой структуре элек­тронных оболочек атомов возможен тот и другой слу­чай? Влияет ли механизм образования ковалентной связи на ее свойства?

86. Какие атомы или ионы называют донорами и акцеп­торами электронных пар? Приведите примеры.

87. Кроме таких параметров, как энергия и длина связи, какими тремя свойствами характеризуется ковалентная связь? Что понимается под насыщаемостью ковалент­ной связи и чем она определяется?

88. Чем объясняется способность многих элементов к об­разованию числа связей, превышающего число неспа­ренных электронов в их атомах? Какое состояние ато­ма называют основным и возбужденным? Приведите примеры.

89. Сравните возможности промотирования электронов в атомах азота, кислорода и фтора с теми же воз­можностями в атомах аналогов по группе, например, фосфора, серы и хлора.

90. Сколько валентных электронов и валентных АО имеют атомы: С и Si; N и Р; О и S? Чему равна макси­мальная ковалентность элементов 2-го и 3-го пе­риодов?

91. На примере ряда соединений объясните, как влияет на устойчивость гибридного состояния центрального атома плотность гибридизируемых облаков. Ряд соединений: NH_3...PH_3...AsH_3...SbH₃.

92. Что такое sр³-гибридизация электронных облаков? Ка­кую пространственную конфигурацию имеют молекулы веществ с таким типом гибридизации? Приведите при­меры соответствующих соединений.

93. Какую ковалентную связь называют полярной? Что служит количественной мерой полярности ковалентной связи? Исходя из значений электроотрицательности атомов соответствующих элементов определите, какая из связей: HJ, JCl, BrF - наиболее полярна.

94. Распределите электроны атома серы по атомным ор­биталям. Сколько неспаренных электронов имеет атом серы в основном и возбужденном состояниях? Чему равна валентность серы, обусловленная неспа­ренными электронами?

95. Нарисуйте энергетическую схему образования моле­кулы He₂ и молекулярного иона He... по методу МО и объясните невозможность существования молекулы He₂?

96. Какую химическую связь называют ионной? Каков ме­ханизм ее образования? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Приведите два примера  типичных ионных соединений. Напишите электрон­ные уравнения превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы.

97. Что следует понимать под степенью окисления ато­ма? Определите степень окисления атома углерода и его валентность, обусловленную числом неспаренных электронов, в соединениях СН₄, СН₃ОН, НСООН, СО₂.

98. Какие силы молекулярного взаимодействия называют ориентационными, индукционными и дисперсион­ными? Когда возникают эти силы и какова их при­рода?

99. Нарисуйте энергетическую схему образования моле­кулярного иона Н... и молекулы Н₂ по методу моле­кулярных орбиталей. Где энергия связи больше? По­чему?

100. Нарисуйте энергетическую схему образования моле­кулы О₂ по методу молекулярных орбиталей (МО). Как метод МО объясняет парамагнитные свойства мо­лекулы кислорода?

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

101. Определите количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии 50 г Р₂О₅  с водой по реакции Р₂О₅ + Н₂О = 2НРО₃, если тепловые эффекты реакции равны:

2Р + ⁵/₂О₂ = Р₂О₅;           ∆Н_р =–1549,0 кДж;

2P + Н₂ + 3О₂ = 2НРО₃;    ∆Н_р =–1964,8 кДж.

102. Процесс гашения оксида кальция представлен сле­дующим термохимическим уравнением: СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 16 ккал.

Сколько теплоты выделится при гашении 1 т извести, содержащей 20% посторонних примесей.

103. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления оксида железа (II) водородом, исходя из следующих термохимических уравнений:

FeO_(к)  + СО_(г) = Fe_(к) + CO_2(г); ∆Н=–13,18 кДж;

СО_(г)  + ¹/₂О_2(г) = СО_2(г); ∆Н=–283 кДж;

Н_2(г)  + ¹/₂О_2(г) = H₂O_(г); ∆Н=–241,83 кДж.

104. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте об­разования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из сле­дующих термохимических уравнений:

Ca_(к) + ¹/₂О_2(г) = СаО_(к); ∆Н=–635,6 кДж;

Н_2(г) + ¹/₂О_2(г)  = Н₂О_(ж); ∆Н=–285,84 кДж;

СаО_(к) + Н₂О_(ж) = Са(ОН)_2(к); ∆Н=–65,06 кДж.

105. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте обра­зования метана? Вычислите теплоту образования ме­тана, исходя из следующих термохимических урав­нений:

Н_2(г)  + ¹/₂О_2(г)  = Н₂О_(ж); ∆Н=–285,84 кДж;

С_(к) + О_2(г) = СО_2(г); ∆Н=–393,51 кДж;

СН_4(г) + 2О_2(г) = 2Н₂О_(ж) + СО_2(г); ∆Н=–890,31 кДж.

106. Углерод аморфного угля сгорает по термохимическо­му уравнению

С + О₂ = СО₂ + 97,8 ккал (409,2 кДж).

Сколько тепла выделится при сгорании 1 т кокса, со­держащего 12% негорючих примесей?

107. Горение ацетилена выражается уравнением:  2С₂Н₂ + 5О₂ = 4СО₂ + 2Н₂О.

Вычислить величину ∆Н₂₉₈, если известно, что при сгорании 1л ацетилена выделяется 13,88 ккал (58,07 кДж) тепла.

108. Вычислить теплоту сгорания ацетилена С₂Н₂ + 2 ¹/₂О₂ = 2СО₂ + Н₂О_(Ж).

Вычислить, сколько тепла выделится при сгорании:

а) 1 м³ ацетилена, взятого при нормальных условиях;  

б) 20 кг ацетилена.

109. Вычислить тепловой эффект реакции восстановления хрома алюминием:

Cr₂O₃ + 2Al = 2Cr + Al₂O₃.

Сколько тепла выделится, если для реакции взять 1 кг исходной смеси? Ответ выразить в килоджоулях.

110.  Вычислить тепловой эффект образования 1 т чистого карбида кальция СаС₂: СаО + 3С = СаС₂ + СО 

Теплота образования СаС₂ равна 15 ккал/моль (62,76 кДж/моль).

111. Сколько килоджоулей выделится при сгорании 1 кг октана С₈Н₁₈? Теплота образования октана 49,82 ккал/моль (воду в продуктах сгорания считать парообразной)?

112. Вычислить стандартную энтальпию образования крис­таллического оксида железа (III) по известным стан­дартным энтальпиям реакций:

1) Fe₂O_{3 (Т)} + 3CO _(Г) = 2Fe _(Т) + 3CO_{2 (Г)}, ∆Н⁰ = –6,74 ккал;  

2) С _(ГРАФ) + О_{2 (Г)} = СО_{2 (Г)},      ∆Н⁰ = –94,1 ккал;  

3) С _(ГРАФ) + ¹/₂О_{2 (Г)} = СО _(Г),  ∆Н⁰ = –26,42 ккал.

113. Вычислить стандартную энтальпию образования крис­таллического сульфата цинка на основании сле­дующих данных:

1) ZnSO_{4 (Т)} = ZnO _(Т) + SO_{3 (Г)}, ∆H...= +58,27 ккал;

2) 2ZnS _(Т) + 3O_{2 (Г)} = 2ZnO _(Т) + 2SO_{2 (Г)}, ∆H...= –211,88 ккал;

114. Вычислите ∆H...хлорида аммония, если для реакции

NH_{3 (Г)} + HСl _(Г)= NH₄Cl _(К),  ∆H...= –176,93 кДж/моль.

115. При растворении 16 г СаС₂ в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования  Са(ОН)₂.

116. Определите ∆H...Fe₂O₃, если при реакции

2Fe + Al₂O₃ = Fe₂O₃ + 2Al

на каждые 80 г Fe₂O₃ поглощается 426,5 кДж теп­лоты.

117. Тепловой эффект реакции

SO_{2 (Г)} + 2H₂S _(Г)  = 3S (ромб) + 2Н₂О _(Ж)

равен –234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования Н₂S.

118. При получении азотной кислоты из KNO₃ протекают следующие реакции:

KNO_{3 (К)} + H₂SO_{4 (P)} = KHSO_{4 (К)} + HNO_3(Р)  (а),

2KNO_{3 (К)} + H₂SO_{4 (P)} = K₂SO_{4 (К)} + 2HNO_{3 (Р)} (б).     Сколько теплоты выделяется (или поглощается) при получении 1 кг азотной кислоты. если 80% ее обра­зуется по реакции (а), ∆H...= –133,90 кДж/моль.

119. Разложение гремучей ртути при взрыве идет по урав­нению

Hg(ONC)₂ = Hg + 2CO + N₂, ∆H...= –364,2 кДж. Определите объем выделившихся газов (н.у.) и коли­чество теплоты, выделившейся при взрыве 1,5 кг Hg(ONC)₂.

120. Вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании 20 л диборана В₂Н₆ (н.у.), если  ∆H...B₂O_{3 (К)} и В₂Н_{6 (Г)} соответственно равны –1264 и  +31,4 кДж/моль. Целесообразно ли использовать в качестве топлива диборан вместо этана, если стандартная теплота сгорания этана –1559,88 кДж/моль?

121. Окисление аммиака протекает по уравнению

4NH_{3 (Г)}  + 3O_{2 (Г)} = 2N₂ + 6H₂O _(Ж),

∆H...= –1528 кДж. Определите стандартную теплоту образования NH_{3 (Г)} и NH₃Н₂О, если теплота раст­ворения NH_{3 (Г)} в воде равна –34,65 кДж.

122. Рассчитайте ∆H...ZnSO₄, если известно, что:

2ZnS + 3O₂ = 2ZnO + 2SO₂, ∆H...= –890,0 кДж;   

2SO₂ + O₂ = SO₃, ∆H...= –196,6 кДж;  

ZnSO₄ = ZnO + SO₃, ∆H...= +234,0 кДж.

123. Используя значение ∆H...реагирующих веществ, оп­ределите тепловой эффект реакции восстановления оксидом углерода (II) диоксида свинца до образования оксида свинца (II) и диоксида углерода:

PbO₂ + CO = PbO + CO₂

124. Вычислить стандартную энтальпию образования крис­таллического среднего фосфата кальция, если извест­но, что при сгорании 12 г кальция выделяется 45,57 ккал, при сгорании 6,2 г фосфора - –37 ккал, а при взаимодействии 168 г оксида кальция с 142 г фосфорного ангидрида - –160,5 ккал.

125. Рассчитайте тепловой эффект реакции

СН_{4 (Г)}  + С1_{2 (Г)} = СН₃С1 _(Г) + НС1_(Г),

если известны тепловые эффекты реакций:

1) СН₄ + 2О₂ = СО₂ + 2Н₂О,  ∆H...= –892,0 кДж; 

2) 2СН₃С1 _(Г) + 3О_{2 (Г)} = 2СО_{2 (Г)} + 2Н₂О _(Ж)+ 2НС1, ∆H...= –1374 кДж; 

3) 2Н₂О _(Г) = 2Н₂О _(Ж), ∆H...= –571,7 кДж;

4) Н_{2 (Г)} + С1_{2 (Г)} = 2НС1_(Ж), ∆H...= –185,0 кДж.

ЭНТРОПИЯ. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ. УСЛОВИЯ ПРОТЕКАНИЯ ХИМИЧЕСКИ ПРОЦЕССОВ. УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ

126. Подсчитав ∆S⁰ реакций, определите, какая из двух реакций термодинамически возможна:

FeO + CO = Fe + CO₂; FeO + H₂ = Fe + H₂O_(г).

127. По известным значениям стандартной энтропии для приведенных ниже реакций определите, какие из этих реакций являются термодинамически возмож­ными в изолированой системе:

а) CS_2(ж) + 3O_2(г) = CO_2(г) + 2SO_2(г);  

б) А1₂(SO₄)_3(к)  = А1₂О_3(к) + 3SO_3(г).

128. Энтропия реакции зависит не столько от химической индивидуальности реагентов и продуктов, сколько от агрегатного состояния веществ и их количеств, участвующих в реакции. Укажите, какое значение (>0,<0) имеет стандартная энтропия реакций:

а) 2О_3(г) = 2О_2(г);

б) SO_2(г) + 2H₂S_(г) = 2S_(т) + 2Н₂О_(ж);

в) J_2(г) = 2J_(г).

Подтвердите Ваш ответ расчетом с использованием справочных данных.

129. В изолированной системе протекают следующие про­цессы:

3Fe_(т) + 4Н₂О_(г) = 4Н_2(г) + Fe₃O₄.

На основании определенного значения ∆S укажите направление реакции.

130. Вычислите значение ∆Н..., ∆G..., ∆S... для про­цесса МеСО_{3(к) ...}МеО_(к) + СО_2(г) и составьте ряд термической стабильности карбонатов MgCO₃, BaCO₃, CaCO₃. Как влияет на течение этих процессов температура?

131. В каком направлении будет протекать реакция: 

Fe₂O_3(k) + 3H_2(г) = 3H₂O_(г) + Fe_(k).

132. Как ведет себя магний в атмосфере кислорода, угле­кислого газа, паров воды? Ответ подтвердите рас­четами.

133. Вычислите ∆Н⁰, ∆S⁰, ∆G... реакции, протекающей по уравнению

TiO_2(k) + 2C_(k) = Ti_(k) + 2CO_(г).

Возможна ли реакция восстановления TiО₂ углеродом при температурах 1000 и 3000 К?

134. Определите, при какой температуре начинается реак­ция восстановления Fe₃O₄, протекающая по уравне­нию:   Fe₃O_4(k) + 4CO_(г)  = 3Fe_(k)  + 4CO_2(г); 

∆Н = +34,55 кДж.

135. Тепловой эффект и изменение энергии Гиббса при 25⁰С для реакции

 СО_2(г) + 4Н_2(г) = СН_4(г) + 2Н₂О_(ж)

соответственно равны –253,02 кДжмоль^–1; –130,1 кДжмоль^–1. Определите ∆S⁰ для этой реакции.

136. Установите возможность или невозможность самопро­извольного протекания реакции при температуре 298 К: СО_{2(г) ...}СО_(г) + ¹/₂O_2(г).

137. Установите возможность самопроизвольного протека­ния реакции ВаО + СO₂ = BaСO₃ при температуре 298 К.

138. Установите возможность самопроизвольной реакции разложения сульфатных соединений  CaSO₄ ... CaO + SO₃; CaSO₄ ...CaO + SO₂ + ¹/₂O₂.

139. Образование какого оксида СО или СО₂ - наиболее вероятно при сгорании угля. При ответе используйте данные ∆Н⁰, ∆S⁰, ∆G⁰.

140. Вычислите ∆G... окисления аммиака кислородом с образованием NO или N₂. Какой из этих процессов наиболее вероятен при сжигании аммиака?

141. Определите S⁰, ...в следующих реакциях:

2С_{(ГРАФИТ)} + Н_{2 (Г) ...}С₂Н_{2 (Г)},

А1 _(К) + Сr₂O_{3 (К)} ...Cr + A1₂O_{3 (К)},

2С_{(ГРАФИТ)} + СО_{2 (Г) ...}2СО_{2 (Г)}.

Возможны ли реакции при стандартных условиях?

142.  Подсчитав ∆S⁰, ∆G⁰ реакций, определите, какая из двух реакций термодинамически возможна:

FeO + CO = Fe + CO₂, FeO + H₂ = Fe + H₂O _(Г).

143. В ракетных двигателях можно использовать реакции

Н_{2 (Г)} + F₂ = 2HF_(Г); Н_{2 (Г)} + O₂ = 2H₂O_(Г).

Рассчитать изменение энтропии и ∆G⁰ при стандарт­ных условиях для каждой из реакций и сравнить такие смеси по их эффективности. С учетом получен­ных данных и свойств начальных и конечных продук­тов оценить перспективность использования каждой смеси.

144. По уравнению реакции 4FeO _(Т) + O_{2 (Г)} = 2Fe₂O_{3 (Т)}; ∆S = –259 Дж/К, рассчитайте стандартную энтропию оксида железа (III).

145. Рассчитайте стандартную энтропию реакции образова­ния оксида железа (III) из простых веществ по сле­дующим данным:

(I) 2Fe _(Т) + O_{2 (Г)} = 2FeO _(Т), ∆S... = –145 Дж/К;

(II) 4FeO _(Т) + O_{2 (Г)} = 2Fe₂O_{3 (Т)}, ∆S... = –259 Дж/К.

Определить ∆G⁰ при стандартных условиях.

146. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

a) 2ZnS _(Т) + 3O_{2 (Г)} = 2ZnO _(Т) + 2SO_{2 (Г)};

б) Аl₂(SO₄)_{3 (Т)} = Al₂O_{3 (Т)} + 3SO_{3 (Г)};

в) 2AgNO_{3 (Т)} = 2Ag _(Т) + 2NO_{2 (Г)} + O_{2 (Г)};

будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях.

147. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

а) 4H₂O_(Г) + 3Fe_(Т) = 4H_{2 (Г)}  + Fe₃O_4(Т);

б) 3Fe₂O_3(Т) + CO_(Г) = 2Fe₃O_{4 (Т)} + CO_{2 (Г)};

г) 3Fe₂O_3(Т) + Н_2(Г) = 2Fe₃O_4(Т) + H₂O_(Г); будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях. Сделайте вывод о возможности протекания реакции.

148. Определите расчетом, какие из реакций, уравнения которых:

а) 2PbS _(Т)  + 3O_{2 (Г)} = 2PbO _(Т) + 2SO_{2 (Г)};

б) CuCl_{2 (Т)} + H₂O _(Г) = CuO _(Т) + 2HСl _(Г)

будут протекать самопроизвольно в изолированной системе при стандартных условиях.

149. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ, вычислите ∆G⁰  реакции, протекающей по уравнению NH_{3 (Г)} + HСl _(Г) = NH₄Cl _(К). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти само­произвольно?

150. При какой температуре наступит равновесие системы СО_(Г) + 2Н_2(Г)...СН₃ОН_(Г); ∆H = –128,05 кДж?