Вопрос 2. 1 страница

А. Выберите для Вашего варианта правильный ответ (1, 2 или 3) из таблицы 3.23, указывающий необходимое воздействие на систему для смещения равновесия в заданном направлении.

Б. Обоснуйте свой ответ по п. А; при этом укажите, как выбранное воздействие повлияет на скорость прямой и обратной реакций и почему; подтвердите свой ответ использованием принципа Ле-Шателье. Объясните, почему остальные варианты ответа не приводят к смещению равновесия в указанном направлении.

Таблица 3.23 – Тестовое задание 13 (Т-13)

Ва- ри- ант	Реакция	Заданное направление смещения равновесия	Фактор, действующий на систему для смещения равновесия
	CaCO3(т) + H2O(ж) + CO2(г) = Ca(HCO3)2(ж) DH<0	вправо	↓ [H2O]	↑ Р	↑ T
	K2S(ж) + H2O(ж) = KOH(ж) + KHS(ж) DH>0	влево	↓ T	↑ [H2O]	↓ Р
	H2S2O8(ж) + 2 H2O(ж) = 2 H2SO4(ж) + Н2О2(ж) DH>0	вправо	↓ Р	↓ T	↓ [H2O2]
	Na2CO3 (ж) + 2 Н2О(ж) = 2 NaОН(ж) + H2О (ж) + СО2 (г) DH>0	вправо	↓ T	↑ [NaOH]	↓ Р
	ZnSO4(ж) + 2 H2O(ж) = Zn(OH)2(т) + H2SO4(ж) DH>0	влево	↓ T	↑ Р	↓ [ZnSO4]
	HNO2(ж) + NaOH(ж) = NaNO2(ж) + Н2О(ж) DH<0	влево	↑ Р	↓ [NaOH]	↓ T
	4 HCl(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) + 2 Cl2(г) DH<0	вправо	↑ T	↑ Р	↓ [O2]
	2 Cl2O(г) + 2 О2(г) = 2 Cl2O3(г) DH<0	влево	↑ [Cl2O]	↑ T	↑ Р
	NH4Cl(к) = NH3(г) + HCl(г) DH>0	вправо	↓ Р	↑ [NH4Cl]	↓ T
	СО(г) + 3 Н2(г) = СН4(г) + 2 Н2О(г) DH<0	влево	↑ [СО]	↑ Р	↓ T
	2 SO2(г) + О2(г) = 2 SO3(г) DH<0	вправо	↑ Р	↑ T	↓ [O2]
	Al2O3(т) + 3 Н2(г) = 2 Al(т) + 3 Н2О(ж) DH>0	вправо	↑ [Al2O3]	↓ T	↑ Р
	Fe(т) + HCl(г) = FeCl2(ж) + Н2(г) DH>0	влево	↓ Р	↑ [FeCl2]	↑ T
	FeCl3(ж) + 3 KSCN(ж) = Fe(SCN)3(ж) + 3 KCl(ж) DH>0	вправо	↓ [KCl]	↓ T	↑ Р
	Fe(т) + НCl(г) = FeCl2(т) + Н2(г) DH<0	влево	↑ T	↓ Р	↑ [FeCl2]
	2 NH4OH(ж) + CO2(г) = (NH4)2CO3(ж) + H2O(ж) DH<0	вправо	↑ T	↑ [H2O]	↑ Р
	Н2(г) + СО2(г) = СО(г) + Н2О(ж) DH<0	влево	↓ [H2O]	↓ Р	↓ T
	Na2S(ж) + H2O(ж) = 2 NaOH(ж) + H2S(г) DH>0	влево	↑ Р	↑ T	↑ [H2O]

Продолжение таблицы 3.23 – Тестовое задание 13 (Т-13)

Ва- ри- ант	Реакция	Заданное направление смещения равновесия	Фактор, действующий на систему для смещения равновесия
	HI(г) + О2(г) = 2 Н2О(г) + 2 I2(г) DH<0	вправо	↑ [I2]	↓ Р	↑ T
	H2(г) + Cl2(г) = 2 HCl(г) DH<0	вправо	↓ T	↑ Р	↑ [HCl]
	CO2(г) + H2O(г) = C2H4(г) + O2(г) DH>0	влево	↓ Р	↑ [CO2]	↓ T
	HBr(г) + О2(г) = 2 Н2О(ж) + 2 Br2(г) DH<0	влево	↑ [H2O]	↓ T	↑ Р
	MgCl2(ж) + Na2HPO4(ж) + NH3(г) = MgNH4PO4(т) + 2NaCl(ж) DH>0	вправо	↓ T	↑ [NaCl]	↑ Р
	4 NH3(г) + 5 О2(г) = 4 NO(г) + 6 Н2О(г) DH<0	влево	↓ Р	↑ T	↑ [NH3]
	Na3PO4(ж) + 2 H2O(ж) = NaH2PO4(ж) + 2 NaOH(ж) DH>0	влево	↑ T	↓ [H2O]	↓ Р
	CuO(т) + С(т) = Сu(т) + СO(г) DH>0	влево	↑ Р	↑ T	↓ [CuO]
	Fe3O4(т) + 4 Н2(г) = 3 Fe(т) + 4 Н2О(г) DH<0	вправо	↑ [Fe3O4]	↑ Р	↓ T
	NH4OH(ж) + HCl(г) = NH4Cl(ж) + H2O(ж) DH<0	влево	↓ T	↓ Р	↓ [NH4Cl]
	Mg(OH)2(т) + 2 HNO3(ж) = Mg(NO3)2(ж) + 2 H2O(ж) DH<0	влево	↑ T	↓ [Mg(OH)2]	↑ Р
	ZnCl2(ж) + 2 Н2О(ж) = Zn(ОН)2(т) + 2 HCl(ж) DH>0	вправо	↓ [Zn(OH)2]	↓ Р	↑ T
	Fe(OH)2(т) + 2 HCl(ж) = FeCl2(ж) + H2O(ж) DH<0	вправо	↑ [Fe(OH)2]	↑ Р	↓ T
	KHSO3(ж) + KOH(ж) = K2SO3(ж) + H2O(ж) DH<0	влево	↓ [KOH]	↓ T	↑ Р
	2 СО(г) = С(т) + СО2(г) DH>0	вправо	↓ T	↑ Р	↓ [C]
	2 MgSO4(ж) + 2 H2O(ж) = (MgOH)2SO4(т) + H2SO4(ж) DH>0	влево	↓ Р	↓ T	↓ [MgSO4]
	2 NO(г) + Сl2(г) = 2 NOCl(г) DH>0	вправо	↑ Р	↑ [NOCl]	↓ T

Условные обозначения: т – твердое или малорастворимое вещество, к – кристаллическое вещество. ж – жидкое вещество или раствор, г – газообразное вещество;

↑ или ↓ – соответственно увеличение или уменьшение заданного фактора; Т – температура, Р – давление, [X] – концентрация вещества Х.

Задание 7. Истинные растворы и способы выражения их концентрации (по разделам стандартов: растворы, способы выражения концентраций)

Рекомендуемая литература: [1], § 1.1, 1.5; гл. 7; § 7.2.1 – 7.2.3; [2], § 3, § 4.1, § 8.3; [3], гл. 1, § 1; гл. 6, § 1; [4], гл. 2, § 1; гл. 7, § 1-4; лекции.

1. Вопросы, которые необходимо изучить и уметь дать на них ответ:

1.1. Что представляют собой дисперсные системы вообще и истинные растворы в частности.

1.2. Что представляет собой растворение вещества, и какие процессы и виды взаимодействий могут иметь место при растворении; в каком случае вещество способно растворятся в конкретном растворителе.

1.3. Как подразделяются и характеризуются растворы в зависимости от вида частиц растворенного вещества и их концентрации в растворе (молекулярные, ионные, насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные).

1.4. Каковы сущность понятия «концентрация растворов» и существующие способы ее выражения.

1.5. Что называется эквивалентом простого и сложного вещества в реакциях обменного типа и окислительно-восстановительных реакциях. Уметь определять эквиваленты разных веществ.

1.6. Как определяется эквивалентная масса вещества (молярная масса одного эквивалента) с использованием значения эквивалента вещества или по формулам для расчета массы эквивалента соли, кислоты, основания.

1.7. Как формулируется закон эквивалентов и как он используется при составлении уравнений реакций.

1.8. Как формулируется, математически выражается и для чего используется следствие из закона эквивалентов для реакций в растворах.

1.9. Какова суть понятия «растворимость вещества», от каких факторов она зависит; что показывает и как математически выражается коэффициент растворимости.

2. Письменное задание для контроля усвоения темы:

2.1. Дайте определение электролитов и неэлектролитов.

2.2. Укажите, что представляют собой молекулярные и ионные растворы.

2.3. Изобразите схему образования молекулярного раствора на примере растворения любого вещества, являющегося неэлектролитом, отразите и назовите все виды возникающих при этом межмолекулярных взаимодействий.

2.4. Дайте определение эквивалента вещества в обменной реакции (по отношению к водороду) и эквивалентной массы.

2.5. Укажите, что отражают в составе растворов и как математически выражаются: массовая доля, молярная доля, молярная, нормальная и моляльная концентрации, титр (при этом укажите размерности этих величин).

2.6. Выведите и напишите математическое выражение, связывающее значения нормальной (С_Н) и молярной (С_М) концентраций вещества с использованием его эквивалента (Э).

2.7. Напишите математическое выражение коэффициента растворимости на примере растворимости спирта в воде при 25 °С и укажите, что он показывает.

2.8. Сформулируйте и напишите математическое выражение следствия из закона эквивалентов для реакций в растворах (на примере реакции между кислотой и основанием). Приведите соотношение, позволяющее определить, в каком отношении нужно затратить на реакцию объемы их растворов с известными концентрациями.

2.9. В таблице 3.24 указаны растворенные в воде вещества, их молярная (С_M) или нормальная (Сн) концентрации.

Для вашего варианта определите значение эквивалента данного вещества в обменной реакции и значение искомой концентрации. Объясните, как Вы получили ответ, не проводя специальных расчетов, а только используя найденный эквивалент и данную концентрацию.

Примечание: при расчете эквивалентов сложных веществ необходимо принять во внимание: а) сколько атомов водорода замещено в 1 моле кислоты при образовании 1 моля данной средней соли; б) какое количество молей протона (H⁺) может вступить в реакцию с 1 молем щелочи; в) какое количество молей протона может отщепить 1 моль данной кислоты. С учетом этого необходимо найти, какое количество данной средней соли, кислоты или щелочи соответствует 1 молю протона или водорода.

Например, 1 моль Na₂SO₄ можно рассматривать как продукт замещения двух молей атомов водорода в одной молекуле H₂SO₄. Отсюда эквивалент Na₂SO₄ равен 1/2 моля, а молярная масса эквивалента соли Na₂SO₄ равна: М_{экв, Na2SO4} = М_Na2SO4 . 1/2 моль = М_Na2SO4/2 г/моль.

Таблица 3.24

Ва-ри-ант	Растворенное вещество	Данная концент-рация, моль/л	Искомая концент-рация, моль/л	Вари-ант	Растворенное вещество	Данная концент-рация, моль/л	Искомая концент-рация, моль/л
	H3PO4	CH=1	CM		H2S	CH=1	CM
	Na2S	CM=2	CH		Ba(OH)2	CM=2	CH
	LiOH	CH=1	CM		Cr(NO3)2	CM=2	CH
	Ba(NO3)2	CH=1	CM		H2SO4	CH=1	CM
	H2SO3	CM=2	CH		K2SO4	CH=1	CM
	K2SO3	CH=1	CM		AlCl3	CH=1	CM
	NH3	CM=2	CH		Na2SO3	CM=2	CH
	Na2SO4	CM=2	CH		MgCl2	CH=2	CM
	CaCl2	CH=1	CM		K3PO4	CH=1	CM

Продолжение таблицы 3.24

	MgSO4	CM=2	CH		Ca(NO3)2	CM=2	CH
	Zn(NO3)2	CH=1	CM		BaBr2	CH=2	CM
	H3BO3	CH=1	CM		NH4OH	CM=2	CH
	FeBr2	CM=2	CH		FeCl3	CM=2	CH
	Na2SiO3	CM=2	CH		CuCl2	CM=2	CH
	Cu (NO3)2	CH=1	CM		CrCl3	CH=1	CM
	K3PO4	CM=2	CH		SnCl2	CH=1	CM
	MgI2	CH=1	CM		Na2CO3	CH=1	CM
	Na3PO4	CH=1	CM		KOH	CM=2	CH

Примечание: при оценке эквивалентов рассматривайте средние соли как продукт замещения определенного атомов водорода в кислоте; кислоты – как вещества, способные отщеплять определенное число атомов водорода; основания – как вещества, способные взаимодействовать с определенным числом атомов водорода.

2.10. Решите данную по Вашему варианту (см. ниже) задачу на определение концентрации растворов. При этом представьте последовательный ход решения, математические выражения и размерности всех используемых и рассчитываемых величин. Полученный результат сверьте с данным ответом.

1. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию раствора, полученного при растворении 3,5 г CaCI₂ в 96,5 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,029 г/см³. Ответ: ω = 3,5 %; С_м= 0,32 моль/л.

2. Вычислите процентную концентрацию раствора, полученного прибавлением 5 л воды к 1 л 30 %-го раствора гидроксида натрия плотностью 1,328 г/см³. Ответ: ω = 6,3 %.

3. Вычислите моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 3,5 г CaCI₂ в 96,5 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,029 г/см³. Ответ: С_m = 0,33 моль/кг; С_н = 0,64 моль-экв/л.

4. Вычислите нормальную и молярную концентрации 16 %-го раствора хлорида алюминия, плотность которого равна 1,149 г/см³. Ответ: С_н= 4,13 моль-экв/л; С_м = 1,38 моль/л.

5. В 90,5 см³ H₂O растворили 9,5 г Na₂SO_4. Найдите массовую долю и молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,108 г/см³. Ответ: ω = 9,5 %; С_м = 0,74 моль/л.

6. Из 10 кг 20 %-го раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: ω = 16 %.

7. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 9,5 г Na₂SO₄ в 90,5 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,108 г/см³). Ответ: С_m = 0,74 моль/кг; С_н = 1,48 моль-экв/л.

8. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л 20,8 %-го раствора азотной кислоты плотностью 1,12 г/см³? Вычислите нормальную концентрацию этого раствора. Ответ: m = 931,84 г; С_н = 3,7 моль-экв/л.

9. Для приготовления раствора NaCl 5,6 г этой соли растворили в 94,4 см³ H₂O. Плотность полученного раствора составляет 1,045 г/см³. Чему равна массовая доля и молярная концентрация этого раствора? Ответ: ω = 5,6 %; С_м = 1,00 моль/л.

10. Какую массу нитрата натрия нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20 %-ный раствор? Чему равна моляльная концентрация этого раствора? Ответ: m = 100 г; С_m = 0,38 моль/кг.

11. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 7,4 г BaCI₂ в 92,6 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,060 г/см³). Ответ: С_m =0,38 моль/кг; С_н = 0,75 моль-экв/л.

12. Вычислите моляльную и молярную концентрации 16 %-ного раствора хлорида алюминия плотностью 1,149 г/см³. Ответ: С_m = 1,43 моль/кг; С_м= 1,38 моль/л.

13. В 90,8 г H₂O растворили 9,2 г MgSO₄, получили раствор, плотность которого составляет 1,075 г/см³. Чему равна массовая доля и молярная концентрация этого раствора. Ответ: ω = 9,2 %; С_м = 0,82 моль/л.

14. Вычислите молярную концентрацию 20,8 %-го раствора азотной кислоты, плотность которого равна 1,12 г/см³. Ответ: С_м = 3,7 моль/л.

15. Чему равна нормальная и моляльная концентрации 30 %-ного раствора NaOH (ρ_{раствора} = 1,328 г/см³)? Ответ: С_н = 9,96 моль-экв/л; С_m = 10,71 моль/кг.

16. Найдите моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 10,9 г MgCI₂ в 89,1 г H₂O, если ρ_{раствора} = 1,091 г/см³. Ответ: С_m = 1,29 моль/кг; С_н = 2,50 моль-экв/л.

17. Рассчитайте молярную концентрацию 20 %-ного раствора сульфата алюминия, плотность которого 1,23 г/см³. Ответ: С_м = 0,72 моль/л.

18. В 88,5 см³ H₂O растворили 11,5 г NaNO_3. Найдите массовую долю и молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,125 г/см³. Ответ: ω = 11,5 %; С_м= 1,52 моль/л.

19. Какова молярная и моляльная концентрации 10 %-ного раствора гидроксида натрия, плотность которого 1,1 г/см³? Ответ: С_м= 2,75 моль/л; С_m = 2,78 моль/кг.

20. Рассчитайте моляльную и нормальную концентрации раствора, полученного при растворении 12,5 г Na₂SO₄ в 87,5 г H₂O (ρ_{раствора} = 1,142 г/см³). Ответ: С_m = 1,01 моль/кг; С_н = 2,01 моль-экв/л.

21. Найдите массу КОН, которая необходима для приготовления 500 см³ 2 М раствора КОН. Ответ: m = 56 г.

22. Какая масса NaОН необходима для приготовления 0,5 л 2Н раствора этого вещества? Ответ: m = 40 г.

23. Рассчитайте нормальную концентрацию 20 %-ного раствора сульфата алюминия, плотность раствора 1,23 г/см³. Ответ: С_н = 4,32 моль-экв/л.

24. Сколько граммов КОН необходимо для приготовления 500 см³ 0,1 Н раствора КОН? Ответ: m = 2,8 г.

25. К 300 мл 30 %-ного раствора серной кислоты с плотностью 1,22 г/см³ добавили 1 л воды. Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: ω = 8 %.

26. Какова масса NaОН, содержащегося в 0,5 л 0,1 М раствора данного вещества? Ответ: m = 2 г.

27. Найдите массовую долю 2 М раствора азотной кислоты (ρ_{раствора} = 1,070 г/см³). Ответ: ω = 11,78 %.

28. Найдите массу КОН, которая необходима для приготовления 500 см³ 1 М раствора КОН. Ответ: m = 28 г.

29. Сколько граммов сульфата натрия нужно взять для приготовления 10 л 8 %-ного раствора с плотностью 1,075 г/см³? Вычислите молярную концентрацию этого раствора. Ответ: m = 860 г; С_м = 0,61 моль/л.

30. Найдите массовую долю 2 М раствора КОН, если плотность раствора составляет 1,075 г/см³. Ответ: ω = 10,42 %.

31. В 33,3 мл воды растворили 16,7 г серной кислоты. Рассчитайте процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: ω = 33,4 %.

32. Какова массовая доля 2 Н раствора NaОН, плотность которого составляет 1,092 г/см³? Ответ: ω = 7,33 %.

33. Плотность 40 %-ного раствора гидроксида калия равна 1,4 г/см³. Какова нормальная концентрация этого раствора? Ответ: С_н = 10 моль-экв/л.

34. Вычислите массовую долю 3 М раствора H₂SO₄, если его плотность равна 1,231 г/см³. Ответ: ω = 23,88 %.

35. Рассчитайте массовую долю 2 Н раствора HCI, если ρ_{раствора} = 1,035 г/см³. Ответ: ω = 7,05 %.

Комплексное тестовое задание 4 по теме "Концентрация истинных растворов"

Правильные ответы по п. А приведены в конце пособия в таблице 4.2.

В таблице 3.25 указаны молярные (С_M) или нормальные (C_Н) концентрации веществ в истинных растворах.

А. Для Вашего варианта приведите из набора ответов (см. табл. 3.25) ответ, отражающий значение искомой концентрации раствора с данной концентрацией.

Б. Укажите, что показывают молярная и нормальная концентрации растворов, математические выражения для их расчета и размерности.

Приведите значение эквивалента данного вещества в обменных реакциях. Укажите, как используется эквивалент вещества: а) для нахождения эквивалентной массы этого вещества исходя из его молекулярной массы; б) для определения нормальной концентрации раствора исходя из его известной молярной концентрации.

Обоснуйте выбранный Вами ответ по п. А с приведением необходимых формул и расчетов. Приведите формулировку закона эквивалентов и следствия из него для реакций между растворами веществ и математическое выражение этого следствия.

Таблица 3.25 – Тестовое задание 14 (Т-14)

Вари-ант	Растворенное вещество	Данная концентрация	Искомая концентрация
Вид	Значение	Вид	Значение, моль/л (набор ответов)
	Fe2(SO4)3	CМ		CН
	Al2(SO4)3	CM		CH
	Ca(OH)2	CH	0,1	CM	0,1	0,2	0,05
	H2SO3	CM	0,5	CH		0,5	0,25
	Mn(NO3)2	CH		CM		0,5
	MgSO4	CH		CM
	ZnCl2	CM		CH		0,5
	FeBr2	CН		CМ
	Fe(NO3)3	CH		CM
	Na3PO4	CM		CH
	Mg(NO3)2	CH		CM		0,5
	Na2CO3	CM		CH
	Na2SO4	CН	0,5	CМ	0,25
	Ba(OH)2	CН		CМ
	Cr2(SO4)3	CM		CH
	CaCl2	CМ	0,25	CН	0,5
	CaS	CH		CM		0,5
	ZnSO4	CM		CH			0,5
	NiSO4	CM		CH			0,5
	Na2SiO3	CМ		CН
	H2S	CM	0,5	CH		0,5
	MgCl2	CH		CM			0,5
	MnSO4	CH		CM		0,5
	BaBr2	CН		CМ			0,5
	K2SO4	CM		CH
	H2SO4	CH		CM
	K3PO4	CH		CM
	Al(NO3)3	CM		CH
	AlCl3	CМ		CН			0,33
	CrCl3	CН		CМ
	Ba(NO3)2	CM		CH			0,5
	NaOH	CH		CM
	NH4OH	CМ	0,2	CН	0,2	0,4	0,1
	FeCl3	CM		CH
	H3PO4	CM	0,3	CH	0,1	0,3	0,9

Задание 8. Физико-химические свойства растворов (по разделам стандартов: растворы, фазовое равновесие)

Дата добавления: 2014-12-26