 |
Основные стехиометрические законы химии
|
|
|
|
Программа и индивидуальные задания по химии
Для студентов открытого факультета
Методические указания
Санкт-Петербург
Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
УДК 546 (076.1)
Программа и индивидуальные задания по химии для студентов открытого факультета: Методические указания / Сост.: И. В. Дмитриева, О. Л. Байдакова, В. Ф. Иванов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2005. 40 с.
ISBN 5-7629-0610-8
Содержат рабочую программу курса "Химия", указания к решению типовых задач по его основным разделам и задания для самостоятельной работы.
Предназначены для студентов вечерней и заочной форм обучения.
Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве методических указаний
Ó СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2005
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение................................................................................................... 3
1. Основные стехиометрические законы химии..................................... 4
Индивидуальные задания................................................................ 6
2. Периодический закон Д. И. Менделеева. Строение атома
и химическая связь. Молекулярное взаимодействие.
Кристаллическое состояние вещества ……….......................................…... 8
Индивидуальные задания.............................................................. 10
3. Основы химической термодинамики и химического равновесия.... 13
Индивидуальные задания.............................................................. 14
4. Кинетика химических реакций. Катализ........................................... 19
Индивидуальные задания.............................................................. 21
5. Основы теории растворов................................................................. 24
Индивидуальные задания.............................................................. 26
6. Физико-химический анализ............................................................... 28
|
|
|
7. Основы электрохимии. Коррозия металлов и методы защиты от нее 28
Индивидуальные задания.............................................................. 32
Список рекомендуемой литературы..................................................... 36
Приложения........................................................................................... 37
Редактор Н. В. Лукина
________________________________________________________________
Подписано к печати. Формат 60´84 1/16.
Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура "Times New Roman".
Печ. л. 2,5. Тираж 400 экз. Заказ.
________________________________________________________________
Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ"
197376, Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
ВВЕДЕНИЕ
В процессе обучения студенты должны:
1) усвоить теоретические основы строения вещества, зависимость физических и химических свойств веществ от их строения, основные закономерности и направления протекания химических и физико-химических процессов;
2) уметь использовать теоретические положения курса химии при изучении основ технологических процессов, вопросов конструирования и эксплуатации приборов и аппаратуры;
3) получить представление о роли химии в различных областях науки и техники.
Основная форма работы студентов вечерней и заочной форм обучения над изучаемым курсом – самостоятельная работа с книгой. Рекомендуемый учебник для подготовки к выполнению индивидуальных заданий – Глинка Н. Л. "Задачи и упражнения по общей химии". Обозначения физико-химических величин, используемые авторами, аналогичны приводимым в указанном источнике. Изучать курс рекомендуется по темам в следующем порядке:
1. Ознакомиться с требованиями программы по данной теме.
2. Прочитать разделы рекомендуемых учебно-методических изданий, относящиеся к этой теме. Усвоить теоретические положения, математические зависимости и выводы, а также принципы составления уравнений реакций. Для лучшего запоминания и усвоения изучаемого материала рекомендуется завести рабочую тетрадь и заносить в нее формулировки законов и основных понятий, значения незнакомых терминов, формулы, уравнения реакций и т. п.
|
|
|
3. Изучив тему, необходимо ответить на вопросы, помещенные в учебнике в конце параграфа или в программе курса, и только после этого переходить к рассмотрению следующей темы. Цель этих вопросов – обратить внимание студентов на наиболее важные положения изучаемых тем и дать им возможность проверить, все ли главное правильно понято и усвоено.
Ответы на контрольные вопросы должны быть ясными, кратко мотивированными, за исключением случаев, для которых суть вопроса не требует мотивировки (например, если требуется уравнять реакцию и т. п.). При решении задач обязательно должны быть приведены весь ход решения и математические преобразования.
В процессе изучения курса студент должен выполнить контрольное задание.
К выполнению контрольного задания следует приступать только после глубокого изучения соответствующего материала по учебнику, разбора упражнений и решения типовых задач, приведенных после программы по отдельным темам.
Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена. Условия задач необходимо писать в том порядке, в каком они указаны в задании. Обязательно оставлять поля для замечаний преподавателя.
Если контрольная работа не зачтена преподавателем, необходимо выполнить ее во второй раз, учтя замечания преподавателя, и предъявить на проверку вместе с незачтенной работой.
К сдаче экзамена в период лабораторно-экзаменационной сессии допускаются студенты, которые выполнили контрольную работу и лабораторные работы.
Студент, сдающий экзамен, должен предъявить экзаменатору зачтенную контрольную работу.
Основные стехиометрические законы химии
Введение.
Химия как раздел естествознания.
Предмет и содержание курса химии.
Основные газовые законы. Определение молекулярных масс веществ. Атомная и молекулярная массы. Вычисление массы атомов и молекул. Моль. Закон Авогадро. Основные стехиометрические законы. Их современное толкование. Понятие о химическом эквиваленте элементов простых и сложных веществ. Молярная масса эквивалента вещества.
|
|
|
Пример 1. На восстановление 3,6 г оксида двухвалентного металла израсходовано 1,7 л водорода (н. у.). Вычислить молярные массы эквивалента оксида и металла.
Решение. Вычислим молярную массу эквивалента оксида металла (эквивалентную массу оксида металла) по закону химических эквивалентов, который математически может быть выражен следующей зависимостью:
m МеО/ М eqМеО= m H2/ М eqH2,
где m МеО– масса оксида металла, m H2– масса водорода, М eqМеО– молярная масса эквивалента оксида металла, М eqH2– молярная масса эквивалента водорода.
Так как водород находится в газообразном состоянии, то m H2/ М eqH2нобходимо заменить равным ему отношением V H2/ V eqH2, где V H2– объем водорода при н. у. Тогда получим:
m МеО/ М eqМеО= V H2/ V eqH2.
Из полученного уравнения следует:
М eqМеО= m МеО. V eqH2/ V H2.
Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, вычислим:
М eqМеО= 3,6. 11,2/1,7 = 23,72 г.
Эквивалентная масса кислорода в оксидах равна 8 г/моль, то есть эквивалентная масса металла равна:
М eqМе= 23,72 – 8 = 15,72 г.
Пример 2. Объемное содержание углекислого газа в воздухе составляет 0,03 % (н. у.). Найти количество (моль) и массу (г) СО2, содержащегося в 0,5 м3воздуха.
Решение. Объем СО2в 0,5 м3воздуха составит
V СО2= 500 л. 0,03 % / 100 % = 0,15 л.
Согласно следствию из закона Авогадро, при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л, тогда:
1 моль СО2 занимает объем 22,4 л
х моль ─ 0,15 л
х = 0,15/22,4 = 0,0067 моль СО2
Массу углекислого газа находим по формуле
m = n. M,
где n – количество вещества, М – молярная масса. В результате получаем
m = 0,0067 моль. 44 г/моль = 0,295 г.
Пример 3. Масса колбы вместимостью 750 мл, наполненной при 27 °С кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определить давление кислорода в колбе.
Решение. Вычислим массу кислорода: m = 83,3 – 82,1 = 1,2 г.
Используя уравнение Менделеева–Клапейрона:
pV = nRT = mRT/M,
где p – давление, кПа; V – объем, л; R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль. К; Т – температура, К, определяем давление кислорода в колбе:
p = (1,2 г. 8,31 Дж/(моль. К). 300 К) / (32 г/моль. 0,75 л) = 124,65 кПа.
|
|
|
Индивидуальные задания
1.1. В баллоне вместимостью 20 л находится при 18 °С азот под давлением 10,5 МПа. Какой объем (л) и какое количество (моль) азота можно получить из этого баллона при н. у.?
1.2. Температура кислорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л под давлением 14,5 МПа, равна 22 °С. Определить:
а) количество кислорода (моль), находящегося в баллоне;
б) предельное значение температуры хранения баллона, если предельное давление баллона составляет 21,0 МПа.
1.3. Рассчитать давление в сосуде емкостью 15 л, в котором содержится 56 г азота при –10 °С.
1.4. Олово образует два оксида. Первый содержит 78,8 % (масс.) Sn, а другой 88,2 % (масс.) Sn. Определить молярные массы эквивалента олова в этих соединениях.
1.5. При одинаковых условиях взяты равные массы водорода, сероводорода и аргона. Найти соотношение объемов взятых газов.
1.6. Вычислить массу:
а) 2 л хлороводорода при температуре 20 °С и давлении 85 кПа;
б) 1 м3кислорода при температуре 45 °С и давлении 182,5 кПа.
1.7. Вычислить объем:
а) 80 г водорода при температуре 25 °С и давлении 30 МПа;
б) 4,5 моль метана при температуре 10 °С и давлении 75 кПа.
1.8. Определить объем, занимаемый 14,2 г хлора при температуре 77 °С и давлении 290 кПа. Какое количество хлора (моль) соответствует данной массе?
1.9. Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием KCl и О2. Сколько литров кислорода при н. у. можно получить из 5 молей KClO3?
1.10. Вычислить объем 320 г метана при давлении 2,4. 105Па и температуре 45 °С.
1.11. Плотность газа по водороду равна 8,657. Вычислить массу 5,6. 10–3м3 газа при н. у.
1.12. Газ, плотность которого по воздуху 0,43, содержится в сосуде емкостью 50 л под давлением 2,15. 105Па при температуре 26 °С. Определить массу газа в этом сосуде.
1.13. При каком давлении масса 8. 10–3м3фтора составит 37 г, если температура равна 18 °С?
1.14. Одно и то же количество металла соединяется с 0,6 г кислорода и 9,534 г галогена. Вычислить молярную массу эквивалента галогена.
1.15. Определить давление 240 г метана СН4в сосуде емкостью 25 л при температуре –15 °С.
1.16. При н. у. масса 0,82. 10–3м3газа равна 2,057. 10–3кг. Определить молярную массу газа, плотность газа по воздуху и этану С2Н6.
1.17. Из скольких атомов состоят молекулы ртути в парообразном состоянии, если плотность паров ртути по воздуху равна 6,92?
1.18. При некоторой температуре плотность паров серы по азоту равна 9,14. Из скольких атомов состоят молекулы серы в данных условиях?
1.19. При давлении 120 кПа и температуре 87 °С некоторое количество газа занимает объем 950 мл. Найти объем газа при н. у. и определить его количество (моль).
1.20. 1,6 г Са и 2,61 г Zn вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить молярную массу эквивалента Zn, зная, что молярная масса эквивалента Са равна 20,0 г/моль.
|
|
|
1.21. Масса 1,4 л кислорода равна 2,0 г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 10 г кальция, эквивалент которого равен 1/2 моль?
1.22. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 0,35 л водорода, измеренного при н. у. Определить массу металла.
1.23. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2 % (масс.) Аs, а другой – 75,7 % (масс.) Аs. Определить молярные массы эквивалента мышьяка в обоих случаях.
1.24. 5,35. 10–3кг металла вытесняют из кислоты 5. 10–3м3водорода (н. у.). Вычислить молярную массу эквивалента металла.
1.25. Определить массу металла, вытеснившего из кислоты 3,6 л водорода (н. у.), если молярная масса эквивалента металла равна 28 г/моль.
1.26. На восстановление 49. 10–3кг оксида двухвалентного металла израсходовано 30,5. 10–3м3водорода (н. у.). Вычислить молярную массу эквивалента металла.
1.27. Оксид металла содержит 28,57 % (масс.) кислорода, а фторид того же металла – 48,72 % (масс.) фтора. Вычислить молярную массу эквивалента фтора.
1.28. Объемное содержание метана в коксовом газе составляет 25 % (н. у.). Найти количество (моль) и массу (г) СН4, содержащегося в 40 л газа.
1.29. Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием KCl и О2. Какую массу бертолетовой соли KClO3нужно взять для получения 40 л кислорода?
1.30. Масса колбы вместимостью 900 мл, наполненной при 18 °С хлороводородом, равна 127,3 г. Масса пустой колбы составляет 125,9 г. Определить давление хлороводорода в колбе.
|
|
|
