Общие методические указания

(задачи №№ 1 – 25).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". - Л.: Химия, 1986, введение, гл.1, с.11-45.

2. Кожевникова Н.Ю., Коробейникова Е.Г., Кутуев Р.Х., Малинин В.Р., Решетов А.П. "Общая химия". Учебное пособие. - Л.: СПбВПТШ, 1991, тема 3, с.17-26.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". - Л.: Химия, 1987, гл.1., с. 7-23.

4. Свидзинская Г.Б. Задачи и упражнения по общей химии, часть 1. "Основные понятия и законы химии". - Л.: СПбВПТШ, 1997.

Варианты заданий

1. Вычислите массу атомов азота, зная, что молекулярный азот количеством вещества 1 моль содержит 6,02×10²³молекул.

2. Чему равна относительная молекулярная масса и масса молекул О₂ и О₃, СО и СО₂, N₂O и N₂O₅?

3. Какое количество вещества молекулярного азота находится в данном объеме, если он содержит число молекул, равное:

а) 6,02×10²²; б) 1,2×10²³; в) 1,2×10²⁰.

4. Какое число молекул содержится в любом газообразном веществе объемом 10 л (н.у.) и в воде объемом 10 мл?

5. Сколько молекул содержится в бензоле С₆Н₆ массой 0,78 г, оксиде серы (IV) SO₂ массой 0,064 г и оксиде азота (IV) NO₂ количеством вещества 0,02 моль?

6. Сравните число молекул Н₂, О₂ и NO₂, содержащихся в каждом из этих газов, взятых массой по 100 кг.

7. В какой массе СО и СО₂ содержится по 1,2×10²⁴ молекул?

8. Найдите количество вещества, массу и число молекул для СО₂, С₂Н₆ и СН₄, взятых в объеме 112, 896 и 1680 л (н.у).

9. Объемная доля аргона в воздухе составляет около 1%. Сколько молекул Ar содержится в 1 л воздуха, и в воздухе какого объема находится 6×10²³ молекул Ar?

10. Газ массой 1,105 г при 27⁰С и Р=101,3 кПа. Занимает объем

0,8 л. Какова его относительная молекулярная масса?

11. Газообразный углеводород массой 0,65 г находится в сосуде вместимостью 1 л под давлением 101,3 кПа и температуре 23⁰С. Найдите его молярную и относительную молекулярную массу.

12. Органическое вещество в виде летучей жидкости массой 0,1437 г при 25⁰С и Р=99,2 кПа превращено в пар, занимающий объем 22,9 мл. Найдите молярную массу этого вещества.

13. Найдите массы СО, СО₂, NaOH, Р₂О₃, в которых содержится соответственно 4; 10; 2,5 и 5 молярных масс вещества.

14. Чему равно количество вещества Li₂O, RbOH, FeOHSO₄, взятых по 1 кг.

15.Какой объем при 27⁰С и Р=1 атм занимает газ массой 1 г, если его плотность по водороду равна 32.

16. При некоторой температуре плотность по воздуху паров серы равна 6,62, а паров фосфора 4,28. Из скольких атомов состоят молекулы серы и фосфора при этих условиях?

17. Чему равна плотность по водороду сжатого газа, имеющего следующий объемный состав: 32% СН₄; 5% N₂; СО₂; 4% С₂Н₄; 9% СО.

18. Какова масса ацетилена С₂Н₂ объемом 1 м³ и оксида серы (IV) SO₂ объемом 406 л (н.у.)? Найдите для этих газов значения плотности по водороду и плотности по воздуху.

19. Неизвестное твердое вещество массой 20 г помещено в колбу объемом 2 л, из которой был выкачан воздух. После нагревания колбы до 150⁰С вещество полностью превратилось в газ, а давление в колбе стало равным 0,5065 МПа. Найти относительную молекулярную массу вещества.

20. Чему равно число моль CaSO₄ в гипсе CaSO₄ ×2H₂O массой 1,72 кг и число моль для кристаллогидрата в гипсе, полученном из 0,68 кг безводного сульфата кальция?

21. Сколько молярных масс содержится в указанной массе следующих веществ: КОН – 168 г; H₂SO₄ – 245 г; NaOH – 1 кг; H₃PO₄ – 1,225 кг; Mg(OH)₂ – 0.29 кг. Какую физическую величину выражают найденные числа?

22. С какими законами связано атомно-молекулярное учение? Дайте их формулировки.

23. В сосуде смешаны газы: СО₂, N₂ и О₂, массы которых соответственно равны 11, 16 и 21 г. В каких объемных соотношениях смешаны эти газы? Чему равны их объемные доли?

24. При прокаливании CaCO₃ массой 1 кг получены CaО массой 0,56 кг и СО₂ объемом 0,224 м³ (н.у.). Подтверждают ли эти данные закон сохранения массы веществ?

25. Чему равны массы атомов водорода и радона, если их относительные атомные массы соответственно равны 1 и 222?

2. РАСЧЕТЫ ПО УРАВНЕНИЯМ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Варианты заданий

51. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне d¹² или p⁷ – электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.

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

53. Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы следующих соединений: водородного соединения германия, рениевой кислоты и оксида молибдена, отвечающей его высшей степени окисления.

54. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающие их высшей степени окисления. Как изменяется химический характер этих соединений при переходе от натрия к хлору?

55. Почему марганец проявляет металлические свойства, а хлор – неметаллические? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Напишите формулы оксидов и гидроксидов хлора и марганца.

56. Атомные массы элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, тогда как свойства простых тел изменяются периодически. Что такое периодичность? Чем это можно объяснить?

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

58. Значение какого квантового числа определяют число s-, p-, d- и f- орбиталей на энергетическом уровне? Сколько всего s-, p- и d- электронов в атоме кобальта?

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

60. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 3d или 4s, 5s или 4р? Почему? Составьте электронную формулу элемента с порядковым номером 21.

61. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше 4d или 5s, 6s или 5p? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

62. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Какие электроны этих атомов являются валентными?

63. Составьте электронные формулы атомов с порядковыми номерами 16 и 28. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов.

64. Что называют электронной формулой и электронной конфигурацией атома или иона? Какой вид они имеют для следующих атомов и ионов: Na и Na⁺, Са и Са⁺², Al и Al⁺³, Cl и Cl^-, S и S^-2, Br^- и К⁺? Какие из этих электронов имеют электронное строение атомов Ne, Ar, Kr?

65. В атоме элемента находится пять электронных слоев и 7 внешних электронов. Какими квантовыми числами они характеризуются?

66. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

67. Одинаковым значением какого квантового числа характеризуется совокупность электронов, которую называют электронным слоем? Сколько электронных слоев имеет атом, если для его внешних электронов: а) n = 3; б) n = 6? Приведите примеры.

68. Укажите значения квантовых чисел n и l для внешних электронов в атомах элементов с порядковыми номерами 11, 14, 20, 23, 33.

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

70. Какой элемент имеет в атоме три электрона для каждого из которых n = 3 и

l = 1? Чему равно для них значение магнитного квантового числа? Должны ли они иметь антипараллельные спины?

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

72. Какую высшую степень окисления могут проявлять германий, ванадий, марганец и ксенон? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этой степени окисления.

73. Покажите на примере, как при заполнении электронных оболочек действует правило Гунда и принцип Паули. Дайте формулировку этого правила.

74. Какие энергетические уровни не имеют: а) p-; б) d-; в) f- подуровней? Возможно ли отсутствие s- подуровня? Атомы каких элементов не имеют электронов на р- и d- подуровнях?

75. Сколько электронных слоев и какое число электронов содержит атом с внешним электронным слоем: а) 4s²4p²; б) 5s²5p⁶?

4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

Варианты заданий

76. Какие кислородные соединения образуют щелочные металлы при горении на воздухе? Как получают нормальные оксиды натрия, калия, рубидия и цезия? Охарактеризуйте пожарную опасность кислородных соединений щелочных металлов.

77. Как меняется степень окисления марганца при восстановлении перманганатом калия в кислой, нейтральной и щелочной средах? Ответы проиллюстрируйте уравнениями реакций. Укажите окислитель и восстановитель. Охарактеризуйте пожарную опасность KMnO₄.

78. Какие свойства может проявлять пероксид водорода в окислительно- восстановительных реакциях? Почему пероксид водорода способен диспропорционировать? Составьте электронные и молекулярные уравнения процесса разложения Н₂О₂.

79. Как получают металлический натрий? Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе расплава

а) NaCl; б) NaOH. Охарактеризуйте пожарную опасность щелочных металлов.

80. Какие соединения магния и кальция применяют в качестве вяжущих строительных материалов? Чем обусловлены их вяжущие свойства? В чем состоит их пожарная опасность? Какое соединение образуется при прокаливании негашеной извести с углем? Составьте ионные и молекулярные уравнения этой реакции.

81. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить нитрат аммония? Составьте уравнения соответствующих реакций. Охарактеризуйте пожарную опасность селитры.

82. Какие соединения называются карбидами и силицидами? Напишите уравнения реакций взаимодействия: а) карбида алюминия с водой; б) карбида кальция с водой; в) силицида магния с соляной кислотой. Являются ли эти реакции окислительно-восстановительными? Почему?

83. Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к йоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) Cl₂ + I₂ + H₂O =;

б) KI + Br₂ =. Укажите окислитель и восстановитель. Охарактеризуйте пожарную опасность галогенов.

84. Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия соляной и разбавленной серной кислот? Что является окислителем во всех реакциях? Охарактеризуйте пожарную опасность азотной кислоты.

85. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород играет роль окислителя и в которых роль восстановителя. Охарактеризуйте пожарную опасность водорода.

86. Назовите все оксокислоты хлора и их соли. Покажите, как меняется прочность, окислительная способность и сила кислот с увеличением степени окисления хлора в их молекулах. Какая из них существует в растворах:

а) очень разбавленная; б) разбавленная; в) до 40% концентрации; г) любой концентрации и в свободном состоянии? Какая из оксокислот хлора в свободном состоянии взрывается при 92⁰С, воспламеняет бумагу, дерево, уголь?

87. Чем объясняется последовательное изменение окислительной способности свободных галогенов и восстановительной способности галогенид-ионов от фтора к йоду? Приведите примеры иллюстрирующих реакций.

88. Дайте краткую характеристику свойств пероксида нария и надпероксида калия: а) термическое разложение; б) взаимодействие с водой;

в) взаимодействие с оксидом углерода (IV); г) окислительно - восстановительные свойства. Приведите примеры практического применения этих соединений.

89. Наличие каких солей обусловливает временную и постоянную жесткость воды? В каких единицах выражается жесткость воды? Какая вода называется мягкой, средней жесткости, жесткой и очень жесткой? Как влияет жесткость воды на пенообразующие свойства ПАВ?

90. Дайте характеристику физических и химических свойств серной кислоты: плотность, температура разложения, гигроскопичность, водоотнимающая способность, сила кислоты, окислительная способность, взаимодействие с простыми веществами. До каких продуктов может восстанавливаться серная кислота в зависимости от активности металла? Приведите примеры и напишите уравнения соответствующих реакций.

91. Как взаимодействуют гидриды бора с водой? Какие свойства этих соединений дают возможность использовать их в качестве ракетного топлива?

92. Как получают металлический алюминий и где он находит применение? Чем определяется большая коррозионная стойкость алюминия? Как относится этот металл к кислотам и щелочам? Чем объясняется его пассивация в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте на холоде?

93. Покажите влияние температуры и давления на равновесия системы при получении водяного газа из воды и кокса. Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.

94. Как получают силаны, если кремний с водородом непосредственно не взаимодействуют? Какие продукты образуются при горении силанов? Реакцией SiH₄ с водным раствором щелочи покажите кислотный характер этого соединения и принадлежность его к классу гидридов.

95. В каких модификациях может находиться металлическое олово? Какой процесс называют "оловянной чумой" и при каких температурах он возможен?

96. Чему равны крайние и промежуточные значения степени окисления азота? Приведите примеры соответствующих соединений. Оцените их окислительно-восстановительные свойства.

97. Покажите три типа термического разложения нитратов на примерах разложения: KNO₃; Cu(NO₃)₂; AgNO₃. Охарактеризуйте пожарную опасность селитр.

98. Дайте краткую характеристику бинарных соединений кислорода: оксидов, пероксидов. Каков характер связи в соединениях Н₂О, Н₂О₂, Na₂О₂, Cs₂О? Сравните свойства водородных соединений кислорода (Н₂О и Н₂О₂).

99. При каких условиях из кислорода образуется озон? Какие свойства для него характерны? Какое применение находит кислород в промышленности? Где находит применение озон?

100. Можно ли по агрегатному состоянию сероводорода и воды при обычных условиях судить о сравнительной прочности водородных связей между молекулами H₂S и Н₂О? Какие продукты образуются при полном и неполном сгорании сероводорода? Чем объясняется постепенное помутнение воды, содержащей растворенный в ней сероводород?

5. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ