Контрольная работа по "Химия"

384. Определите изменение изохорно-изотермического термодинамического потенциала (Дж) для реакции SO2 + Cl2 ⇄ SO2Cl2, если при 191ºС Kр=7,5·10-7 , а концентрации исходных веществ и продукта равны единице.

                        Решение:

Рассчитаем изменение изохорно – изотермического термодинамического  потенциала реакции по уравнению изотермы Вант-Гоффа:

ΔG298 = – RTlnКр+RTln(СSO2Сl2 / CSО2 ∙ CСl2)= – 8,314∙298ln(7,5·10-7)

+8,314∙298∙ ln(1/1∙1) = – 34941,7 Дж

Ответ: ΔG298 = –34941,7 Дж

 

459.Сколько граммов Na2SO4· 10H2O надо растворить в 800 г воды, чтобы получить 10%-ный (по массе) раствор Na2SO4?

                Решение:

Раствор 10% - ный, следовательно в 100 г раствора будет содержаться 10г Na2SO4.

М(Na2SO4) = 142 г/моль

М(Na2SO4· 10H2O) = 322 г/моль

Найдем количество кристаллогидрата, в котором содержится 10 г Na2SO4:

В 322г Na2SO4· 10H2O содержится  142 г Na2SO4

В х г  –  10 г Na2SO4· 10H2O

       Х = 322 · 10 / 142 = 22,7 г

Следовательно, для получения 100 г 10% - ного раствора необходимо взять 22,7 г Na2SO4· 10H2O и  100 – 22,7 = 77,3 г Н2О.

Значит, в 800 г воды необходимо растворить 800 · 22,7 / 77,3 = 234,9 г кристаллогидрата.

                              Ответ: m(Na2SO4· 10H2O) = 234,9 г

559. Смешали равные объемы растворов сильных кислот с рН 1 и 2. Вычислите рН полученного раствора. Изменением объема при смешении растворов пренебречь.

Решение:

Найдем концентрации ионов водорода исходя из значений рН:

  рН = – lg C(Н+)

С(Н+) = 10-рН

С1(Н+) = 10-1 = 0,1 моль / л

С2(Н+) = 10-2 = 0,01 моль / л

После смешения: С3(Н+) = 0,1 + 0,01 = 0,11 моль / л

рН полученного раствора: рН = – lg 0,11 = 0,96

                                          Ответ: рН = 0,96

 

652.Вычислите константу гидролиза Kг, степень гидролиза h и рН следующих растворов: 5. 0,01 М KNO2

                   Решение:

Если соль образована слабой кислотой  и сильным основанием, то в результате гидролиза в растворе образуются гидроксид-ионы, и он приобретает щелочную реакцию:

КNО2 + H2O ↔ HNО2 + KOH;

CN- + H2O ↔ HNО2 + OH–.

Поскольку при взаимодействии с водой анионов слабых кислот образуются ионы ОН–, водные растворы таких солей имеют щелочную реакцию рН > 7.

Для случая соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием константа гидролиза связана с константой диссоциации кислоты Ккисл зависимостью:

Кг = К(Н2О) / Ккисл

            Кг = 10-14 / 4·10-4 = 2,5·10-11   

Константа гидролиза связана со степенью гидролиза следующей зависимостью:

Кг = h2 · Ссоли.                                                                        

Откуда

     h = = 5· 10-5 моль/л

 

          где h - степень гидролиза;

с - концентрация раствора соли, моль/дм3.

Зная степень гидролиза и концентрацию раствора соли, можно определить рН раствора:

С(Н+) = h ·С = 5· 10-5 · 0,01 = 5· 10-7 моль /л                                     

рН = – lg C(Н+) = – lg5· 10-7 = 6,3

               Ответ: Кг =2,5·10-11; h = 5· 10-5; рН = 6,3

 

747. При температуре 25оС удельная электрическая проводимость масляной кислоты при разбавлении 64 л равна 1,812·10–2 См/м. Подвижности ионов Н+ и СН3(СН2)2СО2– при этой температуре соответственно равны 34,98 и 3,26 См·м2 /кмоль экв. Вычислите константу диссоциации масляной кислоты.

                        Решение:

Найдём значение эквивалентной электрической проводимости по формуле:

λ = (χ / С )

где λ – выражена в См ∙ м 2 / кмоль экв, С - кмоль экв / л,  χ - См / м

λ1= (1,812·10–2 / 64 ) ∙ 10 3 = 0,283  См ∙ м 2 /кмоль экв

Определяем значение предельной эквивалентной электрической проводимости  СН3(СН2)2СО2Н по закону Кольрауша:

λ0 = λ0 Н++  λ0 СН3(СН2)2СО2– = 34,98 + 3,26 = 38,24  См ∙ м / кмоль экв

Определим степень диссоциации:

α = λ/ λ0

α = 0,283  /38,24 =  0,0074

Рассчитаем константу диссоциации слабого электролита по закону разведения Оствальда:

Кд =

Кд = = 1,52 ∙ 10 -5

    Кд = 1,52 ∙ 10 -5

            Ответ: Кд =1,52 ∙ 10 -5

 

847. Нафталин массой 0,5685 г, растворенный в толуидине (C7H9N) массой 25 г, вызвал понижение температуры замерзания на 0,942ºС. Температура плавления чистого толуидина равна 43ºС. Определите криоскопическую постоянную и теплоту плавления толуидина.

Решение:

Понижение температуры замерзания раствора ΔТз, равное разности температур замерзания растворителя и раствора ΔТз = Тз.р-ля – Тз.р-ра, прямо пропорционально моляльной концентрации растворенного вещества:

ΔТз = с · Ез = Ез·m·1000/G·М, где Ез – криоскопическая константа; m и М – масса и молярная масса растворенного вещества,г; G – масса растворителя, г.

0,942 = Ез·0,5685·1000/25·128

 Ез = 5,30

Теплота плавления толуидина:

ΔТз = –ΔHпл / R· Тпл

ΔHпл = R· Т2пл / ΔТз = – 8,314· 432/0,942 = – 16319кДж/моль

             Ответ: Ез = 5,30; ΔHпл = – 16319кДж/моль

 

 

947. В сосуде имеется 0,017 г Ra В. Какое количество радия В(в масс. долях, %) останется в сосуде через 2 ч, если период половины превращения его 26,8 мин?

                           Решение:

t1/2 = t · ln(2)/ln(N0/Nt)

где t - прошедшее время, N0 - начальное количество вещества и Nt - количество вещества через прошедшее время.

26,8 = 2·60 · ln(2)/ln(0,017/Nt)

Nt = 0,00076г

       Ответ: 0,00076г

 

1047. Золь ртути состоит из шариков диаметром 6·10-6 см. Чему равна: а) суммарная площадь поверхности частиц; б) общее число частиц в растворе при дроблении 1 г ртути? Плотность ртути 13,546 г/см3

                   Решение:

а) Удельная поверхность – это суммарная поверхность всех частиц вещества, общий объём которых составляет 1см3.

Для частиц шарообразной формы:

S = 3 / r = 6/d = 6 / 6·10-6 = 106 см2

б) общее число частиц в растворе:

 N = = 4,44 ·1022

                        Ответ: S = 106 см2; N = 4,44 ·1022

 

6. Какой объем занимает хлор массой 5 кг при нормальных условиях?

                Решение:

Используем закон Менделеева-Клапейрона:

                 РV = RТ

             откуда: V = m·R·T/M·P

                V = 5 · 8,314 · 103 · 273/71· 101325 = 1,58м3

                Ответ: V = 1,58м3

 

105. Определите изменение внутренней энергии при испарении 90 г воды при температуре ее кипения. Скрытая теплота парообразования воды – 40714,2 Дж/моль, удельный объем водяного пара – 1,699 л/г. Давление нормальное, объемом жидкости пренебречь.

Решение:

 При испарении воды затрачивается теплота:

 Q = (90/18)· 40714,2 = 203571 Дж

Работа расширения:

          A = p ΔV = 101,3 кПа ·  1,699 ·90  л = 15489,8 Дж.

Изменение внутренней энергии:

ΔU = Q – A =  203571 – 15489,8 = 188081,2 Дж

                          Ответ: ΔU =188081,2 Дж

 

205. Рассчитайте теплоту образования этилена 2Сгр+2Н2 = С2Н4 + Q по величинам энергии связей. Сравните полученный результат с табличным – Qобр= –52,28 кДж/моль.

          Решение:

Записываем структурные формулы веществ, участвующих в реакции:

 

                                         Н    Н

                                                                 

        2 С  + 2 Н – Н    =  С = С

  

                                          Н    Н

Тепловой эффект реакции равен сумме энергий связи продуктов минус сумму энергий связи исходных веществ.

В молекуле этилена С2Н4 имеется одна связь С = С, четыре связи С-Н; в молекулах исходных веществ: по одной связи Н-Н в каждом водороде  и 4 связи С – С в графите.

Пользуясь данными таблицы 4, имеем:

реакц = 4·358,2 + 425,0 – 2·430,0 – 4 · 262,8 = –53,4 кДж/моль – результаты сопоставимы.

                    Ответ: реакц = –53,4 кДж/моль

284. Вычислите стандартное изменение изобарного потенциала для реакции горения ацетона СН3–СО–СН3(г) + 4О2 = 3СО2 + 3Н2О(ж).

Необходимые величины энтальпии и энтропии реагирующих веществ возьмите из справочника.

                                Решение:

СН3–СО–СН3(г) + 4О2 = 3СО2 + 3Н2О(ж).

По табл.44 [2] найдем значения стандартных теплот образования, стандартные  С0р,298 и стандартные энтропии участвующих в реакции веществ

                                      С2Н6О2(г)       О2(г)             СО2(г)           Н2О(ж)

ΔН0f,298,    кДж/моль    – 217,57           0               – 393,51         – 285,83  

S0298  Дж/моль·К          294,93          205,04           213,66            69,95    

Рассчитаем ΔН0298, Δ S0298:

ΔН0298 = 3 · (– 393,51) + 3 · (– 285,83) – (– 217,57) = – 1820,45 кДж

Δ S0298  = 3 · 213,66 + 3 · 69,95 – 294,93 – 4 · 205,04  = –261,26 Дж/К         

Стандартное изменение изобарного потенциала

 ΔG0 = ΔН0  –  Т Δ S0 

 ΔG0 = – 1820450 – 298· (–261,26) = –1742594,5Дж = –1742,59кДж

Ответ: ΔG0 = –1742,59кДж

 

 

Литература.

1.Стромберг А.Г., Семченко  Д.П. Физическая химия. – М. Высшая  школа, 1988.

2. Краткий справочник  физико – химических величин / Под ред. А.А. Равделя и А.М. Пономаревой. – Л. Химия, 1983.