Теоретические основы химии

Авторы: Барам С.Г., Ильин М.А.

 

В данном разделе представлена программа по химии, по которой ведется обучение на подготовительных курсах для поступления в СУНЦ НГУ и задачи по каждому разделу программы. Умение решать подобные задачи в дальнейшем позволяет без особых проблем справиться с программой по химии на двухгодичном потоке в СУНЦ НГУ.

 

Программа по химии

На подготовительных курсах для поступления в СУНЦ НГУ

1. Теоретические основы химии
октябрь	Понятие о количестве вещества. Число Авогадро и молярный объем газов. Массовая и мольная доли. Нахождение молекулярной формулы (брутто-формулы) веществ по заданным массовым или мольным долям элементов. Кристаллогидраты.
ноябрь	Закон сохранение массы веществ. Расчеты по уравнениям химических реакций. Нахождение качественного и количественного состава смеси веществ.
2. Важнейшие классы неорганических соединений
декабрь	Оксиды, основания, кислоты и соли. Классификация, способы получения, химические свойства. Взаимосвязь классов неорганических соединений. Решение задач на свойства оксидов, оснований, кислот и солей.
3. Химия элементов главных подгрупп
январь	Водород – уникальный химический элемент. Элементы VII группы главной подгруппы (галогены). Решение задач на свойства водорода, галогенов и их соединений.
февраль	Элементы VI группы главной подгруппы (халькогены). Решение задач на свойства кислорода, серы и их соединений.
март	Элементы V группы главной подгруппы (пниктогены). Решение задач на свойства азота, фосфора и их соединений.
апрель	Элементы IV группы главной подгруппы. Решение задач на свойства углерода, кремния и их соединений. Олимпиада.
май	Металлы главных подгрупп. Решение задач на свойства щелочных и щелочноземельных металлов и алюминия. Металлы побочных подгрупп.

 

Теоретические основы химии

1.1. Понятие о количестве вещества. Число Авогадро и молярный объем газов. Массовая и мольная доли. Нахождение молекулярной формулы (брутто-формулы) веществ по заданным массовым или мольным долям элементов. Кристаллогидраты.

 

1. В герметично закрытый сосуд поместили 4 стакана с концентрированными растворами следующих веществ: серная кислота, соляная кислота, нитрат серебра, нитрат бария. Опишите, какие изменения произойдут в системе через сутки и напишите уравнения реакций.

2. Вычислите число атомов азота в 100 г карбоната аммония, содержащего 10% неазотистых примесей.

3. Определите формулу вещества, если известно, что оно содержит 6,25% P,12,5% N, 56,25% H, 25,0 % O (по молям). Назовите это вещество, предложите способ его получения и напишите одно уравнение реакции с его участием.

4. Сколько молей и молекул содержится в одном литре воды?

5. Определите формулу химического соединения, если массовые доли составляющих его элементов равны: H – 2,04%; S – 32,65%; O – 65,31%.

6. Установите формулу кристаллогидрата сульфата железа (II), если известно, что эта соль содержит 45,32% воды по массе.

7. При нормальных условиях 12 л газовой смеси, состоящей из аммиака и оксида углерода (IY), имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов содержит смесь?

8. Вычислите массовую долю хрома в смеси хромата калия и дихромата калия, в которой массовая доля калия равна 35%.

9. Сколько молекул содержится в стакане воды?

10. Рассчитайте массу одной молекулы азота.

11. Химический состав минерала серпентина условно передается формулой Mg₃H₄Si₂O₉. Выразите формулу этого минерала в виде соединений оксидов.

12. Определитеформулу вещества, если известно, что оно содержит 7,69% Ag;23,08% N; 46,15% H; 23,08% O(по молям).

13. Масса смеси оксидов углерода равна 44 г, объем смеси 28 л (н.у.) Сколько молекул СО₂приходится на одну молекулу СО?

14. Содержание фосфора в одном из его оксидов равно 56,4 % (по массе). Плотность паров этого вещества по воздуху равна 7,6. Установите молекулярную формулу оксида.

15. Неизвестная соль содержит элемент Х, а также водород, азот и кислород в следующем массовом соотношении: Х:H:N:O = 12:5:14:48. Определите формулу соли.

16. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида бария, если известно, что при прокаливании 36,6 г соли потеря в массе составляет 5,4 г.

17. Выведите формулу кристаллогидрата фосфата цинка, если известно, что массовая доля соли в нем равна 84,2 %.

18. Найдите молекулярную формулу соединения, содержащего (% по массе):

19. а) 43,4 % Na, 11,3 % C, 45,3 % O; б) 40 % C, 6,67 % H, 53,33 % O.

20. При действии избытка соляной кислоты на 8,24 г смеси оксида марганца (IV) с неизвестным оксидом МО₂, который не реагирует с соляной кислотой, получено 1,344 л газа (н.у.). В ходе другого опыта установлено, что мольное отношение оксида марганца (IV) к неизвестному оксиду равно 3:1. Установите формулу неизвестного оксида и вычислите его массовую долю в смеси.

21. При сгорании металла массой 3 г образуется его оксид массой 5,67 г. Степень окисления металла в оксиде равна +3. Что это за металл?

22. При взаимодействии 6,85 г металла с водой выделилось 1,12 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если он в своих соединениях двухвалентен.

23. При разложении 21 г карбоната двухвалентного металла выделилось 5,6 л оксида углерода (IV) (н.у.). Установите формулу соли.

24. При частичном разложении пероксида водорода, находящегося в 100 г 3,4%-ного раствора, образовалось 0,56 л кислорода (н.у.). Какая часть пероксида водорода подверглась разложению?

25. При пропускании 2 л воздуха через склянку с концентрированной серной кислотой масса ее увеличилась на 0,2 г. Вычислите массовую долю водяных паров в воздухе. Среднюю молярную массу воздуха примите равной 29 г/моль.

26. К 250 г 12%-ного раствора нитрата серебра прибавили 300 г 4%-ного раствора хлорида натрия. Вычислите массу образовавшегося осадка.

27. Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при обработке 15 г карбоната натрия, содержащего 15% примесей, избытком соляной кислоты?

28. При взаимодействии чистого кристаллогидрата бромида натрия массой 1,39 г с избытком раствора нитрата серебра было получено 1,88 г осадка. Выведите формулу кристаллогидрата бромида натрия.

29. Гидрокарбонат натрия и карбонат калия смешали в молярном соотношении 1:1. Какой объем газа (н.у.) выделится при действии на 15 г такой смеси избытка раствора азотной кислоты?

 

1.2. Закон сохранение массы веществ. Расчеты по уравнениям химических реакций. Нахождение качественного и количественного состава смеси веществ.

 

1. При обработке соляной кислотой 100 г стали, содержащей в виде примеси сульфид железа (II), выделился сероводород, на поглощение которого было затрачено 22,7 г 10%-ного раствора нитрата свинца. Вычислите массовую долю серы в стали.

2. К 40 г смеси, содержащей 30% по массе MgO, 20% ZnO, 50% BaO прибавили 600 мл 12%-ного раствора серной кислоты (плотность 1,08 г/мл). Определите количество воды в полученном растворе.

3. Вычислите массовую долю нитрита натрия в водном растворе, если известно, что в 15 г такого раствора содержится 4,8^. 10²³ атомов кислорода.

4. Массовые доли оксида железа (II,III) и оксида кремния в железной руде равны соответственно 0,8 и 0,1. Какова массовая доля кислорода в этой руде?

5. При взаимодействии 12,8 г металла с избытком 60%-ной азотной кислоты выделяется 8,96 л (н.у.) бурого газа и образуется соль, в которой степень окисления металла равна +2. Установите, что это за металл.

6. Определите состав смеси сульфидов железа (II) и алюминия (III), если при обработке 238 г этой смеси водой выделяется 6,72 л (н.у.) сероводорода.

7. После взаимодействия 5 л водорода и 4,48 л хлора (н.у.) продукт реакции растворили в 85,4 мл воды. Определите какой газ находился в исходной смеси в избытке и какова концентрация полученного раствора.

8. Через 144,1 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия пропустили 1,204^.10²³ молекул сероводорода. Какая соль и сколько граммов ее при этом образовалось (без учета гидролиза)?

9. 20 г смеси, состоящей из сульфата бария, карбоната кальция и ортофосфата натрия, растворили в воде. Масса не растворившейся в воде части смеси равна 16 г. При действии на нее соляной кислотой выделилось 2,24 л (н.у.) газа. Определите количественный состав смеси

10. Сколько литров сернистого газа должно быть поглощено раствором, содержащим 20 г гидроксида натрия, чтобы получилась кислая соль?

11. При разложении 0,4373 г неизвестной двухосновной кислоты, образованной шестивалентным элементом, выделилось 0,4058 г ангидрида (кислотного оксида) этой кислоты. Определите формулу неизвестной кислоты.

12. При сжигании 1,7 г неизвестного вещества в кислороде образовалось 3,2 г сернистого газа и 0,9 г воды. Установите формулу вещества, если известно, что оно легче аргона.

13. При сжигании какого сульфида масса твердого вещества не изменяется? Приведите уравнение реакции.

14. Массовая доля цинка в его сплаве с железом равна 0,85. Какой объем водорода (при н.у.) выделится при взаимодействии 14 г такого сплава с избытком соляной кислоты?

15. В некоторых странах смесь этанола (С₂Н₆О) с бензолом (С₆Н₆) используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Рассчитайте теоретически необходимый объем воздуха (при н.у.) для полного сгорания 5,24 г такого горючего при молярном соотношении компонентов этанол:бензол = 4:1.

16. Какой объем при 1000°С и нормальном давлении займут газообразные продукты, образовавшиеся при прокаливании 43 г смеси гидроксида алюминия, карбоната магния и гидрокарбоната калия, с молярным соотношением 1:2:3 соответственно?

17. При каком молярном соотношении оксида серы (IV) и аргона получается смесь, которая в два раза тяжелее воздуха?

18. Плотность смеси кислорода и озона по водороду равна 17. Определите массовую, объемную и мольную долю кислорода в смеси.

19. Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий объемный состав: 20% O₂, 79% N₂, 1% Ar.

20. Какой воздух легче: сухой или влажный?

21. В сосуде объемом 40 л находится 77 г углекислого газа под давлением 106,6 кПа. Найдите температуру газа.

22. Какой объем займут 20 г азота при 0^оС и давлении 202 кПа?

23. При каком молярном соотношении оксидов углерода получается смесь, которая в два раза тяжелее неона?

24. Вычислите среднюю молярную массу смеси, состоящей из 30% (по объему) сероводорода и 70% азота.

25. 1л смеси угарного газа и углекислого газа при нормальных условиях имеет массу 1.43 г. Определите состав смеси в объемных долях.

26. К 250 мл смеси NO и NO₂ добавили 100 мл О₂. После реакции общий объем смеси составил 300 мл. Определите состав исходной смеси в объемных и массовых долях.

27. Какой объем иодоводорода, измеренный при температуре 75^оС и давлении 98,8 кПа следует растворить в 450 г воды для получения раствора, содержащего 10% иодоводорода?

28. Плотность смеси оксидов углерода (II) и (IV) равна плотности кислорода. Определите массовую, объемную и мольную доли оксида углерода (II) в смеси.

29. Масса 1л воздуха при 1,0133^.10⁵ Па и 20^оС равна 1.2 г. Вычислите среднюю массу воздуха.

30. Определите состав 0,5 л газовой смеси, содержащей водород и кислород, если ее плотность по водороду равна 10.

31. Рассчитайте плотность (в г/см³): а) метана (СН₄); б) аммиака; в) радона; г) водорода.

32. Какой из оксидов углерода находится в смеси с кислородом, если известно, что при нормальном атмосферном давлении и 50^оС плотность смеси равна 1,129 г/л?

33. Смесь аммиака и водорода пропустили над раскаленным оксидом меди (II), при этом масса трубки с оксидом меди (II) уменьшилась на 0,16 г, затем смесь пропустили над фосфорным ангидридом, получив на выходе 22,4 мл газа (н.у.). Определите плотность исходной смеси по воздуху.