Электрохимический ряд напряжений (активности) металлов 1 страница

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Таблица определения вариантов письменных домашних заданий...............		3
Тема 1:	Введение: правила работы в химической лаборатории. Техника безопасности и оказание первой помощи. Номенклатура неорганических веществЛабораторная посуда, реактивы..................	4
Тема 2:	Элементы термодинамики. Закон Гесса..........................................	8
Тема 3:	Химическая кинетика. Химическое равновесие.............................	13
Тема 4:	Растворы, способы выражения состава растворов. Приготовление растворов с заданным содержанием растворенного вещества..……………..…..............................................................................	18
Тема 5:	Электролитическая диссоциация. Слабые и сильные электролиты. Водородный показатель...............................................................	22
Тема 6:	Равновесные процессы в растворах электролитов. Теории кислот и оснований. Произведение растворимости. Гидролиз солей. Буферные растворы...............................................................	28
Тема 7:	Окислительно-восстановительные реакции. Окислительно-восстановительные процессы, определение возможности самопроизвольного осуществления химической реакции. Мембранный потенциал..................	32
Тема 8:	Комплексные соединения. Строение, классификация и устойчивость комплексных соединений........................................................	35
Приложение........................................................................................................		40

 

 

Таблица определения вариантов

Письменных домашних заданий для самостоятельной

внеаудиторной подготовки студентов направления "Лечебное дело" и "Педиатрия" к занятиям по дисциплине "Химия"

№ фамилии студента по журналу	№ варианта письменного задания
1, 11	1
2, 12	2
3, 13	3
4, 14	4
5, 15	5
6, 16	6
7, 17	7
8, 18	8
9, 19	9
10, 20	10

 

 

Тема 1.

Вводное занятие: правила работы в химической лаборатории.

Техника безопасности и оказание первой помощи.

Номенклатура неорганических веществ. Лабораторная посуда,

реактивы.

Вопросы для самостоятельной внеаудиторной подготовки к занятию:

 

1. Правила работы в химической лаборатории. Техника безопасности и оказание первой помощи.

Химические виды веществ. Физические и химические свойства веществ.

3. Что такое номенклатура химических соединений, из чего она складывается?

4. Что означает аббревиатура ИЮПАК?

5. Чем отличается адаптированный вариант номенклатуры неорганических соединений от варианта ИЮПАК?

6. Как в соответствие с принципами адаптированного варианта номенклатуры ИЮПАК образуются названия различных классов неорганических соединений, ионов?

 

Изучив эти вопросы, выполните письменно следующие задания:

Вариант № 1

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₂(SO₄)₃, Fe(HSO₄)₃, FeOHSO₄, FeSO₄∙7H₂O, FeOCl, H₂Cr₂O₇.

Назовите ионы: Fe³⁺, FeOH⁺, Fe(OH) , HSiO₃^-.

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: фосфат гидроксомарганца(II), гидрокарбонат кальция, сульфат аммония, оксид хрома(VI), пентагидрат сульфата меди(II), ион дигидроксохрома(III), дигидрофосфат–ион.

                 

Вариант № 2

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: MnO, MnSO₄∙7H₂O, (MnOH)₂CO₃, Mn(OH)₂, HMnO₄, Mn(HCO₃)₂, Mn₃(PO₄)₂, SbOCl.

Назовите ионы: Sn²⁺, MgOH⁺, MnO ^-, HPO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: оксид свинца(IV), гидроксид свинца(II), гептагидрат сульфата железа(II), гидроксид хрома (III), хлорид оксожелеза(III), ион гидроксомеди(II), гидросульфат-ион.

Вариант № 3

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: PbO₂, Pb(OH)₂, (PbOH)₂SO₄, Pb(MnO₄)₂, Pb(HCO₃)₂, Pb(NO₃)₂∙4H₂O, H₂MnO₄, FeONO₃.

Назовите ионы: Mn²⁺, MnOH⁺, MnO , HCO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: оксид железа(III), гидроксид цинка, фосфат никеля(II), гексагидрат хлорида кальция, ион аммония, ион гидроксоалюминия, дихромат-ион.

Вариант № 4

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Cl₂O₇, Co(OH)₂, H₄P₂O₇, NiSO₄∙7H₂O, Cr(OH)₂NO₃, Cr₂(HPO₄)₃, ZnCl₂, CrONO₃.

Назовите ионы: Pb²⁺, Fe(OH) , HSO , CrO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: перхлорат кальция, оксид свинца(II), кремниевая кислота, карбонат гидроксомарганца(II), гидрокарбонат магния, ион гидроксовисмута(III), дигидродифосфат-ион.

Вариант № 5

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Cu₂О, CuOH, CuSO₄∙5H₂O, (CuOH)₂SO₄, Cu(HCO₃)₂, HPO₃, Cu₃(PO₄)₂, MgO₂.

Назовите ионы: Cu²⁺, CuOH⁺, HPO , H₂PO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: дигидрофосфат кальция, сульфат гидроксохрома(II), гидроксид виcмута(III), декагидрат сульфата натрия, оксид фосфора(V), ион гидроксосвинца(II), ион хрома(III).

Вариант № 6

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Al₂O₃, Ba(HCO₃)₂, CrONO₃, HNO₃, CaO₂, ZnOHСl, FeCl₃∙6H₂O, Pb(OH)₂.

Назовите ионы: Al³⁺, CrOH²⁺, HSO , Cl^─.

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: гексагидрат нитрата железа(III), оксид виcмута(III), фосфат никеля(II), пероксид водорода, сульфат хрома (II), ион гидроксомарганца(II), нитрит-ион.

Вариант № 7

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: SnO₂, SnOHCl, Pb(HSO₄)₂, HNO₂, KI, Na₂SO₄∙10H₂O, Ba(OH)₂, SrO₂.

Назовите ионы: Al(OH) , Cr³⁺, BiOH²⁺, HCO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: пероксид калия, гидроксид висмута(III), хлороводородная кислота, дифосфат калия, оксид-ион, ион гидроксожелеза(III), гидросиликат-ион.

Вариант № 8

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Na₂O₂, Cu(OH)₂, (CoOH)₂CO₃, Ca(HCO₃)₂, H₄P₂O₇, FeSO₄∙7H₂O, MnO₂, CrOCl.

Назовите ионы: Li⁺, ZnOH⁺, ClO , H₂PO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: оксид мышьяка(V), сернистая кислота, гидроксид никеля(II), дигидрат сульфата кальция; гидрокарбонат висмута(III), нитрат гидроксомеди(II), дифосфат-ион.

Вариант № 9

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Fe₂O₃, Fe(OH)₃, Fe₂(SO₄)₃, Fe(HSO₄)₃, FeOHSO₄, FeSO₄∙7H₂O, FeOCl, H₂Cr₂O₇.

Назовите ионы: Sn²⁺, MgOH⁺, MnO , HPO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: перхлорат кальция, оксид свинца(II), кремниевая кислота, карбонат гидроксомарганца(II), гидрокарбонат магния, ион гидроксовисмута(III), дигидродифосфат-ион.

Вариант № 10

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся: Al₂O₃, Ba(HCO₃)₂, CrONO₃, HNO₃, CaO₂, ZnOHСl, FeCl₃∙6H₂O, Pb(OH)₂.

Назовите ионы: Pb²⁺, Fe(OH) , HSO , CrO .

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: дигидрофосфат кальция, сульфат гидроксохрома(II), гидроксид виcмута(III), декагидрат сульфата натрия, оксид фосфора(V), ион гидроксосвинца(II), ион хрома(III).

Образец выполнения письменных заданий:

1. Назовите химические соединения; укажите, к какому классу они относятся:                                                                                                        

CdO, Cd(OH)₂, H₂CrO₄, Cd(HSO₃)₂, CdCl₂∙6H₂O, Al(OH)₂NO₃, Fe(NO₃)₂, BiONO₃.

Назовите ионы: Fe²⁺, PbOH⁺, PO , HS ^─.

Ответ:

CdO – оксид кадмия, класс – оксиды, основный оксид;

Cd(OH)₂ – гидроксид кадмия, класс - гидроксиды, основание;

H₂CrO₄ – хромовая кислота, класс - гидроксиды, оксокислота;

Cd(HSO₃)₂ – гидросульфит кадмия, класс - соли, кислая соль;

CdCl₂∙6H₂O – гексагидрат хлорида кальция, класс - соли, средняя соль, кристаллогидрат;

Al(OH)₂NO₃ – нитрат дигидроксоалюминия, класс - соли, основная соль;

Fe(NO₃)₂ – нитрат железа(III), класс - соли, средняя соль;

BiONO₃ – нитрат оксовисмута(III), класс - соли, оксосоль;

Sr²⁺ – ион стронция;

PbOH⁺ – ион гидроксосвинца(II);

PO  – фосфат-ион;

HS^─ – гидросульфид-ион.

 

2. Напишите формулы химических соединений и ионов: фосфат аммония; хлорат калия; дигидрат сульфата кальция; хлорид гидроксомарганца(II); гидрофосфат цинка; ион гидроксоалюминия; дифосфат-ион.

Ответ:

(NH₄)₃РO₄; KClO₃; CaSO₄∙2H₂O; MnOHCl; ZnHPO₄; AlOH²⁺; P₂O .

 Тема 2.

Элементы термодинамики. Закон Гесса.

Вопросы для самостоятельной внеаудиторной подготовки к занятию:

1. Что изучает термодинамика, химическая термодинамика?

2. Что называется системой? Что такое система открытая, закрытая, изолированная? Какая из этих систем используется в термодинамике в качестве модели?

3. Что называется состоянием системы?

4. Что называется процессом? Изобарный, изохорный и изотермический процесс.

5. Что изучает термохимия? Что называется тепловым эффектом химической реакции, каким символом он обозначается, в каких единицах измеряется? В чём отличие термохимических уравнений, от химических и термодинамических?

6. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса.

7. Что такое термодинамические параметры системы? Какие термодинамические характеристики называются функциями состояния системы?

8. Что называется внутренней энергией системы? Каким символом она обозначается, в каких единицах измеряется?

9. Что называется энтальпией, каким символом она обозначается, в каких единицах измеряется? Чему равна стандартная энтальпия образования простого вещества?

10. Что называется энтропией, каким символом она обозначается, в каких единицах измеряется? Что называется микро- и макросостоянием системы? Энтропия как мера термодинамической вероятности системы?

11. Изобарно-изотермический потенциал системы (энергия Гиббса). Уравнение Гиббса. Анализ уравнения. Условия, при которых процесс идет самопроизвольно.

 

 

Вариант № 1

1. Стандартная энтальпия образования хлорбензола (С₆Н₅Сl_(к)) равна (кДж/моль): -10,7. Напишите термохимические уравнения реакции, к которой относится этот тепловой эффект.

2. Для реакции:    ВаСО₃(тв) → ВаО(тв) + СО₂ (газ)

∆Н⁰ (кДж/моль) -1202,0       -553,9  -394,0

∆S⁰ (Дж/моль-К) 112,2          70,5      213,8

Рассчитайте ∆Н⁰, ∆S⁰, ∆G⁰ область температур, при которых она будет протекать самопроизвольно. Зависимостью от температуры пренебречь. Ответ (кДж): 254; 0,17; 203; Т > 1477 К

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) Br_2(г) + H_2(г) ↔2HBr_(г)

б) Fe₂O_3(к) + 3H_2(г) ↔ 2Fe_(к) + 3H₂O_(г)

в) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г)

 

Вариант № 2

1. Стандартная энтальпия сгорания ацетона (С₃Н₆О_(ж)) равна -1832 кДж/моль. Напишите термохимическое уравнение реакции, к которой относится этот тепловой эффект.

2. Метаболизм глюкозы возможен в следующем направлении:

С₆H₁₂O_{6 (p}._p) → СН₃(СН₂)₂СООН_(ж) + 2 СО_2(г) + 2Н_{2 (г)}

∆G⁰₂₉₈ (кДж/моль)    -916                -400                   -384

∆Н⁰₂₉₈ (кДж/моль)  -1264               -532                   -394

Используя данные задачи, рассчитайте ∆G⁰, ∆Н⁰ и ∆S⁰ для этого процесса. При каких температурах (высоких, низких, любых) возможно самопроизвольное протекание этого процесса?

Ответ: -252 кДж, -56 кДж; 658 Дж/К

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г)

б) 2Fe_(к) + 3H₂O_(г) ↔ Fe₂O_3(к) + 3H_2(г)

в) 2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г)

 

Вариант № 3

1. При образовании 1,7 г аммиака из азота и водорода выделилось 4,62 кДж тепла. Рассчитайте стандартную энтальпию образования аммиака.

Ответ: 46,2 кДж/моль.

2. Рассчитайте ∆G⁰ для следующего процесса: креатинфосфат + АДФ ↔ креатин + АТФ, если известно, что для реакций: креатинфосфат + Н₂О ↔ креатин + фосфат, ∆G⁰= -43 кДж/моль; АТФ + Н₂О ↔ АДФ + фосфат, ∆G⁰ = -30,5 кДж/моль.

Ответ: -12,5 кДж/моль.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) 

б) СS_2(г) + 2H₂S_(г) ↔ CH_4(г) + 4S_(т)

в) 2NH_3(г) ↔N_2(г) + 3H_2(г)

 

 

Вариант № 4

1. При сгорании 2,24 л (н.у.) пропана выделилось 216 кДж в стандартных условиях. Рассчитайте стандартную энтальпию сгорания пропана.

Ответ: -2160 кДж/моль.

2. Вычислите ∆G⁰ процесса: АТФ + аланин + глицин → АДФ + фосфат + аланилглицин, если известно, что для реакций: а) АТФ + Н₂О → АДФ + фосфат; ∆G⁰ = -30,5 кДж/моль; б) аланин + глицин → аланилглицин + Н₂О; ∆G⁰ = 17,2 кДж/моль.

Ответ: -13,3 кДж/моль.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) NO_(г) + NO_2(г) + O_2(г) ↔2N₂O_5(т)  

б) CO_(г) + Cl_2(г) ↔СОCl_2(г)

в) Cl_2(г) + H_2(г) ↔ 2HCl_(г)

Вариант № 5

1. Рассчитайте тепловой эффект реакции С₂Н₂(газ) + 2 Н₂(газ) → С₂Н₆(газ) двумя способами: а) с использованием стандартных энтальпий образования веществ (данные таблицы); б) с использованием стандартных энтальпий сгорания веществ.

Ответ: -312 и -314 (в кДж).

2. При 37°С и физиологическом значении pH величины ∆Н⁰ и ∆G⁰ для гидролиза АТФ равны -20,0; -29,3 кДж/моль, соответственно. Вычислите величину ∆S⁰ для тех же условий.

Ответ: 30 Дж/моль К.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) 2CO_(г) ↔CO_2(г) + C_(к)

б) 2NO_(г) + Cl_2(г) ↔2NOCl _(г)

в) 2SO_2(г) + О_2(г) ↔2SО_3(г)

Вариант № 6

1. Энергетическую ценность топлива и пищевого продукта принято оценивать его теплотой сгорания (калорийностью) и выражать в кДж/г (ккал/г). Вычислите калорийность (в кДж/г) жира тристеарина (С₅₇Н₁₁₀О₆, М = 890г/моль), если энтальпия сгорания жира равна -37760кДж/моль.

Ответ: 42,4 кДж/г.

2. Рассчитайте стандартное значение энергии Гиббса при 25°С реакции гидратации этилена: С₂Н_4(газ) + Н₂О_(ж) → С₂Н₅ОН(_Ж), если для нее ∆Н⁰₂₉₈ = -44 кДж и ∆S⁰₂₉₈ = 127 Дж/К. Оцените роль энтальпийного и энтропийного факторов для этого процесса.

Ответ: -6,2 кДж.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) CO_2(г) + C_(к) ↔2CO_(г)

б) 2Н_2(г) + O_2(г) ↔2Н₂O_(г)

в) 3H_2(г) + N_2(г) ↔ 2NH_3(г)

 

Вариант № 7

1. Энергетическую ценность топлива и пищевого продукта принято оценивать его теплотой сгорания (калорийностью) и выражать в кДж/г (ккал/г). Вычислите калорийность (в кДж/г): сахарозы (С₁₂Н₂₂О₁₁, М = 342 г/моль), если энтальпия сгорания сахарозы равна -5653 кДж/моль.

Ответ: 16,5 кДж/г.

2. Используя табличные данные, рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса реакции фотосинтеза глюкозы 6СО_2(газ) + 6Н₂О_(ж) → С₆H₁₂O_6(тв) + 6О_2(газ); Возможно ли самопроизвольное протекание каждой из реакций?

Ответ (кДж): 2871.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) 2NO_(г) + SO_2(г) ↔ N₂O_(г) + SO_3(г)

б) Br_2(г) + H_2(г) ↔2HBr_(г)

в) С_(тв) + 2Н_2(г) ↔СН_4(г)

 

Вариант № 8

1. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции сгорания ацетилена (С₂Н₂), исходя из стандартных энтальпий образования веществ. Какой объем ацетилена сгорел, если в результате реакции выделилось 260 кДж теплоты?

Ответ: -1300 кДж/моль, 4.48 л.

2. Используя табличные данные, рассчитайте стандартное изменение энергии Гиббса реакции гликолиза: С₆Н₁₂О_6(р-р) → 2С₃Н₆О_3(р-р). Возможно ли самопроизвольное протекание реакций?

Ответ (кДж): -161.

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) NH_3(г) + HCl_(ж) ↔NH₄Cl_(ж)

б) Fe₃O_4(к) + 4Н_2(г) ↔3Fe_(к) + 4Н₂О_(г)

в) 2NO_(г) + O_2(г) ↔2NO_2(г) 

 

Вариант № 9

1. Для реакции С₆Н₁₂О_6(тв) + 6 О2(газ) → 6СО_2(газ) + 6Н₂О_(ж), ∆Н⁰₂₉₈ = -2817кДж рассчитайте стандартную энтальпию образования глюкозы используя стандартные энтальпии образования СО_2(газ) и Н₂О_(ж).

Ответ: -1260 кДж/моль.

2. Установить путем расчета ∆G⁰ возможность протекания в стандартных условиях при 25°С следующей реакции:

СО_(газ) + 3Н_2(газ)  → СН_4(газ + Н₂О_(газ),

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) 2NO_(г) + O_2(г) ↔2NO_2(г) 

б) СS_2(г) + 2H₂S_(г) ↔CH_4(г) + 4S_(т)

в) 2NH_3(г) ↔N_2(г) + 3H_2(г)

 

Вариант № 10

1. При сгорании 1 кг жира выделяется 32000 кДж теплоты. Допустив, что избыточный вес человека обусловлен отложением жира, определите расстояние, которое нужно пробежать человеку, чтобы "сбросить" 1 кг веса, если при умеренном беге затрачивается 400 кДж/км. Определите время такой пробежки со скоростью 8 км/час и оцените, насколько реально уменьшение веса тела человека в результате подобных физических упражнений.

Ответ: 10 час, 80 км.

2. Установить путем расчета ∆G⁰ возможность протекания в стандартных условиях при 25°С следующей реакции: 

4НСl(_газ) + О₂ (газ) → 2H₂O + 2О₂ (газ).

3. Определите величину энтропии следующих реакций:

а) 2NO_(г) + SO_2(г) ↔N₂O_(г) + SO_3(г)

б) Br_2(г) + H_2(г) ↔2HBr_(г)

в) С_(тв) + 2Н_2(г) ↔СН_4(г)

 

Тема 3.

Химическая кинетика. Химическое равновесие.

Вопросы для самостоятельной внеаудиторной подготовки к занятию:

1. Что изучает химическая, формальная и молекулярная кинетика? Значение химической кинетики для фармации.

2. Гомо- и гетерогенные, простые и сложные реакции. Что такое "молекулярность" и "порядок" реакции?

3. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость гомо- и гетерогенной реакции.

4. Закон действующих масс для скорости реакции. Физический смысл константы скорости, факторы, влияющие на константу скорости.

5. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент.

6. Понятие обратимые и необратимые реакции. Абсолютно необратимые и практически необратимые реакции.

7. Химическое равновесие. Константа равновесия.

8. Понятие "смещение" или "сдвиг" химического равновесия. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье.

 

Изучив эти вопросы, выполните письменно следующие задания:

Вариант № 1

1. Определите, во сколько раз увеличится скорость реакции, если температура возрастет от 20^оС до 50^оС. Температурный коэффициент равен 2.

Ответ: скорость реакции увеличится в 8 раз.

2. Обоснуйте, при изменении каких факторов равновесие можно сместить в сторону образования продуктов в реакции: 

N_2(г) + 3H_2(г) ↔2NH_3(г); ΔH ˚ <0.

3. Напишите выражение закона действующих масс для скорости прямых реакций и химического равновесия и рассчитайте К_равн при превращении 40% исходных веществ:

а) Br_2(г) + H_2(г) ↔2HBr_(г)

б) Fe₂O_3(к) + 3H_2(г) ↔ 2Fe_(к) + 3H₂O_(г)

в) 2SO_2(г) + O_2(г) ↔ 2SO_3(г)

 

Вариант № 2

1. Определите, на сколько градусов необходимо увеличить температуру, чтобы скорость реакции увеличилась в 16 раз. Температурный коэффициент равен 2.

Ответ: температуру необходимо увеличить на 40^оС.

2. Обоснуйте, при изменении каких факторов равновесие можно сместить в сторону образования продуктов реакции: 

2SO_2(г) + O_2(г) ↔2SO_3(г); ΔH ˚ <0.

3. Напишите выражение закона действующих масс для скорости прямых реакций и химического равновесия и рассчитайте К_равн при превращении 30% исходных веществ:

а) N_2(г) + 3H_2(г) ↔ 2NH_3(г)

б) 2Fe_(к) + 3H₂O_(г) ↔ Fe₂O_3(к) + 3H_2(г)

в) 2CO_(г) + O_2(г) ↔ 2CO_2(г)

 

Вариант № 3

1. Рассчитайте, температурный коэффициент химической реакции, если при увеличении температуры на 50^оС скорость реакции увеличилась в 32 раза.

Ответ: температурный коэффициент равен 2.

2. Обоснуйте, при изменении каких факторов равновесие можно сместить в сторону образования исходных веществ в системе: CO_(г) + Cl_2(г) ↔ СОCl_2(г); ΔH ˚ >0.

3. Напишите выражение закона действующих масс для скорости прямых реакций и химического равновесия и рассчитайте К_равн при превращении 50% исходных веществ:

а) 2NO_(г) + O_2(г) ↔ 2NO_2(г) 

б) СS_2(г) + 2H₂S_(г) ↔ CH_4(г) + 4S_(т)

в) 2NH_3(г) ↔N_2(г) + 3H_2(г)