Примеры решения задач по химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. При сгорании 1 л водорода выделяется 12,76 кДж. Рассчитать энтальпию образования воды. Какая вода получается в результате этого процесса - пар или жидкость?

Решение

Сопоставляя расчетные данные по энтальпии образования H2O:

12,76*22.4 = 285.824 кДж

Со справочными данными, можно сделать вывод о том, что образуется ЖИДКАЯ вода (справочные данные: ?H образования жидкой воды = -285.83 кДж).

Ответ: -285.83 кДж, жидкая

2. Во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей при 298 К, если её энергию активации уменьшить на 4 кДж/моль?

Решение

Обозначим уменьшение энергии активации через Ea, а константы скоростей реакции до и после уменьшения энергии активации соответственно через k и k'. Используя уравнение Аррениуса, получим:

E_a - энергия активации, k и k' - константы скорости реакции,

Т - температура в К (298).

Подставляя в последнее уравнение данные задачи и, выражая энергию активации в джоулях, рассчитаем увеличение скорости реакции:

Ответ: В 5 раз.

3. Для реакции Н_2(г.)+Br_2(г.)-2НВr_(г.) при некоторой температуре К_р=1. Определить состав (в процентах по объёму) равновесной реакционной смеси, если исходная смесь состояла из трёх молей водорода и двух молей брома

Решение

Уравнение реакции имеет вид:

Н_2(г) + Br_2(г) = 2HBr_(г)

Согласно уравнению реакции из 1 моля Н₂ и 1 Br₂ образуется 2 моль HBr. Обозначим количество израсходованных исходных веществ через x. Тогда равновесные концентрации реагирующих веществ будут раны:

[Н₂] = (3 - _х) моль/л, [Br₂] = (2 - _х) моль/л, [HBr] = (2_х) моль/л. Подставив эти значения концентраций в выражение константы равновесия реакции, рассчитаем значение x:

Тогда равновесные концентрации веществ будут равны:

[Н₂] = 3 - 0,808 = 2,192 моль/л;

[Br₂] = 2 - 0,808 = 1,192 моль/л;

[HBr] = 2 ^. 0,808 = 1,616 моль/л.

Находим объёмы газов в равновесной системе, учитывая, что 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает 22,4л, получим:

Тогда общий объём газовой равновесной системы будет равен 112 л (49,1 + 26,7 + 36,2 = 112).

Теперь определим состав газов (в процентах по объему) равновесной реакционной смеси по формуле:

w% - объёмная доля вещества, выраженная в процентах, V_(в-ва) - объём вещества, V_(смеси) - общий объём газовой смеси.

Тогда

Ответ: 43,84% Н₂; 23,84% Br₂; 32,32%HBr.

4. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: FeCl₃ или FeCl₂? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей

Решение

В большей степени подвергается гидролизу соль более слабой кислоты или более слабого основания. Так происходит потому, что более слабые кислоты хуже диссоциируют, а значит, их анионы прочнее удерживают протон. С основаниями похожая ситуация - более слабые основания хуже диссоциируют, а их катионы лучше удерживают анион OH^-. Соответственно, соль более слабой кислоты более активно отнимает протон от воды, а соль более слабого основания более активно отнимает от воды гидроксид-ион.

FeCl₃ образована более слабым основанием, чем FeCl₂ и поэтому FeCl₃ подвергается гидролизу в большей степени.

FeCl3 + HOH х FeOHCl2 + HCl

Fe3+ + 3Cl- + HOH х FeOH2+ + 2Cl- + H+ + Cl-

Fe3+ + HOH х FeOH2+ + H+

pH меньше 7, среда кислая.

Ответ: pH меньше 7, среда кислая.

5. Определите активность ионов Cu²⁺ в растворе, в котором установилось равновесие: Zn+Cu²⁺Zn²⁺+Cu, если при 298 К ЭДС элемента равна 1,16 В и a_Zn2+=10^-2 моль/л. Напишите уравнения электродных процессов

Решение

ЭДС элемента=1,16=Е (Сu)-E(Zn)

Согласно уравнению Нернста:

1,16=((Еo(Cu(2+))-(Eo(Zn2+))+(0.059/2)*ig(a(Cu(2+))/a(Zn(2+)), где Еo(Cu2+),

Eo(Zn2+) - стандартные электродные потенциалы меди и цинка, из таблиц справочника химика

1.16=(0.34-(-0.76))+0.0295Ig(a(Cu(2+))/0.01), решаем уравнение с одним неизвестным, отсюда

a(Cu(2+)=1,08 моль/л

Ответ: a(Cu(2+)=1,08 моль/л

6. При электролизе сульфата натрия получили при н. у. Н₂ объемом 448 л. Напишите уравнение реакций, протекающих на нерастворимых аноде и катоде и рассчитайте, сколько времени протекал электролиз, если ток был 100 А

Решение

Na2SO4 +4H2O-----> 2NaOH +2H2 +O2 +H2SO4

K(-)

2H2O +2e= H2 +2OH-

A(+)

2H2O -4e= O2 + 4H+

t= V(Н2) Х96500/VЭ (Н2)xI= 448 x96500/11,2 x100=38600c

Переводим секунды в часы

38600/60=643,33 минут

643,33/60=10,72 часа

Ответ: 10.72ч

7. В радиоприборостроении нередко используют контакты Al-Au. С какой деполяризацией протекает коррозия такого контакта в кислых средах? Составьте электронные уравнения процессов

Решение

водородная деполяризация:

Al-анод (--): Al --> Al(3+) + 3e

Au-катод (+): 2H(+) + 2e --> H2

Ответ: водородная деполяризация.

8. Какое топливо является экологически чистым: природный газ, нефтепродукты, водород, древесный уголь. Ответ обоснуйте

Ответ

Водород считается самым экологически чистым топливом, потому что при сгорании в отличии от природного газа, нефтепродуктов и древесного угля, не образуется углекислого газа и угарного газа - только пары воды и оксиды азота, к которым также нужно добавить другие неравновесные и побочные продукты - озон, перекись водорода, цианистый водород и т.п.

Но если внимательно посмотреть, то получается не так уж и радужно. Чтобы получить водород, нужно затратить электроэнергию, причем в водороде запасается ровно та, затраченная электроэнергия, причем КПД этого процесса не так велик, как хотелось бы. И если сравнивать цепочку "топливо-ДВС" и "топливо-ТЭС-электролиз-ДВС", очевидно, что количество преобразований энергии с потерями на каждом этапе значительно больше, и даже больший КПД водородного двигателя по сравнению с бензиновым и больший КПД тепловой электростанции по сравнению с двигателем внутреннего сгорания не спасают ситуацию. Так что водородный автомобиль все равно сжигает нефть и сжигает ее больше, чем бензиновый.

Есть и еще один момент - водород является активнейшим озоноразрушителем. И если классические озоноразрушители - оксиды азота и хлорфторуглероды - с трудом достигают стратосферы из-за большой молекулярной массы, а оксиды азота еще и нестойки -- то водород туда поступает практически моментально. Таким образом, неизбежные утечки водорода крайне опасны и при расширении водородной энергетики еще покажут себя.

Список использованной литературы

энтальпия уравнение гидролиз соль

1. . Алексашин, Ю.В. Общая химия: Учебное пособие / Ю.В. Алексашин, Н.Е. Шпак. - М.: Дашков и К, 2012. - 256 c.

2. . Аликина, И.Б. Общая и неорганическая химия. лабораторный практикум.: Учебное пособие для вузов / И.Б. Аликина, С.С. Бабкина, Л.Н. Белова и др. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 477 c.

3. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебник / Н.С. Ахметов. - СПб.: Лань, 2014. - 752 c.

4. . Бабкина, С.С. Общая и неорганическая химия. Лабораторный практикум: Учебное пособие для бакалавров и специалистов / С.С. Бабкина, Р.И. Росин, Л.Д. Томина. - М.: Юрайт, 2012. - 481 c.

5. . Бабков, А.В. Общая, неорганическая и органическая химия: Учебное пособие / А.В. Бабков. - Ереван: МИА, 2015. - 568 c.

6. . Балашова, О.М. Общая химия: Учебное пособие / О.М. Балашова, В.Г. Лобанова. - М.: МИСиС, 2013. - 73 c.

7. . Барагузина, В.В. Общая и неорганическая химия: Учебное пособие / В.В. Барагузина, И.В. Богомолова, Е.В. Федоренко. - М.: ИЦ РИОР, 2013. - 272 c.

8. . Гаршин, А. Общая и неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, химических реакциях: Учебное пособие / А. Гаршин. - СПб.: Питер, 2013. - 288 c.

Размещено на Allbest.ru