Примеры решения задач по курсу химии

2

Томский межвузовский центр дистанционного образования

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Примеры решения задач по курсу химии

1. Закончите уравнения реакций:

P2O5+Ca(OH)2=

Sn+O2=

SnCl4+NaOH=

Sn(OH)4+NaOH=

[Mg(OH)]2CO3+HCl=

Ge+O2=

Al+NH3=

AlH3+O2=

SiH4>^T

SiH4+O2=

Какие реакции можно использовать в технологии получения плёнок (каких), составить ионные уравнения реакций (где возможно).

Решение:

P₂O5+3Ca(OH)2= Ca3(PO4) 2+ 3H2O

Sn+O2= SnO2

SnCl4+4NaOH= 4NaCl+Sn(OH)4

Sn(OH)4+4NaOH= Na4SnO4+4H2O

[Mg(OH)]2CO3+4HCl=2MgCl2+CO2+3H2O

Ge+O2= GeO2

2Al+2NH3=2AlH3+N2

2AlH3+O2=Al2O3+3H2O

SiH4>^TSi+2H2

SiH4+2O2=SiO2+2H2O

2. При растворении в соляной кислоте 5,4 г сплава алюминия с цинком объём выделившегося водорода, приведённый к н. у. составил 3,8 л. Какой процентный состав сплава?

Решение:

Пусть х - масса алюминия в сплаве, тогда:

Находим V(H2), выделившийся при реакции Al с HCl:

x, г(Al) - y, л(H2)

54 г(Al) - 67,2 л(H2)

y = (67,2*x)/5,4 л.

Находим V(H2), выделившийся при реакции Zn с HCl:

z = ((5,4 г - x)*22,4)/65

Общий V(H2) при реакции сплава с HCl = 3,8 л, следовательно:

z + y = 3,8 (л), тогда находим массу Al:

(67,2 * x)/54+((5,4-x)*22,4)/64=3,8 (л).

22,4*(3x/54+(5,4-x)/64)=3,8

(22,4*46x+97,2)/1152=3,8

46x+97,2=3,8*1152/22,4

46x+97,2=195,4

46x=98,2

x = 2,14 (г) - масса алюминия.

Находим m (Zn):

5,4 - 2,14 = 3,26 (г)

W(Al) = (2,14/5,4)*100% = 39,6%

W(Zn) = (3,26/5,4)*100% = 60,4%

Ответ: состав сплава: 39,6% Al и 60,4% Zn.

3. Вычислить изменение энергии Гиббса для химической реакции:

4CO₍Г)+2SO2(Г)=S2(T)+4CO2(Г),

при 25^оС по стандартным значениям энтальпий образования и абсолютных энтропий. Реакция проводится между чистыми веществами:

На основании вычисленной энергии Гиббса сделать вывод о возможности реакции? Измениться ли направление процесса при повышении температуры до 100^о Какую роль при этом играют энтальпийный и энтропийный факторы?

Решение:

4СO_(r)+2SO_2(r)=S_2(T)+4CO_2(r)

Найдём изменения энтальпии:

Найдём изменение энтропии:

Зависимость энергии Гиббса реакции описывается уравнением

при стандартной температуре t=25⁰C (T=298 K):

1) При t=100⁰C (T=373 K):

При стандартной температуре значение () свидетельствует о том что реакция смещается вправо, в сторону продуктов реакции, при () но т. к. менее электроотрицательнее, то процесс смещения идет в право в меньшей степени. А если было бы >0 то реакция изменила бы направление в обратную сторону.

Энтропийный и энтальпийный факторы определяют направление реакций, если энтропия не меняется , то фактором, определяющим направление реакции, служит энтальпия, если то ито это идет процесс с выделением тепла. Если же , то система может перейти только в состоянии с большей энтропией , из-за знака минус изменение энергии Гиббса .

4. Исходя из теплот реакций окисления As2O3 кислородом и озоном

As₂O3+O2= As2O5

3As2O3+2O3= 3As2O5

3/2O2>O3.

Решение:

Первое уравнение умножим на 3:

3As₂O₃+3O₂=3As₂O₅

3As₂O₃+2O₃=3As₂O₅

Вычтем из первого уравнения второе:

3O₂=2O₃ или 3/2О₂=О_3.

- процесс самопроизвольно протекать не может.

5. Константа равновесия реакции FeO(T)+COFe(T)+CO2 при некоторой температуре равна 0,5. Найти равновесные концентрации CO и CO2, если начальные концентрации этих веществ составляли: [CO]=0,05 моль/л, [CO2]=0,01 моль/л.

Решение:

FeO_(T)+CO Fe_(T)+CO₂

К=0,5.

Начальные концентрации [CO]=0,05моль/л; [CO₂]=0,01моль/л.

По мере течения реакции концентрация исходных веществ уменьшается, а концентрация продуктов реакции увеличивается. Изменение концентрации идет в строгом соответствии со стехиометрическими соотношениями, которые берутся из уравнения реакции, примем изменение концентрации [СО] до равновесия равному Х моль/л тогда в момент равновесия его концентрация станет 0,05-Х, а у СО₂ увеличится на Х, т.е. будет 0,01+Х. Коэффициенты в уравнении одинаковы n(CO)=n(CO₂). Для момента равновесия концентрации взяты равновесны.

0,025-0,5Х=0,01+Х или 1,5Х=0,015

т. е. Х=n=0,01моль/л отсюда в момент равновесия:

[CO₂]₁=0,01+0,01=0,02моль/л

[CO]₁=0,05-0,01=0,04моль/л

Ответ: [CO₂]=0,02моль/л; [CO]=0,04моль/л.

6. В состоянии равновесия системы CO2+H2=CO+H2O(Г) реакционная смесь имела объёмный состав: 22% CO2, 42% H2, 17% CO, 20% H2O. Вычислить Kp и Kc для этой реакции при 1900 К и давлении 98501 Па.

Решение:

Для вычисления константы равновесия Kp воспользуемся парциальными давлениями реагирующих веществ:

Определяем Kp:

Между Kp и Kc существует следующая взаимосвязь:

где - разность между числом молей газообразных веществ продуктов реакции и исходных веществ:

=2-2=0, следовательно: .

Ответ: Kp = Kc = 0,37.

7. Постройте диаграмму состояния систем висмут-теллур по следующим данным:

C = 1 - Ф + 2 = 3 - Ф.

Если минимальное число степеней свободы равно нулю (система инвариантна), то Ф = 3. Значит, в равновесной однокомпонентной системе могут существовать максимально три фазы (т, ж, г).