ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХИМИЯ

Методические указания по контрольным работам

Красноярск ИПК СФУ

2009

ПРЕДИСЛОВИЕ

Инженер любой специальности должен обладать достаточными знаниями в области химии. Изучение курса химии способствует развитию логического химического мышления, позволяет получить современное научное представление о материи и формах ее движения, о веществе как одном из видов движущейся материи, механизме превращения химических соединений. Необходимо прочно усвоить основные законы химии и овладеть техникой химических расчетов, выработать навыки самостоятельного выполнения химических экспериментов и обобщения наблюдаемых фактов. Знание химии необходимо для успешного изучения последующих общенаучных и специальных дисциплин.

Основной вид учебных занятий студентов-заочников – самостоятельная работа над учебным материалом. По курсу химии она слагается из следующих элементов: изучение материала по учебникам и учебным пособиям; выполнение контрольных заданий; выполнение лабораторного практикума; индивидуальные консультации; посещение лекций; сдача зачета по лабораторному практикуму; сдача экзамена по всему курсу.

Работа с книгой. Изучать курс рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них. (Расположение материала в программе не всегда совпадает с расположением его в учебнике.) При необходимости следует обращаться и к предметному указателю в конце книги. При первом чтении не задерживайтесь на математических выводах, составлении уравнений реакций, а старайтесь получить общее представление об излагаемых вопросах, а также отмечайте трудные или неясные места. Внимательно прочитайте текст, выделенный шрифтом. При повторном изучении темы усвойте все теоретические положения, математические зависимости и их выводы, а также принципы составления уравнения реакций. Вникайте в сущность того или иного вопроса и не пытайтесь запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений способствует более глубокому и прочному усвоению материала, а чтобы лучше его усвоить, надо обязательно иметь рабочую тетрадь. В тетрадь следует вносить формулировки законов и основных понятий химии, новые незнакомые термины и названия, формулы, уравнения реакций и т. п. Во всех случаях, когда материал поддается систематизации, составляйте графики, схемы, диаграммы, таблицы. Они очень облегчают запоминание и уменьшают объем конспектируемого материала. Пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий конспект будет полезен при повторении материала в период подготовки к экзамену. Изучение курса должно обязательно сопровождаться выполнением упражнений и решением задач. Решение задач – один из лучших методов прочного усвоения, проверки и закрепления теоретического материала.

Контрольные задания. В процессе изучения курса химии студент должен выполнить одну или две контрольные работы. К ее выполнению можно приступить только тогда, когда будет изучена определенная часть курса и тщательно разобраны решения примеров.

3

Каждый студент выполняет вариант контрольных заданий, обозначенный двумя последними цифрами номера студенческого билета (шифра). Например, номер студенческого билета 712135, две последние цифры 35, им соответствует вариант контрольного задания 35. Если выполняется одна контрольная работа, задачи выбираются через одну в двух контрольных заданиях.

Решение задач и ответы на теоретические вопросы должны быть коротко, но четко обоснованы, за исключением тех случаев, когда по существу вопроса такая мотивировка не требуется, например, когда нужно составить электронную формулу атома, написать уравнение реакции и т. п. При решении задач нужно приводить весь ход решения и математические преобразования.

Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена; для замечаний рецензента надо оставлять широкие поля; писать четко и ясно; номера и условия задач переписывать в том порядке, в каком они указаны в задании. В конце работы привести список использованной литературы с указанием года издания. Работа должна быть датирована, подписана студентом и представлена на рецензирование.

Если контрольная работа не зачтена, ее нужно выполнить повторно в соответствии с указаниями рецензента и выслать на рецензию вместе с незачтенной работой. Исправление следует выполнить в конце тетради, а не в рецензированном тексте. Контрольная работа, выполненная не по своему варианту, преподавателем не рецензируется и не зачитывается.

Лабораторные занятия. Для глубокого изучения химии как науки, основанной на эксперименте, необходимо выполнить лабораторные работы. Студенты выполняют их в период экзаменационной сессии.

Консультации. Если у студента возникают затруднения при изучении курса, следует обращаться за консультацией к преподавателю, рецензирующему контрольные работы.

Лекции. Студенты должны прослушать лекции по важнейшим разделам дисциплины в период экзаменационной сессии.

Зачет. Выполнив лабораторный практикум, студенты сдают зачет по лабораторнойтетради, в которойотмечены преподавателем все выполненныеработы. Для сдачи зачета необходимо уметь изложить ход работы, составить уравнения реакций, объяснитьрезультатывыполненныхопытовисделатьвыводы.

Экзамен. К сдаче экзамена допускаются студенты с зачтенными контрольными работами и с зачетом по лабораторному практикуму. Экзаменатору студенты предъявляют зачетную книжку, направление на экзамен и зачтенные контрольные работы.

4

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ № 1

Моль. Эквиваленты и молярные массы эквивалентов простых и сложных веществ. Закон эквивалентов

Пример 1

0,075 г металла вытесняет из раствора соли никеля 0,183 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите молярные массы эквивалентов металла и никеля.

Решение

Эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть эквивалентна одному иону водорода в обменных или одному электрону в окислительно-восста- новительных реакциях.

Масса одного эквивалента называется молярной массой эквивалента. Задачу решают по закону эквивалентов: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов (объемам):

m1 : m2 = Мэкв.1 : Мэкв.2.

В условии задачи количество выделившегося водорода дано в объемных единицах, поэтому в выражении закона эквивалентов масса и молярная масса эквивалента газа заменяются объемом и молярным объемом эквивалента:

Молярный объем эквивалента атома водорода (объем, занимаемый молярной массой эквивалента газа при нормальных условиях):

22,4 : 2 = 11,2 л/моль.

Рассчитываем молярную массу эквивалента металла:

Зная молярную массу эквивалента металла, по закону эквивалентов можно определить молярную массу эквивалента никеля:

5

Мэкв(Ni) = 0,183 12 = 29,35 г/моль.

0,075

Пример 2

При сгорании трёхвалентного металла в количестве 23,48 г было получено 44,40 г его оксида. Какой металл был сожжен? Определите массу оксида.

Решение

Чтобы определить, какой металл был сожжен, рассчитаем молярную массу его эквивалента по закону эквивалентов:

Молярная масса эквивалента кислорода равна 8 г/моль, а массу соединившегося с металлом кислородаопределяем из соотношения

m(Me2O3) = m(M) + m(O2), m(O2) = 44,40 – 23,48 = 20,92 г.

Из формулы A(M) = Мэкв(M) · n рассчитываем атомную массу металла:

AM = 9 · 3 = 27 г.

По Периодической системе элементов Д. И. Менделеева определяем, что металл с атомной массой 27 – алюминий. Формула оксида алюминия Al2O3. Его молярная масса эквивалента:

Мэкв(Al2O3) = Мэкв(Al) + Мэкв(O2); Мэкв(Al2O3) = 9 + 8 = 17 г/моль.

Пример 3

Определите молярные массы эквивалентов кислот и гидроксидов в реакциях:

1.H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O

2.2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O

3.Al(OH)3 + 3NaCl = AlCl3 + 3NaOH

4.Zn(OH)2 + NaCl = ZnOHCl + NaOH

Решение

Молярные массы эквивалентов сложных веществ могут иметь различные значения (в зависимости от реакции, в которую они вступают).

6

Молярные массы эквивалента кислоты, а также гидроксида металла равны их молекулярной массе, деленной на количество атомов водорода или на количество OH групп соответственно, замещенных в данной реакции другими атомами или ионами.

В первой реакции в молекуле серной кислоты 2 атома водорода замещаются на металл, во второй – 1 атом водорода фосфорной кислоты замещается на металл, поэтому

Мэкв(H3PO4) = 98 г/моль.

В третьей и четвертой реакциях замещаются на хлорид-ионы три и один гидроксид-иона и молярные массы эквивалентов гидроксидов металлов соответственно равны:

Пример 4

На реакцию с 13,61 г дигидрофосфата калия израсходовано 5,61 г гидроксида калия. Вычислите молярную массу эквивалента дигидрофосфата калия и напишите уравнения реакции.

Решение

Молярную массу эквивалента дигидрофосфата калия можно рассчитать по закону эквивалентов:

m(KH2PO4 ) = Mэкв (КН2РО4 ) , m(KOH) Мэкв (КОН)

Мэкв(KH2PO4) = m(KH2PO4 ) Мэкв (КОН) . m(KOH)

7

Молярную массу эквивалента гидроксида калия находим из соотношения (пример 3)

Чтобы написать уравнения реакции, необходимо рассчитать число молей дигидрофосфата калия, вступивших в реакцию. Для этого разделим молекулярную массу дигидрофосфата калия на его молярную массу эквивалента:

Уравнение реакции имеет вид

KH2PO4 + KOH = K2HPO4 + H2O

Задания

1.Определите эквивалент и молярную массу эквивалента фосфора, кислорода и брома в соединениях PH3, H2O, HBr.

2.Молярная масса эквивалента трехвалентного металла равна 9 г/моль. Вычислите мольную и атомную массу металла, молярную массу эквивалента оксида и процентное содержание кислорода в оксиде.

3.Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите молярную массу эквивалента металла. Ответ: 32,5 г/моль.

4.Из 1,35 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите молярную массу эквивалента металла. Ответ: 9 г/моль.

5.Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58 % кислорода. Вычислите молярную массу эквивалента, мольную массу и атомную массу этого элемента.

6.Один оксид марганца содержит 22,56 % кислорода, а другой – 50,50 %. Вычислите молярную массу эквивалента и стехиометрическую валентность марганца в этих оксидах. Составьте формулы оксидов.

7.Выразите в молях: а) 6,02 1022 молекул С2Н2; б) 1,80 1014 атомов N2;

в) 3,01 1023 молекул NH3. Чему равна мольная масса указанных веществ?

8. Вычислите эквивалент и молярную массу эквивалента Н3РО4 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.

8

9.В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярные массы эквивалента металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса этого металла?

10.3,04 г некоторого металла вытесняют 0,252 г водорода, 26,965 г серебра и 15,885 г меди из соединений этих элементов. Вычислите молярные массы эквивалентов указанных металлов. Ответ: 12,16 г/моль, 107,86 г/моль, 63,54 г/моль.

11.Оксид металла содержит 28,57 % кислорода, а его фторид 48,72 % фтора. Вычислите молярные массы эквивалента металла и фтора. Ответ: 20,0 г/моль, 19,0 г/моль.

12.Напишите уравнения реакций Fe(OH)3 с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) дигидроксохлорид; б) гидроксохлорид; в) трихлорид. Вычислите эквивалент и молярную массу эквивалента Fe(OH)3 в каждой из этих реакций.

13.Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) дигидроксонитрата висмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и молярные массы эквивалентов.

14.Вещество содержит 38,0 % серы и мышьяк. Молярная масса эквивалента серы 16,0 г/моль. Вычислите молярную массу эквивалента и стехиометрическую валентность мышьяка, составьте формулу данного сульфида.

15.Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) гидроксодихлорида алюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с НСl и определите их эквиваленты и молярные массы эквивалентов.

16.При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса металла?

17.При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н. у.). Вычислите молярную массу эквивалента, мольную массу и атомную массу металла.

18.Исходя из мольной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды. Ответ: 2,0 10–23 г; 3,1 10–27 г.

19.Какой объем при н. у. занимает молярная масса эквивалента кислорода? Вычислите мольную и атомную массу двухвалентного металла, если на окисление 6,34 г этого металла пошло 0,68 л кислорода (н. у.).

20.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н3РОз израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалент, молярную массу эквивалента и основность кислоты. Ответ: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.

9