Задачи и упражнения / Авдеенко А.П. Сборник задач по неорганической химии

ОДОБРЕНО

РЕКОМЕНДОВАНО

Министерством образования и

ученым советом Донбасской

науки Украины в качестве

государственной машино-

учебного пособия для студен-

строительной академии

тов высших учебных заведе-

Протокол № 2 от 31/Х-2002

нийнаправления 0904 «Метал-

лургия». Письмо № 14/18.2-69

от 13.01.2003

ISBN 5-7763-2681-8

© А.П.Авдеенко, Н.И.Евграфова, 2004.

© ДГМА, 2004.

Буквенное

Единицы измерения,

Термин

обозначе-

используемые в химии

ние

1

2

3

Абсолютная масса химического

m(X)

кг, г

элемента или молекулы вещества Х

Атомная единица массы

a.e.м.

кг, г

Валентность элемента Х

ВХ

-

Выход по реакции:

Rр

доля единицы, %

теоретический

Rp,теор

практический

Rp,пр

Дж/(моль·К),

Газовая постоянная

R

атм·л/(моль·К),

мм рт.ст.·мл/(моль·К)

Давление

р

Па, атм, мм рт.ст.

Масса вещества Х

mX

кг, г, мг

Молярная масса вещества Х

MX

кг/моль, г/моль

Молярный объем

VM

м3/моль, л/моль

Относительная атомная масса

Ar,X

-

элемента Х

Относительная молекулярная масса

Mr,X

-

молекулы вещества Х

Относительная плотность газа Х

X

по газу У

D

-

У

Объем

V

м3, л, мл

Плотность

ξ

кг/м3, г/л, г/см3, г/мл

Скорость света

c

км/с, м/с

Содержание элемента Х

ωX(% X)

доля единицы, %

в химическом соединении

Температура по шкале Цельсия

t oC

oC

Температура по шкале Кельвина

T

K

(абсолютная температура)

Число Авогадро

NA

моль-1

Число:

молекул вещества Х

nмол,Х

-

атомов элемента Х

nат,Х

-

Число молей (число молярных масс)

nМ,Х (υХ)

моль

вещества Х

3

1

2

3

Число эквивалентов (число эквива-

nЭ х

моль

лентных масс) вещества Х

Эквивалентная масса вещества Х или

Эх

кг/моль, г/моль

элемента Х

Энергия

Е

Дж(кДж), кал(ккал), эВ

Дополнительная информация к хими-

ческому элементу Х:

а – заряд ядра (число протонов);

-

в – массовое число (сумма прото-

в e с

-

нов и нейтронов);

а Xd

с – заряд частиц (может прини-

-

мать значения n+, o, n-);

d – индекс, количество атомов в

-

молекуле;

е – степень окисления (может

-

принимать значения +n, o, -n)

Общая формула химического соедине-

BiCjDk

ния:

-

B,C,D – символы химических эле-

-

ментов;

i, j, k – индексы

Общее выражение уравнения химиче-

aA+bB

ской реакции:

cC+dD

A,В,C,D – формулы химических соеди-

-

нений (A,В – исходные ве-

щества или реактивы;

C,D – продукты реакции);

-

a, b, c, d – стехиометрические коэффи-

циенты (число молекул ве-

щества в уравнении реакции)

2. Строение атома. Периодический закон. Химическая связь

Боровский радиус орбиты

ао(r1)

м, нм, Å

Волновое число

ζ

м-1, см-1

Гибридная атомная орбиталь

q

-

Дипольный момент (электрический мо-

κ

Кл·м, D

мент диполя)

Длина волны электромагнитных коле-

ι

м, см, мк, Å

баний

Длина диполя

lκ

м, нм, Å

Длина связей Х-У

lХ-У

м, нм, Å

1

2

3

Заряд

q

Кл, ед.зар. CGSE, э.э.з

Заряд электрона

qe

Кл, ед.зар. CGSE

Ионизационный потенциал элемента Х

Ei,X

эВ

Квантовые числа:

главное

n

-

орбитальное (азимутальное)

l

-

магнитное

ml

-

спиновое

mS

-

Ковалентный радиус атома Х

ra,X

м, нм, Å

Количество движения, импульс

P

кг·м/с, г·cм/с

Константа Ридберга

R∞

м-1, см-1

Координационное число

к.ч.

-

Кратность связи

ксв

-

Константа Планка

h

Дж·с

Максимальное число электронов на энер-

max,e

-

гетическом уровне

Период колебаний

T

с

Скорость

V

м/с, км/с

Типы атомных орбиталей

s, p, d, f

-

Типы молекулярных орбиталей

ζ, π, δ

-

Фундаментальные элементарные

частицы:

n

-

нейтрон

p

-

протон

e

-

электрон

Частота электромагнитных колебаний

υ

c-1

Электроотрицательность элемента Х

ЭОХ

-

Энергия ионизации элемента Х

Еi,X

кДж/моль, ккал/моль

Энергия связи Х-У

ЕХ-У

кДж/моль, ккал/моль

Энергия сродства к электрону элемента Х

Еср,Х

кДж/моль, ккал/моль

Эффективный заряд

δ

э.э.з.

3. Термохимия. Термодинамика. Химическая кинетика и равновесие

Внутренняя энергия

U

кДж, ккал

Изменение внутренней энергии

ΓU

кДж, ккал

Изобарно-изотермический потенциал

G

кДж, ккал

(энергия Гиббса)

Энергия Гиббса образования вещества Х

ΓGX

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энергия Гиббса

ΓG0298,X

кДж/моль, ккал/моль

образования вещества Х

1

2

3

Энергия Гиббса реакции

ΓGP

кДж, ккал

Стандартная энергия Гиббса реакции

ΓG0298,P

кДж, ккал

Константы равновесия:

K

-

при постоянном объеме (для рав-

KC

-

новесных концентраций)

при постоянном давлении (для

KP

-

равновесных парциальных давлений)

Константа скорости реакции:

k

-

прямой

kпр

-

обратной

kобр

-

Работа

А

кДж, ккал

Скорость реакции

λ

моль/л·с и др.

Температурный коэффициент скорости

γ

-

реакции

Энергия активации

Еакт

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия

Н

кДж, ккал

Энтальпия образования вещества Х

ΓНХ

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энтальпия образования

Н0298,Х

кДж/моль, ккал/моль

вещества Х

Энтальпия сгорания вещества Х

Нсг,Х

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энтальпия сгорания

Н0298,сг,Х

кДж/моль, ккал/моль

вещества Х

Энтальпия химической реакции

ΓНР

кДж, ккал

Стандартная энтальпия химической

ΓН0298,Р

кДж, ккал

реакции

Термохимическая теплота реакции

Q

кДж, ккал

Термодинамическая теплота реакции:

q

кДж, ккал

в изобарном процессе

qp

кДж, ккал

в изохорном процессе

qV

кДж, ккал

Энтропия

S

Дж/К, кал/К

Энтропия вещества Х

SX

Дж/(моль·К),

кал/(моль·К)

Стандартная энтропия вещества Х

S0298,X

Дж/(моль·К),

кал/(моль·К)

Энтропия химической реакции

S0298,P

Дж/К, кал/К

4. Растворы неэлектролитов

Криоскопическая постоянная

Кк

-

Масса растворенного вещества

mв-во

кг,г

Масса растворителя

mр-ль

кг, г

1

2

3

Масса раствора

mр-р

кг, г

Моляльная концентрация вещества Х

Сm,X

моль/1000 г р-ля

(У моляльный раствор = Уm раствор)

Мольная доля вещества Х

NX

доля единицы

Молярная концентрация вещества Х

СХ

моль/л

(У молярный раствор = У м раствор)

или [X]

Нормальная концентрация вещества Х

Сн,Х

моль/л

(У нормальный раствор = У н раствор)

Осмотическое давление

Росм

Па, атм, мм рт.ст.

Процентная концентрация вещества Х или

массовая доля вещества Х (У процентный

С %

%

раствор = У % р-р)

Размер дисперсных частиц

а

м, см, мм, Å

Растворимость вещества Х в граммах на

o

100 г растворителя при температуре tоС

R tX C

г/100 г р-ля

Растворимость вещества Х в граммах в 1 л

Rm,X

г/л

раствора

Растворимость вещества Х в молях в

RM,X

моль/л

1 л раствора

Степень дисперсности

D

м-1, см-1

Титр раствора

T

г/мл

Энтальпия растворения

ΓНраств

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия кристаллической решетки

ΓНреш

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия сольватации

ΓНсольв

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия гидратации

ΓНгидр

кДж/моль, ккал/моль

Эбуллиоскопическая постоянная

КЭ

-

5. Растворы электролитов. рН. Гидролиз солей.

Произведение растворимости

Активность (активная концентрация)

а

моль/л

Водородный показатель

рН

-

Гидроксильный показатель

рОН

-

Изотонический коэффициент

і

-

Ионное произведение воды

K H

2

O

-

Константа гидролиза вещества Х

Kh,X

-

Константа диссоциации вещества Х

Kд,X

-

Константа нестойкости комплексного

Kнест,X

-

соединения Х

Коэффициент активности

f

-

Произведение растворимости вещества Х

ПРХ

-

7

1

2

3

Степень гидролиза

h

доля единицы,

%

Степень диссоциации

α

доля единицы,

%

Общий вид уравнения электролитической

KiAj

iКj+ + jAi-

-

диссоциации: К

j+

- катион; A

i-

- анион

Общий вид равновесия насыщенных рас-

KiAj

iК

j+

i-

-

творов малорастворимых веществ

+ jA

осадок

раствор

6. Окисление-восстановление. Гальванические элементы.

Электролиз. Коррозия

Восстановленная форма вещества

Red

-

Окисленная форма вещества

Ox

-

Время

η

с, мин, ч

Выход по току

Ri

%, доля

единицы

Деполяризатор

D

-

Константа Фарадея

F

Кл/моль

Напряжение разложения:

Uразл

B

теоретические

Uразл,теор

В

В

реальное, практическое

Uразл,пр

Перенапряжение выделения вещества Х на

ηУХ

В

электроде из материала У

Потенциал разложения на катоде:

теоретический

K

В

Eразл.теор

реальный, практический

EразлK .пр

В

Потенциал разложения на аноде:

теоретический

A

В

Eразл.теор

реальный, практический

A

В

Eразл.пр

Сила тока

I

А

Степень окисления

CO

-

Число электронов, участвующих

n

-

в электродной реакции

Электродный потенциал (редокс-потенциал)

EOx/Red

В

гальванической пары Ox/Red

Стандартный электродный потенциал

(редокс-потенциал) гальванической пары

Е0Ох/Red

В

Ox/Red

8

1

2

3

Электродвижущая сила

ЭДС

В

Общая форма записи электродной

Ох + ne  Red

-

(редокс-) полуреакции

Общая форма записи

-

+

гальванического элемента и происхо-

Red1/Ох1//Ox2/Red2

дящих электродных процессов на

((А) Red1–ne → Ox1

-

аноде и на катоде

(K) Ox2+ne → Red2

Общая форма записи электродных

процессов при электрохимической

коррозии:

(А) Мео – ne → Men+

Ме – металл

-

D – деполяризатор

(K) D + ne → Dn-

Таблица 2

Числовые значения некоторых констант

Константа

Обозначение

Числовое значение

Абсолютная температура плавления льда

Тпл,Н

2

О

273,15 К

Атомная единица массы

а.е.м.

1 а.е.м =1,66·10-27кг

Боровский радиус

ао

5,29167·10-11м

Заряд электрона

qe

1,6021·10-19Кл

Ионное произведение воды при 20оС

K H 2O

10-14

Константа диссоциации воды при 20оС

K д,

H 2O

1,8·10-16

Константа Планка

h

6,6256·10-34Дж·с

Константа Ридбергера

R∞

1,097373·107 м-1

Константа Фарадея

F

96486,7 Кл·моль-1

Масса покоя электрона

me

9,1096·10-31 кг

5,48593·10-4 а.е.м.

Молярный объем при нормальных усло-

VM

22,4135 л·моль-1=

виях

22,4135·10-3 м3·моль-1

Скорость света в вакууме

c

2,9979·108 м·с-1

Универсальная газовая постоянная

R

8,31434 Дж·моль-1·К-1

Число Авогадро

NA

6,022169·1023 моль-1