Сборгник задач по химии

1

Федеральное агентство по образованию Томский государственный архитектурно-строительный

университет

Н.Г. ДАВЫДОВА, Т.С. ШЕПЕЛЕНКО, Т.В. ЛАПОВА

Общая химия

Сборник задач и упражнений

(часть первая)

Учебное пособие

Томск 2008

2

УДК 546 (076.1)

Общая химия. Сборник задач и упражнений (часть 1). Н.Г.Давыдова, Т.С.Шепеленко, Т.В.Лапова. Томск: Изд-во Том. гос. архит. - строит. ун-та, 2008. – 203 с.

ISBN

Пособие, подготовленное для студентов 1 курса ООФ ТГАСУ, содержит различные по форме задачи, вопросы, задания, которые можно использовать при изучении различных разделов курса "Химия. Большинство вопросов носят не репродуктивный характер, а направлены на активную работу по использованию теоретического материала в практической деятельности.

Общее число задач по 8 темам составляет 840, что позволяет преподавателю легко моделировать индивидуальные задания для студентов любых специальностей с учетом особенностей рабочих программ.

Табл.14, библиогр. 8 названий.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета ТГАСУ.

© Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2008

ISBN

3

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие…………………………………………………........7

ТЕМА 1. Важнейшие понятия и законы химии…………… 9 1.1. Количество вещества. Молярная масса.

Постоянная Авогадро……………………………………… 9

1.2.Основные газовые законы в химии. Закон Авогадро и следствие из него. Уравнение Менделеева – Капейрона.

Закон Дальтона……………………………………………...10

1.3.Химический эквивалент. Молярная масса эквивалента. Эквивалентный молярный объём………………………….12

1.4.Закон сохранения массы веществ. Расчеты по химиче-

ским уравнениям……………………………………………14

1.5.Валентность. Молекулярные и структурные формулы веществ………………………………………………………15

1.6.Примеры решения задач……………………………….15

1.7.Индивидуальные упражнения и задачи………………23

ТЕМА 2. Классы неорганических соединений……………...36

2.1.Классификация неорганических веществ. Номенклатура оксидов, кислот, оснований, солей………36

2.2.Генетическая связь между классами неорганических соединений…………………………………………………..42 2.3.Количественные расчёты состава смеси. Способы

получения, свойства оксидов, кислот, оснований…………43

2.4.Примеры решения задач……………………………….43

2.5.Индивидуальные упражнения и задачи………………47

ТЕМА 3. Строение вещества………………………………….59

3.1.Строение атома. Квантовые числа. Закономерности заполнения электронами уровней и подуровней……….59

3.2.Периодическая система Д.И.Менделеева и электрон не строение атомов. Зависимость свойств элементов

от строения их атомов ……………………………………63

3.3. Химическая связь и строение молекул. Типы химическй связи. Ковалентная связь с позиций метода ВС. Механимы образования ковалентной связи…………………….66

4

3.4. Ионная связь. Металлическая связь. Межмолекулярное взаимодействие. Водородная связь. Агрегатное состояние вещества с позиций теории химической связи…………………………………………………………70

3.5.Комплексные соединения. Состав, особенности строения комплексных соединений. Номенклатура комплек-

сных соединений………………………………………….74

3.6.Примеры решения задач……………………………..77

3.7.Индивидуальные упражнения и задачи……………..77

ТЕМА 4. Энергетические эффекты химических реакций..94

4.1.Энтальпия образования вещества. Энтропия. Стандартные энтальпия, энтропия. Закон Гесса………..94

4.2.Энергия Гиббса и направленность химических реакций…………………………………………………….97

4.3.Примеры решения задач………………………………98

4.4.Индивидуальные упражнения и задачи……………..101

ТЕМА 5. Химическая кинетика и химическое равновесие………………………………………………..112

5.1.Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции. Кинетические уравнения,

закон действия масс………………………………………..112

5.2.Влияние температуры на скорость химической Реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса…114

5.3.Катализ…………………………………………………116

5.4.Химическое равновесие………………………………117

5.5.Принцип Ле-Шателье. Смещение равновесия………120

5.6.Примеры решения за-

дач……………………………….121

5.7. Индивидуальные упражнения и задачи……………..125

ТЕМА 6. Растворы…………………………………………….136

6.1.Общие понятия о дисперсных системах. Способы выражения концентрации растворов…………………….136

6.2.Коллигативные свойства разбавленных растворов электролитов. Законы Рауля и Вант-Гоффа……………..139

6.3.Примеры решения задач……………………………..141

5

6.4. Индивидуальные упражнения и задачи…………….145

ТЕМА 7. Растворы электролиты……………………………154

7.1.Электролитическая диссоциация. Ионное произведение воды. Водородный показатель………………………154

7.2.Реакции в растворах электролитов………………….158

7.3.Гидролиз солей.………………………………………160

7.4.Примеры решения задач……………………………..164

7.5.Индивидуальные упражнения и задачи…………….165

Заключение……………………………………………………..178 Ответы…………………………………………………………..179 Список литературы……………………………………………185

Приложение 1…………………………………………………..186

Схема 1.1. Классификация неорганических соединений………………………………………………..186

Таблица 1.1. Формулы для расчёта фактора эквивалентов молярной массы эквивалентов………….187

Таблица 1.2. Химические свойства оксидов……………188

Таблица 1.3. Химические свойства гидроксидов………189

Таблица 1.4. Список важнейших кислот………………..190

Приложение 2………………………………………………….191

Таблица 2.1. Стандартные термодинамические величины некоторых ве-

ществ…………………………….191

Приложение 3…………………………………………………194

Таблица 3.1. Константы диссоциации некоторых электролитов в водных растворах (при 298 К)…………194

Приложение 4………………………………………………….195

Таблицы 4.1– 4.7. Рекомендуемых варианты задач к индивидуальным домашним задачам…………………………195

6

ПРЕДИСЛОВИЕ

Химия - один из важных разделов естествознания. Коротко можно дать химии определение как науке, рассматривающей строение, свойства и превращения веществ на атомномолекулярном уровне. Знание и умение применить на практике основные ее законы, явления, факты необходимо для специалиста любой строительной специальности.

При изучении химии в Томском архитектурностроительном университете студентами всех специальностей и всех форм обучения освоение курса происходит в соответствии с программой, одобренной методическим советом по химии Госкомвуза России в 1996 г. и на основании Государственных образовательных стандартов по соответствующим специальностям. Теоретическое содержание программы представлено лекционным курсом. Другими традиционными видами аудиторных занятий по химии являются семинары и практические занятия с решением задач, а также лабораторные работы. Учебное пособие – составная часть методического обеспечения дисциплины «Химия», которая касается самостоятельной работы студентов.

Самостоятельная работа в ТГАСУ играет важную роль в процессе обучения, особенно в условиях сокращения аудиторного времени, выделяемого для изучения химии. На кафедре химии одним из видов самостоятельной работы является выполнение студентами индивидуальных заданий. Работая самостоятельно над решением указанных преподавателем логически подобранных задач, студент закрепляет свои теоретические знания и практические навыки, полученные на аудиторных за-

7

нятиях. Именно способность решать задачи подтверждает уровень и прочность химических знаний.

Работа над индивидуальными заданиями включает серьезную проработку теоретического материала, конспектирование отдельных разделов учебных пособий, поиск новой информации из различных источников и применение этих материалов для решения конкретных практических задач.

Впервой части пособия содержится 840 задач и упражнений. Большая часть из них относится к основным разделам курса общей химии, изучаемым всеми первокурсниками: классы неорганических соединений, основные химические понятия

изаконы, строение вещества, энергетика химических реакций, химическая кинетика, растворы. Условия многих задач содержат факты, повышающие их познавательный уровень.

Последовательность распределения заданий по разделам соответствует утвержденным рабочим программам и широко известным учебным пособиям, рекомендованным в списке литературы.

Каждый преподаватель может произвольно подбирать задачи из сборника, исходя из соображений отведенного учебного времени и учитывая исходный уровень студентов. Возможные варианты индивидуальных заданий приведены в конце задачника. Общее число тем в задачнике 8, в индивидуальное задание входят от 3 до 5 задач по каждой теме. Это связано с логикой развития изучаемого материала и с разной степенью предварительной его проработки во время аудиторных занятий.

Вданном сборнике также есть примеры решения задач и основные положения теоретического материала. В случае затруднений следует обратиться к литературным источникам.

При решении задач можно также использовать как учебники [1- 3], так и сборники задач [4-6,8].

Для осуществления самоконтроля в конце задачника приводятся ответы к расчетным задачам.

8

Авторы надеются, что данный сборник задач облегчит работу преподавателей по подбору заданий при закреплении материала и активизирует самостоятельную работу студентов.

Авторы с благодарностью воспримут все замечания и пожелания по оформлению и содержанию учебного пособия.

9

Тема 1. Важнейшие понятия и законы химии

1.1. Количество вещества. Молярная масса. Постоянная Авогадро

Количество вещества (n) – величина, прямо пропорциональная числу структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.) в системе. Единицей измерения количества вещества является моль.

Моль – количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов или других структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 граммах изотопа углерода 12С – 6,02·1023 моль-1. Величина, равная 6,02·1023 моль-1 обозначается Na и называется

постоянной Авогадро.

Молярная масса (М) – это масса 1 моля вещества. Молярная масса вещества и количество вещества n связаны соотношением:

Единица измерения молярной массы г/моль и кг/моль. Молярная масса любого вещества М численно равна его относительной молекулярной массе Мr, а для атома простого вещества

– его относительной атомной массе Аr.

Относительная атомная масса (Ar) – безразмерная ве-

личина, равная отношению средней массы атома элемента (естественного изотопа) к атомной единице массы.

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома углерода – 12C:

1 а.е.м. = ma (12C) · 121 = 1,993·· 10-26 · 121 = 1,66·· 10-27 кг.

10