Методическое указание для подготовки к II аттестации по дисциплине 'Химия' для студентов нехимических специальностей

Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

институт транспорта кафедра ОиСХ

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ для подготовки к II аттестации по дисциплине ''Химия'' для студентов нехимических специальностей очной формы обучения

Тюмень 2004

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители: доцент, к.х.н. Андрианова Л.И. старший преподаватель, к.т.н. Рогалева Е.В.

© Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

''Тюменский государственный нефтегазовый университет'' 2004 г 2

В методическом указании представлены вопросы и примерные задания для подготовки студентов к II аттестации по темам ''Основные закономерности химических процессов (раздел ''Химическая кинетика''), ''Растворы''. Рекомендуемая литература: 1. Глинка Н.Л. Общая химия.- Л.: Химия, 2002 . 2. Коровин Н.В., Масленникова Г.Н., Мингулина Э.И., Филиппов Э.Л. Курс общей химии.- М.: Высшая школа, 1990 . 3. Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа, 2002. 4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.- Л.:Химия, 2002. 5. Коровин Н.В. Общая химия.- М.: Высшая школа, 2002. Тема: Химическая кинетика и равновесие Вопросы для подготовки по теме I. Кинетика химических процессов 1.Гомогенная и гетерогенная системы. Фаза системы. 2.Скорость гомогенной реакции. Скорость гетерогенной реакции. 3.Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Закон действующих масс. 4.Кинетическое уравнение. Константа скорости. 5.Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. 6.Энергия активации. Уравнение Аррениуса. II. Химическое равновесие 1. Необратимые и обратимые реакции. 2. Состояние химического равновесия. Константа равновесия. 3. Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье. 4. Влияние концентрации веществ в системе, температуры системы, давления в системе на смещение химического равновесия. Примерные задания 1.

Как изменится скорость реакции окисления оксида азота (II): 2NО(Г) + O2(Г) = 2NО2(Г),

2.

если концентрацию NО увеличить в 2раза, а концентрацию кислорода уменьшить в 2 раза? В системе: CO2(Г) + 2H2(Г) = С(ТВ) + 2H2O(Г) 3

3.

концентрацию СО2 увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию Н2 увеличили от 0,06 до 0,24 моль. Во сколько раз изменится скорость реакции? Найти значения константы скорости реакции: 2CO2(г) + O2(Г) ↔ 2CO2(Г),

4.

5.

если при концентрации CO равной 0,05 моль/л, концентрации O2 равной 0,01 моль/л скорость реакции равна 5·10-5 моль/л·мин. Для реакции: СН4(Г) + 2О2(Г) = СО2(Г) + 2Н2О(Г) определить, во сколько раз следует увеличить концентрацию кислорода, чтобы при уменьшении концентрации метана (СН4) в девять раз скорость прямой реакции не изменилась. Как изменится скорость реакции: 2S(ТВ) + 3O2(Г) = 2SO3(Г),

6. 7. 8. 9.

если: а) увеличить давление системы в 3 раза; б) увеличить объем в 2 раза? На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей в газовой фазе реакции возросла в 27 раз? Реакция протекает до конца при 1000С за 20с. Сколько времени будет протекать реакция при 200С, если температурный коэффициент равен 2? Чему равен температурный коэффициент реакции, если при повышении температуры на 600 скорость реакции возросла в 64 раза? В системе: 3Fe(TB) +4H2О(Г) ↔ Fe3О4(TB)+4H2(Г), (∆Н>0)

необходимо сместить равновесие влево. Как изменить для этого параметры системы? 10. В каком направлении сместится равновесие в системе: Н2О(Г) +СО(Г) ↔ СО2(г) + Н2(г), (∆Н = 94 кДж), если давление увеличить в 2 раза и одновременно повысить температуру? 11. Почему при изменении давления смещается равновесие реакции: 2SO2(Г) + O2(Г) ↔ 2SO3(Г) и не смещается равновесие для реакции: 4

S(ТВ) + O2(Г) ↔ SO2(Г)? Написать выражение констант равновесия для данных систем через концентрации веществ. 12. Указать направление смещения равновесия: а) при увеличении температуры системы; б) при увеличении давления в системе; в) при увеличении концентрации продуктов в системе для реакции: С3Н8(Г) + 5О2(Г) ↔ 3СО2(Г) + 4Н2О(Г), ∆Н < 0.

Тема: Растворы. Свойства растворов 1.Жидкие растворы. Энтальпия растворения. Кристаллогидраты. 2.Состав растворов. Массовая доля. Объемная доля. Мольная доля. 3.Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов. 4.Свойства идеальных растворов. Давление насыщенного пара. Температура кипения и температура замерзания растворов. Законы Рауля. Эбуллиоскопическая и криоскопическая постоянные растворов. 5.Неэлектролиты и электролиты. Растворы электролитов. Изотонический коэффициент. 6.Механизмы диссоциации соединений с ионной и полярной ковалентной связью. 7.Степень диссоциации. Сильные и слабые электролиты. Константа диссоциации слабых электролитов. 8.Диссоциация кислот, оснований и солей. 9.Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель (рН). Кислая, нейтральная и основная среды. Индикаторы. Примерные задания 1.Сколько граммов хлорида никеля (II) нужно взять для приготовления 200г 5%-ного по массе раствора. (30г) 2.Сколько граммов вещества нужно взять для приготовления 400мл 10%-ного по массе раствора карбоната натрия из кристаллогидрата Na2CO3•10H2O ( ρ раствора 1,05г/мл). (113,3г) 3.Определить молярную и эквивалентную (нормальность) концентрации раствора, содержащего в 1150г раствора 490г серной кислоты (ρ раствора 1,15 г/мл). (5 моль/л; 2,5 г-экв/л) 4.Вычислить молярную концентрацию 70%-ного по массе раствора гидроксида натрия (ρ раствора 1,05 г/мл). (18 моль/л) 5

5.Какую массу воды необходимо добавить к 200мл 30%-ного по массе раствора нитрата никеля (ρ раствора 1,33 г/мл), чтобы получить 10%-ный по массе раствор. (532 г) 6.Найти моляльную концентрацию 15%-ного по массе раствора серной кислоты. (1,8 моль/кг) 7.Смешали 100г 10%-ного раствора и 50г 2%-ного (по массе) раствора сульфата калия. Определить концентрацию полученного раствора. (7,3%) 8.На сколько градусов изменится температура кипения раствора, если в 100 г воды растворить 9 г глюкозы (С6Н12О6)? (на 0,50С) 9.Раствор, содержащий 3г камфоры (С10Н16О) в 100 г бензола, кипит при 80,7140С. Вычислить эбуллиоскопическую константу бензола, если его температура кипения 80,20С. (3,90С) 10.Водно-спиртовой раствор, содержащий 15% спирта (ρ = 0,97 г/мл), кристаллизуется при –10,26 оС. Найти молекулярную массу спирта. (32 г/моль) 11.Чему равно осмотическое давление 0,5М раствора глюкозы (С6Н12О6) при 25оС? 12.Константа диссоциации азотистой кислоты в водном растворе составляет 5.10-4. Вычислите молярную концентрацию раствора, если степень диссоциации кислоты в растворе составляет 10%. 13.Изотонический коэффициент 0,2М раствора NaOH равен 1,8. Вычислите осмотическое давление этого раствора при 100С. 14.Напишите уравнение диссоциации гидроксида кальция. Какие из указанных факторов (повышение рН, понижение рН, охлаждение, повышение концентрации раствора) способны усилить процесс диссоциации? 15.Концентрация ионов ОН- в растворе равна 10-3 моль/л. Определить рН раствора. Указать характер среды. Тема: Реакции в растворах 1.Ионные уравнения реакций в растворах. 2.Обратимые и необратимые реакции в растворах. 3.Реакции ионного обмена. Случаи необратимости реакций в растворах. 4.Гидролиз солей. 5.Окисленность элементов. Степень окисленности. Правила определения степени окисленности элементов в соединениях. 6.Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Окисление. Восстановление. Восстановитель. Окислитель. 7.Ионно-электронный метод составления уравнений ОВР. 8.Типы ОВР. 9.Наиболее важные окислители и восстановители.

6

Примерные задания 1. Составить молекулярное, ионно-молекулярное уравнения взаимодействия между:

и

краткое

а) карбонатом кальция и азотной кислотой; б) гидроксидом меди(II) и азотной кислотой; в) фосфатом натрия и хлоридом цинка; г) сульфидом калия и серной кислотой; д) гидроксидом алюминия и серной кислотой. Сделать вывод об обратимости процессов. 2. Составить молекулярные уравнения, соответствующие следующим кратким: а) H2SiO3 +2OН- = SiO32- +2H2O; б) СН3СОО- + Н+ =СН3СООН; в) Н++ОН- =Н2О; г) НСO3- + OH- → СO2 +Н2О; д) 2AI3+ + 3SiO32- =AI2(SiO3)3. 3. Записать первую ступень гидролиза сульфата меди (II). Предложить способы замедления процесса гидролиза соли. Обосновать свой ответ. 4. Привести пример гидролиза соли, в растворе которой рН>7. Записать все ступени гидролиза. 5. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза сульфида калия (все ступени). Укажите рН раствора. Как повлияет на процесс гидролиза (затормозит или усилит) повышение температуры, повышение рН, разбавление, добавление нитрата серебра?

7

6. Исходя из степени окисления азота в соединениях NH3, HNO3, KNO2, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так восстановительные свойства? Почему? 7. Используя метод электронно-ионного коэффициенты в уравнениях:

баланса,

расставьте

а) CrCI3 + NaCIO + NaOH → H2O + Na2CrO4 + NaCI; б) SO2 + NaJO3 + H2O → J2 + Na2SO4 + H2SO4; в) FeSO4 + KМnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + MnSO4+K2SO4+H2O; г) Na2SeO3 + CI2 + NaOH → Na2SeO4 + NaCI+H2O; д) (NH4)2S + K2Cr2O7 + H2O → S + KСrO2+NH4OH Укажите окислитель и восстановитель. 8. Запишите процесс окисления и восстановления, расставьте коэффициенты и укажите тип окислительно-восстановительных реакций, идущих по схемам: а)KMnO4+MnSO4+H2O → MnO2+K2SO4+H2SO4, б)Н3РО3 → Н3РО4+РН3.

8

Таблица №1 Растворимость в воде некоторых соединений

2+ Sr

2+ Ba

2+ Zn

2+ Hg

3+ Al

2+ Sn

2+ Pb

P

P

P

H

P

P

P

P

P

P

P

P

M

-

P

P

P

P

P

P

P

P

H

P

P

P

P

P

M

P

P

M

-

P

P

P

P

J

P

P

P

-

H

P

P

P

P

P

H

P

P

H

-

P

H

-

P

NO3

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

-

P

P

P

-

P

P

CH3COO

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

-

P

-

-

P

-

P

P

P

P

H

H

-

P

P

P

H

H

-

H

H

H

-

H

H

H

P

P

P

H

H

H

H

H

H

H

H

-

-

H

H

-

H

-

H

P

P

P

P

M

P

M

H

H

P

-

P

P

H

-

P

P

P

P

P

P

P

-

H

H

H

H

H

H

-

-

-

H

H

-

H

-

H

P

P

-

-

-

H

H

H

H

H

-

H

-

H

-

-

H

H

H

P

P

P

H

H

P

M

M

H

H

H

-

-

H

H

P

H

-

-

PO4

H P

P

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

H

OH

P

P

H

-

H

M

M

P

H

-

H

H

H

H

H

H

H

H

2+ Mn 3+ Fe 2+ Fe

2+ Ca

P

3+ Cr

2+ Mg

+ Li + Na,K + NH4 2+ Cu + Ag

3+ Bl

Катионы

Анионы

Cl Br -

2-

S 2-

SO3 2-

SO4 2-

CO3 2-

SiO3 2-

CrO4 3-

P

9

Таблица №2 Ряд

Период

Периодическая система химических элементов Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

1

1 1

2

H

He 1,008

4,002

3

2 2

Li

4

Be 6,941

Na

4

5 6

5

7 10

Ne

26,981

28,086

21

Sc

15

P 30,974

22

Ti

16

S 32,066

23

V

17

Cl 35,453

24

Cr

18

Ar 39,948

25

Mn

26

Fe

44,956

47,88

50,942

51,996

54,938

55,847

30

31

32

33

34

35

36

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

65,39

69,723

72,59

74,922

78,96

79,904

83,8

37

38

39

40

41

42

43

44

Sr

Ag

Y

87,62 48

Cd

Cs

88,906 49

In

112,41

Nb

91,224 50

Sn

114,82

Hg

72

73

Ta

Pb 207,2

87

88 89 -103

104

Ra

Ac-Lr Ku

223,02 226,025

Высшие R O оксиды . 2

RO .

45

46

Rh

Pd

101,07 102,906 106,42 54

Xe

74

131,29

75

Re

76

Os

183,85 186,207 84 85

At

77

Ir

120,2 86

78

Pt 192,22 195,08

Rn

105 262

RO

RO 2 .

RH .

58,69

Ns

2 3 .

Летучие в одород. соед.

97,907 53

I

Po

58,933

208,98 208,982 209,982 222,081

261

RO

Ru

127,6 126,905

W

Bi

200,59 204,383

Fr

Te

121,75

196,966

Tc

95,94 52

178,49 180,948 82 83

81

Tl

92,906 51

Sb

La-Lu Hf

137,33 80

Mo

118,71

56 57 - 71

Ba

Au

Zr

28

Ni

Kr

63,546

Rb

27

Co

40,078

132,905 79

9

F

10

29

55

6

9

39,098

107,868

8

8

O

14

Si

20

Ca

85,468 47

7

7

N

13

Al

24,305

19

K

C

12

Mg

22,99

4

B

6

9,012 10,811 12,011 14,006 15,994 18,998 20,179

11

3 3

5

RO

2 5 .

RH

RO 3 .

HR

4 .

3 .

60

61

RO

2 7 .

4

HR

2

ЛАНТАНОИДЫ 57

La

58

Ce

138,906 67

Ho

164,93

59

Pr

Nd

140,12 140,908 68 69

Er

Tm

167,26 168,934

Pm

144,24 144,913 70 71

Yb

62

Sm

63

Eu

150,36

64

Gd

151,96

65

Tb

66

Dy

157,25 158,925

162,5

Lu

173,04 174,967

АКТИНОИДЫ 89

Ac

90

Th

91

Pa

92

U

93

Np

94

Pu

95

Am

227,028 232,038 231,036 238,029 237,048 244,054 243,061 99 100 101 102 103

Es

Fm

Md

No

Lr

252,063 257,095 258,099 259,101 260,105

10

96

Cm 247,07

97

Bk

98

Cf

247,07 251,06

Методические указания для подготовки к II аттестации по дисциплине ''Химия'' для студентов нехимических специальностей очной формы обучения.

Составители:

доцент, к.х.н. Андрианова Л.И. старший преподаватель, к.т.н. Рогалева Е.В.

Подписано к печати Заказ № Формат 60/90/ 1/16. Отпечатано на RISO GR 3750

Бумага писч. № 1 Уч. изд. л. Усл. печ. л. Тираж 500 экз.

Издательство «Нефтегазовый университет» Государственное образовательное учреждение профессионального высшего образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 625000,г. Тюмень, ул. Володарского, 38 Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет» 625000,г. Тюмень, ул. Киевская, 52

11