Модуль 1 Теоретические основы общей химии

 

направление подготовки бакалавра

 

Продукты питания животного происхождения

 

Уфа - 2013

УДК

 

Рекомендовано к изданию методической комиссией

факультета пищевых технологий

(протокол №_______ от «______» ________________________ 2013 г.)

 

\

 

Составитель: доцент Ганиева Е.С.

 

 

Рецензент:

доцент кафедры химии Шабаева Г.Б.

 

Ответственный за выпуск:

заведующий кафедрой химии профессор Исламова Р.М.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Данное методическое указание составлено для студентов 1 курса факультета пищевых технологий направления подготовки 260200 Продукты питания животного происхождения для выполнения домашней работы (эссе) по дисциплине Б2.В.1 Основы общей и неорганической химии. Оно включает в себя теоретический материал и контрольные задачи по темам «Эквивалент. Моль - эквивалент. Молярная масса эквивалента» и «Основные закономерности химических процессов», которые входят в «Модуль 1. Теоретические основы общей химии». Данные задания помогут усвоить теоретический материал и подготовиться к рубежной контрольной работе по модулю 1.

Для выполнения этих заданий необходимо проработать лекционный материал и учебные пособия. Студент выполняет задания своего варианта, номер которого укажет преподаватель. Работа оформляется на бумаге формата А4, причем приводится условие задачи и подробное решение задачи. В конце работы необходимо привести список использованной литературы.

 

 

Модуль 1 Теоретические основы общей химии

СОДЕРЖАНИЕ

Эквивалент. Моль - эквивалент. Молярная масса эквивалента.

Закон эквивалентов. с.5

Основные закономерности химических процессов с.14

Основы химической термодинамики с.14

Основы химической кинетики с.21

Основы химического равновесия с.24

Основы фазового равновесия с.27

ПРИЛОЖЕНИЕ с.35

ЛИТЕРАТУРА с.37

Эквивалент. Моль - эквивалент. Молярная масса эквивалента.

Закон эквивалентов.

Эквивалент - одно из стехиометрических понятий химии, указывает на равноценность количественных отношений исходных и образующихся веществ в химической реакции. Такая равноценность обуславливается равенством числа разрывающихся химических связей в исходных веществах и образующихся - в продуктах реакции.

 

Пример:

 

Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCl₃ + 3H₂O

1 моль 3 моль 1 моль 3 моль

 

В графической форме:

 

 

1Fe(OH)₃, 1HCl, 1FeCl_3, 1HOН содержат различное число реакционно-способных химических связей и в этом смысле указанные количества этих веществ не равноценны, не эквивалентны.

Реакция произойдет, если на 3 разрывающиеся химические связи в Fe(OH)₃ будет приходиться 3 связи в HCl, что соответствует 3HCl. Как показывает приведенное выше уравнение, равноценными (другими словами, эквивалентными) по числу связей будут 1Fe(OH)₃, 3HCl, 1FeCl_3, 3HOН. Эквивалентными будут и такие доли молекул веществ, которые соответствуют возможности образования одной химической связи. Для 1 моля сложного вещества эта доля определит 1 моль-экв.

Масса одного моль – эквивалента сложного вещества, называемая молярной массой эквивалента, равна:

Число реакционноспособных химических связей в зависимости от состава и строения вещества можно выразить более конкретно:

 

 

Типы соединений	nх. св.
Кислоты	nH+
Основания	nOH-
Соли	nkt · Zkt = nAn · ZAn
Оксиды	nэлем. · Zэлем. = nO · ZO

 

В рассматриваемой реакции:

 

Значения масс эквивалентов сложных веществ можно выразить через массы эквивалентов, элементов или ионов его составляющих. Заменив в выражении молярную массу на численно равную относительную молекулярную (М_r), молярную массу эквивалента – на эквивалентную (Э), получим:

 

 

Эквивалентность реагирующих и образующихся веществ отражает закон эквивалентов, которому можно придать различные математические выражения:

 

1) n_Э,1 = n_Э,2 = n_э,3 = …

 

n_Э – число моль-эквивалентов

m – масса;

V – объем;

V_Э – объем одного моль-эквивалента газообразного вещества.

 

2)

3)

 

 

Объем 1 моль - эквивалента газов имеет различные значения:

1 моль Н₂ 22,4 л х = 11,2 л

1 моль-экв→ ½ моль х л

 

1 моль О₂ 22,4л х = 5,6 л

1 моль-экв → ¼ моль х л

 

 

Перед решением задач необходимо вспомнить:

1) простое и сложное вещество;

2) валентность элемента;

3) основные классы неорганических соединений;

4) номенклатура неорганических соединений;

5) графические формулы неорганических соединений;

6) понятие основность кислоты;

7) понятие кислотность основания;

8) электролитическая диссоциация неорганических соединений;

9) относительная атомная масса элемента;

10) относительная молекулярная масса вещества;

11) молярная масса вещества;

12) эквивалент;

13) моль – эквивалент,

14) молярная масса эквивалента;

15) закон эквивалентов.

 

 

Контрольные задания

 

Задание 1.

1 – 30. A: Назовите вещество, укажите к какому классу неорганических соединений оно относится. Вычислите молярную массу эквивалента.

В: Сколько моль – эквивалентов содержится в образце.

С: Какой объем занимает газ (н.у.)?

 

Номер варианта	A	B	C
1,16	Fe в Fe2O3, Cl2O7, NaAlO2, Mg(OH)2, H2SO4	30 г Mg(OH)2 15 г K2CO3	0,5 моль – эквивалентов H2, 1,5 моль – эквивалентов Cl2
2,17	Cl в Cl2O5, KOH, H3PO4, K2CO3, CaO	1,5 г H3PO4 3,7 г Ba(OH)2	3,8 моль – эквивалентов F2, 1,5 моль – эквивалентов O2
3,18	P в P2O3, Al2(SO4)3, Fe(OH)2, H3PO4, Al2O3	8,7 г K2HPO4 10 г Pb(OH)2	9,7 моль – эквивалентов N2, 3,5 моль – эквивалентов Br2
4,19	N в N2O3, H3PO4, Ba(OH)2, NaNO2, P2O5	10 г K2Cr2O7 2,3 г Zn(OH)2	3,2 моль – эквивалентов Ar, 6,6 моль – эквивалентов H2
5,20	Si в SiO, H2SiO3, Fe(OH)3, K2HPO4, Na2O	6,1 г Ca3(PO4)2, 2,1 г HCl	2,1 моль – эквивалентов O2, 7,6 моль – эквивалентов H2
6,21	C в СO2, K2Cr2O7, Zn(OH)2, H4P2O7, P2O5	8,1 г Mg(OH)2 3,4 г HNO3	9,3 моль – эквивалентов Ar, 6,6 моль – эквивалентов Cl2
7,22	Ca3(PO4)2, MnO2, Pb(OH)2, V в V2O7, V2O7	15 г Na2S 67 г Na2SO3	6,8 моль – эквивалентов H2, 9,5 моль – эквивалентов F2
8,23	CuOHNO3, Cu(OH)2, KMnO7, CrO, Сr в CrO	33 г Fe2O3 27 г H2CrO4	1,8 моль – эквивалентов O2, 13,5 моль – эквивалентов F2
9,24	NaHSO4, Fe(OH)3, HCl, As2O3, As в As2O3	5 г CrO3, 3,3 г NaBiO3	13,7 моль – эквивалентов N2, 28,8 моль – эквивалентов H2
10,25	CrCl3, Sn(OH)2, H3AlO3, CO, C в СO	1,7 г Cu(OH)2 5,2 г Ca3(PO4)2	4,5 моль – эквивалентов O2, 11,5 моль – эквивалентов F2
11,26	Cr2(SO4)3, H2SnO2, Mg(OH)2, SO2, S в SO2	7 г As2O3 7,8 г NaHSO4	23,5 моль – эквивалентов Cl 2, 13,5 моль – эквивалентов H2
12,27	Na2S, H2S, S в SO3, Ni(OH)2, SO3	6,3 г Mg(OH)2, 1,3 г HCl	7,8 моль – эквивалентов О2, 4,7 моль – эквивалентов Cl2
13,28	Na2SO3, KOH, H2CrO4, CrO3, Cr в CrO3	9 г Fe(OH)3 8,3 г MnO2	17,8 моль – эквивалентов N 2, 4,7 моль – эквивалентов Ar
14,29	KI, NH4OH, HNO2, Fe2O3, Fe в Fe2O3	5,8 г CuOHNO3, 4,3 г KOH	23,5 моль – эквивалентов О2, 14,7 моль – эквивалентов Ar
15,30	NaBiO3, Fe(OH)3, Al2O3, Al в Al2O3, HNO3	9,8 г H3PO4, 15 г K2CO3	44,5 моль – эквивалентов О2, 64,7 моль – эквивалентов H2

 

 

Задание 2. Эквивалент вещества в химической реакции

1-30. Определите, чему равен 1 моль-экв исходных веществ, как доля от 1 моля.

 

Номер варианта	Уравнения реакций
	Fe(OH)3 + HCl → Fe(OH)2Cl + H2O
	Fe(OH)3 + 2HCl → FeOHCl2 + 2H2O
	2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O
	CuOHNO3 + H2S → CuS + HNO3 + H2O
	Na2HPO4 + AlCl3 → AlPO4 + 2NaCl + HCl
	Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O + 2CO2
	Al(OH)2Cl + KOH → Al(OH)3 + KCl
	H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O
	H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O
	H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
	Fe(OH)2CH3COO + 3HNO3 → Fe(NO3)3 + CH3COOH + 2H2O
	KH2PO4 + KOH → K2HPO4 + H2O
	KH2PO4 + 2KOH → K3PO4 + 2H2O
	Bi(OH)2NO3 + KOH → Bi(OH)3 + KNO3
	Fe(OH)2Cl + 2HCl → FeCl3 + 2H2O
	K2HPO4 + KOH → K3PO4 + H2O
	Na2HPO4 + CaCl2 → CaHPO4 + 2NaCl
	K2CO3 + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O + CO2
	2FeSO4 + 2KOH → (FeOH)2SO4 + K2SO4
	FeSO4 + 2KOH → Fe(OH)2 + K2SO4
	H3PO4 + KOH → K3PO4 + 3H2O
	Al(OH)Cl2 + 2KOH → Al(OH)3 + 2KCl
	Bi(OH)(NO3)2 + 2KOH → Bi(OH)3 + 2KNO3
	PbCl2 + H2O → Pb(OH)Cl + HCl
	H2SO4 + PbCl2 → PbSO4 + 2HCl
	H2SO4 + KOH → KHSO4 + H2O
	Fe(OH)2NO3 + 2HNO3 → Fe(NO3)3 + 2H2O
	Al(OH)3 + KOH ® K[Al(OH)4]
	Al(OH)3 + HNO3 ® Al(OH)2NO3 + H2O
	Al(OH)3 + 2HNO3 ® Al(OH)(NO3)2 + 2H2O

 

Задание 2. Закон эквивалентов.

Задание 2.1. 1 – 30.Решите задачу.

 

1. На нейтрализацию 7,330 г фосфорноватистой кислоты Н₃РО₂ пошло 4,444 г NaOH. Вычислите эквивалентную массу кислоты, ее основность (n_Н⁺) и напишите уравнение реакции нейтрализации.

 

2. При восстановлении 6,50 г оксида образовалось 4,45 г металла. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида.

 

3. При нейтрализации 9,8 г ортофосфорной кислоты израсходовано 8 г NaOH. Вычислите эквивалентную массу и основность (n_Н⁺) кислоты в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции.

 

4. В какой массе NaOH содержится столько же моль – эквивалентов, что и в 140 г КОН?

 

5. При взаимодействии 2,5 г карбоната металла с азотной кислотой образовалось 4,1 г нитрата этого же металла. Вычислите эквивалентную массу металла.

 

6. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла.

 

7. Некоторый элемент образует кислородное соединение, содержащее 31,58 % кислорода. Вычислите эквивалентную и атомную массу этого элемента, если в данном оксиде он трехвалентен. Составьте формулу оксида.

 

8. Чему равен при н.у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите массу эквивалента металла; чему равна его атомная масса?

 

9. Какой объем (н.у.) занимает 1 моль – эквивалент водорода? Сколько литров водорода (н.у.) выделилось при растворении в кислоте 0,45 г металла, молярная масса эквивалента которого равна 20 г/моль-экв?

 

10. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярную массу эквивалента металла; чему равна его атомная масса?

 

11. Является ли эквивалент элемента постоянной величиной? Чему равны эквивалентные массы хрома в его оксидах, содержащих 68,42 % и 52,00 % хрома. Определите валентность хрома в каждом из этих оксидов и составьте их формулы.

 

12. Трехвалентный элемент образует оксид, содержащий 31,58 % кислорода. Вычислите эквивалентную и атомную массу этого элемента. Составьте формулу оксида.

 

13. При окислении 8,37 г двухвалентного металла образовалось 10,77 г оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла; чему равна его атомная масса?

 

14. При взаимодействии 1,62 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 2,015 л водорода (н.у.).Вычислите молярную массу эквивалента металла; чему равна его атомная масса?

 

15. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите молярную массу эквивалента этого металла.

 

16. При окислении 1,674 г двухвалентного металла образовалось 2,154 г оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла; чему равна его атомная масса?

 

17. Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определите эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (н.у.).

 

18. Сколько моль – эквивалентов извести Ca(OH)₂ потребуется для нейтрализации 196 г фосфорной кислоты для получения одно-, двух- и трехзамещенного фосфата кальция?

 

19. По реакциям нейтрализации серной кислоты и ортофосфорной одинаковым количеством щелочи образовались соответственно сульфат и дигидрофосфат. Каково отношение масс этих кислот, пошедших на нейтрализацию.

 

20. Оксид металла содержит 28,65% кислорода, а соединение того же металла с галогеном – 48,72 % галогена. Рассчитайте молярную массу эквивалента галогена.

 

21. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27,9 г/моль-экв, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при н.у. Определить массу металла.

 

22. 1,6 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить эквивалентную массу цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20 г/моль-экв.

 

23. Вычислите молярную массу эквивалента карбоната магния, если на растворение 8,4 г этой соли было израсходовано 33,2 мл 20% - ного раствора HCl (r = 1,1 г/моль).

 

24. Вычислите молярную массу эквивалента серной кислоты, если 98,08 г ее реагируют с 24, 32 г магния.

 

25. При восстановлении 2,4 г оксида двухвалентного металла водородом получено 0,54 г воды. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида и назовите металл.

 

26. Сколько литров кислорода, измеренного при н.у., расходуется при сгорании 2,4 г металла, молярная масса эквивалента которого равна 12 г/моль – экв..

 

27. При нагревании 20,06 г металла получено 21,55 г оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

 

28. Металл массой 16,8 г взаимодействует с 14,7 г серной кислоты. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла и объем выделившегося водорода. (н.у.)

 

29. При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,40 г соли. Вычислить эквивалентные массы вещества и образовавшейся соли.

 

30. Эквивалентная масса металла в 2 раза больше, чем эквивалентная масса кислорода. Во сколько раз масса оксида больше массы металла?

Задание 2.2

1 – 30. Рассчитайте массу (или объем) продуктов реакции, если прореагировано указанное количество моль эквивалентов одного из веществ при нормальных условиях.

 

Номер варианта	Реакция	Количество моль эквивалентов исходного вещества
	Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2	0,2 моль - экв Zn
	H2O2 + O3 → H2O + 2O2	0,3 моль - экв O3
	4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8 SO2	1 моль - экв O2
	Cu(OH)2 + HCl → CuOHCl + H2O	0,5 моль - экв HCl
	Cu(OH)2 + 2HCl → CuCl2 + 2H2O	0,5 моль - экв HCl
	H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O	4 моль - экв KOH
	SO2 + 1/2O2 → SO3	0,1 моль - экв O2
	CO + H2O → CO2 + H2	2 моль - экв H2O
	N2 + O2 → 2NO	3 моль - экв N2
	2H2 + O2 → 2H2O	0,6 моль - экв H2
	Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O	0,4 моль - экв H2
	2H2O2 → 2H2O + O2	0,1 моль - экв H2O2
	3H2 + N2 →2NH3	3 моль - экв H2
	N2O4 → 2NO2	1 моль - экв N2O4
	2NH4NO3 → 4H2O + O2 + 2N2	0,2 моль - экв NH4NO3
	4HCl + O2 → 2Cl2 + 2H2O	0,4 моль - экв O2
	SO2 + 2H2 → S + 2H2O	0,5 моль - экв H2
	CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2	2 моль - экв O2
	4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O	3 моль - экв O2
	4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O	5 моль - экв O2
	Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O	0,4 моль - экв Fe2O3
	4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8 SO2	1,5 моль - экв FeS
	4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O	3,5 моль - экв NH3
	SO2 + 2H2 → S + 2H2O	0,5 моль - экв SO2
	N2 + O2 → 2NO	1,5 моль - экв O2
	4HCl + O2 → 2Cl2 + 2H2O	0,6 моль - экв HCl
	CO + H2O → CO2 + H2	2,5 моль - экв CO
	N2O4 → 2NO2	1 моль - экв NO2
	3H2 + N2 →2NH3	3 моль - экв N2
	CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2	2 моль - экв CH4