Примеры экзаменационных вопросов и ответов к ним
Примеры экзаменационных вопросов и ответов к ним
1. Какой объем (л) занимают 28,57 г оксида серы (IV) при нормальных условиях?
Используя пропорцию :
1 моль – т (г) =М – V = Vм = 22,4(л) -N=NA6,02 ? 1023 (частиц)
n моль – т (г)— V(л) —N (частиц)
получим:
1 моль SO2 — 64 г — 22,4 л
28,57 г — х л
х = (28,57 ? 22,4)/64 = 10 л SO2 .
2. Оксид неизвестного шестивалентного элемента содержит 48% кислорода. Определите этот элемент. В ответе приведите число протонов в его ядре.
Обозначим элемент буквой Э, а его молярную массу атомов примем за х. Тогда М(ЭО3) = х + 48. 1 моль оксида, т.е. ( х + 48) г содержит 48 г кислорода ( w (О) = =48/(x + 48) = 0,48 ). Решая это уравнение,находим, что х + 48 = 48/0, 48=100; х =52 . Отсюда неизвестный элемент имеет молярную массу атомов 52 г/моль, этот элемент - хром Сг.Число протонов в ядре этого элемента равно порядковому номеру хрома в периодической системе, т. е. равно 24.
3. Какая масса соли образуется при взаимодействии 18,67 г гидроксида калия с 14,08 г серной кислоты ?
Алгоритм решения:
а)составьте уравнение реакции и поставьте коэффициенты;
б) напишите над формулами веществ в уравнении реакции то, что дано в условии задачи ( при необходимости, если, например, дана не масса вещества, а масса раствора, нужно сделать необходимые вычисления);
в) напишите под формулами веществ в уравнении реакции то, что следует из этого уравнения ( удобно учитывать то, что дано, и записывать соответственно или
количество вещества, или его массу, или объем газа);
г) предварительно определите, составив ( если это необходимо) пропорцию, какое вещество взято в избытке, а какое - в недостатке;
д) составьте пропорцию и определите искомую величину, используя данные для вещества реагирующего полностью, т.е. взятого в недостатке.
Уравнение реакции для предложенной задачи может быть записано двумя способами: до средней соли и до кислой соли в зависимости от соотношения количества имеющихся веществ.
Так, если на 1 моль серной кислоты приходится 1 моль гидроксида калия или менее, то образуется кислая соль. Если на 1 моль серной кислоты приходится 2 моль гидроксида калия или более, то образуется средняя соль. Если же на 1 моль серной кислоты приходится более 1, но менее 2 моль гидроксида калия, то образуются две соли: кислая и средняя.
Определим количество веществагидроксидакалия:п (КОН) =18,67/56= 0,333 моль и серной кислоты: n (H2SO4) = 14,08/98 = 0,144 моль. Количество вещества гидроксида калия более чем в 2 раза больше, чем серной кислоты.Поэтому уравнение реакции запишем до средней соли и, учитывая,что гидроксид калия в избытке,массуобразующейся соли найдем по количеству серной кислоты:
2КОН + + H2O
Составим и решим пропорцию:
1 моль КОН— 174 г К2SO4
0,144 моль КОН — xг К2SO4
x=(174? 0,174)/1=25гК2SO4
4. Напишите электронные формулы атома А1 и иона S2 -. Ответ дайте в виде суммарного числа р-электронов в этих двух формулах.
Запишем электронные формулы атомов Al,S и иона S2-.
Al(13e) 1s2 2s2 2p63s2Зp1 – 7 p-электронов.
S(l6e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p4
S2-(Se) 1s2 2s2 2p63s2 3 p6 – 12р-электронов.
Всего в атоме Al и ионе S2- - 19p-электронов.
5. Взяли два одинаковых сосуда. В первом получили 7,3 г хлороводорода, а во втором за такое же время - 19,2 г иодоводорода. В каком сосуде реакция идет с большей скоростью?
Скорость реакции численно равна количеству вещества, получающемуся в единице объема за единицу времени:v=Dn/(V ?t). В двух одинаковых сосудах ( V1 = V2) за одно и то же время ( t1 = t2 ) было получено Dn (НСl)=m/М= 7,3/36,5 = 0,2 моль и Dn (HI) = 19,2/128 =0,15 моль. Поэтому скоростьреакции образования НС1 в первом сосуде v 1= 0,2/(V1 ? t1)больше, чем скорость образования HI во втором сосуде v 2 = 0,15/(V 2 ?t2 ).
6. Во сколько раз увеличится скорость реакции при нагревании 75 до 115 °С, если температурный коэффициент реакции равен 2 ?
Согласно правилу Вант-Гоффа, при увеличении температурына10градусовскоростьреакции увеличиваетсяв2-4 раза. Математически это правилозаписывается в виде :
v2 = v1 ?gDt/10 , гдеv2 иv1 – скорости реакции при конечной (t2) и начальной (t1) температурах Dt= t2 – t1, а g - температурный коэффициент реакции.Имея t1 = 75°С, t2= 115°С, g = 2 получимv115 = v75 ? 2(115-75)/10 = v75? 24= 16 ?v75 т.е. при нагревании с 75 до 115 °С скорость реакции увеличится в 16 раз.
7. Напишите молекулярное и ионные уравнения взаимодействия гидроксида алюминия с избытком раствора гидроксида натрия. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в сокращенном ионном уравнении.
В ионных уравнениях реакций сильные электролиты записывают в виде ионов, а слабые электролиты , осадки или газы - в виде молекул. При этом к сильным (т.е. полностью диссоциирующим, a = 1) электролитам относят:
И растворимые соли,
• растворимые основания,
• некоторые кислоты: НNО3, НСl, Н2SO4, НСlO4, НВг, HI и др.
К слабым (т.е. мало диссоциирующим, a << 1) электролитам относят:
• нерастворимые соли,
- ·нерастворимые основания,
• многие кислоты : НNО2 , Н2SO3, Н3РO4, Н2СО3, СН3СООН и др.
• вода, раствор аммиака.
Гидроксидалюминияреагируетсраствором гидроксида натрия с образованием комплексной соли. В результате при недостатке количества гидроксида натрия образуется тстрагидроксоалюминат натрия Na[Al(OH)4] или Na[Al(OH)4(H2O)2], а при избытке гидроксида натрия образуется гексагидроксоалюминат натрия Nа3[Аl(ОН)6].
Учитывая, что в условии задачи дан избыток гидроксида натрия, запишем молекулярное и ионное уравнения:
Аl(ОН)3 +3NaOH = Na3[Al(OH)6]
А1(ОН)3 + ЗNa+ + ЗОН- = ЗNa+ + [AI(OH)6]3-
А1(ОН)3 + ЗОН- = [Al(OH)6]3-
Сумма коэффициентов в сокращенном ионном уравненииравна 5.
8. Напишите уравнение реакции . Поставьте коэффициенты. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в уравнении реакции. Ag + HNO3 (разб.) ®
Неокисляющие кислоты ( НС1 , Н2SO4 (разб.) и д.р.) реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений до водорода, образуя соли и вытесняя водород. Окисляющие кислоты ( HNO3 и Н2SO4(конц.)) также образуют соли, но вытесняют не водород, а воду и продукты восстановления N+5или S+6 в зависимости от активности металла и концентрации азотной кислоты .
HNO3(конц.) вытесняет NO2 в реакциях с тяжелыми металлами и NO2 в реакциях с активными металлами.
НNО3 (разб.)вытесняет NO в реакциях с тяжелыми металлами и N2 в реакциях с активными металлами. Очень разбавленная HNO3 в реакциях с щелочными или
щелочно-земельными металлами образует NH4NO3 .
Н2SO4 (конц.) вытесняет SO2в реакциях с тяжелыми металлами , а S - в реакциях с активными и H2S в реакциях с щелочными и щелочно- земельными металлами.
Следует помнить, что концентрированные азотная и серная кислоты пассивируют и практически не реагируют без нагревания с железом, алюминием, хромом.Запишем уравнение реакции и поставим коэффициенты методом электронного баланса:3Ag + 4НNО3(разб.) = 3AgNO3 + NO + 2H2O Сумма коэффициентов в уравнении реакции равна 13.
9. Какой объем 0,5М раствора азотной кислоты можно приготовить из 287 мл 36%-ного раствора этой кислоты (р = 1,22 г/мл) ?
Поскольку разбавленный раствор готовится из концентрированного смешиванием последнего с водой, то масса вещества в этих двух растворах будет одинакова. Для разбавленного растворас = m /(M?V(л)) . Необходимо найти объем этого раствора V= m /(М? с). При этом M (HNO3) = 63 г/моль, а с = 0,5 моль/л. Массу кислоты m определим из выражения для концентрации концентрированного раствора: т/(р ?V(мл)), откудат = w ?p?V (мл). Найденное значение массы подставим в выражение дня объема разбавленного раствора и проведем необходимые вычисления:V(л) = m/(M ?с) = (w? р?V(мл))/(М ? с) = 0,36 .1,22?287/(63? 0,5) = 4л.
10. Какая масса продукта выделится на катоде при электролизе расплава хлорида натрия, если на аноде выделилось 44,8 л ( н.у.) газа ?
При электролизе расплава хлорида натрия на катоде выделяется натрий, а на аноде - хлор. Запишем уравнение реакции и найдем массу образовавшегося натрия;
2NaCl
Составим и решим пропорцию:
22,4 л Cl2— 46 г Na
44,8л Сl2— хг Na
x= 44,8 ? 46/22,4 = 92 г Na
11. Определите количество вещества ( в молях) неизвестного газа, занимающего при температуре 100 °С и давлении 46,5 кПа объем 200 л.
Запишем уравнение Менделеева-Клапейрона pV = nRTв виде: n = pV/ RT , где R= 8,314 Дж/(К ? моль), T(К) = t(°С) + 273 = 100 + 273 = 373 К, р = 46,5 кПа, а V = 200 л. Так как Дж = Па ? м3 = кПа ? л, то выразим давление в кПа, а объем в литрах:n=46,5?200/(8,314 ? 373) = 3 моль.
12. Химическое соединение содержит по массе 17,56% натрия, 39,69% хрома и 42,75% кислорода. Найдите молярную массу соединения.
Для молекулы АxВyCz массовые доли атомов:
w (А) = х?М(А)/М, w(B) = у?М(В)/М, w (С) = z?M(C)/M, где М - молярная масса молекулы, а М(А), М(В), M(C) -молярные массы атомов А, В, С. Число атомов элементов в молекуле: х = w (А)?М/М(А), у = w (B)?M/M(B),z = w(С) ?М/М(С ).
Отсюда соотношение между атомами в молекуле равно:х: у: z=w(A)/M(A) : w(B)/M(B) : w(C)/M(C).
Таким образом , соотношение между атомами в молекуле равно отношению частных от деления массовых долей элементов на молярные массы их атомов. При этом массовые доли удобнее выражать в процентах. Вместо массовых долей можно брать пропорциональные им массы элементов для одного и того же количества вещества АxВyCz . Полученное соотношение необходимо преобразовать до получениянаименьших целых чисел х, у, z: разделив на наименьшее из них, а при необходимости домножив на нужное число. Получаемая при этом формула является простейшей длягазообразных веществ, для нахождения истинной формулы необходимо знать молярную массу вещества.
Для NaxCryOz, х :y: z = 17,56/23 : 39,69/52 : 42,75/16 = 0,763 : 0,763 : 2,672 = 1 : 1 : 3,5 = 2 : 2: 7.Формула Na2Cr2O7. M(Na2Cr2O7) = 262 г/моль.
13. Какая масса оксида серы ( IV ) образуется при сжигании 100 г технической серы, содержащей 92% чистой серы, если выход продукта реакции составляет' 89,7% ?
Предварительно определим массу чистой серы в 100 г технической серы: m(S) = mS(техн.) ?w= 100 ? 0,92 = 92 г.
92 га г
S+O2 = SO2
32 г64 г
Составим и решим пропорцию:
32 г серы — 64 г SO2
92 г серы — xг SO2х= 92 ? 64/32 = 184г SO2
Выход продукта реакции ( г) ) равен отношению массы вещества, которая практически получается в процессе к массе этого же вещества теоретически рассчитанной по уравнению реакции:? = т практ. /m теор. ; тпракт.= ??mтеор. = 0,897? 184 = 165 г SO2
14. Какое из соединений: Н2 SiO3, Н3ВО3, А1(ОН)3, Н2СО3, Н2 GеО3 – имеетбольшие кислотные свойства ?
В периодах слева направо металлические свойства ослабевают, а неметаллические свойства усиливаются. В группах, главных подгруппах, сверху вниз металлические
свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Усилению металлических свойств соответствует усиление основных свойств оснований, а усилению неметаллических свойств соответствует усиление кислотных свойств кислот.Н2СО3 активнее, чем Н2SiO3 и Н2GеО3 по положению в группе, и активнее, чемН3ВО3 по положению в периоде.
А1(ОН)3 как кислота менее активен, чем Н3ВО3 и Н2SiO3.
15. Во сколько раз увеличится скорость реакции Н2 (г) + I2 (г)®2НI (г) ,при увеличении давления в три раза ?
Скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.Для реакции H2(г) + I2(г) = 2HI(г)v1 = k ?c (Н2) ? с1(I2).Если давление системы увеличить в 3 раза, то концентрации газов также увеличатся вЗ раза : с2(Н2) = Зс1 (Н2) и с2(I2) = Зc1(I2). Отсюда:v2 = k ? c2(H2)? c2(I2)=k? 3c1(H2)?3c1(I2) = 9k ? c1(H2)?c1(I2) = 9v1. Скорость реакции увеличится в 9 раз.
16. В какую сторону сместится равновесие реакции: SO2 (г)+С12 (г) DSO2С12 (г), DH<0,при уменьшении температуры ?
При увеличении давления равновесие смещается в сторону меньшего числа газообразных молекул, при увеличении температуры - в сторону эндотермической
реакции, а при увеличении концентрации того или иного вещества - в сторону реакции, в которой количество этого вещества уменьшается.
Энтальпия Н - это энергия системы. H1 - это энергия исходных веществ. Н2 - энергия продуктов реакции , DН = Н2 – H1 – изменение энтальпии в ходе реакции. Если DР< 0, то Н2 < H1, т.е. энергия системы уменьшилась за счет выделения теплоты и реакция - экзотермическая. Если DН >0, то Н2 > Н1, т.е. энергия системы увеличилась за счет
поглощения теплоты и реакция - эндотермическая. Для реакции:SO2(г) + Cl2(г) DSO2Cl2 (г) , DH< 0,при уменьшении температуры равновесие смещается в сторону экзотермической реакции, т.е. вправо.
17. Напишите молекулярные и ионные уравнения взаимодействия гидроксида цинка с избытком раствора гидроксида натрия. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в сокращенном ионном уравнении.
Амфотерный гидроксид цинка реагирует с раствором гидроксида натрия с образованием комплексной соли. При этом в растворе образуется тетрагидроксоцинкат натрия
Na2[Zn(OH)4].
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Zn(OH)2 + 2Na+ + 20H- = 2Na+ +[Zn(OH)4]2-
Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)4]2-
Сумма коэффициентов в сокращенном ионном уравнении равна 4.
18. Напишите уравнение реакции. Поставьте коэффициенты. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в уравнении реакции Fе + НС1 (конц.) ®
Железо стоит в ряду напряжений до водорода и вытесняет его из обычных кислот с образованием солей железа (II). Концентрация НСl не влияет на характеробразующих продуктов.
Fe + 2НС1 = FeCl2 + H2
Сумма коэффициентов в уравнении равна 5.
19. Какой объем ( в мл ) раствора с массовой долей серной кислоты 0,8 и плотностью 1,78, г/мл нужно взять для приготовления275 мл 12%-ного раствора этой кислоты с плотностью 1,08 г/мл ?
Определим массу Н2SO4 в разбавленном 12%-ном растворе:w= m/(p?V(мл)); m = w?р?V(мл) = 0,12 ? 1,08
? 275 = 35,64 г. Поскольку такая же массаН2SO4 должна быть в концентрированномрастворе,находим объем этогораствора .w= m /( р?V (мл)); V(мл) = m/(w? p) = 35,64/(0,8 ? 1,78)= 25 мл.
20. Какая масса продукта выделится на катоде при электролизе раствора сульфата меди (II), если на аноде выделилось 2,8 л ( II) газа ?
При электролизе водного раствора соли на катоде восстанавливаютсякатионыметалласвыделением свободного металла, если металл стоит в ряду напряжений
правее алюминия. В противном случае на катоде восстанавливается вода с выделением водорода. На инертноманоде в первую очередь окисляются анионы бескислородных
кислот, а при их отсутствии окисляются молекулы воды с выделением кислорода.
Запишем уравнение реакции электролиза и рассчитаем массу меди:
х г2,8 л
2CuSO4 + 2H2 O2Cu? + O2 + 2 Н2SO4 128 г22,4 л
Составим и решим пропорцию:
128 г Сu — 22,4л О2
хг Сu – 2,8лО2;x=16гСu
21. 1 л газа при нормальных условиях имеет массу 1,964 г. Определите относительную плотность этого газа по водороду.
Определим молярную массу газа:
п = m /М= V/ Vm; М= m ?Vm / V = 1,964 .22,4/1 = 44 г/моль.
Рассчитаем относительную плотность газа по водороду:
DH = М1М(H2) = 44/2 = 22
22. Оксид неизвестного пятивалентного элемента содержит 56,34% кислорода. Определите этот элемент. В ответе приведите его молярную массу.
Обозначим элемент буквой Э, а его молярную массу атомов примем за х. Тогда молярная масса оксида Э2О5равна М(Э2О5) = 2x+ 80 ; w(O) = 80/(2x+ 80) = 0,5634.Решаяэтоуравнение,находим,что 2х + 80 = 80,0/0,5634 = 142и х = 31.Отсюданеизвестный пятивалентный элемент имеет молярную массу атомов 31 г/моль, этот элемент - фосфор.
23. Какое количество вещества ( в молях ) алюминия реагировало с избытком соляной кислоты, если выделилось 336 л ( н.у.) водорода ?
x моль336 л
2А1 + 6НС1 = 2А1С1з + ЗНд
2 моль67,2л
2 моль А1 - 67,2 л Н2
x моль А1 - 336 л Н2х = 1? 336/67,2 = 10 моль А1.
24. Напишите электронные формулы атома С1 и иона Мg2+ .Ответ дайге в виде суммарного числа 5-электронов в этих двух формулах.
Cl(17e) 1 s2 2s2 2p6 3s2Зр6 - 6 s-электронов.
Mg2+(10e) 1s22s22p63s0 - 4 s-электронов.
Всего в атоме С1 и ионе Mg2+ - 10 s-электронов.
25. Во сколько раз увеличится скорость реакции :СаО(т)+СО 2 (г) ® СаСО 3 (т),при увеличении давления в три раза ?
Для реакции СаO(т) + СО2(г) ® СаСО3(т),v= k?c1(CO2) , так как концентрация твердого вещества с(СаО) остается постоянной и входит в константу скорости k. Если давление системы увеличить в 3 раза, то концентрация газа также увеличится в 3 раза: c2(СО2) = 3c1 (CO2).
Отсюда;
v2= k ? c2(CO2) = k ?3c1(CO2) = 3k ? c1(CO2)=3v1 . Скорость реакции увеличится в 3 раза.
26. В какую сторону сместится равновесие реакции :Н2 (г) + I2 (г) D 2НI (г) ,при уменьшении давления ?
Поскольку количество газообразных веществ одинаково
в левой и правой частях уравнения реакции;
H2(г) + I2(г) D 2НI(г), то при уменьшении давления равновесие не нарушается.
27. Напишите молекулярные и ионные уравнения взаимодействия раствора ортофосфата натрия с раствором нитрата серебра. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в сокращенном ионном уравнении.
Нитрат серебра образует с солями ортофосфатов
желтый осадок ортофосфата серебра Аg3РO4, а с солями
метафосфатов – белый осадок метафосфата серебра AgPO3:
Na3PO4 + 3AgNO3 = Ag3PO4 ? + 3NaNO3
ЗNa+ + PO+ ЗAg+ + ЗNO= Ag3PO4 ? +3 Na+ +3NО
PO+ ЗAg+ = Ag3PO4 ?
Сумма коэффициентов в сокращенном ионном уравнении равна 5.
28. Напишите уравнение реакции . Поставьте коэффициенты. Ответ дайте в виде суммы коэффициентов в уравнении реакции.Са+Н2SО4 (разб.) ®
Разбавленная серная кислота при взаимодействии с металлами, стоящими в рядунапряжений до водорода образует соль и выделяет водород ( в отличие от
концентрированной серной кислоты):
Са + Н2SO4 = CaSO4 + Н2
Сумма коэффициентов в уравнении равна 4.
29. Какой объем ( н.у.) хлороводорода нужно растворить в 1 л воды (р( Н2О) = 1 г/мл) для получения 32,83%-ного раствора соляной кислоты ?
Для раствора соляной кислоты
w = mHCl /( mHCl + mводы ). Принимая mHCl = х и m воды = 1000 г, составим и решим уравнение: х /(х + 1000) = 0,3283;
х= 0,3283x+ 328,3;0,6717x= 328,3; х = 488,8 г HCl
Зная массу хлороводорода, найдем его объем:
1 моль НС1 — 36,5 г НС1 — 22,4 л НС1
488,8 г— х;
х = 488,8 ? 22,4/36,5 = 300 л НС1.
30. При электролизе водного раствора Аg NО3 на аноде выделилось 1,4 л ( н.у.) газа. Какая масса продукта выделилась на катоде ?
x г1,4 л
4AgNO3 + 2H2O 4Ag ? + O2 + 4HNO3
432 г22,4 л
Составим и решим пропорцию:
432 г Ag— 22,4 O2
x г Ag—1,4 л O2
x = 432 ? 1,4/22,4 = 27 г.