Примеры самостоятельной и домашней работ по химии для хим

Примеры самостоятельной и домашней работ по химии для хим-био потока (11 класс)
Самостоятельная работа «Азот-1»
Возле каждой задачи указано, на каком вступительном экзамене в МГУ она предлагалась.
1. (Почв. ф-т, 2002) Напишите уравнения химических реакций, соответствующие схеме
(4 балла):
HNO3  NO  NO2  HNO3  N2.
2. (Биофак, предв. экз., 2002) Установите формулу газа, который тяжелее газовой смеси,
полученной при разложении нитрата серебра, но легче смеси, полученной при разложении
нитрата меди (II). Ответ подтвердите расчетом. (5 баллов)
3. (ФНМ, 2003) Приведите две реакции, характеризующие окислительные и
восстановительные свойства азотистой кислоты. (4 балла)
4. (Химфак, 2002) В разбавленной азотной кислоте растворена навеска алюминия. При
нагревании полученного раствора с избытком щелочи выделился газ, который был использован
для полного восстановления 21,6 г оксида железа (II). Определите массу алюминия,
растворенного в азотной кислоте. (5 баллов)
5. (ФББ, 2003) При прокаливании смеси нитрата серебра и карбоната бария образовалась
газовая смесь, которая на 6 % тяжелее аргона. Во сколько раз уменьшилась масса исходной
твердой смеси при прокаливании? (6 баллов)
Ответы:
1.
Например:
8HNO3 (30 %) + 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O;
2NO + O2 = 2NO2;
2NO2 + H2O (хол.) = HNO3 + HNO2
(или 3NO2 + H2O (гор.) = 2HNO3 + NO);
36HNO3 (разб.) + 10Al = 10Al(NO3)3 + 3N2 + 18H2O.
2.
Составим уравнения реакций разложения и найдем средние молярные массы полученных
при этом газовых смесей:
t
2AgNO3 
2Ag + 2NO2 + O2;

2M(NO2 ) + M(O2 )
Мср =
= (246 + 32)/3 = 41,33 г/моль.
3
t
2Сu(NO3)2 
2CuO + 4NO2 + O2;

4M(NO2 ) + M(O2 )
Мср =
= (446 + 32)/5 = 43,2 г/моль.
5
Молярная масса газа, таким образом, составляет 42 или 43 г/моль. Подходит, например,
С3Н6 (пропен или циклопропан).
3.
Например, окислительные свойства:
2HNO2 + 2HI = I2 + 2NO + 2H2O.
Восстановительные свойства:
5HNO2 + 2KMnO4 + HCl = 2Mn(NO3)2 + KNO3 + KCl + 3H2O.
4.
Судя по контексту, выделяющийся при нагревании со щелочью газ с восстановительными
свойствами – аммиак, а продукт реакции алюминия с азотной кислотой – нитрат аммония:
8Al + 30HNO3 = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O;
t

NH4NO3 + KOH 
NH3 + H2O + KNO3;
t
 N2 + 3Fe + 3H2O.
2NH3 + 3FeO 
(FeO) = m(FeO)/M(FeO) = 21,6/72 = 0,3 моль.
С этим количеством, согласно уравнениям реакций, реагирует 0,2 моль аммиака,
получающиеся из 0,2 моль нитрата аммония, для образования которых требуется 0,28/3 =
0,53 моль алюминия. Его масса составляет:
m(Al) = (Al)M(Al) = 0,5327 = 14,4 г.
5.
t
2AgNO3 
2Ag + 2NO2 + O2;

t
ВаСО3 
 ВаО + СО2.
Пусть в исходной смеси было х моль нитрата серебра и у моль карбоната бария. Тогда при
прокаливании образовались твердые продукты: х моль серебра и у моль оксида бария; и газы:
х моль NO2, 0,5х моль кислорода и у моль СО2. Средняя молярная масса газовой смеси:
Мср = 46х  16х  44у = 62х  44у .
1,5х  у
1,5х  у
Молярная масса аргона 40 г/моль. Следовательно, средняя молярная масса газовой смеси
равна 40 + 400,06 = 42,4 г/моль.
62х  44у = 42,4.
1,5х  у
Найдем отсюда отношение между х и у: х = у.
Пусть каждого вещества в смеси было по 1 молю, тогда масса исходной смеси
m1 = M(AgNO3) + M(BaCO3) = 170 + 197 = 367 г.
Масса конечной смеси составит:
m2 = M(Ag) + M(BaO) = 108 + 153 = 261 г.
Масса смеси уменьшилась в
m1/m2 = 367/261 = 1,4 раза.
Домашнее задание на тему "Равновесие"
1. (Хф-по-97) Один моль аммиака поместили в сосуд объемом 20 л и нагрели до 600oC.
Давление в сосуде оказалось равным 435 кПа. Рассчитайте степень разложения аммиака.
2. (Х-пр-93) Уксусную кислоту массой 25 г растворяют в воде, и объем раствора доводят до
1 л. Определите концентрацию ионов H+ в полученном растворе, если константа диссоциации
уксусной кислоты равна 1,8*10-5. Изменением концентрации кислоты при диссоциации
пренебречь.
3. (Хф-93; Хф-за-94; Хф-пр-94; ВКНМ-96) Имеется смесь азота и водорода, которая на 5%
легче гелия. После пропускания смеси над нагретым катализатором образовался аммиак, в
результате чего смесь стала тяжелее гелия при тех же условиях. Рассчитайте область допустимых
значений для выхода реакции.
4. (Хф-пр-98; ВКНМ-98; Хф-за-99) Смешали по три моля веществ А, В, С. После установления
равновесия А + В = 2С в системе обнаружили 5 молей вещества С. Рассчитайте константу
равновесия. Определите равновесный состав смеси (в мольных %), полученной смешением
веществ А, В, С в мольном соотношении 3:2:1 при той же температуре.
5. На основании известных термодинамических параметров процесса:
N2 + O2  2NO
o
fH 298
0
0
+91 кДж/моль
So298
+192 +205 +210 Дж/моль К
определите (rGo298), возможна ли прямая реакция при станд. условиях.
Вычислите, начиная с какой температуры пойдет реакция.
Ответы:
1.
 = PV/RT = 435*20/(8,31*873) = 1,20 моль.
Пусть х моль аммиака разложилось. Тогда:
1,20 = 1-x
+ x/2 + 3x/2 = 1+х
NH3
N2 + 3H2
Отсюда x = 0,2 моль. Степень разложения аммиака 0,2/1 = 0,2 или 20%.
2.
В 1 л  = m/M = 25/60 = 0,417 моль кислоты.
K = [H+][A-]/[HA]  [H+]2/[HA]0  [H+]2/C.
+
1/2
Отсюда [H ] = (KC) = (1,8*10-5*0,417)1/2 = 2,74*10-3 М.
3.
Пусть в смеси X моль N2 и Y моль H2. Смесь на 5% легче гелия:
Мср. = (28X + 2Y)/(X + Y) = 0,95*4 = 3,8.
Отсюда Y = 13,44X. Азот в недостатке, по нему и считаем.
N2 + 3H2
2NH3.
Пусть прореагировало a моль N2, тогда реагирует 3a моль H2. Количество вещества после
реакции:
 = (X – a) + (Y – 3a) + 2a = 14,44X – 2a.
Масса смеси после реакции:
m = 28X + 2Y = 54,9X г.
Средняя молярная масса смеси после реакции > 4:
Мср. = 54,9X/(14,44X – 2a) > 4.
Отсюда a > 0,3575X.
Выход реакции: a/X > 0,3575 или более 35,75%
4.
А+В
2С.
Если было 3 моля С, а стало 5 молей, то образовалось 2 моля С. Значит, согласно
уравнению реакции, прореагировало по 1 молю А и В и осталось по 2 моля А и В.
К = [С]2/([А][В]) = 52/2*2 = 6,25.
Пусть при смешении А, В и С в отношении 3:2:1 реагирует по х молей А и В и,
соответственно, образуется 2х моля С. Тогда:
К = (1+2х)2/{(3–х)(2–х)} = 6,25.
Отсюда х = 1,115.
ф(А) = (3–1,115)/6 = 0,314;
ф(В) = (2–1,115)/6 = 0,148;
ф(С) = (1+2*1,115)/6 = 0,538.
5.
rHo298 = 91*2 = 182 кДж/моль.
o
rS 298 = 2*210 – 205 – 192 = 23 Дж/моль*К.
rGo298 = rHo298 – ТrSo298 = 182000 – 298*23 = 175146 Дж > 0.
Значит, реакция не пойдет при стандартных условиях.
Точка, где rGo298 меняет знак:
rGo298 = 0 = 182000 – Т*23
Отсюда Т = 182000/23 = 7913 К или 7640oC.