Химия

Практические задания

Тема 14. Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии. Часть 2

Письменное задание заключается в решении задач 1–12 по темам «Основные понятия и законы химии», «Строение атома. Периодическая система Д. И. Менделеева», «Термодинамика химических реакций», «Кинетика химических реакций. Химическое равновесие», «Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Химические равновесия в растворах», «Растворы неэлектролитов и электролитов», «Окислительно-восстановительные реакции», «Электрохимия: основные понятия. Возникновение электродного потенциала. Гальванические процессы», «Электролиз расплавов и водных растворов», «Коррозия металлов. Способы защиты металлов от коррозии».

Методические рекомендации по выполнению практической работы:
– знакомство с условием задачи;
– при необходимости дополнительная проработка теоретической части курса по темам задач и рассмотрение примеров решения подобных задач, приведенных в дополнительных материалах по дисциплине;
– оформление решения.

№ вар. Задача 1
1 Рассчитать объем водорода, выделяющегося при взаимодействии 0,5 кг кальция с водой при температуре 85 0С и давлении 650 мм рт. ст.
2 Рассчитать объем 1 моля хлористого водорода при температуре 170 0С и давлении 120 кПа
3 Рассчитать массу и объем 1024 молекул азота при температуре 250 0С и давлении 170,5 кПа
4 Рассчитать количество молекул азота, содержащихся в 10 л N2, взятых при –20 0С и давлении 1,5 атм
5 Рассчитать объем кислорода, который выделится при разложении 24,5 г хлората калия KClO3 в присутствии катализатора диоксида марганца при температуре 220 0С и давлении 1,2 атм
6 Рассчитать давление газа, если в цистерне объемом 10 м3 содержится 200 кг кислорода при 15 0С
7 Рассчитать молярную массу вещества, если 36,95 г его в парообразном состоянии занимают объем 16,4 л при температуре 127 0С и давлении 95,99 кПа
8 Рассчитать массу натрия, необходимую для получения 100 мл водорода при взаимодействии его с водой при температуре 15 0С и давлении 100,79 кПа
9 Рассчитать массу оксида ртути (II), если при разложении этого вещества выделилось 1,8 л кислорода при температуре 350 0С и давлении 745 мм рт. ст.
10 Рассчитать давление газа в сосуде, если 1024 молекул этого газа при температуре 27 0С занимают объем 3 л
11 Определить объем воздуха, который потребляет двигатель при сжигании бензина на пути от Москвы до Санкт-Петербурга длиной 600 км, принимая, что бензин, содержащий 85 % углерода и 15 % водорода, сгорает полностью, а расход топлива на 1 км пути для легковой машины равен 200 г
12 Определить степень чистоты мрамора, если из 109,4 г его при разложении выделилось 25 л углекислого газа при температуре 15 0С и давлении 100,4 кПа
13 Определить, до какой температуры надо нагреть углекислый газ, чтобы при давлении 210,76 кПа он занял объем 125 л, если при 12,5 0С и давлении 101,2 кПа он занимает объем 250 л
14 Определить молярную массу вещества, если 380 мл его паров при 97 0С и давлении 98,66 кПа имеют массу 1,9 г
15 Определить объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 м3 газа, имеющего состав: 50 % водорода; 25 % метана; 10 % угарного газа; 2 % этилена; 13 % негорючих примесей
16 Определить объем углекислого газа при температуре 20 0С и давлении 1,12 атм, который можно получить при сжигании 5 т угля, содержащего 95 % углерода
17 Определить молярную массу газа и его плотность по воздуху, если 1,5 г этого газа при температуре 17 0С и давлении 99,99 кПа занимают объем 0,624 л
18 Определить молярную массу газа и его плотность по воздуху, если 750 мл этого газа при температуре 27 0С и давлении 99,99 кПа имеют массу 1,024 г
19 Определить молярную массу вещества и плотность его паров по азоту, если 1,11 г этого вещества в парообразном состоянии при температуре 20 0С и давлении 770 мм рт. ст. занимают объем 355 мл
20 Определить молярную массу газа, образованного при взаимодействии 500 мл хлора при температуре 120 0С и давлении 101,33 кПа с серой в количестве 2,094 г

№ вар. Задача 2
1 28,5 г простого вещества прореагировало с водородом, при этом было получено 30 г нового сложного вещества. Определить молярную массу эквивалента элемента, вступившего в реакцию с водородом
2 Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Рассчитать молярную массу эквивалента металла
3 В какой массе NаОН содержится столько же эквивалентов, сколько и в 140 г КОН?
4 Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58 % кислорода. Рассчитать молярную массу эквивалента и молярную массу этого элемента
5 Рассчитать молярную массу эквивалента металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода
6 При термическом разложении 0,1345 г оксида металла выделилось 18,95 мл кислорода (н. у.). Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его оксида
7 Хлорид элемента содержит 15,04 % хлора. Рассчитать молярные массы эквивалентов элемента и его хлорида
8 При сжигании железа в хлоре на 1 г металла израсходовали 0,6 л хлора (н. у.). Рассчитать молярную массу эквивалента и валентность железа в этой реакции
9 Сколько металла, молярная масса эквивалента которого 12,16 г/моль, прореагирует с 370 мл кислорода (Р = 700 мм рт. ст., t = 100 0С)?
10 На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NаОН. Рассчитать эквивалент, молярную массу эквивалента и основность Н3РО4 в этой реакции
11 При растворении 1,11 г металла в кислоте выделилось 402,2 мл водорода, измеренного при 19 0С и 102,6 кПа. Определить молярную массу эквивалента металла и его атомную массу, если металл двухвалентен
12 Из 5 г элемента можно получить 17,2324 г его бромида. Рассчитать молярные массы эквивалентов элемента и его бромида
13 Рассчитать число эквивалентов СО2, содержащихся в 100 л углекислого газа, измеренных при температуре 70 0С и 1,12 атм
14 0,582 г меди растворено в азотной кислоте. Полученная соль разложена, в результате чего образовалось 0,7285 г оксида меди. Вычислить молярную массу эквивалента меди
15 При окислении 2,48 г железа израсходовали 2,36 л воздуха (н. у.). Рассчитать молярную массу эквивалента и валентность железа в этой реакции
16 На взаимодействие с 0,6971 г КОН израсходовано 1,22 г серной кислоты. Рассчитать эквивалент, молярную массу эквивалента и основность кислоты в этой реакции
17 Оксид металла содержит 49,59 % металла. Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его оксида
18 Рассчитать объем водорода, выделяющегося при реакции 1 г металла (молярная масса эквивалента металла 28 г/моль) с избытком кислоты при 20 0С и давлении 740 мм рт. ст.
19 1,2 г металла вытеснили из раствора 6,5 г другого металла. Полученный металл растворен в кислоте, причем выделилось 0,1 г водорода. Определить молярную массу эквивалента первого металла
20 При сжигании 1 г трехвалентного металла при давлении 62 500 Па и температуре 100 0С израсходовано 1 377 мл кислорода. Рассчитать молярную массу эквивалента и молярную массу металла

Задача 3
По порядковому номеру элемента составить электронную формулу его атома; определить природу элемента и валентные электроны; указать квантовые числа для трех последних электронов; охарактеризовать местоположение в периодической таблице Д. И. Менделеева; сравнить электроотрицательности, атомные радиусы и энергии ионизации между элементом и соседними элементами в группе и периоде; определить состав атома (количество электронов, протонов и нейтронов).

№ вар. № элементов
1 37, 79
2 54, 90
3 81, 39
4 88, 43
5 34, 99
6 55, 76
7 83, 45
8 31, 77
9 85, 41
10 53, 94
11 36, 74
12 49, 65
13 20, 78
14 84, 44
15 38, 73
16 87, 40
17 35, 80
18 50, 72
19 82, 46
20 19, 75

№ вар. Задача 4
1 Рассчитать количество тепла, выделяющегося при взаимодействии 10 л водорода и 10 л кислорода (н. у.) с образованием жидкой воды
2 При полном сгорании 11,5 г этилового спирта выделилось 308,71 кДж теплоты. Написать термохимическое уравнение реакции, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода, и вычислить энтальпию образования С2Н5ОН(ж)
3 Кристаллический хлорид аммония образуется при взаимодействии газообразных аммиака и хлорида водорода. Написать термохимическое уравнение этой реакции и вычислить ее тепловой эффект. Сколько теплоты выделится, если в реакции было израсходовано 10 л аммиака (н. у.)?
4 При взаимодействии 6,3 г железа с серой выделилось 11,31 кДж тепла. Вычислить энтальпию образования сульфида железа
5 При взаимодействии 64 г элементарной серы с 100 л водорода (н. у.) выделилось 42 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования сероводорода
6 При образовании 44,8 л оксида азота по реакции NН3(г) + О2(г) → NО(г) + Н2О(ж) выделилось 552,4 кДж теплоты. Вычислить стандартную энтальпию реакции
7 При полном сгорании 2 кг октана выделилось 90 МДж тепла. Вычислить энтальпию образования октана
8 При взаимодействии 22,4 л хлора и 50 л водорода (н. у.) выделилось 183,92 кДж тепла. Вычислить энтальпию образования хлористого водорода
9 При окислении 10 г алюминия выделится 309,6 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования оксида алюминия
10 Рассчитать количество теплоты, выделившейся при взаимодействии 5 кг алюминия с избытком оксида железа (III)
11 Энтальпия образования перекиси водорода составляет –189 кДж/моль. Какое количество тепла выделится при окислении 50 г Н2О2 до жидкой воды?
12 Реакция получения водяного газа (СО + Н2) идет по уравнению
С(т) + Н2О(г) → СО(г) + Н2(г). Вычислить тепловой эффект реакции и количество теплоты, которое потребуется для получения 1000 л водяного газа
13 При взаимодействии железа с сероводородом выделилось 22,28 кДж тепла. Вычислить объем образовавшегося водорода (н. у.)
14 При полном сгорании этилена (с образованием жидкой воды) выделилось 6226 кДж тепла. Рассчитать объем вступившего в реакцию кислорода (н. у.)
15 При сгорании 1 л ацетилена (н. у.) выделилось 58,2 кДж тепла. Вычислить стандартную энтальпию образования ацетилена
16 Рассчитать количество тепловой энергии, выделяющейся при сгорании 20 л смеси, содержащей 40 % масс. бензола и 60 % масс. циклогексана. Плотность смеси равна 0,82 кг/дм3
17 Рассчитать количество тепловой энергии, выделяющейся при сгорании 100 л мазута плотностью 0,96 кг/дм3, содержащего 88 % углерода и 11,3 % водорода по массе
18 Рассчитать теплотворную способность мазута, содержащего 85 % углерода, 11 % водорода по массе
19 Рассчитать теплотворную способность природного газа, содержащего 80 % (об.) метана
20 Рассчитать теплотворную способность природного газа, содержащего 60 % (об.) метана и 40% (об.) этана

Задача 5
Рассчитать изменение стандартной свободной энергии Гиббса и сделать вывод о направлении процесса при указанной температуре. Рассчитать температуру равной вероятности прямого и обратного процессов. Сделать вывод о направлении процесса выше и ниже этой температуры.

№ вар. Задача 5
1 Fе2О3(т) + СО(г) ↔ Fе(т) + СО2(г); 750 0С
2 Al2О3(т) + Fe(т) ↔ Al(т) + Fe2O3(т); 800 0С
3 СО(г) + Н2О(г) ↔ СО2(г) + Н2(г); 650 0С
4 МgО(т) + Аl(т) ↔ Мg(т) + Аl2O3(т); 350 0С
5 FеСl3(т) + Н2S(г) ↔ FеСl2(т) + S(т) + НСl(г); 200 0С
6 МоО3(т) + СО(г) ↔ Мо(т) + СО2(г); 250 0С
7 Fе3О4(т) + СО(г) ↔ Fе(т) + СО2(г); 760 0С
8 Fе3О4(т) + С(т) ↔ Fе(т) + СО(г); 900 0С
9 СН4(г) + Н2О(г) ↔ СО(г) + Н2(г); 850 0С
10 Сu2S(т) + Сu2О(т) ↔ Сu(т) + SО2(г); 450 0С
11 СаСО3(т) + С(т) ↔ СаС2(т) + СО(г); 320 0С
12 СН4(г) + СО2(г) ↔ СО(г) + Н2(г); 850 0С
13 НСl(г) + О2(г) ↔ Сl2(г) + Н2О(г) ; 120 0С
14 СН4(г) + Сl2(г) ↔ ССl4(ж) + НСl(г); 35 0С
15 Сr2О3(т) + Н2(г) ↔ Сr(т) + Н2О(г); 500 0С
16 ZnО(т) + СО(г) ↔ Zn(т) + СО2(г); 450 0С
17 НВr(г) + О2(г) ↔ Н2О(г) + Вr2(г); 150 0С
18 Аl2О3(т) + НСl(г) ↔ АlСl3(т) + Н2О(г); 350 0С
19 SiО2(т) + Мg(т) ↔ МgО(т) + Si(т); 600 0С
20 СН4(г) + Н2S(г) ↔ СS2(ж) + Н2(г); 50 0С

№ вар. Задача 6
1 При 50 0С некоторая реакция заканчивается за 3,5 часа. За сколько времени закончится реакция при 85 0С, если температурный коэффициент реакции равен 2,5?
2 При 25 0С некоторая реакция протекает 5 часов. При какой температуре реакция закончится за 1,5 часа, если температурный коэффициент скорости реакции равен 2,2?
3 При понижении температуры на 20 0С скорость гомогенной реакции понизилась в 10 раз. Как изменится скорость данной реакции при увеличении температуры с 70 до 110 0С?
4 Энергия активации некоторой реакции в отсутствие катализатора равна 75,24 кДж/моль, а с катализатором – 50,14 кДж/моль. Во сколько раз возрастает скорость реакции в присутствии катализатора, если реакция протекает при 10 0С?
5 Во сколько раз следует увеличить концентрацию вещества В2 в гомогенной системе 2А2 + В2 = 2А2В, чтобы при уменьшении концентрации вещества А2 в 4 раза скорость прямой реакции не изменилась?
6 Константа скорости некоторой реакции при 600 К равна 7,5, а при 650 К равна 4,5 ∙ 102. Вычислить энергию активации реакции и константу скорости при 700 К
7 В гомогенной реакции SО2 + О2 → SО3 начальные концентрации диоксида серы и кислорода равны 0,04 моль/л и 0,03 моль/л соответственно. Как изменится (по сравнению с начальной) скорость реакции, когда прореагирует 20 % исходного количества SО2? Какой будет концентрация SО3 в этот момент времени?
8 Используя термодинамические данные, рассчитать, при какой температуре константа равновесия реакции образования водяного газа
С(графит) + Н2О(г) ↔ СО(г) +Н2(г) равна 1
9 В газофазной реакции N2 + Н2 ↔ NН3 начальные концентрации азота и водорода составляли 6 и 11,2 моль/л соответственно. Рассчитать константу равновесия реакции, если к моменту равновесия прореагировало 40 % исходного количества азота
10 Константа равновесия в гомогенной системе N2 + Н2 ↔ NН3 при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водорода и аммиака равны, соответственно, 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислить равновесную и исходную концентрации азота
11 В газовой системе 2SО2 + О2 ↔ 2SО3 при давлении 3 атм и температуре 150 0С равновесный состав смеси (% об.): SО2 – 17 %, О2 – 27 %, SО3 – 56 %. Рассчитать константу равновесия и ΔG процесса
12 В гомогенной системе NН3 + О2 ↔ N2 + Н2О при некоторой температуре равновесные концентрации аммиака, кислорода и воды составляют (моль/л): 0,45, 1,23, 3,78 соответственно. Рассчитать константу равновесия, равновесную концентрацию азота и исходные концентрации аммиака и кислорода
13 Исходные концентрации хлористого водорода и кислорода в газовой системе НСl + О2 ↔ Н2О + Сl2 составляют 0,65 и 0,43 моль/л соответственно. Рассчитать константу равновесия, если к моменту равновесия прореагировало 23 % хлористого водорода
14 В газофазной системе SО2 + СО2 ↔ SО3 + СО при некоторой температуре константа равновесия равна 2,45. Рассчитать равновесные концентрации всех компонентов, если исходные концентрации диоксидов углерода и серы равны и составляют 2 моль/л
15 В системе СuО(т) + СО(г) ↔ Сu2О(т) + СО2(г) при некоторой температуре константа равновесия равна 16,5. Рассчитать равновесные концентрации веществ в системе, если исходная концентрация оксида углерода равна 2,5 моль/л
16 В реакторе объемом 100 л смешали 7 молей метана и 5 молей паров воды. Рассчитать константу равновесия в системе СН4(г) + Н2О(г) ↔ СО(г) + Н2(г), если к моменту равновесия прореагировало 45 % метана
17 Вычислить константу равновесия реакции СО(г) + Сl2(г) ↔ СОСl2(г), если из 2 молей оксида углерода и 2 молей хлора к моменту наступления равновесия в системе образовалось 0,45 молей СОСl2. В каком направлении сместится химическое равновесие, если увеличить давление в системе в 2 раза?
18 В газофазной системе А(г) + В(г) ↔ С(г) + Д(г) равновесие установилось при концентрациях веществ В и С, равных 0,05 и 0,02 моль/л соответственно. Константа равновесия равна 4 ∙ 10-2. Вычислить исходные концентрации веществ А и В
19 Константа равновесия реакции Н2(г) + Вr2(г) ↔ НВr(г) при некоторой температуре равна единице. Рассчитать состав (в процентах по объему) равновесной реакционной смеси, если исходная смесь содержала 5 молей водорода и 3,5 молей брома