1. Определите относительные молекулярные массы следующих веществ: оксида кремния (IV), угольной кислоты, гидроксида железа (III), нитрата кальция. 6 2. Определите количество вещества сероводорода H2S, содержащееся в 15 г H2S. 3. Определите количество вещества, содержащееся в 10 г серной кислоты. 4. Определите количество вещества брома Br2, содержащееся в молекулярном броме массой 12,8 г. 5. Определите количество вещества, содержащееся в 12 г оксида серы (IV). 6. Определите массу иода I2 количеством вещества 0,8 моль. 7. Какую массу имеет соляная кислота, если количество этого вещества равно 2 моль? 8. Определите массу карбоната натрия количеством вещества 0,25 моль. 9. Какую массу имеет хлорид железа (II), если количество этого вещества равно 1,5 моль?
10. Какой объем занимает 1 г каждого из газов: а) кислорода; б) озона; в) углекислого газа при н.у. 11. Вычислите объем: а) 100 г водорода; б) 250 г азота при н.у. Вычислите массу аммиака NH3 количеством вещества 1,5 моль. (25,5 г) 12. Вычислите массу углекислого газа СО2 количеством вещества 0,5 моль. 13. Вычислите массу (г) указанных объемов газообразных веществ (при н.у.) а) 200 мл оксида углерода (II); б) 400 л водорода Н2; в) 2 л азота N2 14. Сколько моль эквивалентов содержится в 100 г карбоната кальция? 15. Определите массу 3 молей эквивалентов гидроксида натрия. 16. Сколько моль эквивалентов содержится в 10 г гидроксида бария? Какой объем занимает 0,2 моль эквивалентов водорода (при н.у.)? 17. При сгорании 1,5 г металла получилось 2,1 г оксида. Рассчитайте молярную массу эквивалента оксида этого металла. 18. Хлорид металла содержит 69% хлора. Вычислите молярную массу эквивалента металла. 19. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого равна 27,9 г/моль, вытесняет 0,7 л водорода (н.у). Определите массу металла. 20. Металл массой 1 г соединяется с 8,89 г брома и 1,78 г серы. Определите молярную массу эквивалента металла. 21. Мышьяк образует два оксида, один из которых содержит 65,25% As, а другой – 75,75% As. Определите молярную массу эквивалента мышьяка в обоих оксидах. 22. На осаждение хлора, содержащегося в 0,666 г соли, израсходовано 1,088 г нитрата серебра. Вычислите молярную массу эквивалента соли. 23. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 9 г её израсходовано 8 г гидроксида натрия. 10 24. При нагревании 20,06 г металла получено 21,66 г оксида. Определите молярную массу эквивалента металла. 25. При взаимодействии 22 г металла с кислотой выделилось 8,4 л водорода (при н.у.). Рассчитайте молярную массу эквивалента металла. Сколько потребуется литров кислорода для окисления этого же количества металла? 26. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. 27. При восстановлении 1,2 г оксида металла образовалось 0,27 г воды. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. 28. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделилось 4,03 л водорода (при н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла и его атомную массу.
29. Длина волны электрона 0,242⋅10-7 м. Вычислите скорость движения электрона. 30. Рассчитайте длину волны де Бройля для молекул гелия и фтора, движущихся со скоростью 500 м/с. 31. Определите энергию (эВ), которой обладает электрон, находясь на втором энергетическом уровне в атоме водорода. 32. Какую энергию (эВ) надо сообщить невозбужденному атому водорода, чтобы он мог испускать излучение с длиной волны λ = 1500⋅10-10 м? 33. Масса α-частицы 6,644⋅10-27 кг. С какой скоростью движется эта частица, если длина волны де Бройля для неё равна 2⋅10-12 м? 34. Сколько значений магнитного квантового числа возможно для электронов энергетического подуровня, орбитальное квантовое число которого l = 2? l = 3? 35. Для атома с электронной структурой 1s2 2s2 2p3 впишите в таблицу значения четырёх квантовых чисел: n, l, ml, ms, определяющие каждый электрон в нормальном состоянии:
36. Укажите порядковый номер элемента, у которого: а) заканчивается заполнение электронами орбиталей 4d; б) начинается заполнение подуровня 4p. Напишите электронные формулы этих элементов. 37. Сколько вакантных 3d-орбиталей имеют возбуждённые атомы: а) Cl; б) V; в) Mn? 38. Сколько вакантных d-орбиталей содержится в атомах Se, Ti? Напишите электронные формулы атомов этих элементов. 39. Сколько неспаренных электронов содержат атомы: а) B; б) S; в) As; г) Cr; д) Hg? 17 40. Составьте электронно-графические схемы ионов Fe2+ и Fe3+. Объясните, почему ион Fe3+ более устойчив, чем Fe2+. 41. Структура внешнего электронного слоя атомов элемента выражается формулой: а) 4s2 4p4 ; б) 3d5 4s1 . Определите порядковый номер и название элемента. 42. У элементов каких периодов электроны внешнего слоя характеризуются значением n + l = 5? 43. Энергетическое состояние внешнего электрона атома описывается следующими значениями квантовых чисел: n = 3, l = 0, ml = 0. Атомы каких элементов имеют такой электрон? Составьте полные электронные формулы этих элементов. 44. У элементов каких периодов электроны внешнего слоя характеризуются значением n + l = 6? 45. Перечислите электронные аналоги среди элементов V группы периодической системы элементов. Напишите в общем виде электронные формулы внешних электронных подуровней атомов этих элементов. 46. Для атома углерода возможны два различных электронных состояния 1s2 2s2 2p2 и 1s2 2s1 2p3 . Как называют эти состояния? Как перейти от первого состояния ко второму? 47. Напишите все квантовые числа для электронов следующих элементов: а) лития, бериллия, бора, углерода; б) азота, кислорода, фтора, неона. 48. Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации: а) 1p4 ; б) 3p6 ; в) 2s2 ; г) 2d5 ; д) 3p7 . 49. Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации: а) 1s2 ; б) 3f12 ; в) 3p6 ; г) 2d7 ; д) 4s3 . 50. Сколько вакантных 3d-орбиталей имеют ионы Ti4+; Cr3+; Mn4+? Почему? 51. Определите по правилу Клечковского последовательность заполнения электронных орбиталей, характеризующихся суммой n + l : а) 5; б) 6. 52. Пользуясь правилом Хунда, распределите электроны по орбиталям, отвечающим высшему энергетическому состоянию атомов алюминия, фосфора, серы. 53. Атомы каких элементов имеют следующее строение внешнего и предвнешнего электронных слоев: а) 2s2 2p6 3s2 3p1 ; б) 4s2 4p6 4d7 5s1 ; в) 4s2 4p6 4d10 5s0 ? 54. Какое максимальное число электронов может находиться на s-, p-, d- и f-орбиталях данного энергетического уровня? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 31. 55. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторого элемента имеют значения: n = 4; l = 0; ml = 0; ms = ±1/2. 18 Напишите электронную формулу атома этого элемента и определите, сколько свободных 3d орбиталей он содержит. 56. В чем заключается принцип Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне p7 или d12 элементов? Почему? Составьте электронную формулу атома Ti, иона Ti2+.
57. Относительная электроотрицательность иода равна 2,5, а энергия ионизации 10,45 эВ. Определите сродство к электрону (кДж/моль). 58. Вычислите относительную электроотрицательность углерода, если энергия ионизации равна 11,26 эВ, а сродство к электрону 1,12 эВ. 59. На основании значений электроотрицательности укажите, как в ряду F, Cl, Br, I изменяется способность атомов принимать электроны. 60. У какого из элементов четвертого периода – хрома или селена – сильнее выражены металлические свойства? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? 61. Какую низшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой степени окисления, назовите их. 62. Исходя из положения металлов в периодической системе, ответьте на вопрос, какой из двух гидроксидов – более сильное основание: а) NaOH или CsOH; б) Ca(OH)2 или Ba(OH)2; в) Zn(OH)2 или Cd(OH)2? 63. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления. 64. Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, иодом и протактинием, хотя и имеют большую атомную массу. 65. Какое из перечисленных газообразных водородных соединений наиболее прочно и какое наименее прочно: NH3, PH3, AsH3, SbH3, BiH3? 66. Как меняются восстановительная способность и сила кислот в ряду HF, HCl, HBr, HI? 67. Исходя из степени окисления атомов соответствующих элементов дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: CuOH или Cu(OH)2; Fe(OH)2 или Fe(OH)3; Sn(OH)2 или Sn(OH)4? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II). 22 68. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют углерод, фосфор, сера и иод? Почему? Составьте формулы соединений, отвечающих этим степеням окисления. 69. Учитывая, что элементы Be и Al образуют амфотерные гидроксиды, напишите химические формулы следующих соединений: а) нитрата бериллия, бериллиевой кислоты, бериллата калия; б) гидроксида алюминия, нитрата алюминия, мета- и орто-алюминиевых кислот, метаалюмината натрия и ортоалюмината калия. 70. Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV). 71. Как меняются окислительные свойства и сила кислот в ряду HClO, HClO2, HClO3, HClO4? 72. Укажите, какая из двух сравниваемых кислот является более сильной: а) H2SO3 или H2SO4; б) H3PO4 или H3VO4; в) H2SO3 или H2SeO3. 73. Как изменяется сила кислот в ряду H2SO4 → H2SeO4 → H2TeO4? 74. У какого из p-элементов пятой группы периодической системы – фосфора или сурьмы – сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов – более сильный восстановитель? 75. Какие водородные соединения образуют p-элементы третьего периода? Как изменяются прочность и кислотные свойства этих соединений в периоде слева направо? 76. Какой из s-элементов подгруппы II А является более сильным восстановителем по отношению к хлору? 77. Какое строение внешнего электронного слоя имеют элементы подгруппы скандия при степени окисления +3? Как изменяются основные свойства гидроксидов этих металлов по подгруппе сверху вниз? 78. Какую низшую и высшую степень окисления проявляют углерод, фосфор, сера и иод? Почему? Составьте формулы соединений этих
79. Какой характер имеют связи в молекулах NCl3, CS2, ICl5, NF3, OF2, ClF, CO2? Укажите для каждой из них направление смещения общей электронной пары. 80. Объясните, почему максимальная валентность фосфора может быть равна пяти, а у азота такое валентное состояние отсутствует. 81. Вычислите разность относительных электроотрицательностей атомов для связей H – O – X, (где Х – Cl, Br, I) и определите: а) какая из связей в каждой молекуле характеризуется большей степенью ионности; б) каков характер диссоциации молекул в водном растворе. 82. На основании разности электроотрицательностей атомов элементов укажите, как изменяется степень ионности связи в соединениях HF, HCl, HBr, HI. 83. Определите, в каком из оксидов элементов третьего периода периодической системы элементов Д.И. Менделеева связь Э – О приближается к ионной. 84. Сравните способы образования ковалентных связей в молекулах CH4, NH3 и в ионе NH4 + . Могут ли существовать ионы CH5 + и NH5 2+? 85. Какой атом или ион является донором электронной пары при образовании иона BH4 - ? 86. Энергии ионизации атомов фтора и хлора составляют соответственно 17,4 и 13,0 эВ. Для какого из этих элементов наиболее характерно образование ионных соединений? 87. Вычислите разность относительных электроотрицательностей атомов для связей H – O и O – As. Какая из связей более полярна? К какому типу гидроксидов относится As(OH)3? 88. Какую валентность может проявлять сера в своих соединениях? Какое строение имеет внешний электронный уровень серы в нормальном и возбужденном состояниях? 89. Определите полярность молекулы HBr, если длина диполя молекулы равна 0,18⋅10-10 м. 90. Длина диполя молекулы фтороводорода равна 4⋅10-11 м. Вычислите ее дипольный момент в дебаях и в кулон-метрах. 91. Дипольные моменты молекул H2O и H2S равны соответственно 1,84 и 0,94 Д. Вычислите длины диполей. В какой молекуле связь более полярна? Укажите направления дипольных моментов связей в этих молекулах. 28 92. Дипольный момент молекулы CS2 равен нулю. Каким типом гибридизации АО углерода описывается образование этой молекулы? 93. По приведенным ниже данным для соединений с sp-, sp 2 - и sp3 -гибри- дизацией электронных облаков, установите, в каком случае связь будет наиболее прочной.
94. Дипольные моменты молекул BF3 и NF3 равны соответственно 0 и 0,2 Д. Какими типами гибридизаций АО бора и азота описывается образование этой молекулы? 95. Какой тип гибридизации электронных облаков в молекулах BeH2, SiH4, CS2, BBr3? Какую пространственную конфигурацию имеют эти молекулы? 96. Какие гибридные облака атома углерода участвуют в образовании химической связи в молекулах CCl4, CO2, COCl2? 97. В чем причина различной пространственной структуры молекул BCl3 и NH3? 98. Укажите тип гибридизации АО кремния в молекулах SiH4 и SiF4. По- лярны ли эти молекулы? 99. Какую форму могут иметь молекулы типа АВ2? Рассмотрите на примерах молекул BeCl2, ZnBr2, CO2, H2O. 100. Какой тип гибридизации имеет место при образовании молекул NH3 и H2O? Чем объясняется изменение величины угла Н - N - Н и Н - О - Н по сравнению с величиной валентного угла, соответствующего этому типу гибридизации? 101. В молекулах SO2 и SO3 атом серы находится в состоянии sp 2 - гибриди-зации. Полярны ли эти молекулы? Какова их пространственная структура? 102. При взаимодействии SiF4 с HF образуется сильная кислота H2SiF6, диссоциирующая на ионы Н+ и SiF6 2- . Может ли подобным образом протекать реакция между CF4 и HF?
105. Определите стандартную теплоту образования сероуглерода CS2, если известно, что CS2 (ж) + 3О2 = СО2 (г) + 2SO2 (г) – 1075 кДж/моль. 106. Вычислите ΔH0 298 хлорида аммония, если для реакции NH3 (г) + HCl (г) = NH4Cl (к), ΔH0 298 = –176,93 кДж/моль. 107. Вычислите, какое количество тепла выделится при восстановлении Fe2O3 металлическим алюминием, если было получено 335,1 г железа. 108. При растворении 16 г CaC2 в воде выделяется 31,3 кДж теплоты. Определите стандартную теплоту образования Ca(OH)2. 109. Определите ΔH0 298 Fe2O3, если при реакции 2Fe + Al2O3 = Fe2O3 +2Al на каждые 80 г Fe2O3 поглощается 426,5 кДж теплоты. 110. Тепловой эффект реакции SO2 (г) + 2H2S (г) = 3S (ромб) + 2H2O (ж) равен –234,50 кДж. Определите стандартную теплоту образования H2S. 111. Окисление аммиака протекает по уравнению: 4NH3 (г) + 3O2 (г) = 2N2 + 6H2O (ж) – 1528 кДж. 31 Определите стандартную теплоту образования NH3 (г) и NH4OH, если теплота растворения NH3 (г) в воде равна –34,65 кДж. 112. Вычислите стандартную теплоту образования сахарозы C12H22O11, если тепловой эффект реакции C12H22O11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O (ж) равен –5694 кДж. 113. Рассчитайте ΔH0 298 ZnSO4, если известно, что 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 – 890,0 кДж; 2SO2 + O2 = 2SO3 – 196,6 кДж; ZnSO4 = ZnO + SO3 + 234,0 кДж. 114. Восстановление диоксида свинца водородом протекает по уравнению: PbO2 + H2 = PbO + H2O (г) – 182,8 кДж. Определите стандартную теплоту образования PbO2. 115. Вычислите тепловой эффект реакции Al2O3 (к) + 3SO3 (г) = Al2(SO4)3 (к), если известны стандартные теплоты образования реагирующих веществ. 116. Используя значение ΔH0 298 реагирующих веществ, определите тепловой эффект реакции восстановления оксидом углерода диоксида свинца до оксида с образованием диоксида углерода. 117. Определите тепловой эффект реакции NaH (к) + H2O (ж) = NaOH (р) + H2 (г) по стандартным теплотам образования веществ, участвующих в реакции, если ΔH0 NaH(к) = –56,94 кДж/моль, ΔH0 NaOH(р) = –469,47 кДж/моль. 118. Определите тепловой эффект реакции 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2, ис- пользуя значение стандартных теплот образования реагирующих веществ. 119. Разложение гремучей ртути при взрыве идет по уравнению Hg(ONC)2 = Hg + 2CO + N2 + 364,2 кДж. Определите объем выделившихся газов (н.у.) и количество теплоты, поглотившейся при взрыве 1,5 кг Hg(ONC)2. 120. Определите количество теплоты, выделяющейся при взаимодействии 50 г фосфорного ангидрида с водой по реакции P2O5 + H2O = 2HPO3, если тепловые эффекты реакции равны: 2P + 5 /2 O2 = P2O5 – 1549,0 кДж; 2P + H2 + 3O2 = 2HPO3 – 1964,8 кДж. 121. Вычислите количество теплоты, которое выделяется при сгорании 20 л диборана (н.у.), если ΔH0 298 B2O3 (к) и B2H6 (г) соответственно равны –1264 и +31,4 кДж/моль. Целесообразно ли использовать в качестве топлива диборан вместо этана, если стандартная теплота сгорания этана– 1559,88 кДж/моль? 122. Какое количество теплоты выделяется при превращении 1кг красного фосфора в черный, если ΔH0 P(красный) = –18,41; ΔH0 P(черный) = –43,20 кДж/моль? 32 123. Сколько нужно затратить теплоты, чтобы разложить 200 г Na2CO3 до оксида натрия и диоксида углерода, если тепловые эффекты реакций равны: Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 + 812,29 кДж; Na2O + SiO2 = Na2SiO3 – 243,5 кДж. 124. При соединении 2,1 г железа с серой выделилось 3,77 кДж. Рассчитать теплоту образования сульфида железа. 125. Определить стандартную энтальпию (ΔH0 298) образования PH3, исходя из уравнения 2PH3 (г) + 4O2 (г) = P2O5 (к) + 3H2O (ж); ΔH0 = –3852,4 кДж. 126. Исходя из теплового эффекта реакции 3CaO (к) + P2O5 (к) = Ca3(PO4)2 , ΔH0 = 751,8 кДж определить ΔH0 298 образования ортофосфата кальция. 127. Исходя из уравнения реакции CH3OH (ж) + 3 /2O2 (г) = CO2 (г) + H2O (ж) вычислить ΔH0 298 образования метилового спирта. 128. При полном сгорании этилена (с образованием жидкой воды) выделилось 6226 кДж. Найти объем вступившего в реакцию кислорода (условия нормальные). 129. Сожжены с образованием H2O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятых при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз?
130. Возможна ли следующая реакция 2Hg2Cl2 = 2HgCl2 + 2Hg? Ответ подтвердите, рассчитав ΔG0 298 этой системы. 131. Определите ΔG0 298 реакции MeO (к) + CO2 (г) = MeCO3 (к) для металлов от Be до Ba; на основании этого сделайте вывод об изменении основных свойств оксидов этих металлов. 132. Исходя из величин ΔG0 298 соединений, участвующих в реакции, определите, возможна ли реакция Al2O3 (к) + 2SO3 (г) = Al2(SO4)3 (к)? 133. Какая из приведенных реакций разложения KNO3 наиболее вероятна: а) KNO3 = K + NO2 + 1 /2O2; б) 2KNO3 = K2O + 2NO2 + O2; 34 в) KNO3 = KNO2 + 1 /2O2. 134. Возможно ли образование карбонила хрома при взаимодействии хрома с оксидом углерода? Какие условия являются оптимальными для протекания данной реакции: Cr + 6CO = Cr(CO)6? 135. Будут ли при 25 0 C протекать реакции: а) KH + H2O = KOH + H2; б) KH = K + 1/2H2? Как будет влиять повышение температуры на направление указанных процессов? 136. Как изменяются основные свойства гидроксидов в ряду LiOH → NaOH → KOH → RbOH → CsOH? Ответ дайте, рассчитав ΔG0 298 системы Me2O + H2O → 2MeOH. 137. Какие из приведенных ниже водородных соединений получают непосредственно из элементов, а какие косвенным путем: H2O(г), H2S(г), H2Se(г), H2Te(г)? 138. Можно ли использовать при стандартных условиях нижеприведенную реакцию для получения аммиака: NH4Cl (к) + NaOH (к) = NaCl (к) + H2O (г) + NH3↑?
139. Определите возможность протекания реакции 2С(графит) + H2 (г) → C2H2 (г), подсчитав ΔS0 298 этого процесса. 140. Рассчитайте изменение энтропии при плавлении 3 молей уксусной кислоты CH3COOH, если температура плавления CH3COOH 16,6 0 C, а теплота плавления 194 кДж/г. 141. Вычислите изменение энтропии при испарении 250 г воды при 25 0 С, если молярная теплота испарения воды при этой температуре равна 44,08 кДж/моль. 142. Теплота испарения бромбензола при 429,8 К равна 241,0 Дж/г. Определите ΔS при испарении 1,25 молей бромбензола. 143. Изменение энтропии при плавлении 100 г меди равно 1,28 Дж/К. Рассчитайте удельную теплоту плавления меди, если температура плавления меди 1083 0 С. 144. Удельная теплота плавления льда 33480 Дж/кг. Определите изменение молярной энтропии при плавлении льда. 145. Определите ΔS298 системы H2 (г) + S (к) = H2S (г).
146. Укажите, какие из приведенных реакций протекают самопроизвольно и являются экзотермическими: а) 2H2O2 (ж) = 2H2O (ж) + O2 (г); б) 3H2 (г) + N2 (г) = 2NH3 (г); в) N2O4 (г) ↔ 2NO2 (г). 147. Укажите, какая из двух реакций будет протекать самопроизвольно: а) 2Fe (к) + Al2O3 (к) = 2Al (к) + Fe2O3 (к); б) 2Al (к) + Fe2O3 (к) = 2Fe (к) + Al2O3 (к). Необходимые для расчета величины ΔG0 298 значения ΔH0 298 и S0 298 взять из табл. 2 приложения. 148. Вычислите значение ΔH0 298, ΔG0 298, ΔS0 298 для процесса MeCO3 (к) → MeO (к) + CO2 (г) и составьте ряд термической стабильности карбонатов MgCO3, BaCO3, CaCO3. Как влияет на течение этих процессов температура? 149. На основании величин ΔH0 298 и S0 298 реагирующих веществ вычислите ΔG0 298 для следующих процессов: а) SO2(г) + 1 /2O2 ↔ SO3(г); б) CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + H2(г); в) H2(г) + 1 /2O2(г) ↔ H2O(г). Укажите в каком направлении эти реакции будут протекать, приближаясь к равновесию. 150. Вычислив ΔG0 298 системы PbO2 + Pb = 2PbO на основании ΔH0 298 и S0 298 реагирующих веществ, определите, возможна ли эта реакция. 151. Определите тепловой эффект реакции 1 /2N2 + 1 /2O2 ↔ NO, используя значение ΔG0 NO, S0 298 реагирующих веществ. 152. Вычислите изменение энергии Гиббса при 25 0 С для процесса С(графит) + 2Н2(г) = СН4(г), зная ΔH0 298 и S0 298 реагирующих веществ и стандартную теплоту сгорания метана. 153. При какой температуре наступит равновесие системы 4HCl (г) + O2 (г) ↔ 2H2O (г) + 2Cl2 (г), ΔH = -114,42 кДж? 37 Хлор или кислород в этой системе является более сильным окислителем и при каких температурах? 154. Восстановление Fe3O4 оксидом углерода идет по уравнению Fe3O4 (к) + CO (г) = 3FeO (к) + CO2 (г). Вычислите ΔG0 298 и сделайте вывод о возможности самопроизвольного протекания этой реакции при стандартных условиях. Чему равна ΔS0 298 в этом процессе? 155. Реакция горения ацетилена идет по уравнению C2H2 (г) + 5 /2O2 (г) = 2CO2 (г)+ H2O (ж). Вычислите ΔG298 и ΔS0 298. Объясните уменьшение энтропии в результате этой реакции. 156. Чем можно объяснить, что при стандартных условиях невозможна экзотермическая реакция H2 (г) + СO2 (г) = CO (г) +H2O (ж), ΔH = –2,85 кДж? Зная тепловой эффект реакции и абсолютные стандартные энтропии соответствующих веществ, определите ΔG0 298 этой реакции. 157. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе 2NO (г) + O2 (г) ↔ 2NO2 (г)? Ответ мотивируйте, вычислив ΔG0 298 прямой реакции. 158. Исходя из значений стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG0 298 реакции, протекающей по уравнению NH3 (г) + HСl (г) = NH4Cl (к). Может ли эта реакция при стандартных условиях идти самопроизвольно? 159. При какой температуре наступит равновесие системы CO (г) + 2H2 (г) ↔ CH3OH (ж), ΔH = –128,05 кДж? 160. При какой температуре наступит равновесие системы CH4 (г) + CO2 (г) = 2CO (г) + 2H2 (г), ΔH = 247,37 кДж? 161. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG0 298 реакции, протекающей по уравнению 4NH3 (г) + 5O2 (г) = 4NO (г) + 6H2O (г). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? 161. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG0 298 реакции, протекающей по уравнению 162. CO2 (г) + 4H2 (г) = CH4 (г) + 2H2O (ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? 163. Вычислите ΔH0 , ΔS0 , ΔG0 реакции, протекающей по уравнению Fe2O3 (к) + 3H2 (г) = 2Fe (к) + 3H2O (г). Возможна ли эта реакция восстановления Fe2O3 водородом при температурах 500 и 2000 К? 164. Вычислите ΔH0 , ΔS0 , ΔG0 реакции, протекающей по уравнению TiO2 (к) + 2C (к) = Ti (к) + 2CO (г). 38 Возможна ли эта реакция восстановления TiO2 углеродом при температу турах 500 и 2000 К? 165. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ вычислите ΔG0 298 реакции, протекающей по уравнению C2H4 (г) + 3O2 (г) = 2CO2 (г) + 2H2O (ж). Возможна ли эта реакция при стандартных условиях? 166. Определите, при какой температуре начнется реакция восстановления Fe2O4 протекающая по уравнению Fe3O4 (к) + CO (г) = 3FeO (к) + CO2 (г), ΔH = 34,55 кДж. 167∗ Вычислите изменение свободной энергии (ΔG0 298) системы, в которой происходит сгорание жидкого ментола (CH3OH) с образованием жидкой воды. Является ли реакция самопроизвольной при стандартных условиях? Найти численное значение константы равновесия при 298 К. Какие вещества (исходные или продукты реакции) образуются в большем количестве в этих условиях? Какое влияние на состояние равновесия и его смещение в данной системе оказывает: а) изменение давления; б) изменение температуры? Ответ обосновать. 168∗ Вычислить энтальпию образования гидразина N2H4(ж) из простых веществ при 298 К и стандартном давлении, если известны следующие термохимические уравнения: a)2NH3 (г) + 3 N2O(г) = 4 N2(г) + 3H2O (ж), ΔH1 = –1010 кДж; b)N2O (г) + 3H2 (г) = N2H4(ж) + H2O (ж), ΔH1 = –317 кДж; c)2NH3 (г) + 0,5O(г) = N2H4(ж) + H2O (ж), ΔH1 = –143 кДж; d)H2 (г) + 0,5O(г) = H2O (ж), ΔH1 = –286 кДж. Составьте уравнения сгорания гидразина с образованием газообразного азота и жидкой воды, рассчитать энтальпию сгорания гидразина на основании приведенных в задаче данных.
169. Рассчитайте начальную скорость реакции А + 2В → С и скорость этой реакции через некоторое время, когда концентрация А уменьшится на 0,1 моль/л. Начальная концентрация вещества A равна 0,3 моль/л, а ве- щества В – 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4 л 2 ⋅моль-2⋅с -1. 170. Рассчитайте изменение скорости химической реакции 2CO(г) + O2(г) → 2CO2(г) при уменьшении давления в системе (за счет ее расширения) в 10 раз. Температура системы поддерживается постоянной. 171. В начальный момент протекания реакции N2 + 3H2 ↔ 2NH3 концентрации были равны (моль/л): [N2] = 1,5; [H2] = 2,5; [NH3] = 0. Каковы концентрации азота и водорода тогда, когда концентрация аммиака 0,5 моль/л? 172. Начальные концентрации веществ в реакции CO + H2O ↔ CO2 + H2 были равны (моль/л): [CO] = 0,5; [H2O] = 0,6; [CO2] = 0,4; [H2] = 0,2. Вычислите концентрации всех участвующих в реакции веществ после того, как прореагировало 60 % H2O. 173. Константа скорости реакции А + 2B ↔ 3С равна 0,6 л 2 ⋅моль-2⋅с -1. Начальные концентрации: [A] = 2,0 и [B] = 2,5 моль/л. В результате реакции концентрации вещества В оказалась равной 0,5 моль/л. Вычислите, какова концентрация вещества А и скорость реакции. 174. Реакция идет по уравнению 4NH3 + 5O2 ↔ 4NO + 6H2O. Как изменится скорость реакции, если увеличить давление в 2 раза? 175. Реакция между веществами А и В выражается уравнением 2А + В ↔ ↔ 2С. Начальная концентрация вещества А равна 0,3 моль/л, а вещества В 0,5 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,8 л 2 ⋅моль-2⋅мин -1. Рассчитайте начальную скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшается на 0,1 моль. 176. Разложение N2O на поверхности золота при высоких температурах протекает по уравнению 2N2O ↔ 2N2 + O2. Константа скорости данной реакции равна 5⋅10-4 л 2 ⋅моль-2⋅с -1 при 1173 0 К. Начальная концентрация N2O – 3,2 моль/л. Определите скорость при заданной температуре в начальный момент и в тот момент, когда разложится 25 % N2O. 177. Реакция идет по уравнению 2NO + O2 = 2NO2. Концентрации реагирующих веществ были (моль/л): [NO] = 0,8; [O2] = 0,6. Как изменится скорость реакции, если концентрацию кислорода увеличить до 0,9 моль/л, а концентрацию оксида азота до 1,2 моль/л? 178. Реакция протекает по уравнению Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SO3 + S. Как изменится скорость реакции после разбавления реагирующей смеси в 4 раза? 41 179. Реакция выражается уравнением 4НСl + O2 ↔ 2H2O + 2Cl2. Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ стали (моль/л): [HCl] = 0,85; [O2] = 0,44; [Cl2] = 0,30. Какими были концентрации HCl и O2 в начале реакции? 180. Найти значение константы скорости реакции А + В → АВ, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,05 и 0,01 моль/л, скорость реакции равна 5⋅10-5 моль/(л⋅мин). 181. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В→ А2В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза? 182. Во сколько раз следует увеличить концентрацию вещества В в системе 2А2(г) + В2(г) = 2А2В(г), чтобы при уменьшении концентрации вещества А в 4 раза скорость прямой реакции не изменилась? 183. В системе CO + Cl2 = COCl2 концентрацию СО увеличили от 0,03 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора – от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции? 184. Реакция между веществами А и В выражается уравнением А + 2В → С. Начальные концентрации составляют: [A0] = 0,03 моль/л, [B0] = 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Найти начальную скорость реакции, скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л. 185. Как изменится скорость реакции 2NO(г) + O2(г) → 2NO2(г), если: а) увеличить давление в системе в 3 раза; б) уменьшить объем системы в 3 раза; в) повысить концентрацию NO в 3 раза? 186∗ Определите во сколько раз возрастет скорость реакции разложения угольной кислоты при 310 0 К, если в присутствии карбоангидразы в качестве катализатора энергии активации составляет 49,0кДж/моль, а в отсутствии катализатора –86,0 кДж/моль.
187. Во сколько раз изменится константа скорости реакции при увеличении температуры от 500 до 1000 К, если энергия активации равна 95,5 кДж/моль? 188. Рассчитайте изменение константы скорости реакции при увеличении температуры с 500 до 1000 К, если энергия активации равна 38,2 кДж/моль. 189. Определите энергию активации реакции, если при изменении температуры от 300 до 400 К константа скорости реакции увеличилась в 105 раз. 190. Определите энергию активации реакции, если при увеличении температуры от 500 до 1000 К константа скорости реакции возросла в 100 раз. 191. Рассчитайте энергию активации, если при увеличении температуры от 500 до 1000 0 К константа скорости химической реакции возросла в 105 раз. 192. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при увеличении температуры от 300 до 400 К, если температурный коэффициент γ равен 2? Чему равна энергия активации этой реакции? 193. Во сколько раз изменится скорость химической реакции при увеличении температуры от 300 до 350 К, если температурный коэффициент γ = 3? Чему равна энергия активации этой реакции? 194. Две реакции при 280 К протекают с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2, , второй – 3,0. Как будут относиться скорости реакции, если первую из них провести при 360 К, а вторую – при 340 К? 195. На сколько нужно повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 90 раз? Температурный коэффициент равен 3. 196. При 393 К реакция заканчивается за 18 мин. Через сколько времени эта реакция закончится при 453 К, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3? 44 197. Определите температурный коэффициент скорости реакции, если при понижении температуры на 400 реакция замедлилась в 16 раз. 198. Вычислите энергию активации реакции разложения диоксида азота 2NO2 ↔ 2NO + O2, если константы скорости реакции при 600 и 640 К соответственно равны 40,7 и 407,0 л 2 ⋅моль-2⋅с -1. 199. Энергия активации реакции разложения N2O5 ↔ N2O4 + 1 2O2 равна 103,5 кДж/моль. Константа скорости этой реакции при 298 К равна 2,03⋅ ⋅10-3 л 2 ⋅моль-2⋅с -1. Вычислите константу скорости этой реакции при 288 К. 200. Константы скорости реакции омыления пропилового эфира уксусной кислоты щелочью при 283 и 293 0 К соответственно равны 2,15 и 4,23 л -1⋅моль-1⋅мин -1. Найдите энергию активации этой реакции. 201. Две реакции протекают при 25 0 С с одинаковой скоростью. Температурный коэффициент скорости первой реакции равен 2,0, а второй 2,5. Найти отношение скоростей этих реакций при 95 0 С. 202. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 градусов скорость возрастает в 15,6 раза? 203. Температурный коэффициент скорости некоторой реакции равен 2,0. Во сколько раз увеличится скорость этой реакции, если повысить температуру на 50 градусов? 204. При 150 0 С некоторая реакция заканчивается за 16 мин. Принимая температурный коэффициент скорости реакции равным 2,5, рассчитать, через какое время закончится эта реакция, если проводить ее: а) при 200 0 С; б) при 80 0 С. 205. Чему равна энергия активации реакции, если при повышении температуры от 290 до 300 К скорость ее увеличится в 2 раза? 206. Каково значение энергии активации реакции, скорость которой при 300 0 К в 10 раз больше, чем при 280 К? 207∗. Энергия активации реакции, приводящей к скисанию молока, составляет 75 кДж/моль. При температуре 21 0 С молоко скисает за 8 часов. Как долго можно хранить молоко в холодильнике при температуре 5 0 С? 208∗.Энергия активации реакции разложения йодистого метила при 295 К составила 180 кДж/моль. Полагая, что энергия активации не зависит от температуры, вычислить относительное возрастание в процентах доли молекул с энергией, превышающей энергию активации, при повышении температуры до 300 К.
209. Вычислите константу равновесия реакции CO(г) + H2O(г) ↔ CO2(г) + + H2(г), если начальные концентрации веществ (моль/л) CCO = 0,01; CH2O = 0,02; H2 C = 0,01; CO2 C = 0,01. Концентрация СО в состоянии равновесия равна 0,07 моль/л. 210 . Вычислите константу равновесия и исходные концентрации веществ А и В обратимой гомогенной химической реакции А(г) + 2В(г) ↔ С(г). При равновесии концентрации участвующих в реакции веществ, равных (моль/л): СА = 0,06; СВ = 0,12; СС = 0,0216. 211. Исходная смесь состоит из 0,30 моль/л H2 и 0,20 моль/л N2. Равновесие наступит, когда прореагирует 0,24 моль/л H2. Вычислите константу равновесия химической реакции 3H2(г) + N2(г) ↔ 2NH3(г). 212. Выведите уравнение константы химического равновесия для реакции MgO(к) + CO2(г) ↔ MgCO3(к), ΔH < 0. Какими способами можно сместить химическое равновесие этой реакции влево? 213. Вычислите константу равновесия химической реакции 2SO2(г) + O2(г) ↔ 2SO3(г), протекающей в закрытом сосуде при постоянной температуре. Начальные концентрации веществ равны (моль/л): 2 CSO = 0,08; O2 C = 0,06. К моменту наступления равновесия в смеси остается 20 % первоначального количества SO2. 214. При синтезе аммиака при некоторых условиях в равновесии находятся 0,1 моль/л N2; 0,2 моль/л H2 и 0,8 моль/л NH3. Вычислите 47 константу равновесия и рассчитайте исходные концентрации азота и водорода. 215. Константа равновесия гетерогенной реакции FeO(к) + CO(г) ↔ Fe(к) + CO2(г) равна 0,5. Чему равны равновесные концентрации СО и СО2, если их начальные концентрации равны (моль/л): CCO = 0,5; CO2 C = 0,01? 216. Рассчитайте константу равновесия Kравн. химической реакции при 300 0 К, если стандартная энергия Гиббса реакции при этой температуре равна –57,3 кДж/моль. 217. Определите стандартную энергию Гиббса химической реакции при 1000 0 К, если константа равновесия Kравн. равна 1010. 218. Рассчитайте константу равновесия Kравн. химической реакции при 1000 0 К, если стандартная энергия Гиббса реакции при этой температуре равна –19,1 кДж/моль. 219. Определите стандартную энергию Гиббса химической реакции при 1000 0 К, если константа равновесия реакции равна 10. 220. Определите константу равновесия Kравн. химической реакции при 500 0 К, если стандартная энергия Гиббса равна –95,5 кДж/моль. 221. Определите стандартную энергию Гиббса химической реакции при 500 0 К, если константа равновесия Kравн. = 1010. 222. Напишите выражение констант равновесия следующих обратимых химических реакций: а) 2NO + O2 ↔ 2NO2; б) C + CO2 ↔ 2CO; в) 4HCl + O2 ↔ 2H2O + 2Cl2. 223. Исходные концентрации оксида углерода и паров воды соответственно равны 0,08 моль/л. Вычислите равновесные концентрации CO, H2O, H2 в системе СO + H2O ↔ CO2 + H2, если равновесная концентрация СО2 оказалась равной 0,05 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реакции. 224. Составьте выражение констант равновесия для следующих процессов: а) PCl3(ж) + Cl2(г) ↔ PCl5(к); б) 3Fe(к) + 4H2O(г) ↔ Fe3O4(к) + 4H2(г); в) CH4(г) + I2(г) ↔ CH3I(ж) + HI(г). 225. Константа равновесия реакции N2 + 3H2 ↔ 2NH3 Kравн. = 0,1 при 673 0 К. Равновесные концентрации (моль/л): H2 C = 0,6 и NH3 C = 0,18. Вычислите начальную и равновесную концентрации азота. 226. Определите равновесную концентрацию водорода в реакции 2HI ↔ H2 + I2, если исходная концентрация HI составляет 0,55 моль/л, а константа равновесия Kравн. = 0,12. 48 227. При синтезе фосгена имеет место равновесие реакции Cl2 + CO ↔ COCl2. Определите исходные концентрации хлора и оксида углерода, если равновесные концентрации равны (моль/л): Cl2 C = 2,5; CCO = 1,8; COCl2 C = 3,2. 228. Вычислите Kравн. реакции 2NO + Cl2 ↔ 2NOCl при 298 0 К по следующим данным:
229. В каком направлении сместится равновесие реакции 2CO + 2H2 ↔ CH4 + CO2, если концентрации всех реагирующих веществ уменьшить в 3 раза? 230. В каком направлении будет смещаться равновесие реакции: CH4 + H2о ↔ CO + 3H2 при уменьшении объема в 3 раза? 231. В каком направлении будет смещаться равновесие с повышением температуры и давления для следующих обратимых реакций: 2SO2 + O2 ↔ 2SO3, ΔH298 0 = –196,6 кДж; N2 + O2 ↔ 2NO, ΔH298 0 = +180,7 кДж; 3O2 ↔ 2O3, ΔH298 0 = +184,6 кДж; 2H2 + O2 ↔ 2H2O, ΔH298 0 = –483,7кДж; 2CO + O2 ↔ 2CO2, ΔH298 0 = –566,0 кДж? 232. Как повлияет понижение температуры и давления на равновесие следующих обратимых реакций: N2O4 ↔ 2NO2, ΔH298 0 = +58,4кДж; N2 + 3H2 ↔ 2NH3, ΔH298 0 = –92,4 кДж; CO + H2O(г) ↔ CO2 + H2, ΔH 298 0 = –41,2 кДж; COCl2 ↔ CO + Cl2, ΔH298 0 = +112,5 кДж; 2NO + O2 ↔ 2NO2, ΔH298 0 =–113,0 кДж? 233. Как повлияет изменение давления и температуры на равновесие следующих обратимых реакций: 2CO ↔ CO2 + C, ΔH298 0 = –172,5 кДж; 2H2S ↔ 2H2 + S2, ΔH298 0 = +169,4кДж; CO + 2H2 ↔ CH3OH(г), ΔH298 0 = +193,3 кДж; 2HBr ↔ H2 + Br2, ΔH298 0 = +72,5 кДж; 4HCl + O2 ↔ 2H2O(г) + 2Cl2, ΔH298 0 = –114,5 кДж? 234. Равновесие в системе H2(г) + I2(г) ↔ 2HI(г) установилось при следующих концентрациях: H2 C = 0,025 моль/л; 2 CI = 0,005 моль/л; CHI = 0,09 моль/л. Определите исходные концентрации иода и водорода. 49 235. При некоторой температуре равновесие в системе 2NO2 ↔ 2NO + O2 установилось при следующих концентрациях: NO2 C = 0.006 моль/л; CNO = 0,024 моль/л. Найти константу равновесия реакции и исходную концентрацию NO2. 236. Найти константу равновесия реакции N2O4 ↔ 2NO2, если начальная концентрация N2O4 составляла 0,08 моль/л, а к моменту наступления равновесия диссоциировало 50 % N2O4. 237. В каком направлении сместятся равновесия: 2CO(г) + O2(г) ↔ 2CO2(г); ΔH298 0 = –566 кДж; N2(г) + O2(г) ↔ 2NO(г); ΔH0 = 180 кДж. а) при понижении давления? б) при повышении давления? 238. Как повлияет на равновесие следующих реакций: 2H2(г) + O2(г) ↔ 2H2O(г); ΔH0 = –483,6 кДж; CaCO3(к) ↔ CaO(к) + CO2(г); ΔH0 = 179 кДж а) повышение давления; б) повышение температуры? 239. В каком направлении сместится равновесие реакции A2(г) + B2(г) ↔ 2AB(г), если давление увеличить в два раза и одновременно повысить температуру на 10 градусов? Температурные коэффициенты скорости прямой и обратной реакции равны соответственно 2 и 3. Каков знак ΔH0 этой реакции? 240.∗ Рассчитать константу равновесия реакции окисления ионов олова (II) до олова (IV) в водной среде ионами железа (III) в стандартных условиях.