II Физическая и коллоидная химия
КонтрольнЫЕ Задачи для ПОДГОТОВКИ
К ГОСУДАРСТВЕННОМУ ЭКЗАМЕНУ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ химиЯ
Год
I неорганическая и аналитическая химия
1 Будет ли выпадать осадок при смешении равных объемов раствора щелочи с молярной концентрацией 0,2 моль/дм3и водного раствора [Ni(NH3)6]Cl2 с молярной концентрацией 0,2 моль/дм3?
(Общая константа нестойкости [Ni(NH3)6] 2+ рК = 8,31 и ПР (Ni(OH)2) = 1,2·10–16).
2 Для комплексных ионов никеля [NiCl6]4– и [Ni(CN)4]2– укажите электронную конфигурацию комплексообразователя, тип гибридизации его валентных орбиталей, пространственное строение комплексных ионов, магнитные свойства. Изобразите диаграмму расщепления энергетических уровней комплексообразователя в кристаллическом поле лигандов для первого соединения, определите энергию стабилизации кристаллическим полем, спиновый магнитный момент. Объясните, может здесь проявляться эффект Яна-Теллера?
3 Кобальт(II) образует с органическим лигандом L единственный комплекс CoL32+, который имеет максимум поглощения при 560 нм. Излучение этой длины волны ни Co(II), ни лиганд L не поглощают. Были приготовлены два раствора следующего состава:
Раствор 1 : с(Co(II)) = 8∙10–5 моль/дм3 и с(L) = 2∙10–5 моль/дм3;
Раствор 2 : с(Co(II)) = 3∙10–5 моль/дм3 и с(L) = 7∙10–5 моль/дм3.
Оптические плотности растворов 1 и 2 при 560 нм, измеренные в кювете с толщиной поглощающего слоя 1,0 см, составили 0,203 и 0,680 соответственно. Можно считать, что в растворе 1 весь лиганд участвует в образовании комплекса. Используя эти данные, рассчитайте:
а) молярный коэффициент погашения комплекса CoL32+;
б) константу устойчивости комплекса CoL32+.
4 Рассчитать и сравнить изменение рН в двух случаях при добавлении 1,0 см3 раствора серной кислоты с молярной концентрацией кислоты 0,5 моль/ дм3
а) к 100 см3 дистиллированной воды и
б) к 100 см3 буферного раствора, полученного растворением 0,84 г гидроксида калия в 100 см3 раствора муравьиной кислоты с молярной концентрацией 0,2 моль/дм3
( для муравьиной кислоты рК = 3,752).
5 При определении железа в пробе сточной воды 200,0 см3 его окислили до Fe(III), осадили аммиаком, отделили осадок от раствора и после растворения осадка в хлороводородной кислоте оттитровали железо (III), израсходовав 5,14 см3 раствора ЭДТА с молярной концентрацией с(ЭДТА) = 0,0050 моль/дм3. Рассчитайте массовую концентрацию железа в воде (мг/дм3), М(Fe)= 55,85 г/моль.
6 Молярный коэффициент погашения водорастворимого комплексного соединения никеля (II) с диметилглиоксимом при 470 нм равен 1,30·104 дм3/см·моль.
Рассчитайте: а) оптическую плотность раствора комплексного соединения, в 1 см3 которого содержится 1 мкг никеля (II), при толщине поглощающего слоя 1,00 см;
б) массовую концентрацию никеля (II) в растворе (мкг/см3), если оптическая плотность раствора, содержащего диметилглиоксимат никеля и помещенного в кювету с толщиной поглощающего слоя 3,00 см, равна 0,190 при 470 нм. М(Ni) =58,69 г/моль.
7 На растворимость некоторых малорастворимых солей влияют два фактора: рН среды и присутствие в ней комплексообразователя. Одна из таких солей – оксалат серебра (растворимость в воде 2,06∙10–4 моль/дм3 при рН = 7,0).
а) Рассчитайте растворимость оксалата серебра в подкисленной воде при рН = 5,0. Первая и вторая константы диссоциации для щавелевой кислоты равны 6,5·10–2 и 5,18·10–5.
б) В водных растворах аммиака ион серебра образует два комплекса: Ag(NH3)+ и Ag(NH3)2+. Ступенчатые константы устойчивости этих комплексов равны 2,34·103 и 6,92·103. Рассчитайте растворимость оксалата серебра в водном растворе аммиака с молярной концентрацией с(NH3) = 0,02 моль/ дм3 , имеющим рН = 10,8.
II Физическая и коллоидная химия
1 Энтальпия растворения безводного сульфата лития равна (– 26,71 кДж/моль), а моногидрата этой соли (– 14,31 кДж/моль). Рассчитайте тепловой эффект образования кристаллогидрата из безводной соли и воды. Определите массовую долю воды в частично выветренном кристаллогидрате, если энтальпия растворения 1 кг его равна (–146,0 кДж).
2 При сжигании 1,0 л бутана (н.у.) в избытке кислорода выделяется 128,5 кДж теплоты, а при сгорании 1,0 г циклогексана в тех же условиях выделяется 47,1 кДж теплоты. Вычислите средние энергии связей С – С и С – Н в кДж/моль, если известны теплоты образования ΔfН(Н2О(ж)) = – 286 кДж/моль и ΔfН(СО2) = – 394 кДж/моль, а энергии атомизации графита и диссоциации молекулы водорода равны 715 и 436 кДж/моль соответственно.
3 Энергия Гельмгольца одного моля некоторого вещества записывается следующим образом:
F = a + T· (b – c – blnT – glnV),
где a, b, c, g – константы. Найдите давление, энтропию и теплоемкость CV этого тела.
4 Давление пара жидкого нафталина С10Н8 равно 10 мм рт.ст. при 85,8 0С и 40 мм рт.ст. при 119,3 0С. Определите энтальпию испарения, нормальную точку кипения и энтропию испарения в нормальной точке кипения.
5 Широко применяемый антифриз для радиаторов автомобилей содержит этиленгликоль. В каком объемном соотношении нужно смешать воду и этиленгликоль (плотность этиленгликоля 1,11 г/см3) для получения антифриза, если объем радиатора 7,5 л, а температура воздуха в самый холодный день достигает минус 20 0С.
6 Содержание углекислого газа в воздухе составляет 0,032 об% (мол%). Оцените молярную концентрацию СО2 в насыщенной этим газом дождевой воде при 25 0С и давлении 1 атм, если константа Генри при этой температуре равна 1,67·108 Па. Каково значение рН дождевой воды, если считать, что растворенный углекислый газ превратился в слабую угольную кислоту?
7 При 1000 0С и общем давлении 30 атм в равновесной смеси
СО2 (газ) + С ( тв ) ↔ 2 СО(газ)
объемная доля углекислого газа составляет 17.% – рассчитать из этого условия константу равновесия, считая, что для реакции был взят 1 моль СО2. Какая объемная доля СО2 (газ) будет в равновесной смеси при общем давлении 20 атм? При каком давлении объемная доля СО2 (газ) в смеси будет 25%?
(В газовых смесях мольные и объемные доли газов равны. Кр =121,57 при 1273 К ;
φ (СО2) = 12,57 % при 20 атм ; φ (СО2) = 25 % при 54,03 атм )
8 Метан можно превратить в ацетилен по реакции:
2СН4 ↔ С2Н2 + 3 Н2
Δf Н0298, кДж/моль - 74,85 226,75 0
S0298, Дж/моль·К 186,27 200,82 130,52
а) Оцените величины ΔG0T в приближении Улиха при трех температурах 1000, 1500, 2000 0С и по их знаку качественно определите положение равновесия при стандартном давлении 1 атм. Нарисуйте график температурной зависимости ΔG0T и рассчитайте температуру Т*, при которой происходит инверсия знака ΔG0T ( Т* = 1712 К ).
б) Оцените значения констант равновесия Кр(Т) при указанных температурах,
в) Запишите выражение для константы равновесия через равновесные парциальные давления участников реакции и на основе закона Дальтона выведите уравнение связи между константой равновесия Кр(Т), общим давлением газовой смеси Робщ [ атм] и степенью превращения метана α, где ν ( прореаг. метана) = α·ν0 , а ν0 – количество взятого для реакции метана.
г) Рассчитайте степень превращения метана при трех указанных температурах и Робщ = 1 атм и полученные результаты соотнесите с принципом Ле Шателье.
д) Рассчитайте степени превращения метана при 15000С и общих давлениях 0,1 ; 1,0 и 10 атм и полученные результаты соотнесите с принципом Ле Шателье.
( α (0,1 атм) = 0,961 ; α ( 1 атм) = 0,740 ; α ( 10 атм ) = 0,3285 )