- •Химия учебное пособие
- •Оглавление
- •Введение
- •Тема 1. Систематика химических законов.
- •1.1 Основные стехиометрические законы и расчеты по уравнениям реакций Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •112 Г железа выделяет 67,2 л водорода 5,6 .103 г железа выделяет vх л водорода
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.2 Основные классы неорганических соединений
- •Основные теоретические положения
- •Характер взаимодействия и генетическая связь между основными классами неорганических соединений представлены на рисунке.
- •Решение типовых задач
- •Тема 2. Строение вещества
- •2.1. Строение атома. Периодическая система элементов д.И.Менделеева Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Литература: [1 – гл.1, §§ 1.1…1.4]; [2 – гл.1, §§ 1.1….1.4]; [3 – гл.Іі, §§ 17…19; гл.III, §§ 25…34]. Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2.2. Химическая связь и строение простых молекул
- •Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •2.3. Окислительно-восстановительные реакции
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 3. Общие закономерности химических процессов
- •3.1 Энергетика химических процессов. Химическое сродство
- •Литература: [1 – гл.5, §§ 5.1…5.4]; [2 – гл.І,іі §§ 1.1…1.4, 2.1…2.3]; [3 – гл.Vі, §§ 55,56,66…68].
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3.2. Химическая кинетика и равновесие
- •Литература: [1 – гл.V, §§ 5.5, 7.1-7.3]; [2 – гл.VI, §§ 6.1-6.6];
- •Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •Согласно уравнению Вант–Гоффа:
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 4. Растворы
- •4.1. Способы выражения концентрации растворов Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Литература: [1 – гл.4, § 4.1]; [2 – гл.7, §§7.1, 7.2]; [3 – гл.VII§§ 73…77]. Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Решение типовых задач
- •Константы диссоциации некоторых слабых электролитов при 25оС
- •Задачи для самостоятельного решения
- •4.3 Водородный показатель рН.
- •Отсюда находим водородный показатель раствора сн3соон:
- •Решение. Соль nh4no3 образована слабым основанием nh4oh и сильной кислотой hno3. При растворении она диссоциирует на ионы:
- •Задачи для самостоятельного решения
- •4.4 Жесткость воды и методы ее устранения Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Литература: [1 - гл.12, § 12.3]; [2 - гл.VIII, § 8.6]; [3 - гл.VII, § 69; гл. XIX, §§ 211,212]. Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Тема 5. Электрохимические системы
- •5.1. Электродные потенциалы и электродвижущие силы Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •Стандартные электродные потенциалы в водных растворах
- •Задачи для самостоятельного решения
- •5.2. Электролиз Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Коррозия и защита металлических конструкций Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Тема 6. Специальные разделы химии
- •6.1. Гетерогенные дисперсные системы Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Литература: [1 - гл.8, 15, §§ 8.7; 15.3]; [2 – гл.7, § 7.8]; [3-гл.Х, §§ 105…109; 112…114]. Основные теоретические положения
- •Молекулы пав обозначены общепринятым символом:
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6.2. Основы химии неорганических вяжущих веществ Содержание материала для самостоятельного изучения
- •Основные теоретические положения
- •Задачи для самостоятельного решения
- •6.3. Органические соединения. Полимеры
- •Основные теоретические положения
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Библиографический список
- •Заключение
- •Варианты контрольных заданий
Решение типовых задач
Задача 1. Рассчитайте тепловой эффект реакции, протекающей в изобарно-изотермических условиях по уравнению
CaCO3(кр.) + SiO2(кр) → СaSiO3(кр.) + CO2 (г.), Δ H0 реак..
Условия стандартные . Решение. Согласно следствию из закона Гесса: ΔH0 реак.= Σ ν∙ ΔН0 обр.прод. - Σ ν∙ ΔН0 обр.исх.в-в или
ΔН0реак. =(ΔН0обр.СО2(г.) +ΔН0обр.СаSiОз(кр.) ) – ( ΔН0обр.Si О2(кр.) +
+ΔН0обр.SiO3(кр.) ).
Энтальпии образования всех участников реакции берем из таблицы
3.1.1. ΔН0обр.СО2(кр.) = -393,5 кДж/моль; ΔН0обр.СаСО3(кр.) =-1206,0кДж/моль;
ΔН0обр.SiO2(кр.) = - 859,3 кДж/моль; ΔН0обр.CaSiO3(кр)= -1584,1кДж/моль.
Подставив значения в уравнение, получаем
ΔН0реак. = -363,5 - 1584,1 - (-859,3 - 1206,0) = 87,7 (кДж).
Процесс эндотермический, так как ∆Н > 0
Задача 2. Возможно ли самопроизвольное взаимодействие карбоната кальция и оксида кремния, протекающее по уравнению СаСО3(кр.)+ SiО2(кр.) → СаSiO3(кр.) + СО2(г.) в неизолированной системе в стандартных изобарно-изотермических условиях. Решение. Критерием самопроизвольного протекания процесса в неизолированной системе в изобарно-изотермических условиях является убыль энергии Гиббса. Рассчитаем изменение энергии Гиббса ΔG0реак. в ходе данной реакции, воспользовавшись уравнением ΔG0реак. = ΔH0реак. – T0∙ΔS0реак.
Изменение энтальпии ΔН0 реак. = 87,7 кДж (см. задачу 1).
Вычислим изменение энтропии ΔS0реак. для реакции, протекающей в стандартных условиях, используя табличные данные. S0 CaCO3 (кр.)= 92,9 Дж/моль∙К; S0 SiО3(кр.) = 42,1 Дж /моль∙К;
S0 СО2 (г.) = 231,5Дж/моль∙К; S0CaSiO3 (кр.) = 82,0 Дж/моль∙К
ΔS0реак. = Σ ν ∙ S0прод. –Σ ν ∙ S 0 исх.в-в.
ΔS0реак. = S0 CaSiO3(кр.) + S0 CO2(г.) – S0 CaCO3(кр.) – S0 SiO2(кр.),
ΔS0реак.= 82,0 + 231,6 – 92,9 – 42,1 = 178,6 ( Дж/моль) или
ΔS0реак. = О,179 кДж/моль.
Рассчитаем ΔG0реак., воспользовавшись найденными значениями ΔН0реак. и ΔS0реак.,
ΔG0реак. = 87,7- 298 0,179 = + 34,36 (кДж).
Поскольку ΔG0реак.> 0, то данный процесс в стандартных условиях самопроизвольно протекать не может.
Задача 3. Определите энтальпию образования СаО∙SiO2 , если тепловой эффект реакции
СаО(кр.) + SiО2(кр.) → СаО∙SiО2(кр.), ΔНреак.
равен (– 89,1) кДж. Условия стандартные.
Решение. Согласно следствию из закона Гесса
ΔН0реак. = ΔН0обр.СаO∙SiО2(кр.) – ΔН0обр.СаО(кр.) - ΔН0обр. SiO2(кр.).
По условию задачи ΔН0реак.= -89,1 кДж; в таблице 3.1.1 находим стандартные энтальпии образования оксидов кальция и кремния
ΔН0обр.СаО (кр.)= - 635,1 кДж/моль и ΔН0обр.SiO2(кр.)= -859,3 кДж/моль.
Подставив известные величины в уравнение следствия закона Гесса, находим стандартную энтальпию образования силиката кальция
ΔН0обр.СаОSiО2(кр.).
-89,1 = ΔН0обр.СаО∙SiО3(кр.) –(-635,) – (-859,3); ΔН0обр. СаО∙SiО3(кр.) = -1583,5 кДж/моль.
Таблица 3.1.1.
Термодинамические характеристики некоторых веществ
при температуре 298 К и давлении 101 кПа
Вещество |
ΔH0обр., кДж/моль |
S0, Дж/моль∙К |
ΔG0, кДж/моль |
Al2O3 (кр.) |
-1675,0 |
50,9 |
-1582,6 |
BaSO4(кр.) |
-1195,0 |
90.0 |
-1358,3 |
CO (г.) |
-110,5 |
197,4 |
-137,8 |
CO2 (г.) |
-393,5 |
213,6 |
-394,4 |
CaO (кр.) |
-635,1 |
39,7 |
-604,2 |
Ca(OH)2 (кр.) |
-986,2 |
83,4 |
-896,8 |
CaCl2 (кр.) |
-785,8 |
113,8 |
-753,1 |
CaSO4 (кр.) |
-1432,7 |
106,7 |
-1320,3 |
CaSiO3 (кр.) |
-1584,1 |
82,0 |
-1501,1 |
CaCO3 (кр.) |
-1206,0 |
92,9 |
-1128,8 |
CaSO4∙0,5H2O (кр.) |
-1575,2 |
- |
-1435,2 |
CaSO4∙2H2O (кр.) |
-2021,1 |
- |
-1795,7 |
CaCO3∙MgCO3 (кр) |
-2326,3 |
- |
-2152,7 |
2CaO∙SiO2 (кр.) |
-2312,6 |
- |
- |
3CaO∙Al2O3 (кр.) |
-3592,9 |
- |
- |
Fe (кр.) |
0 |
27,2 |
- |
FeO (кр.) |
-264,7 |
58,8 |
-245,3 |
Fe2O3 (кр.) |
-821,3 |
89,9 |
-743,8 |
Fe3O4 (кр.) |
-1117,7 |
151,6 |
-1016,4 |
H2 (г.) |
0 |
130,6 |
0 |
H2O (ж.) |
-285,8 |
69,9 |
-237,4 |
MgO (кр.) |
-601,2 |
26,9 |
-569,5 |
Mg(OH)2 (кр.) |
-924,7 |
63,1 |
-837,1 |
MgCl2 (кр.) |
-641,8 |
89,5 |
-594,7 |
O2 (г.) |
0 |
205,0 |
0 |
SO2 (г.) |
-296,9 |
248,1 |
-301,6 |
SiO2 (кр.) |
-859,3 |
42,1 |
-856,7 |
Н2О (г.) |
-241,8 |
188,7 |
-228,8 |