Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь

Стехиометрические законы





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА»

(УГУЭС)

 

Кафедра химии и химической технологии

 

Учебное пособие для самостоятельной и контрольных работ студентов заочной формы обучения по дисциплине «Химия»

 

 

Уфа 2015

Составители: О.В. Шитикова, Горлевских О.Г., Журкина И.П.

 

УДК 54(076.5)

Учебное пособие для самостоятельной и контрольных работ студентов заочной формы обучения по дисциплине Химия /Сост.: Журкина И.П., Шитикова О.В., Горлевских О.Г., - Уфа: Уфимский государственный университет экономики и сервиса, 2015.- 60 с.

Настоящие пособие является руководством по выполнению контрольных работ студентами заочной формы обучения и дистанционного обучения. Пособие содержит краткий теоретический материал, примеры решения задач, варианты контрольных заданий. Пособие может быть использовано как руководство для самостоятельной работы и выполнения проверочных работ студентов очной формы обучения.

Пособие предназначено для студентов направлений подготовки 15.03.01 Технологические машины и оборудование, 18.03.01 Химическая технология, 19.03.02 Продукты питания из растительного сырья, 20.03.01 Техносферная безопасность, 29.03.02 Технологии и проектирование текстильных изделий, 29.03.05 Конструирование изделий легкой промышленности, 430301 Сервис.

 

Рецензенты:

Злотский С.С., зав. кафедрой общей и аналитической химии УГНТУ,

д-р хим. наук, проф.

 

Зимин Ю.С., д-р хим. наук; проф., проф. кафедры физической химии

и химической экологии

 

 

Библиогр: 4 назв.


Химия входит в базовую часть дисциплин подготовки бакалавров. При изучении дисциплины студент-заочник выполняет контрольную работу из 10 заданий, если дисциплина изучается в двух семестрах – две контрольные работы по 5 заданий в каждой. Вариант заданий для контрольной работы соответствует двум последним цифрам идентификационного кода студента (зачетной книжки). Таблица вариантов находится в конце настоящего Учебного пособия.



Работу оформляют в рукописном виде в тетради с полями или в печатном на листах формата А4. Оформленная работа должна содержать: титульный лист (образец в Приложении 1), номера и условия заданий, математические вычисления, список использованной литературы. Задания располагают в порядке возрастания номеров, каждое с новой страницы.

За месяц до начала сессии оформленную контрольную работу следует передать на кафедру химии и химической технологии, зарегистрировав в ком. 411 корп. 2, или выслать по электронной почте по адресу hht@ugues.ru. Название файла и сообщения: «Химия ФИО группа». Работа с ошибками может быть возвращена на доработку. Исправленные задачи следует переписать в ту же тетрадь на чистых листах (не в первоначальном тексте) или выслать по электронной почте с пометкой «Исправления Химия ФИО группа».

В сессию учебным планом предусмотрены лабораторные работы. Пропускать лабораторные работы нельзя. К лабораторному занятию необходимо законспектировать методику и иметь однотонный халат (не обязательно белый и новый). Отчет по лабораторной работе предъявляют преподавателю на подпись и приносят с собой на экзамен или зачет.

Студенты, не сдавшие контрольную работу и отчет по ВЫПОЛНЕННЫМ лабораторным работам, не допускаются к зачету и экзамену. Электронный вариант Учебного пособия для самостоятельной и контрольных работ и Методических указаний по выполнению лабораторных работ можно получить в ком. 411, корп. 2 и у преподавателя. Консультации проводятся в день заочника, расписание можно узнать в деканате. Тел. кафедры химии и химической технологии 2285815, адрес электронной почты hht@ugues.ru.


Тема 1 Основные понятия и законы.

Моль, молярная масса, молярный объем, эквивалент

Моль – количество вещества, в котором содержится число Авогадро молекул.

NA=моль-1 (т.е. 6,02·1023 в моле) – число Авогадро.

То есть моль – это порция вещества состоящая из 6,02·1023 штук молекул).

Количество вещества (n) – число молей вещества – используется в химии наряду с массой для характеристики порции вещества (единица измерения: моль). n =N/NA,

где N – число молекул в данной порции вещества.

Моль вещества численно равен молярной массе вещества, выраженной в г.

Молярная масса (М) – масса 1 моля вещества, численно равна молекулярной массе этого вещества (единица измерения: г/моль).

Молекулярная масса (Mr) – сумма относительных атомных масс (указанных в Таблице Менделеева) элементов, образующих молекулу.

Из этого следует, что n = m/М

Молярный объем (VМ) – объем, занимаемый 1 молем вещества (единица измерения л/моль) – важная характеристика газообразных веществ

VМ =М/ρ= V/n ,

где М – молярная масса газа, ρ – плотность газа, V – объем, занимаемый газом, n – количество газа (число молей).

Таким образом, верны соотношения: n =N/NA= m/М= V/VМ

Стехиометрические законы

Закон Авогадро: Равные объемы разных газов содержат при одинаковом давлении и одинаковой температуре равное число молекул.

Поскольку в газах расстояние между молекулами гораздо больше, размера самих молекул, объем газа (V) зависит не от размера молекул и плотности их упаковки, как в жидкостях и твердых веществах, а от внешних условий (температуры и давления).

Следствие из закона Авогадро: при одинаковых условиях равные количества разных газов занимают равные объёмы.

Или: Объем 1 моля (т.е. 6,02·1023 молекул) любого газа при одинаковых условиях есть величина постоянная.

т.е., если n1 = n2, Т12 Р12, то V1газа = V2газа

При нормальных условиях (н.у.)

Т=273K=0°С и Р=101,3·105 Па=1 атм,

VМ(н.у.)=22,4 л

Например: 2г водорода (1 моль) и 32г кислорода (1 моль) занимают при одинаковых условиях одинаковый объем, равный при н.у. 22,4 моль/л.

Расчет объема газа по его массе:

Поскольку VM = V/n, то

V = VM · n = VМ·mгаза/Mгаза.

При н.у. Vгаза = 22,4· n = 22,4·mгаза/Mгаза

Закон сохранения массы вещества, Ломоносов, 1748г.

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

3Fe(тв)+2O2(г)=Fe3O4(тв) 3·56 + 2· (2·16) = (3·56+4·16)

Закон постоянства состава веществ, Пруст, 1808г.

Каждое чистое вещество имеет один и тот же состав независимо от его происхождения. СН4+2О2=СО2+2Н2О

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2

Закон кратных отношений, Дальтон, 1803г.

Количества реагирующих веществ и продуктов реакции относятся между собой, как небольшие целые числа.

Закон простых объемных отношений, Гей-Люсак, 1808г.

Объемы, вступающих в реакцию газов, относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных соединений, как небольшие целые числа.

Закон эквивалентов:вещества реагируют друг с другом и образуются в результате химической реакции в соотношениях, пропорциональных их эквивалентам: m1Э2=m2Э1

Эквивалент – реальная или условная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в реакциях ионного обмена и электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Эквивалентом (Э) – также называют массу вещества в а. е. м. эквивалентную в реакции атомной массе водорода (1,008) или половине атомной массы кислорода (15,9994/2) (единица измерения а. е. м. или отн. ат. ед. массы).

Эквивалентом вещества – также называют количество вещества, которое соединяется без остатка с 1 молем атомов Н (т. е. с 1 г Н2) или замещает это количество водорода в химической реакции (единица измерения г/моль-экв).

Эквивалентное число (z) – целое число ≥ 1, равно числу эквивалентов вещества в 1 молекуле вещества.

Фактор эквивалентности (f) – число ≤1, показывает, какая часть молекулы соответствует эквиваленту вещества.

Молярная масса эквивалента экв, эквивалентная масса) – масса 1 моля эквивалентов вещества (единица измерения г/моль или г/моль-экв).

Мэкв=М·f

Мэкв(Na)= 23 г/моль·1=23 г/моль

Мэкв(Al)= 27 г/моль·1/3=9 г/моль.

Молярный объем эквивалента (Vэкв) – это объем, занимаемый 1моль-экв газа.

При нормальных условиях (н.у.) t=0°C, Р=1 атм

Vэкв2)=22,4/2=11,2 л/моль-экв,

Vэкв2)=22,4/4=5,6л/моль-экв.

Количество эквивалентов вещества (nэкв) – число молей эквивалентов вещества,

nэкв= = = =zn

Правила расчета Мэкв веществ разных классов:

Эквивалент кислоты – такое её количество, которое содержит 1 моль атомов водорода, способных замещаться катионами металла.

Мэкв к-тык-ты/основность к-ты, f=1/основность к-ты

Э(HCl)=HCl Мэкв(HCl)=М(HCl)/1=36,5 г/моль/1=36,5 г/моль

Э(H2SO4)=1/2 H2SO4 Мэкв(H2SO4)=М(H2SO4)/2=98 г/моль/2=49 г/моль

Э(CH3COOH)= CH3COOH Мэкв(CH3COOH)=М(CH3COOH)/1=60 г/моль,

Эквивалент основания – такое его количество, которое содержит 1 моль гидроксильных групп, способных замещаться кислотными остатками.

Мэкв осносн/кислотность основания f=1/кислотность основания

Э(NaOH)= NaOH Мэкв(NaOH)=М(NaOH)/1=40 г/моль/1=40 г/моль

Э(Al(OH)3)=1/3Al(OH)3

Мэкв(Al(OH)3)=М (Al(OH)3)/3=68г/моль/3=22,7г/моль

Эквивалент соли – это такое ее количество, которое приходится на единицу валентности катиона, образующего соль.

Мэкв солисоли/(валентность металла·индекс)

f=1/валентность металла·индекс

Э(Na+Cl)=1 NaCl Мэкв(NaCl)=М(NaCl)/1·=58,5/1=58,5 г/моль

Э(Na+2SO4)=1/2Na2SO4 Мэкв(Na2SO4)=М(Na2SO4)/(1·2)=142/2=71 г/моль

Э(Ca2+SO4)=1/2 CaSO4 Мэкв(CaSO4)=М(CaSO4)/(2·1)=136/2=68 г/моль

Э(Al3+Cl3)=1/3 AlCl3 Мэкв(AlCl3)=М (AlCl3)/(3·1)=133,5/3=44,5 г/моль

Э(Al3+2(SO4)3)=1/6Al2(SO4)3 Мэкв(Al2(SO4)3)=М(Al2(SO4)3)/(3·2)=342/6=57г/моль

Э(Na3[Cr(OH)6])=1/3/Na3[Cr(OH)6] Мэкв(Na3[Cr(OH)6])=М(Na3[Cr(OH)6])/3=223/3=74,3г/моль

Следует понимать, что участвуя разных реакциях вещество может иметь разные эквиваленты и, соответственно, разные факторы эквивалентности. Эквивалент вещества в реакции может не совпадать с эквивалентом этого вещества, определяемого по правилу.

Пример 1 Определите эквивалент Э, фактор эквивалентности f, число эквивалентности z, молярную массу эквивалента H3РO4 рассматривая ее,

а) как многоосновную кислоту,

б) в реакциях ионного обмена Н3РО4+NaОН→NaН2РО42О

Н3РО4+2NaОН→ Na 2НРО4+2Н2О

Н3РО4+3NaОН→Na3РО4 +3Н2О

Решение

а) фосфорная кислота трехосновная, Э(H3РO4)=1/3 H3РO4, f=1/3, z=3

Мэкв к-тык-ты/основность к-ты

М(H3РO4)/3=(3·1+31+4·16)/3=98/3=32,7г/моль

б) Эквивалент в реакциях ионного обмена рассчитываем по числу замещенных катионов Н+ или ОН.

в реакции Н3РО4+NaОН→NaН2РО42О

Э(H3РO4)=H3РO4, f=1, z=1,

Мэкв = f·М(H3РO4)= 98г/моль

в реакции Н3РО4+2NaОН→ Na 2НРО4+2Н2О

Э(H3РO4)= 1/2H3РO4, f=1/2, z=2,

Мэкв =f ·М(H3РO4)=1/2·98=49 г/моль

в реакции Н3РО4+3NaОН→Na3РО4 +3Н2О.

Э(H3РO4)= 1/3H3РO4, f=1/3, z=3,

Мэкв =f·М(H3РO4)=1/3·98=32,7 г/моль

Пример 2

Определите эквивалент Э, фактор эквивалентности f, число эквивалентности z, молярную массу эквивалента сульфита калия К2SO3, рассматривая его,

–2е
а) как соль

+6е
б) в реакции окисления-восстановления, как окислитель K2S+4O3 → K2S+6O4

г) в окисления-восстановления реакции, как восстановитель K2S+4O3 → K2S-2

Решение

а) эквивалент соли рассчитывают на единицу валентности катиона, образующего соль f=1/(валентность металла·индекс) =1/(1· 2)

Э(K2SO3)=1/2 K2SO3, f=1/2, z=2

Мэкв солисоли/(валентность металла·индекс)

М(K2SO3)/(1·2)=(2·39+32+3·16) )/2=158/2=79





Читайте также:


Рекомендуемые страницы:


Читайте также:
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...
Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение...
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...

©2015 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.

Почему 3458 студентов выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.017 сек.)