Методические рекомендации к выполнению контрольных работ по дисциплине «Химия» для студентов - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Методические рекомендации к выполнению и защите курсовых работ по... 1 336.27kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ включают методические... 2 488.03kb.
Методические рекомендации по выполнению контрольных работ Оренбург... 1 463.36kb.
Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине... 1 357.55kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ №1, 2 Для самостоятельной... 2 257.57kb.
Методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине... 1 275.3kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ Для самостоятельной... 1 248.58kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ Для самостоятельной... 2 277.85kb.
Методические указания по выполнению контрольных работ, варианты контрольной... 1 210.61kb.
Методические рекомендации по выполнению выпускных квалификационных... 2 753.17kb.
Методические указания к выполнению контрольных работ по дисциплине... 1 8.84kb.
1. Основные задачи современного конструирования (к) 2 588.54kb.
- 4 1234.94kb.
Методические рекомендации к выполнению контрольных работ по дисциплине «Химия» для - страница №1/3

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ


Бийский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

          1. «Алтайский государственный технический университет
          2. им. И.И. Ползунова»

Т.И. Макрушина, А.Н. Паседкина, А.Л. Верещагин



Индивидуальные РАСЧЕТНЫЕ задания

Методические рекомендации к выполнению

контрольных работ по дисциплине «Химия» для студентов

специальностей 160700.65, 170100.65 и направлений подготовки 151900.62,230400.62, 100800.62, 151000.62, 190600.62, 240700.62, 270800.62 всех форм обучения





Бийск


Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова

2013



УДК 546 (075.5)

Рецензент: Г.В.Багров, к.х.н., доцент БТИ АлтГТУ




Макрушина, Т.И.

Индивидуальные расчетные задания: методические рекомендации к выполнению контрольных работ по дисциплине «Химия» для студентов специальностей 160700.65, 170100.65 и направлений подготовки 151900.62, 230400.62, 100800.62, 151000.62, 190600.62, 240700.62, 270800.62 всех форм обучения / Т.И. Макрушина, А.Н. Паседкина, А.Л. Верещагин; Алт. гос.техн. ун-т,БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2013. – 81 с.


Методические рекомендации содержат примеры решения задач, контрольные задачи и правила их выбора по дисциплине «Химия»




УДК 546 (075.5)
Рассмотрены и одобрены

на заседании кафедры общей

химии и экспертизы товаров.

Протокол № от ..2013 г.






© Макрушина Т.И.,

Паседкина А.Н.,

Верещагин А.Л.,2013

© БТИ АлтГТУ, 2013





СОДЕРЖАНИЕ


Содержание

3

Введение

4

1 Строение вещества

6

1.1 Теоретическая часть

6

1.2 Примеры решения задач

8

1.3. Задачи индивидуального расчетного задания

15

2 Растворы и химическое равновесие

24

2.1 Теоретическая часть

24

2.2. Примеры решения задач

26

2.3. Задачи индивидуального расчетного задания

35

3 Химическая кинетика и термодинамика

38

3.1 Теоретическая часть

38

3.2 Примеры решения задач

40

3.3 Задачи индивидуального расчетного задания

49

4 Окислительно-восстановительные процессы

58

4.1 Теоретическая часть

58

4.2 Примеры решения задач

59

4.3 Задачи индивидуального расчетного задания

66

5 Правила выбора задач индивидуальных расчетных заданий

76

Литература

81

ВВЕДЕНИЕ

Химия − одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате химических реакций, а также фундаментальных законах, которым эти превращения подчиняются.  Химия является не только общетехнической, но и общеобразовательной наукой. Поэтому инженер любой специальности должен обладать достаточными знаниями в области химии.

В результате изучения дисциплины Химия студенты должны прочно усвоить основные законы химии и овладеть техникой химических расчетов; выработать навыки самостоятельного выполнения решения поставленных задач. Выполнение индивидуальных заданий является одной из форм самостоятельной работы студентов.



В данных методических рекомендациях студентами будут освоены следующие общекультурные и профессиональные компетенции:

100800 «Товароведение» – владение культурой мышления, способность к восприятию информации, обобщению, анализу, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1); способность применять знания в области естественно-научных и прикладных инженерных дисциплин для организации торговых процессов (ПК-6);

151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» – способность к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);

160700 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» – творческое принятие основных законов естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

170100 «Боеприпасы и взрыватели» – способность представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-7); способность выявить естественно-научную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь для их решения соответствующий физико-математический аппарат (ПК-8);

151000 «Технологические машины и оборудование» – способность к целенаправленному применению базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности (ОК-9); умение выбирать основные и вспомогательные материалы и способы реализации основных технологических процессов, применять прогрессивные методы эксплуатации технологического оборудования при изготовлении изделий машиностроения (ОК-11); умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машин, приводов, систем, различных комплексов, машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ОК-12);

190600 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» – использование основных законов естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10); умение выбирать материалы для применения при эксплуатации и ремонте транспортных машин и транспортно-технологических комплексов различного назначения с учетом влияния внешних факторов и требований безопасной и эффективной эксплуатации и стоимости (ПК-10); владение умением проводить измерительный эксперимент и оценивать результаты измерений (ПК-20);

240700 «Биотехнология» – стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, приобретение новых знаний в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7); владение планированием эксперимента, обработкой и представлением полученных результатов (ПК-8);

270800 «Строительство» – использование основных законов естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1).



1 Строение вещества
1.1 Теоретический часть
Закон эквивалентов
Эквивалент Э(X) – реальная или условная частица вещества X, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.

Фактор эквивалентности fэ(X) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (Таблица 1).

Молярная масса эквивалента вещества Mэ(X) – масса одного моля эквивалента этого вещества. Она равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X:
Mэ(X) = fэ(X) ∙ M(X). (1.1)
Количество вещества эквивалента nэ(X) – количество вещества в молях, в котором частицами являются эквиваленты. Его находят как отношение массы вещества к молярной массе эквивалента вещества:

. (1.2)

Эквивалентный объем или объем моля эквивалента Vэ(X) – это объем, который занимает один моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях (н.у.).

В результате работ И. Рихтера был открыт закон эквивалентов (1793 г.): все вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Смысл этого закона заключается в том, что моль эквивалентов одного вещества реагирует точно с молем эквивалентов другого вещества, а n молей эквивалентов одного вещества с n молями эквивалентов другого вещества.

Математически закон эквивалентов можно записать:



, (1.3)
Таблица 1 – Формулы расчета фактора эквивалентности


Частица

Фактор эквивалентности

Примеры

Элемент

fЭ(В) = 1/В(Э),

где В(Э) – валентность элемента



Фактор эквивалентности хрома в оксиде хрома (III) : fЭ() = 1/3

Простое

вещество

fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э),

где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле),



В(Э) – валентность элемента

fЭ(H2) = 1/(2×1) = 1/2;

fЭ(O2) = 1/(2×2) = 1/4;

fЭ(Cl2) = 1/(2×1) = 1/2;

fЭ(O3) = 1/(3×2) = 1/6

Оксид

fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э),

где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида),



В(Э) – валентность элемента

fЭ(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6;

fЭ(CrO) = 1/(1×2) = 1/2;

fЭ(H2O) = 1/(2×1) = 1/2;

fЭ(P2O5) = 1/(2×5) = 1/10

Кислота

fЭ(В) = 1/n+),

где n(H+) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты)



fЭ(H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1)

или


fЭ(H2SO4) = 1/2

(основность равна 2)



Основание

fЭ(В) = 1/n(OН-),

где n(ОH) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания)



fЭ(Cu(OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или

fЭ(Cu(OH)2) = 1/2

(кислотность равна 2)



Соль

fЭ(В) = 1/n(MeВ(Me)= 1/n(А)·В(А),

где n(Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли),



В(Ме) – валентность металла; n(А) – число кислотных остатков, В(А) – валентность кислотного остатка

fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или

fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)

 


Частица в окислительно-восстановительных реакциях

fЭ(В) = 1/,

где – число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления



Fe2+ + 2e- → Fe0

fЭ(Fe2+) =1/2;

 


Ион

fЭ(В) = 1/z,

где z – заряд иона



fЭ(SO42–) = 1/2


, (1.4)

, (1.5)

где m – массы веществ A и B;



, – молярные массы эквивалентов веществ A и B;

, – объемы газов A и B при н.у.;

, – эквивалентные объемы газов A и B при н.у.

Молярная масса эквивалента сложного вещества обладает свойством аддитивности и равна сумме молярных масс эквивалентных его составляющих частей [1]:
Mэ(AxBy) = Mэ(A) + Mэ(B) (1.6)
1.2 Примеры решения задач
Пример 1. Определите значение формульного количества вещества (моль) в оксиде хрома(III), затраченном на получение 21,4 г хромита (III) натрия по реакции

Cr2O3  +  Na2CO3 =2NaCrO2 + CO2

Рассчитайте также объем (л, н.у.) выделившегося газа.

Решение


Дано:

т (NaCrO2) = 21,4 г

М(NaCrO2) =106,98 г/моль

VМ = 22,4 л/моль
Найти:

п(Cr2O3)

V(СО2)


n 0,2 моль

Cr2O3  +  Na2CO3 = 2NaCrO2 + CO2

1 моль 2 моль 1 моль

Находим формульное количество хромита (III) натрия



n(NaCrO2) = 21,4/106,9 = 0,2 моль

Находим формульное количество оксида хрома (III)



п(Cr2O3) = п(NaCrO2) ν(Cr2O3) / ν(NaCrO2) = 0,2 · 1 / 2 = 0,1 моль;

Находим объем углекислого газа



V(CO2)  = VМ · п(CO2) = VM · п(Cr2O3) · ν(CO2) / ν(Cr2O3) = 22,4 · 0,1 · 1/1 =

= 2,24 л


Ответ. В данной реакции участвует 0,1 моль Cr2O3 и образуется 2,24 л СО2.


Пример 2. Рассчитайте объем  (мл) воды, необходимый для проведения реакции

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4

если имеется  99,85 г карбида алюминия. Плотность воды принять равной 0,9982 г/мл

Решение


Дано:

т(Al4C3)= 100 г

ρ(H2O) = 1 г/мл



М(H2O) = 18 г/моль

М(Al4C3)= 144 г/моль

Найти:


V(H2O)


0,69 моль n

Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4

1 моль 12 моль

Находим формульное количество Al4C3



n(Al4C3) = 100/144=0,69 моль

Находим формульное количество воды



п (H2O)= п(Al4C3)· ν(H2O) /ν(Al4C3) = = 0,69·12/1 = 8,28 моль

Рассчитываем объем воды



V(H2O) = m(H2O) / ρ( H2O) =

= п (H2O) · М(H2O) / ρ( H2O)=

= 8,28 · 18,02 / 0,9982 =

= 149 мл


Ответ. Для проведения данной реакции надо взять 149 мл Н2О.

следующая страница >>