Неорганическая химия. Общая химия : сборник экзаменационных задач

АННОТАЦИЯ 

Сборник задач предназначен студентам 1-го курса, сдающим 
экзамен по неорганической химии в первом семестре, а также 
студентам групп МЭ 2-го курса МИСиС, и содержит варианты 
типичных 
экзаменационных 
заданий, 
предлагаемых 
студентам 
разных факультетов. Для студентов каждого факультета рассмотрены 
два варианта заданий: первый – с решениями, и второй – с ответами. 
Цель авторов пособия – помочь студентам лучше подготовиться к 
экзамену. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический 
университет) (МИСиС) 2000 

КУРДЮМОВ Георгий Михайлович 
ТЕР-АКОПЯН Марина Норайровна 
БОЛОТИНА Ольга Алексеевна 
ЛОБАНОВА Вера Геннадьевна 
БАЛАШОВА Ольга Мечиславовна 
СОКОЛОВА Юлия Васильевна 

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ 

Раздел: Общая химия 

Сборник экзаменационных задач 
для студентов 1 курса всех специальностей 

Рецензент проф. Москвитин В.И.  

Объем   33  стр.  
Тираж  1030  экз. 

Заказ 
Цена “С” 
Регистрационный   № 372 

Московский государственный институт стали и сплавов, 
117936 Москва, Ленинский пр-т, 4 
Типография МИСиС, ул. Орджоникидзе, 8/9 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ ..................................................................... 
4 

1. Группы М1-6, К4 ……................................................ 
6 

2. Группы Ц1-5, С1-6, К2, 3, 5....................................... 
13 

3. Группы Т1-3 ………………………......................…… 
19 

4. Группы МИ-1; 2, ММ-1, 2; МА, МП, ПМ; 
МЭ-1, 2, 3…………………......................................... 
26 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

–Разве ты не знаешь, что изумруд зелёный? 
–Я ничего не знаю, – с гордостью возразил 
Страшила. – Вот когда у меня будут мозги, тогда я всё буду знать! 

А. Волков. Волшебник Изумрудного города 

Я знал предмет порядочно, но было два вопроса, которые мне были совершенно неизвестны. 

Л.Н. Толстой. Юность 

Уважаемые студенты! 

В настоящее время экзамен по химии в нашем институте проводится либо в письменной форме, либо в форме компьютерного экзамена. Настоящий сборник задач содержит примеры экзаменационных заданий, при этом для каждого факультета приведен один вариант с решениями, а другой – с ответами.  

Проработка материала сборника поможет вам получить представление об уровне и объёме экзаменационного задания, ещё раз поупражняться в решении задач, лучше освоить курс химии. Однако 
необходимо отметить, что авторы не ставили себе целью охватить все 
возможные типы задач. Нередко приходиться слышать возмущённые 
голоса студентов: "А мы такую задачу не решали!" Экзаменационная 
задача неправомерна только в том случае, если она затрагивает вопросы, выходящие за пределы лекционного курса. В действительности содержание всех без исключения экзаменационных заданий полностью адекватно прослушанному вами курсу лекций. Поэтому будьте готовы к тому, что вам обязательно предложат задачи, которые вы 
"не решали" – как раз для того, чтобы проверить, освоили ли вы курс 
химии, ориентируетесь ли в нём, или механически воспроизводите 
решение "типовой задачи". 

Условием допуска к экзамену является выполнение программы лабораторно-практических занятий, и в первую очередь – выполнение и защита лабораторных работ. Успеваемость студента оценивается 
преподавателем, 
проводящим 
в 
группе 
лабораторнопрактические занятия и проставляющим в течение семестра три модульные оценки. Отсутствие хотя бы одной модульной оценки в журнале преподавателя означает, что студент не выполнил программу 
семестра и не имеет допуска к экзамену. Студенты, имеющие задол4 

ВВЕДЕНИЕ 

женность по выделенным контрольным работам (соответствующая 
модульная оценка "0"), допускаются к экзамену, но для получения 
положительной оценки на экзамене они должны показать более высокий результат по сравнению со студентами, не имеющими такой задолженности. Студенты, имеющие модульные оценки не ниже "4", 
имеют право на досрочную сдачу экзамена. Студенты, имеющие все 
три модульные оценки "5", автоматически получают экзаменационную оценку "отлично". 

Подготовка к экзамену должна включать проработку материала лекций и учебника, записей, сделанных на лабораторнопрактических занятиях, решение задач из сборника задач для самостоятельной работы студентов (авторы Коржуков Н.Г. и Стаханова С.В.). Рекомендуем также использовать пособие Коржукова Н.Г., 
содержащее методические указания по выполнению количественных 
расчётов по общей и неорганической химии, и пособие Болотиной О.А. и Соколовой Ю.В. "Окислительно-восстановительные реакции". 

На экзамене вы можете пользоваться калькулятором и собственным конспектом лекций по химии (включая раздаточный материал) – это ваша разрешённая и единственная шпаргалка. Необходимые 
справочные данные – периодическая система элементов, константы 
диссоциации слабых электролитов и т. д. – на письменном экзамене 
предоставляются экзаменатором, а на компьютерном – включаются в 
компьютерную программу. 

Желаем вам добросовестно подготовиться и успешно сдать 
экзамен по химии! 

Авторы пособия 

5

1. ГРУППЫ М1-4, К4 

Вариант 1 

Задача 1. В составе чугуна 3 % углерода. Определите число атомов 
углерода в 1 кг чугуна. Сколько атомов железа приходится 
на один атом углерода, если пренебречь прочими примесями? 

Решение 
Вычислим массу углерода в 1 кг чугуна: 

 
mС = (1000 г ⋅ 3 %)/100 % = 30 г. 

Количество вещества углерода, соответствующее 30 г: 

 
nС = mС/MС = 30 г/(12 г/моль) = 2,5 моль. 

Число атомов углерода: 

 
N = nСNА = 2,5 моль ⋅ 6,02 ⋅ 1023 моль–1 = 1,5 ⋅ 1024. 

Аналогично вычислим количество вещества железа: 

 
nFe = mFe/MFe = 970 г/(56 г/моль) = 17,32 моль. 

Поскольку 1 моль железа и 1 моль углерода содержат равное число 
атомов, для определения числа атомов железа, приходящихся на один 
атом углерода, достаточно найти отношение 

 
nFe:nС = 17,32/2,5 ≈ 7. 

Задача 2. При разложении пероксида водорода получилось 33,6 л 
кислорода (н. у.) и выделилось 294 кДж тепла. Какова стандартная 
энтальпия 
образования 
H2O2, 
если 

= –286 кДж/моль? 
ΔНобр H O
2
ж
.
(
)
o

Решение 
Уравнение реакции разложения пероксида водорода имеет вид: 

6 

1. Факультет МТРЭ (кроме групп МЧА-2 и СМ-1) 

 
2H2O2 = O2 + 2H2O. 

В соответствии с условием задачи, количество вещества кислорода, образовавшегося в результате разложения, составляет 

33

22

3

2

,6

,4

л

л /моль
моль
=
, т. е. в 3/2 раза больше, чем в рассмотренном 

ранее уравнении. Умножив все коэффициенты приведённого уравнения на 3/2, составим термохимическое уравнение: 

 
3H2O2(ж) = 2
3 O2(г) + 3H2O(ж) , ΔH°реакции = –294 кДж. 

Для определения значения стандартной энтальпии образования пероксида водорода используем следствие из закона Гесса: 

ΔH°реакции = 3
+
ΔНобр H O
2
ж
.
(
)
o
3

2 ΔНобр.O2(г)
o
– 3
 
ΔНобр.H O
2
2 ж
(
)
o

Стандартная энтальпия образования газообразного кислорода равна 
нулю. Решаем уравнение: 

 
–294 = 3⋅(–286) – 3
 
ΔНобр.H O
2
2 ж
(
)
o

Отсюда: 
= –188 кДж/моль.  
ΔНобр.H O
2
2 ж
(
)
o

Задача 3. Вычислите равновесные концентрации веществ в системе 
H2(г) + I2(г)      2HI(г), если начальные концентрации иода 
и водорода равны 2 и 1,2 моль/л, а к моменту равновесия 
20 % водорода вступило в реакцию. 

Решение 

Рассчитаем, как изменилась концентрация водорода к момен
ту достижения равновесия: 
= (1,2 моль/л)
ΔсH2

20

100

%

%

 = 0,24 моль/л. 

Концентрация водорода при равновесии: 

 
[H2] = 1,2 моль/л – 0,24 моль/л = 0,96 моль/л. 

7

Сборник экзаменационных задач 
В соответствии с уравнением реакции, концентрация иода уменьшится также на 0,24 моль/л и к моменту равновесия составит: 

 
[I2] = 2 моль/л – 0,24 моль/л = 1,76 моль/л. 

Вычислим равновесную концентрацию образующегося иодоводорода, 
приняв во внимание, что начальная концентрация продукта реакции 
(если это специально не оговорено в условии задачи) равна нулю, а по 
уравнению реакции из 1 моль иода и 1 моль водорода образуются 2 
моль иодоводорода: 

 
[HI] = 2 ⋅ 0,24моль/л = 0,48 моль/л. 

Задача 4. Какова мольная доля едкого натра в 4 н. растворе с плотностью 1,1 г/cм3? 

Решение 
Мольная доля едкого натра вычисляется по уравнению: 

(
)
 
χ NaOH
NaOH
NaOH
H O
2
=
+
n
n
n
. 

Рассчитаем количество вещества едкого натра и воды в 1 л раствора. 
Масса 1 л раствора: 

 
mраствора = Vраствора⋅ρ = 1000 см3 ⋅ 1,1 г/см3 = 1100 г. 

По условию, в 1 л раствора содержится 4 грамм-эквивалента NaOH. 

 
ЭNaOH = Mr(NaOH)/1 = 40, 

т. е. 1 грамм-эквивалент NaOH равен 40 г. 
Масса едкого натра в 1 л раствора: mNaOH = 4 ⋅ 40 г = 160 г. 
m
Масса растворителя: 
= 1100 г – 160 г = 940 г. 
H O
2

n
m
M
H O
H O
H O
2
2
2
= 940 г/(18 г/моль) = 52,2 моль. 
=

Зная 
 и 
 (последняя величина соответствует числу 

грамм-эквивалентов NaOH), рассчитаем мольную долю: 

nH O
2
nNaOH

 
χNaOH = 4/(4 + 52,2) = 0,0711. 

8 

1. Факультет МТРЭ (кроме групп МЧА-2 и СМ-1) 

Задача 5. В 0,1 М растворе хлорноватистой кислоты степень диссоциации 0,1 %. При какой концентрации степень диссоциации достигнет 1 %? 

Решение 
Хлорноватистая кислота диссоциирует по уравнению 

 
HСlO      H+ + ClO–

и является слабым бинарным электролитом, для которого применим 
закон разбавления Оствальда. 

Используя имеющиеся данные, вычислим константу диссоциации хлорноватистой кислоты: 

 
Kдис = cα2 = 0,1⋅(10–3)2 = 10–7. 

Зная константу диссоциации, рассчитаем концентрацию c΄, при которой α΄ = 10–2: 

 
c΄ = Kдис/α΄2 = 10–7/(10–2)2 = 10–3моль/л. 

Задача 6. Два элемента Периодической системы имеют значение эквивалентов в их водородных соединениях, равное 39. Каковы значения эквивалентов в их высших оксидах? 

Решение 

Эквивалент элемента в соединениях рассчитывается по формуле: Э = Ar/В, где В – валентность. В соответствии с этим, эквивалент 39 имеют калий и селен, их водородные соединения KH и H2Se. 
Оксиды этих элементов описываются формулами K2O и SeO3. 

Эквивалент калия в кислородном соединении совпадает с 39, а 
для селена степень окисления в его высшем оксиде равняется VI. Значение эквивалента селена ЭSe = 79/6 = 13,2.  

Задача 7. Составьте уравнение реакции золота с концентрированной 
селеновой кислотой, укажите коэффициент перед окислителем. 

Решение 
Для составления уравнения выбираем метод полуреакций. 

 
Au + H2SeO4 → Au2(SeO4)3 + SeO2 + H2O 

9

Сборник экзаменационных задач 

восстановитель Au – 3e  = Au3+     
 
 
2 

окислитель 
SeO4

2– + 4H+ + 2e  = SeO2 + 2H2O 
3 

После суммирования полуреакций получаем: 

 
2Au + 3SeO4

2– + 12H+ = 2Au3+ + 3SeO2 + 6H2O. 

Переносим коэффициенты в уравнение: 

 
2Au + 6H2SeO4 (конц) = Au2(SeO4)3 + 3SeO2 + 6H2O 

Окислитель – селеновая кислота, коэффициент перед нею равен 3. 

Задача 8. Найдите эквивалент диоксида марганца в реакции его восстановления в кислой среде до катиона Mn2+. 

Решение 
Составляем уравнение полуреакции для названного превращения: 

 
MnO2 + 4H+ + 2е = Mn2+ + 2H2O. 

Диоксид марганца – окислитель. Эквивалент окислителя определим 
по формуле: 

Эок = Mr/(число электронов, принятых одной молекулой окислителя).  

Следовательно, ЭMnO2 = 87/2 = 43,5. 

10 

1. Факультет МТРЭ (кроме групп МЧА-2 и СМ-1) 

Вариант 2 

Задача 1. Какова относительная плотность доменного газа по 
воздуху? Состав доменного газа: 20 % СО2, 25 % СО, 55 % N2 (по 
массе). 

Ответ: 1,04. 

11

ΔH°

Задача 2. Какова энтальпия реакции восстановления 1 моль 
диоксида титана алюминием, если ΔH°
= –912 кДж/моль, 

а 
= –1669 кДж/моль? 

обр.TiO2(г)

обр.Al O
2
3(т)

Ответ: –200,6 кДж. 

Задача 3. Восстановление оксида железа (III) углеродом соответствует уравнению:  

 
3Fe2O3(т) + C(т)         2Fe3O4(т) + CO(г). 

а) составьте выражение для константы равновесия процесса; 
б) укажите молекулярную массу оксида железа, выход которого увеличится при вакуумировании системы. 

Ответ: а) K = [CO]; б) 232. 

Задача 4. Укажите мольные проценты едкого кали в его 2 н. 
растворе с плотностью 1,08 г/см3. 

Ответ: 3,6 %. 

Задача 5. Каково значение рН в 0,1 М растворе ацетата натрия? Константа диссоциации уксусной кислоты равна 10–5. 

Ответ: 9.