Неорганическая химия : сборник задач повышенной сложности

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 1995 

Кафедра общей и неорганической химии 

Л.Г. Титов 
И.Н. Чижова 

Неорганическая химия 

Сборник задач повышенной сложности 

Под редакцией профессора В.И. Деляна 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2010 

УДК 546 
 
Т45 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. И.В. Николаев 

Титов Л.Г., Чижова И.Н. 
Т45  
Неорганическая химия: Сб. задач повышенной сложности / 
Под ред. В.И. Деляна. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2010. – 43 с. 
ISBN 978-5-87623-332-5 

В сборнике задач по общей и неорганический химии повышенной сложности представлены задачи, которые рекомендуются хорошо успевающим 
студентам, а также необходимы для подготовки к внутривузовским, городским и общероссийским олимпиадам по химии. Задачник включает все разделы курса общей и неорганической химии, изучающиеся в НИТУ «МИСиС». В конце пособия приведены ответы на задачи. 
Предназначен для студентов 1-го курса всех специальностей НИТУ 
«МИСиС». 

УДК 546 

ISBN 978-5-87623-332-5 
© Титов Л.Г., 
Чижова И.Н., 2010 

СОДЕРЖАНИЕ 

Предисловие..............................................................................................4 
1. Стехиометрия........................................................................................5 
2. Химическая кинетика и равновесие....................................................8 
3. Термохимия и термодинамика ..........................................................12 
4. Свойства растворов ............................................................................17 
5. Строение атома и химическая связь .................................................21 
6. Окислительно-восстановительные реакции.....................................23 
7. Комплексные соединения..................................................................25 
8. Электрохимия .....................................................................................27 
9. Смешанные задачи .............................................................................30 
10. Ответы и решения.............................................................................34 

Предисловие 

Настоящее пособие представляет собой в значительной мере переработанное и расширенное издание пособия Л.Г. Титова и 
И.Н. Чижовой «Общая и неорганическая химия (Сборник задач повышенной трудности)». Оно предназначено для хорошо успевающих 
студентов в целях повышения их интереса к химии, а также служит 
для подготовки к химическим олимпиадам. Издание дополнено задачами, представленными на олимпиадах НИТУ «МИСиС» и г. Москвы в период 1998–2008 гг. 
Перед каждым разделом задачника помещен перечень теоретических вопросов, которые нужно проработать студенту для решения 
задач данного раздела. Ряд теоретических вопросов не входит в программу курса общей и неорганической химии, хотя задачи на такие 
темы предлагаются на городских и общероссийских олимпиадах. 
Предполагается, что студент попробует решить задачу самостоятельно, а затем сверит свое решение с приведенным ответом. Мы 
надеемся, что решение усложненных задач поможет студентам развить химическое мышление и вызвать интерес к химии, а также 
явится одной из форм работы с хорошо успевающими студентами.  

1. СТЕХИОМЕТРИЯ 

1. Закон сохранения массы. 
2. Закон постоянства состава. 
3. Закон эквивалентов. 
4. Моль. Закон Авогадро. 
5. Уравнение Клапейрона–Менделеева. 
6. Способы выражения концентрации растворов. 

1.1. При смешивании растворов соляной кислоты и гидрокарбоната натрия (в эквивалентных количествах) выделился газ, объем которого в три раза больше объема полученного раствора (н.у., растворимостью газа пренебречь). Какова концентрация поваренной соли в 
полученном растворе? 

1.2. Колба емкостью 280 мл, наполненная хлором при н.у., имеет 
массу 71,01 г. Эта же колба, наполненная неизвестным газом при н.у., 
имеет массу 70,672 г. Определите молярную массу неизвестного газа. 

1.3. Насыщенный при 20 oC водный раствор хлорида трехвалентного металла имеет концентрацию 31,5 %. Из 40 г этого раствора выпарили 4 г воды, в результате чего выпало в осадок 5,3 г кристаллогидрата, содержащего 6 молекул воды, при этом раствор остался насыщенным. Найдите формулу соли. 

1.4. Газовая смесь состоит из двух оксидов, содержащих соответственно 57,14 и 53,33 % масс. кислорода. Относительные молекулярные массы этих оксидов соответственно равны 28 и 30, а плотность 
газовой смеси по водороду равна 14,5. Какие оксиды входят в состав 
смеси? Вычислите состав смеси в процентах по объему. 

1.5. Относительная молекулярная масса кислоты, содержащей 
иод, равна 176. При реакции этой кислоты с сероводородом образуются I2 , S и H2O. В полученной после реакции смеси на 1 моль I2 
приходится 5 молей S. Определите формулу кислоты. 

1.6. 0,4948 г иода при 900 °С занимают объем 249,8 мл. Давление 
пара иода при этой температуре 641 мм рт. ст. Молекулы иода частично диссоциируют по уравнению I2 ⇔ 2I. 
Вычислите:  а) среднюю молекулярную массу паров иода; 
 
б) процентное содержание по массе паров молекулярного иода в смеси. 

1.7. Дихлориды олова и ртути (суммарное количество 30 г) растворили в воде и слегка подкислили. После продолжительного пере

мешивания образовался 1 г осадка. Каково процентное содержание 
дихлорида олова в исходной смеси?  

1.8. Замкнутый сосуд разделен перегородкой на две равные части. 
В одной части находится О2, в другой – NO. Температура 40 oС, давление 100 кПа. Определите давление в сосуде и объемный состав 
смеси в процентах после снятия перегородки, если образующаяся 
смесь имеет плотность по водороду 25.  

1.9. Оксид кремния (IV) сплавили с оксидом кальция. Каков массовый состав смеси (%) после взаимодействия 10,08 г оксида кальция 
с 6 г оксида кремния, если в результате реакции получается соль 
CaSiO3? 

1.10. 6,74 г сплава, содержащего Pb, Al, Cu и Zn, растворили в 
50%-ной азотной кислоте. При добавлении раствора серной кислоты 
выпал осадок А, масса которого 3,03 г. Через оставшийся раствор 
пропустили сероводород. Выпавший осадок подвергли обжигу на 
воздухе и получили 3,2 г вещества В. Раствор прокипятили и охладили, добавили избыток аммиака. Выпал аморфный осадок С, его масса 
после прокаливания 1,53 г. Определите процентный состав сплава. 

1.11. Имеется сплав двух металлов, взятых в молярном соотношении 1 : 1. При растворении в избытке соляной кислоты навески сплава массой 1,02 г или при обработке 1,7 г сплава избытком нагретого 
раствора NaOH получается один и тот же объем водорода 1120 мл 
(н.у.). Из каких металлов состоит сплав, каков его процентный состав? 

1.12. Неизвестный металл массой 13 г обработали избытком очень 
разбавленного раствора азотной кислоты. К полученному раствору 
прибавили избыток раствора щелочи и прокипятили, при этом выделилось 1,12 л газа (н.у.). Установите, какой металл был растворен в 
азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций. Подтвердите ответ расчетами. 

1.13. При пропускании 5,6 л H2S (н.у.) через раствор, содержащий 10 г 
щелочи NaOH, образовалась соль и вода. Определите формулу соли. 

1.14. Из стального баллона, содержащего кислород при 15 атм, выпускают 50 л кислорода при давлении 1 атм, что приводит к снижению 
давления в баллоне до 12 атм. Вычислите объем баллона (Т = const). 

1.15. При прокаливании 2,42 г кристаллогидрата нитрата меди (II) 
масса вещества уменьшилась на 1,62 г, при этом образовалась безводная соль. Установите формулу кристаллогидрата. 

1.16. В замкнутом сосуде находится смесь из 5 г водорода и 14 г 
азота. Определите, как изменилось давление в сосуде после реакции, 
если один из компонентов прореагировал полностью. 

1.17. В замкнутом сосуде взорвали смесь из 6 г водорода и 71 г 
хлора (н.у.). Определите изменение давления в сосуде после взрыва 
при н.у., если один из газов прореагировал полностью. 

1.18. Твердый хлорид аммония при нагревании распадается на газы. В трех запаянных сосудах объемом 1 л каждый содержится 0,2; 1 
и 2 моль хлорида аммония соответственно. Сосуды нагревают до 
температуры, при которой давление в сосуде, содержащем 0,2 моль 
вещества, достигает 0,33 атм. Вычислите давление в других сосудах. 

1.19. Колба емкостью 560 мл, заполненная углекислым газом при 
н.у., весит 145,1 г, а колба, заполненная неизвестным газом, весит 
145,78 г (н.у.). Определите молекулярную массу неизвестного газа. 

1.20. Образец амальгамы цинка массой 20 г растворили в азотной 
кислоте, затем полученный раствор обработали избытком едкого натра. Выпал осадок массой 13 г. Рассчитайте состав амальгамы (%) и 
составьте уравнения соответствующих реакций. 

1.21. При взаимодействии кристаллогидрата бромида натрия массой 1,39 г с избытком нитрата серебра (I) получено 1,88 г осадка. Определите формулу кристаллогидрата бромида натрия. 

1.22. Какой воздух более тяжелый: влажный или сухой? Ответ 
обоснуйте. 

1.23. При прокаливании 2,94 г кристаллогидрата нитрата цинка 
масса вещества уменьшилась на 2,16 г. Установите формулу кристаллогидрата. 

1.24. При взаимодействии сульфата металла массой 5,7 г со щелочью 
образуется 2,6 г гидроксида металла. Определите эквивалент металла. 

1.25. Из стального баллона объемом 40 л, в котором находится 
40 кг хлора при давлении 8 атм и температуре 20 оС, расходуют 5 кг 
хлора. Каково давление оставшегося хлора в баллоне? 

1.26. Выведите формулу кристаллогидрата сульфата одновалентного металла с массовой долей металла 14,3 %. 

1.27. Колбу заполнили углекислым газом (н.у.) и взвесили, затем 
заполнили кислородом (н.у.) и снова взвесили. Разница между массами составила 0,535 г. Каков объем колбы? 

2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА 
И РАВНОВЕСИЕ 

1. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. 
2. Закон действующих масс для скорости. Константа скорости. 
Порядок реакции. 
3. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. 
4. Химическое равновесие. Константа равновесия. Равновесные 
концентрации. Принцип Ле-Шателье. 

2.1. Экспериментально найдено, что скорость реакции разложения 

озона 2О3 (г) = 3О2(г) задается уравнением 
(
)

(
)

2
3

2

O

O

C
v
k C
=
. 

Покажите, что этот экспериментальный результат можно объяснить тем, что реакция протекает в две стадии: 
О3 ⇔ О2 + О (быстрая стадия, константа скорости k1); 
О + О3 ⇔ 2О2 (медленная стадия, константа скорости k2). 

2.2. Газовая реакция 
2NO + Cl2 = 2NOCl протекает в две стадии: 
NO + Cl2 = NOCl2 (быстрая стадия, константа скорости k1); 
NOCl2 + NO = 2NOCl (медленная стадия, константа скорости k2). 
Покажите, что эта реакция третьего порядка. 

2.3. За какое время τ2 пройдет реакция 
аА + bB → продукты 
при 60 оС, если при 20 оС она заканчивается за 40 мин (τ1), а энергия 
активации реакции Еакт = 125,5 кДж/моль. (Зависимость константы 
скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениу
са 

акт

0

E

RT
k
k e
−
=
.) 

2.4. Реакция разложения 
CH3CHO → CH4 + CO, протекающая 
при 
800 К 
в 
газовой 
фазе, 
имеет 
энергию 
активации 
Еакт = 191 кДж/моль. Реакция ускоряется парами иода, причем ее 
энергия активации снижается до Еакт = 136,5 кДж/моль. Во сколько 
раз возрастет скорость каталитической реакции по сравнению с нека

талитической, если зависимость константы скорости от температуры 

выражается уравнением Аррениуса 

акт

0

E

RT
k
k e
−
=
. 

2.5. Для реакции 
2NO2 ⇔ 2NO + O2 
равновесная 
концентрация кислорода равна 0,12 моль/л, а константа равновесия 2. Определите исходную концентрацию диоксида азота и степень его превращения. 

2.6. Вычислите мольный процентный состав равновесной смеси 
реакции крекинга метана 
2CH4 ⇔ C2H2 + 3H2, если при 1500 К 
константа равновесия KС = 0,25. Считать, что равновесное соотношение компонентов стехиометрическое. 

2.7. В результате длительного нагревания при 2000 оС оксида углерода (IV) в сосуде объемом 1 л, занимающего 448 см3 при н.у., получили газовую смесь, содержащую 5,58 мг O2. Рассчитайте константу равновесия реакции 2CO2  ⇔ 2CO + O2. 

2.8. Газовую смесь, содержащую  (% объемн.) 9 SO2, 10 O2 и 81 N2, 
пропустили через контактный аппарат при температуре 530 °С и давлении 1,2 · 108 Па. Конечная газовая смесь содержит 2 % объемн. SO2. 
Вычислите константу равновесия KР реакции 2SO2 + O2 ⇔ 2SO3. 

2.9. При высоких температурах водяной пар находится в равновесии с раскаленным железом: Fe(к) + H2O(г) ⇔ FeO(к) + H2(г). 
Вычислите константу равновесия этой реакции, если при 900 оС 
равновесная газовая смесь содержит (% масс.) 86,1 Н2O и 13,9 H2. 

2.10. Из сосуда вместимостью 2 л, в который поместили 3 г Ag2O, 
откачали воздух и нагрели его до 400 оС. Константа равновесия KР 
реакции 2Ag2O(к) ⇔ 4 Ag(к) + O2(г) при этой температуре равна 
0,145 атм. Вычислите состав полученной твердой смеси, % масс. 

2.11. Константа распада радона 222
86Rn  с образованием гелия и по
лония: 222
86Rn → 4
2He + 218
84Po  равна kI = 2,1·10–6 с–1. Определите период полураспада и среднюю продолжительность жизни изотопа 
Rn
222
86
. 

2.12. Радиоактивный распад описывается уравнением первого порядка: 
60
27Co → 60
28Ni  + e + γ; 
T1/2 = 5,2 года. 

Определите, за какое время распадется 90 % вещества. 

2.13. Как изменится давление к моменту наступления равновесия 
в системе N2 + 3H2 ⇔ 2NH3, если начальные концентрации азота и 
водорода равны 2 и 6 моль/л соответственно, а равновесие наступает, 
когда прореагировало 20 % азота? Реакция протекает в закрытом сосуде при постоянной температуре. 

2.14. Оксид азота (II), выделившийся при взаимодействии 38,4 г 
меди с избытком разбавленной азотной кислоты, прореагировал с 
0,6 моль кислорода. При этом установилось следующее равновесие: 
2NO + O2 ⇔ 2NO2, причем давление в системе составило 90 % от 
первоначального. Определите равновесный состав смеси. 

2.15. При некоторой температуре константа равновесия реакции 
2NO + O2 ⇔ 2NO2 равна 2,5 моль–1/л и равновесные концентрации 
[NO2] = 0,05 моль/л и [NO] = 0,04 моль/л. Вычислите начальные концентрации O2 и NO. 

2.16. Константа равновесия реакции CO + H2O ⇔ CO2 + H2 при 
1090 оС равна 0,51. Найдите состав реакционной смеси в момент достижения равновесия, если начальные концентрации оксида углерода 
(II) и воды по 1 моль/л. 

2.17. Константы равновесия при 1000 К для реакций 
2SO3 ⇔ 2SO2 + O2 
и 
2CO2 ⇔ 2CO + O2 
оказались равны 4,7 · 10-4 Па и 3,7 · 10-16 Па соответственно. Вычислите константу равновесия реакции 
SO2 + CO2 ⇔ SO3 + CO. 

2.18. В замкнутом сосуде при молярном соотношении 1 : 1 и температуре 398  К смешали оксид углерода (II) и хлор. Через 5 мин после введения катализатора  давление в системе оказалось равным 
2,3 · 105 Па, скорость образования фосгена COCl2 в этом промежутке 
времени составила 2,5 · 10–3 моль/(л ⋅ мин). Рассчитайте давление 
хлора в исходной смеси. 

2.19. Концентрация аммиака в замкнутом сосуде при 0 оС равна 
1 моль/л. При нагревании сосуда до 546 оС давление в сосуде увеличилось в 3,3 раза. Определите константу равновесия реакции разложения аммиака при 546 °С. 

2.20. В сосуде при температуре 515 К находится равновесная 
смесь газов NO2 и N2O4 (концентрация каждого газа 10 моль/л). Сосуд а) нагрели до 600 К; б) охладили до 450 К. 

Объясните, как и почему изменится общее число моль газов в сосуде в первом случае (качественно), и рассчитайте концентрации газов после установления равновесия во втором случае. Константа равновесия KС для процесса 
N2O4 ⇔ 2NO2 при 
600 К 
равна 
90,5 моль/л, а при 450 К – 2 · 10–2 моль/л. 

2.21. В закрытом сосуде смешали 4 моль сернистого газа и 2 моль 
кислорода. Реакция идет при постоянной температуре. К моменту 
равновесия вступает в реакцию 80 % сернистого газа. Определите 
давление газовой смеси при равновесии, если исходное давление составляло 300 кПа. 

2.22. При некоторой температуре равновесие в системе  
CO2(г) + H2(г) ⇔ CO(г) + H2O(г) 
установилось при концентрациях 2, 6, 3 и 4 моль/л соответственно. После этого водяной пар из 
системы убрали водопоглощающим средством. Рассчитайте новые 
равновесные концентрации.