Неорганическая химия. Вопросы и задачи

Москва
Лаборатория знаний
2021

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

Рекомендовано
Федеральным учебно-методическим объединением 

 

в системе высшего образования по укрупненной группе 
специальностей и направлений подготовки 04.00.00 Химия 

 

в качестве учебного пособия для обучающихся по основным 
образовательным программам высшего образования 

 

уровня бакалавриат и специалитет по направлению 
подготовки 04.03.01 и специальности 04.05.01

Под редакцией
профессора, доктора химических наук  
А. В. Шевелькова

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ 
ХИМИЯ

Электронное издание

У Ч Е Б Н И К  Д Л Я  В Ы С Ш Е Й  Ш К О Л Ы

УДК 544+546(075.8)
ББК 24.1:528я73
Н52

А в т о р ы:
Е. В. Карпова, Е. И. Ардашникова, Г. Н. Мазо,
М. Г. Розова, А. В. Шевельков

Н52
Неорганическая
химия.
Вопросы
и
задачи
/
Е. В. Карпова, Е. И. Ардашникова, Г. Н. Мазо [и др.] ;
под ред. А. В. Шевелькова. — Электрон. изд. — М. : Ла-
боратория
знаний,
2021. — 179 с. — Систем.
требова-
ния: Adobe Reader XI ; экран 10". — Загл. с титул.
экрана. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-00101-939-8
Данный сборник вопросов, заданий и расчетных задач
поможет студентам изучать основные законы общей и неорга-
нической химии и проводить сравнительную характеристику
свойств
элементов
и
их
соединений.
Материал
структу-
рирован
по
темам
семинарских
занятий
в
соответствии
со стандартами образовательной программы для классиче-
ских
университетов
и
дополнен
примерами
контрольных
и экзаменационных заданий.
Представленное учебное пособие является составной ча-
стью учебно-методического комплекта, включающего учебник
и практикум, написанного сотрудниками кафедры неоргани-
ческой химии химического факультета МГУ имени М. В. Ло-
моносова под редакцией проф. А. В. Шевелькова.
Для студентов, преподавателей и научных сотрудников
химических вузов.
УДК 544+546(075.8)
ББК 24.1:528я73

Деривативное издание на основе печатного аналога: Неорга-
ническая химия. Вопросы и задачи / Е. В. Карпова, Е. И. Ар-
дашникова, Г. Н. Мазо [и др.] ; под ред. А. В. Шевелькова. —
М. : Лаборатория знаний, 2021. — 174 с. : ил.
ISBN 978-5-00101-030-2

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений,
установленных
техническими
средствами
защиты
авторских
прав,
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков
или выплаты компенсации

ISBN 978-5-00101-939-8
c○ Лаборатория знаний, 2021

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие, которое вы держите в руках, является составной 
частью учебно-методического комплекта, включающего 
также «Практикум по неорганической химии» и учебник «Неорганическая 
химия», написанного коллективом преподавателей 
кафедры неорганической химии химического факультета МГУ 
под редакцией проф. А. В. Шевелькова.
Задачи и вопросы различной степени сложности, наполняющие 
этот задачник, охватывают основные законы общей и неорганической 
химии и все многообразие свойств элементов и их 
соединений. В первой части задачника представлены задания по 
общей химии и химии непереходных элементов. Вторая часть 
посвящена теории комплексных соединений и химии переходных 
элементов. В начале каждой темы приведен план семинаров 
с указанием рекомендованного количества занятий, отведенных 
на соответствующую тему. Представленные в каждой теме вопросы, 
задания и расчетные задачи позволяют достаточно полно 
провести сравнительную характеристику свойств элементов и их 
соединений. Сборник содержит примеры заданий контрольных 
и экзаменационных работ. Для большинства расчетных задач 
приведены ответы.
Данное учебное пособие полностью соответствует стандартам 
образовательной программы для классических университетов по 
специальности «Химия» и может быть полезным как для пре-
подавателей при составлении заданий по неорганической химии, 
так и для студентов для самостоятельной подготовки к заняти-
ям. Рекомендуется для использования на химических факульте-
тах университетов и в химических вузах.
Авторы благодарят коллектив кафедры неорганической хи-
мии и особенно доцента А. Н. Григорьева за помощь при подго-
товке этого задачника.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

f HТ
— стандартная энтальпия образования при температуре Т;
r HТ
— стандартная энтальпия реакции при температуре Т;
ат HТ
— стандартная энтальпия атомизации при температуре Т;
гидр HТ — стандартная энтальпия гидратации при температуре Т;
дисс HТ — стандартная энтальпия диссоциации при температуре Т;
исп HТ — стандартная энтальпия испарения при температуре Т;
пл HТ
— стандартная энтальпия плавления при температуре Т;
субл HТ — стандартная энтальпия сублимации при температуре Т;
о, t
— параметр расщепления в октаэдрическом и тетраэдри-
ческом поле лигандов соответственно;
μ эфф
— эффективный магнитный момент;
ср
— темплоемкость при постоянном давлении;
Еr    
— ЭДС реакции в стандартных условиях;
ЕР—Н
— энергия связи Р—Н;
Eакт
— энергия активации;
G
— энергия Гиббса;
H
— энтальпия;
I1
— первый потенциал ионизации;
Р
— энергия спаривания электронов;
р
— давление;
S
— энтропия;
s
— растворимость;
м. Б
— магнетон Бора;
ЭСКП
— энергия стабилизации кристаллическим полем.

1. 
Введение. Методы очистки веществ

План семинара

Классификация химических реактивов по степени чистоты. 
Очистка веществ в лаборатории: методы перекристаллизации, 
сублимации, перегонки. Очистка газов.
Основные понятия: раствор, растворитель, растворенное веще-
ство, насыщенный раствор. Растворимость, способы выраже-
ния концентраций.
Зависимость растворимости веществ от температуры. Таблица 
растворимости.

Вопросы и задачи

1.1. Перечислите методы очистки веществ. 

1.2. Какие вы знаете растворители?

1.3. Как очищают посуду в лаборатории?

1.4. Как проверить K2Cr2O7 на чистоту после перекристаллиза-
ции: а) на наличие Cl–; б) на наличие SO4
2 –. Напишите уравне-
ния соответствующих реакций. Почему эти реакции проводят 
в кислой среде?

1.5. Что такое влажность воздуха? Каким параметром можно ее 
охарактеризовать? Как можно осушить газообразные вещества 
в лаборатории? Предложите реактив для осушения следующих 
веществ: 
1) аммиак; 
2) диоксид серы; 
3) хлороводород; 
4) бромоводород; 
5) диоксид углерода; 
6) хлор; 
7) водород. 

1.6. Многие вещества очень чувствительны к воде даже в таких 
количествах, в которых она содержится в воздухе. При какой тем-
пературе лучше хранить гигроскопичные соединения — при 30 С 
или 3 С, если известно, что средняя молярная масса воздуха при 
30 С равна 28,64 г/моль, а при 3 С — 28,79 г/моль? Считать, что 
в воздухе присутствуют только кислород, азот и вода; отношение 
количеств азота и кислорода в воздухе постоянно и составляет 3,75.

1.7. Рассчитайте состав (в масс. %) насыщенного при 10 С рас-
твора  NaCl, используя данные таблицы растворимости, приведен-
ные в табл. 1.1.

1. Введение. Методы очистки веществ

Таблица 1.1. Растворимость солей в расчете на безводное вещество 
(г/100 г H2O)

Температура, С
0
10
20
50
60
70
80

NaCl
35,7
35,8
36,0
37,0
37,3
37,8
38,4

KCl
27,6
31,0
34,0
42,6
45,5
48,1
51,1

KClO3
3,3
5,0
7,4
19,3
25,9
32,5
39,7

K2Cr2O7
5,0
7,0
12,0
37,0
46,9
58,0
70,1

KNO3
13,3
20,9
31,6
85,5
110,0
138,0
169,0

KAl(SO4)2 · 12H2O
3,0
4,0
5,9
17,0
24,8
40,0
71,0

CuSO4 · 5H2O
14,3
17,4
20,7
33,3
40,0
47,1
55,0

1.8. Используя данные таблицы растворимости (табл. 1.1), рас-
считайте массу соли KAl(SO4)2 · 12H2O, которую необходимо рас-
творить в 100 мл воды, чтобы получить раствор, насыщенный 
при 50 С. 

1.9. Рассчитайте массу медного купороса, CuSO4 · 5H2O, которую 
необходимо взять для приготовления 40 г насыщенного при 60 С 
раствора. Сколько кристаллогидрата CuSO4 · 5H2O можно полу-
чить после охлаждения этого раствора до 20 С (теоретический 
выход, %)? При расчетах используйте данные таблицы раство-
римости (табл. 1.1). 

1.10. Определите объем воды, необходимый для растворения сме-
си солей NaCl и K2Cr2O7 (32 г и 60 г соответственно) при 80 С 
(считать, что соли не влияют на взаимную растворимость). Как 
изменится содержание хлорида натрия (масс. %) в перекристал-
лизованном продукте (при снижении температуры от 80 С до 
0 С)? При расчетах используйте данные таблицы растворимости 
(табл. 1.1). 

1.11. Определите практический выход дихромата калия (в % от 
теоретического) после перекристаллизации (при снижении темпе-
ратуры от 70 С до 0 С), если экспериментально из 20 г исходной 
соли было получено 12 г очищенного продукта. 

1.12. Смесь KCl и KClO3 массой 37,18 г содержит 3,38 г KClO3. 
Станет ли содержание примеси KClO3 в KCl меньше 5% после од-
нократной перекристаллизации, если готовить раствор, насыщен-
ный при 80 С, и затем охладить его до 0 С (считать, что соли не 
влияют на взаимную растворимость)? При расчетах используйте 
данные таблицы растворимости (табл. 1.1). 

1.13. Сколько граммов нитрата калия можно получить при 
охлаждении до 10 С 200 г 40%-го раствора KNO3? Будет ли про-

1. Введение. Методы очистки веществ 
7

дукт содержать примесь KCl, если исходный раствор содержал 
12 г хлорида калия? Считать, что соли не влияют на взаимную 
растворимость. При расчетах используйте данные таблицы рас-
творимости (табл. 1.1).

1.14. Сколько граммов KAl(SO4)2·12H2O и миллилитров воды 
надо взять для приготовления насыщенного при 60 С раствора, 
чтобы при охлаждении этого раствора до 10 С получить 0,2 моль 
кристаллогидрата KAl(SO4)2 · 12H2O? При расчетах используйте 
данные таблицы растворимости (табл. 1.1). 

1.15. При охлаждении насыщенного при 80 С раствора до 20 С 
выделилось 35,4 г KNO3. Сколько было взято воды и соли для 
перекристаллизации? При расчетах используйте данные таблицы 
растворимости (табл. 1.1).

1.16. Какой объем 34%-го раствора соляной кислоты (d1,169г/мл) 
необходимо взять, чтобы получить 100 мл 0,1 М раствора?

1.17. В предварительно вакуумированном сосуде при температуре 
25 С приготовили газовую смесь N2 + O2 (2 моль и 4 моль соответ-
ственно), после чего давление в сосуде составило 0,2 атм (рассчи-
тайте относительную плотность газовой смеси по водороду). Затем 
сосуд нагрели до температуры 300 С. Какими будут при этом об-
щее давление в сосуде и парциальные давления азота и кислорода?

1.18. Масса 12 л газовой смеси (при н. у.), состоящей из аммиака 
и монооксида углерода, равна 14 г. Сколько литров каждого газа 
содержится в смеси?

1.19. Зная парциальные давления компонентов газовой сме-
си при температуре 350 C: р(NOCl)380,0 мм рт. ст., р(NO) 600,8 мм рт. ст., р(Cl2)304,0 мм рт. ст., а также объем смеси 
газов — 30,4 л, определите относительную плотность этой смеси 
газов по воздуху (средняя молярная масса воздуха при 350 С рав-
на 26,04 г/моль) и количества (моль) газов, образующих газовую 
систему в этих условиях. 

1.20. Как необходимо изменить температуру, чтобы при повышении 
давления до 103 кПа газ, занимающий объем 5,6 л при н. у., 
не изменил свой объем? Считайте газ идеальным. 

1.21. Для двух газообразных образцов (аммиак и хлороводород) 
одинаковой массы рассчитайте: 
1) соотношение числа молекул, содержащихся в этих порциях 
газов; 
2) соотношение объемов этих газов при любых одинаковых 
условиях; 
3) относительную плотность аммиака по хлороводороду.

2. 
Первый закон термодинамики

План семинара

Основные понятия: система (открытая, закрытая, изолированная); 
состояние системы — функции состояния, интенсивные 
и экстенсивные параметры состояния); процессы (равновесные 
и неравновесные, обратимые и необратимые).

Первый закон термодинамики. Работа, теплота, внутренняя 
энергия, энтальпия.

Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса. 

Энтальпия образования химических веществ. Стандартное состояние. 
Энтальпийная диаграмма.

Понятие теплоемкости. Зависимость энтальпии реакции от 
температуры.

Вопросы и задачи

2.1. Сформулируйте  закон  Гесса.  Можно  ли  определить 
приведенных ниже реакций? Если да, то как? Если нет, то каких 
данных не хватает?
а) Fe(т)+Н2O(г)FeO(т)+Н2 (г)
Известны        следующих процессов:
2Fe(т) + O2 (г)2FeO(т)   
2Н2О(г)2H2 (г) + O2 (г) 
 
б) SiH4 (г) + 2O2 (г)SiO2 (т) + 2H2O(г)
Известны        следующих процессов: 
Mg2Si(т) + 4H2O(ж)SiH4 (г) + 2Mg(OH)2 (т)  
 
Mg2Si(т) + 2O2 (г)SiO2 (т) + 2MgO(т)  
 
Mg(OH)2 (т)MgO(т) + H2O(г) 
 

2.2. Изменение энтальпии какой приведенной ниже реакции называется 
энтальпией образования серной кислоты?
SO3 (т) + H2O(ж)H2SO4 (ж) 
 
S(ромб.) + 2O2 (г) + H2 (г)H2SO4 (ж)  
S(г) + 2O2 (г) + H2 (г)H2SO4 (ж) 
 
S(т) + 6HNO3 (конц.)H2SO4 (р-р) + 6NO2 (г) + 2H2O(ж) 
 

2.3. Среди следующих реакций выберите те, энтальпия которых 
соответствует f H продукта реакции.
а) Cl2 (г) + O2 (г)Cl2O(г) 
 
б) 4P(бел.) + 3O2 (г)P4O6 (т)   
в) H2O(ж) + O2 (г)H2O2 (ж)  

r H298
r H298
r H298

2. Первый закон термодинамики 
9

2.4. H2S(г) + Br2 (ж)2HBr(г) + S(монокл.)

Известны стандартные энтальпии образования     (H2S(г)) и
       (HBr(г)). Достаточно ли этих данных для расчета r HT  при 
25 С? Если нет, укажите, для какой реакции необходимо знать 
еще и величину энтальпии. Напишите уравнение этой реакции 
и формулу для расчета       через указанные энтальпии образования (
и, если необходимо, предложенную вами энтальпию 
реакции).

2.5. Напишите уравнения процессов, изменение энтальпии которых 
соответствует: 
а) энергии кристаллической решетки KCl;
б) энергии гидратации К+;
в) первому потенциалу ионизации К;
г) энергии сродства к электрону Cl;
д) стандартной энтальпии атомизации К;
е) стандартной энтальпии диссоциации Cl2;
ж) энергии связи С—Н в молекуле СН4.
Какой знак (положительный или отрицательный) имеет каждая 
из указанных величин?

2.6. Рассчитайте энергию связи С—Н в молекуле СН4, если известны 
следующие данные: 
        (СН4(г))–74,9 кДж/моль, ат    
 (С(т))714,8 кДж/моль, 

дисс     (H2 (г))431,6 кДж/моль. 
Как взаимосвязаны между собой энергия связи ЕС—Н и энтальпия 
реакции r     (СН4 (г)С(т) + 2Н2 (г))?

2.7. 1/3 Fe3O4 (т)FeO(т) + 1/6 О2 (г)

Рассчитайте стандартную энтальпию приведенной реакции, если
        (Fe3O4 (т))1117,1кДж/моль, 

        (H2O(г))241,8кДж/моль,          

       (Fe(т)+Н2O(г)FeO(т)+Н2 (г))–23,0кДж.

2.8. Сколько теплоты выделится при сгорании 100мл (н. у.) фосфина 
РН3 (г) до Р4O10 (т) и Н2O(ж)? При расчетах используйте следующие 
данные: 
дисс    (H2 (г))432,0кДж/моль, субл    
 (Р(т))314,6кДж/моль, 

f     (Р4O10 (т))–2984,0кДж/моль, ЕР—Н319,0кДж/моль, 

f     (Н2O(ж))–285,8кДж/моль.

Какие процессы называют экзотермическими и эндотермическими?

f H298
f H298
r H298
f  H298
H298
H298
H298
f  H298
f  H298
r H298
H298
H298
H298
H298

2. Первый закон термодинамики

2.9. Определите значение f H(MgCl2·6H2O), используя r H приведенных 
ниже реакций.
1) Mg(т) + 2H+
( р-р)Mg(р-р) + H2 (г) 
–467,0кДж  
2) H2 (г) + Cl2 (г)2HCl(г)  
–184,6кДж
3) HCl(г)H+
( р-р) + Cl+
( р-р)  
–75,2кДж
4) MgCl2·6H2O(т)Mg(р-р) + 2Cl–
( р-р) + 6Н2О(ж) 
–12,2 кДж
5) 2Н2О(г)2H2 (г) + O2 (г) 
 
483,6 кДж
6) Н2О(г)Н2О(ж) 
 
–44,0 кДж

2.10. При сгорании 5 л (н. у.) моносилана SiН4 (г) до SiO2 (т) и Н2O(ж) 
выделяется 338,0 кДж теплоты. Оцените среднюю энергию связи 
Si—Н в силане, если известны следующие данные: 
дисс    (H2 (г))432,0 кДж/моль, ат     (Si(т))445,2 кДж/моль, 
f      (SiO2 (т))–908,3 кДж/моль, f     (Н2O(ж))–285,8 кДж/моль.

2.11. Определите r     реакции горения 2 л (н. у.) сероводорода
Н2S(г) до SO2 (г) и Н2O(ж). При расчетах используйте следующие 
данные: ЕS—Н363,1кДж/моль, дисс    
 (H2 (г))432,0кДж/моль, 
ат     (S(ромб.))273,0кДж/моль, f     (SO2 (г))–296,9кДж/моль,
f     (Н2O(ж))–285,8кДж/моль. 

2.12. NaH(т) + Н2О(ж)NaOH(p-p) + Н2 (г)

Определите значение r      приведенной реакции, если при растворении 
13,3 г NaOH(т) в бесконечно большом количестве воды 
выделяется 14,9 кДж теплоты (р const). При расчете используйте 
данные таблицы:

NаН(т)
Н2О(ж)
NaOH(т) 

     , кДж/моль
–56,4
–285,8
–456,6

2.13. CaO(т) + CО2 (г)CaCO3 (т) 

Определите энтальпию реакции, если известны следующие данные: 
       (CaO(т))–635,5кДж/моль,        (CO2 (г))–393,5кДж/моль,
       (CaCO3 (т))–1206,9кДж/моль. 
Как изменится r HT    данной реакции, если процесс провести при 
400К, 600К? Ответ подтвердите расчетом, используя данные 
таблицы:

T 298 К
T 400 К
T 600 К

ср(CaO(т)), Дж/(моль · К)
44,22
46,98
50,72

ср(CaCO3 (т)), Дж/(моль · К)
85,76
96,98
109,86

ср(CО2 (г)), Дж/(моль · К)
38,40
41,32
47,33

2+

2+

H298 
H298
H298
H298
H298
H298 
H298 
H298 
H298 
H298 
f H298
f H298
f H298
f H298