ЗАДАЧИ ПО ОБЩЕЙ И НЕОРГАНИЧЕСКОЙ
ХИМИИ

Дайте характеристику химического элемента, приведённого в вашем варианте задания, а также простых и сложных соединений, образуемых данным элементом. Варианты задания 2 представлены в таблице 3.
Таблица 3.

План характеристики химического элемента и его соединений.

1. Определите положение химического элемента в периодической системе (номер периода, номер группы, подгруппу) и семейство химических элементов, к которому он принадлежит (s, p,d,f-элемент).

2. Опишите строение атома химического элемента (в основном состоянии):
а) определите число протонов, нейтронов и электронов в атоме;
б) напишите полную электронную формулу и характеристическую электронную формулу химического элемента, приведите орбитальную диаграмму электронной оболочки атома;
в) приведите варианты распределения валентных электронов по орбиталям и укажите количество неспаренных электронов в возбуждённых состояниях атома, укажите характерные степени окисления элемента.

3. Опишите свойства простых веществ:
а) определите принадлежность простых веществ к металлам или неметаллам, приведите уравнения реакций, характеризующих свойства простых веществ.

4. Опишите свойства наиболее характерных сложных веществ:
а) водородных соединений: химические формулы, приведите уравнения реакций, характеризующие кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства;
б) оксидов и гидроксидов: химические формулы, химический характер, приведите уравнения реакций, характеризующие кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства;
в) солей: химические формулы, характерные свойства, способность к гидролизу (приведите уравнения реакций).

5. Охарактеризуйте способность элемента к комплексообразованию, приведите примеры комплексных соединений элемента.
6. Укажите распространённость элемента и формы нахождения его в природе.
7. Приведите способы получения наиболее важных соединений элемента.

Изобразите пространственные конфигурации молекул, приведенных в Вашем варианте задания, напишите дисплейную (структурную) формулу каждого соединения и выполните следующие задания:
а) изобразите орбитальную диаграмму электронной оболочки центрального атома, учитывая состояние (основное или возбужденное) при образовании молекул;
б) укажите тип гибридизации орбиталей центрального атома каждой молекулы, форму каждой молекулы, а также число σ- и π-связей в каждой молекуле;
в) определите, являются ли молекулы, приведенные в Вашем варианте задания, полярными (μ≠0) или неполярными (μ=0), ответ обоснуйте;
г) определите тип межмолекулярного взаимодействия, вносящий наиболее существенный вклад при конденсации каждого соединения, и обоснуйте Ваш ответ;
Варианты задания 3.1 приведены в таблице 4.
Таблица 4.

Закончите химическое уравнение схемы реакции, приведённой в вашем варианте задания в таблице и выполните следующие задания:

а) вычислите стандартную энтальпию ΔН0298 и стандартную энтропию ΔS0298 реакции, расчёты приведите (значения ΔН0f, 298 и ΔS0298 веществ, участвующих в реакции, возьмите из таблицы приложения );
б) вычислите приблизительную равновесную температуру Tравн. для этой реакции, расчёты приведите и укажите, выше или ниже равновесной температуры реакция может протекать самопроизвольно, ответ поясните;
в) вычислите стандартную энергию Гиббса ΔG0298 этой реакции и оцените возможность её самопроизвольного протекания при температуре 298 К, ответ поясните;
г) по термохимическому уравнению реакции определите массу первого реагента, которая может быть израсходована в ходе реакции при выделении (или поглощении) теплоты Q, равной 10 кДж.

Варианты задания 4.1. приведены в таблице 5

Таблица 5

Зависимость скорости химических процессов от концентрации реагирующих веществ, давления и температуры
Используя уравнение реакции и числовые данные таблицы 6, приведённые в вашем варианте задания, определите, как изменится (уменьшится или увеличится, и во сколько раз) скорость прямой реакции (процесс одностадийный), протекающий по данному уравнению, при изменении следующих условий:
а) при увеличении концентрации первого вещества в "а" раз и одновременном уменьшении концентрации второго вещества в "b" раз;
б) при увеличении давления в системе в "с" раз;
в) при увеличении объёма системы в "d" раз;
г) при понижении (Δt < 0) или повышении (Δt > 0) температуры на "Δt" градусов Цельсия, если условно температурный коэффициент скорости данной реакции γ равен 3,0;
Варианты задания 4.2 приведены в таблице 6.
Таблица 6

Химическая система находится в замкнутом объеме в состоянии равновесия:
aA + nB = cC + dD.
Определите направление смещения химического равновесия в системе, приведенной в вашем варианте задания, при изменении условий:
а) при понижении давления;
б) при уменьшении объема;
в) при уменьшении концентрации продуктов реакции;
г) при нагревании.
Укажите, как следует изменить температуру и давление (повысить или понизить), чтобы смещение равновесия привело к повышению выхода продуктов реакции. Все ответы поясните.
Варианты задания 4.3 приведены в таблице 7.
Таблица 7.

Состав водного раствора некоторого вещества выражен одним способом. Выразите состав этого раствора другим способом, если известны его плотность и формула растворенного вещества.
Используя формулу растворенного вещества и числовые данные таблицы 8, приведенные в вашем варианте задания, выполните данные расчеты (приведите их) и заполните таблицу в соответствии с вашим вариантом. В таблице 8 использованы следующие обозначения:
ρ - плотность водного раствора, г*см-3;
ω% - массовая доля растворенного вещества в растворе, %;
CМ - молярная концентрация вещества в растворе, моль*л-1;
CН - молярная концентрация эквивалента вещества в растворе, моль*л-1;
cm - моляльная концентрация вещества в растворе, моль*(кг H2O)-1;
Т - титр, г*мл-1;
N - мольная доля.
Варианты задания 5.1 приведены в таблице 8.
Таблица 8.

Используя данные таблицы 9, приведенные в вашем варианте задания для водного раствора нелетучего растворенного вещества, выполните необходимые расчеты (приведите их) и заполните таблицу в соответствии с вашим вариантом (если в графе таблицы стоит прочерк, эту графу заполнять не нужно).
В таблице 9 использованы следующие обозначения:
Мр.в. - молярная масса растворенного вещества, г*моль-1;
π - осмотическое давление водного раствора, Па, кПа, атм, мм.рт.ст.;
Т - температура водного раствора, 0С;
CМ - молярная концентрация водного раствора, моль*л-1;
nр.в. - количество растворенного вещества, моль;
mр.в. -масса растворенного вещества, г;
Vр-ра - объем водного раствора, мл;
i - изотонический коэффициент;
α - степень диссоциации электролита.
Варианты задания 6.1 приведены в таблице 9.
Таблица 9.

Используя данные таблицы 10, приведенные в вашем варианте задания, выполните необходимые расчеты (приведите их) и заполните таблицу в соответствии с Вашим вариантом (если в графе таблицы стоит прочерк, эту графу заполнять не нужно).
В таблице 10 использованы следующие обозначения:
Мр.в. - молярная масса растворенного вещества, г*моль-1;
Кк и Кэ - константа криоскопическая и константа эбуллиоскопическая растворителя;
Тр-ля - температура кристаллизации или температура кипения растворителя, 0С;
Тр-ра - температура кристаллизации или температура кипения раствора, 0С;
Значению константы криоскопической Кк соответствуют значение температуры кристаллизации растворителя и значение температуры кристаллизации раствора. Значению константы эбуллиоскопической Кэ соответствуют значение температуры кипения растворителя и значение температуры кипения раствора.
Cm - моляльная концентрация раствора (моляльность раствора),
моль*(кг растворителя)-1;
nр.в. - количество растворенного вещества, моль;
mр.в. -масса растворенного вещества, г;
mр-ля -масса растворителя, г;
i - изотонический коэффициент;
α - степень диссоциации электролита.
Варианты задания 6.2 приведены в таблице 10.
Таблица 10.

Используя данные таблицы 11, приведенные в вашем варианте задания, выполните следующее:
а) Для растворов электролитов 1,2,3 с концентрацией 0,01н. рассчитайте величину pH каждого раствора.
Для этого необходимо: пересчитать данную для электролита концентрацию в молярную; исходя из силы электролита выбрать формулу для расчета молярной концентрации иона, определяющего кислотность, и сделать расчет; рассчитать значение pH.
б) Для электролитов 4,5,6 составьте уравнения реакций гидролиза по 1 ступени (в молекулярном и ионно - молекулярном виде). Указать какая соль не подвергается гидролизу и почему? Какие ионы определяют кислотность среды? Укажите характер среды.
Во всех молекулярных уравнениях под формулами веществ написать их названия. Варианты задания 7.1 приведены в таблице 11.
Таблица 11.

При стандартных температуре и давлении приготовлен насыщенный водный раствор электролита 1. К одной части полученного раствора добавили электролит 2, к другой - электролит 3. используя формулы веществ (электролитов), приведенных в вашем варианте задания, определите процессы, протекающие в полученных гетерогенных системах, напишите уравнения этих процессов и выполните следующие задания:
а) вычислите растворимость электролита в чистой воде (S1) ;
б) вычислите массу ионов каждого вида и массу электролита 1, содержащихся в 1 л насыщенного водного раствора этого электролита;
Варианты задания 7.2 приведены в таблице 12.
Таблица 12.