9	9, 20, 21, 32, 43, 54, 65, 76, 87, 98, 101

9. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропии соответствующих веществ вычислите ∆G⁰₂₉₈ реакций, протекающих по уравнениям:

СО(г) + ЗН₂(г) = СН₄(г) + Н₂О(г)

N₂ (г) + 3Н₂(г) = 2NH₃(г).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Решение

Вычисляем ⁰_х.р. и S⁰_х.р. для первой реакции:

СО(г) + ЗН₂(г) = СН₄(г) + Н₂О(г)

Вещество	∆fН0 298 кДж/моль	S0298 Дж/моль·К
СН4(г)	–74,85	186,19
СO (г)	–110,5	197,54
Н2О(г)	–241,82	188,72
Н2(г)	0	130,59
N2 (г)	0	191,49
NH3(г).	– 46,19	192,50

Изменение энтальпии:

⁰_х.р. = (_f⁰_CН4 + _f⁰_Н2О) – (3_f⁰_Н2+ _f⁰ _CО)

⁰_х.р.= [(–74,5) +(–241,82)] – [(–110,5) + 3·0] = –205,82 кДж < 0. Реакция экзотермическая.

Изменение энтропии:

S⁰_х.р. = (_fS⁰_CН4 + _fS⁰_Н2О) – (3_fS⁰_Н2+ _fS⁰ _CО) = 186,19 + 188.72 - 3*130,6-197,54 = - 214,43 Дж/моль*К < 0

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения

G⁰_х.р=⁰_х.р – ТS⁰_х.р

G⁰₂₉₈ = –205,82*1000 – 298214,43 = -141919,86кДж

Так как G⁰₂₉₈ < 0, то, значит, прямая реакция может протекать самопроизвольно при нормальных условиях (298К)

---

Вычисляем ⁰_х.р. и S⁰_х.р. для второй реакции: N₂ (г) + 3Н₂(г) = 2NH₃(г).

⁰_х.р. = 2*_f⁰_NН3 = 2*(–46,19) = -92,38 кДж/моль < 0 Реакция экзотермическая

S⁰_х.р. = 2*_fS⁰ _NН3 – 3_fS⁰_Н2 - _fS⁰ _N2 = 2*192,50 - 3*130,6-191,49= - 198,29 Дж/моль*К < 0

Энергию Гиббса при соответствующих температурах находим из соотношения

G⁰_х.р = ⁰_х.р – ТS⁰_х.р

G⁰₂₉₈ = -92,38 *1000+ 298204,34= -33289,58Дж/моль < 0. Так как G⁰₂₉₈ < 0, то, значит, прямая реакция может протекать самопроизвольно при нормальных условиях (298К)
Задание 20

20. К какой аналитической группе (согласно кислотно-основного метода классификации) относится катион Hg₂²⁺? Какие еще катионы относятся к данной группе? Групповой и специфические реагенты на катионы данной группы (подтвердить уравнениями реакций). Особые условия проведения реакций (если есть).

Ответ

Ко второй группе катионов относят катионы серебра Ag⁺, ртути (1) Hg₂²⁺ и свинца Рb^2+. Групповым реагентом на катионы второй аналитической группы является водный раствор хлороводородной кислоты (обычно с концентрацией 2 моль/л НС1); реже — растворы растворимых хлоридов. Групповой реагент осаждает из водных растворов катионы второй аналитической группы в виде осадков малорастворимых в воде хлоридов серебра AgCl, ртути (1) Hg₂Cl₂ и свинца PbCl₂:
Hg₂²⁺ +2 НСl = Hg₂Cl₂↓ + 2H⁺

При действии группового реагента катионы свинца осаждаются из водного раствора не полностью — частично они остаются в растворе.

Реакции катиона ртути (I) Hg₂²⁺

1.Хлороводородная кислота HCl и растворимые хлориды из растворов солей ртути (I) осаждают хлорид ртути (I), или каломель, - осадок белого цвета:

Hg₂(NO₃)₂ + HCl = Hg₂Cl₂↓ + 2HNO₃

Hg₂²⁺ +2Cl^- = Hg₂Cl₂↓

Водный раствор аммиака окрашивает осадок в черный цвет, обусловленный образованием черной мелкораздробленной ртути:

Hg₂Cl₂ + 2 NH₃ = Hg₂(NH₂)Cl↓ + Hg↓ + NH₄Cl

С помощью этой реакции открывают ион Hg₂²⁺, добавляют 3 капли раствора аммиака. Наблюдают почернение осадка.

2. Иодид калия KI из растворов солей ртути (I) осаждает иодид ртути (I) – осадок болотно-зеленого цвета:

---

Hg₂(NO₃)₂ + 2KI = 2KNO₃ + Hg₂I₂↓

Осадок довольно легко распадается на иодид ртути (II) и металлическую ртуть; при этом цвет осадка изменяется:

Hg₂I₂ = HgI₂↓ + Hg↓

3. Хромат калия K₂CrO₄ образует с солями ртути (I) при нагревании красно-бурый осадок Hg₂CrO₄.

Hg₂(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = Hg₂CrO₄ ↓ + 2KNO₃

2Hg⁺ + CrO₄^2- = Hg₂ CrO₄↓

Осадок не растворяется в щелочах и разбавленной уксусной кислоте.

Реакции катиона свинца Pb²⁺

1. Хлороводородная кислота HCl и растворимые хлориды осаждают из умеренно концентрированных растворов солей свинца (II) белый хлопьевидный осадок хлорида свинца (II), легко растворимый в горячей воде:

Pb(NO₃)₂+ 2HCl = PbCl₂↓ + 2 HNO₃

Pb²⁺ + 2Cl- = PbCl₂↓

2.Едкие щелочи из растворов солей свинца (II) осаждают гидроксид свинца (II) – осадок белого цвета:

Pb(NO₃)₂ + 2KOH = Pb(OH)₂↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + 2OH- = Pb(OH)₂↓

Гидроксид свинца (II) обладает амфотерными свойствами, поэтому он растворяется в разбавленной азотной или уксусной кислотах и в избытке щелочи:

Pb(OH)₂ + 2KOH = K2[Pb(OH)₄]

3. Серная кислота H₂SO₄ и растворимые сульфаты выделяют из свинцовых солей труднорастворимый сульфат свинца – осадок белого цвета:

Pb(NO₃)₂+ H₂SO₄ = PbSO₄↓ + 2 HNO₃

Pb²⁺ + SO₄^2- = PbSO₄↓

Осадок растворим при нагревании в растворах щелочей (10-15%):

PbSO₄+ 4NaOH = Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄

4. Иодид калия KI, взаимодействуя со свинцовыми солями, дает желтый осадок иодида свинца (II):

Pb(NO₃)₂ + KI = PbI₂↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + 2I- = PbI₂↓

Реакция часто применяется для открытия ионов Pb²⁺.

Растворившийся при нагревании осадок иодида свинца вновь выпадает в виде красивых золотистых чешуек.

5. Хромат калия K₂CrO₄ или хромат натрия Na₂CrO₄ выделяет из раствора соли свинца желтый осадок соли свинца (II):

Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓ + 2KNO₃

Pb²⁺ + CrO₄^2- = PbCrO₄↓

Осадок не растворяется в уксусной кислоте, но растворяется в азотной кислоте и щелочах. Реакция чувствительна и является характерной для ионов Pb²⁺.

Реакции катиона серебра Ag⁺

1. Хлороводородная кислота HCl и растворимые хлориды осаждают из нейтральных и кислых растворов солей серебра в виде белого творожистого осадка хлорида серебра:

---

AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

Ag⁺ + Cl- = AgCl↓

Осадок легко растворяется в избытке аммиака с образованием комплексной соли:

AgCl + 2 NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl

При подкислении аммиачного раствора концентрированной азотной кислотой эта соль разрушается и вновь выпадает осадок хлорида серебра

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl↓ + 2NH₄NO₃

Эту реакцию обычно используют для открытия иона Ag⁺

2. Иодид калия KI образует с ионом Ag⁺ светло-желтый осадок AgI:

AgNO₃ + KI = Agl↓ + KNO₃

Ag⁺ + l- = Agl↓

Иодид серебра не растворяется в растворе аммиака в отличие от хлорида серебра.

3.Хромат калия K₂CrO4 из растворов солей серебра осаждает кирпично-красный хромат серебра:

2AgNO₃ + K₂CrO₄ = Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃

2Ag⁺ + CrO₄^2- = Ag₂CrO₄↓

Осадок растворяется в растворе аммиака и азотной кислоте.

4.Едкие щелочи из растворов солей серебра осаждают грязно-коричневый осадок оксида серебра:

2AgNO₃+ 2KOH = Ag₂O↓ + H₂O + 2KNO₃

2Ag⁺ + 2OH- = Ag₂O↓ + H₂O

5. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ из растворов солей серебра выделяет белый осадок, который быстро желтеет, затем буреет и переходит в черный:

2AgNO₃ + Na₂S₂O₃ = Ag₂ S₂O₃↓ + 2NaNO₃

Ag₂S₂O₃+ H₂O = Ag₂S↓ + H₂SO₄

Осадок Ag₂S₂O₃растворяется в избытке тиосульфата с образованием комплексных солей, поэтому осадок образуется при избытке ионов серебра.
Задание 21

21. К какой аналитической группе относится анион SO₄^2-? Какие еще анионы относятся к данной группе? Групповой и специфические реагенты на анионы данной группы (подтвердить уравнениями реакций). Особые условия проведения реакций (если есть).

Ответ:

При аналитической классификации анионов по группам, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы делят по данной классификации на три группы.

К I группе относят анионы, образующие малорастворимые в воде (в нейтральной или слабо - щелочной среде) соли с катионами Ba²⁺. Групповым реагентом является раствор BaCl₂. К данной группе относят анионы: SO₄²⁻, SO₃^2−, CO₃²⁻, PO₄³⁻.

1. Анионы сульфата при взаимодействии с катионами Ba

---

²⁺ образует белый мелкокристаллический осадок BaSO4:

Ba²⁺ + SO₄²⁻ → BaSO4↓. белый осадок. Осадок не растворяется в минеральных кислотах, за исключением концентрированной серной кислоты:

BaSO₄↓ + H₂SO₄ → Ba(HSO4)₂

Если в растворе присутствует перманганат калия KMnO4, то осадок сульфата бария окрашивается в фиолетово-красный цвет за счет адсорбции анионов MnO₄⁻ на осадке.

2.Реакция с катионами свинца Pb²⁺. Сульфат-ион образует с катионами свинца белый кристаллический осадок PbSO₄:

Pb²⁺ + SO₄²⁻ → PbSO₄↓ белый осадок

Осадок частично растворяется в минеральных кислотах; щелочах и в водных растворах ацетатов (CH₃COONH₄ или CH₃COONa) с образованием комплексных соединений. Растворение осадка в щелочах:

PbSO₄↓ + 4 NaOH → Na₂[Pb(OH)₄] + Na₂SO₄.

3.Реакция с карбонатом бария.

К исследуемому раствору (рН 7) добавляют несколько капель суспензии BaCO₃. Смесь выпаривают на водяной бане, сухой остаток обрабатывают раствором фенолфталеина. Если в растворе присутствовали ионы SO42−, то фенолфталеин окрашивается в малиновый цвет вследствие протекания реакций:

BaCO₃↓ + SO₄²⁻ = BaSO₄↓ + CO₃²⁻;

CO₃²⁻ + H₂O = HCO₃⁻ + OH⁻;

HCO₃⁻ + H₂O = H₂CO₃ + OH⁻.

Сульфит-ионы при взаимодействии с 1. катионами бария образуют белый кристаллический осадок BaSO₃:

Ba²⁺ + SO₃²⁻ → BaSO₃↓. белый осадок. Осадок растворяется в разбавленных кислотах: HCl и HNO₃ c выделением оксида серы (IV):

BaSO₃↓ + 2 HCl → SO₂↑ + BaCl₂ + H₂O.

2.Реакция разложения сульфитов сильными кислотами. Все сульфиты разлагаются под действием сильных кислот с выделением газообразного оксида серы (IV):

SO₃²⁻ + 2 Н⁺ → SO₂↑ + H₂O

3. Реакция с раствором йода. Анионы сульфита в нейтральных или слабокислых растворах окисляются йодом до анионов сульфата. Желтый раствор йода при этом обесцвечивается:

SO₃²⁻ + I₂ + H₂O → SO₄²⁻ + 2 I⁻ + 2 H⁺.

Анион карбоната при взаимодействии с катионами Ba²⁺ образует белый мелкокристаллический осадок ВаСО₃:

Ba²⁺ + CO₃²⁻ → BaCO₃↓белый осадок.

Осадок растворяется в кислотах: HCl, HNO₃, CH₃COOH.

Анионы карбоната при взаимодействии с сильными кислотами образуют нестойкую угольную кислоту, разлагающуюся с выделением углекислого газа. Выделение пузырьков газа – аналитический признак данной реакции:

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа по предмету Сестринское дело в гинекологии.doc

• Индивидуальный образовательный маршрут как одно из условий повышения качества знаний.ppt

• История Камбоджи.docx

• Практическая работа 2 По дисциплине Электрические машины и аппараты Тема Трансформаторы Специальность 13. 02. 11 Юртаев В. Е. Тээ 21д проверил преподаватель Сидоренко С. Р.docx

• Консультация для родителей Движение это жизнь.docx