Файл: Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине Химия.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Методичка

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 12.01.2024

Просмотров: 281

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ХИМИЯ

Составитель – Панов А.Г.- ст. преп.

каф. «Нефтегазовое дело, химия и экология»

Оглавление

Контрольные вопросы. 1. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 23. Покажите распределение валентных электронов этих атомов по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?2. Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации: а) 1р3; б) 3р6; в) 3s2; г) 2s2; д) 2d5; е) 5d2; ж) 3f12; з) 2р4; и) 3р7. Напишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 34.3. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4 dили 5s; 6sили 5р? Почему? Напишите электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43. 4. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 47, учитывая, что у первого происходит «провал» одного s-электрона на З-й подуровень. Чему равен максимальный спин d-электронов у атомов первого и p-электронов у атомов второго элемента? 5. В чем заключается принцип Паули? Может ли на подуровне р находиться 8, а на подуровне d 13 электронов? Почему? Напишите электронную конфигурацию атома элемента с порядковым номером 51 и укажите его валентные электроны. 6. Назовите элементы, внешний энергетический уровень атомов которых выражается электронной конфигурацией np5. Напишите полную электронную конфигурацию 4 атома из этих элементов и укажите их электронное семейство.7. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 15 и 46. Чему равен максимальный спин p-электронов у атомов первого и d-электронов у атомов второго элемента?8. Квантовые числа для электронов внешнего энергетического уровня атомов некоторых элементов имеют следующие значения: п = 4; l = 0; mt = 0; ms= ± 1/2. Напишите электронные формулы атомов этих элементов и определите, сколько свободных 3d-орбиталей содержит каждый из них.9. Какое максимальное число электронов могут занимать s

Пример 9.5. Какие продукты получатся при смешивании растворов а) AlCl3 и Na2S? б) A1(NO3)3 и К2СО3? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения реакций.Решение. А) Соль AlCl3 гидролизуется по катиону, Na2S – по аниону:Al3+ + H2O AlOH2+ + H+ S2– + H2O HS–+OH–Образующиеся ионы H+ и OH– связываются в молекулы слабого электролита H2O, сдвигая гидролитическое равновесие вправо. Гидролиз идет до конца с образованием Al(OH)3 и H2S. Ионно-молекулярные и молекулярное уравнение имеют вид: 2Al3+ + 3S2–- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S2Al3+ + 6Cl– + 6Na+ +3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S + 6Na+ + 6Cl– 2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S+ 6NaClБ) Соль A1(NO3)3 гидролизуется по катиону, а К2СО3 — по аниону:А13+ + Н2О = АlOН2+ + H+СО32-+ Н2О = НСО3- + ОН-Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н+ и ОН- образуют молекулу слабого электролита Н2О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием А1(ОН)3 и СО2 (Н2СО3). Ионно-молекулярное уравнение:2А13+ + ЗСО32- + ЗН2О = 2А1(ОН)3 + ЗСО2молекулярное уравнение:2A1(NO3)3 + ЗК2СО3 + ЗН2О = 2А1(ОН)3 + ЗСО2+ 6KNO3Контрольные вопросы171. Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:а) Fe3+ + 3OH– = Fe(OH)3 б) H+ + NO2– = HNO2 в) Cu2+ + S2– = CuS172. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН3СООК, KI, ZnSO4, A1(NO3)3 NH4Cl. Какое значение рН (7 < рН < 7) имеют растворы этих солей?173. Смешивают попарно растворы: а) Cu(NO3)2 и Na2SO4; б) BaCl2 и K2SO4; в) NaHCO3 и NaOH; г) Cu(OH)2 и HCl. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения. Укажите цвет фенолфталеина в 3 растворе?174. Смешивают попарно растворы: а) KOH и Ba(NO3)2; б) Li2CO3 и HCl; в) Pb(NO3)2 и KCl; г) NH4Cl и KOH. В каких случаях реакции практически пойдут до конца? Представьте их в молекулярном и ионно-молекулярном виде.175. Подберите по два уравнения в молекулярном виде к каждому из ионно-молекулярных уравнений: а) Fe3+ + 2H2O Fe(OH)2+ + 2H+б) CO32– + H2O HCO3– + OH– в) NH4+ + H2O NH4OH + H+ 176. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза FeCl3. К раствору добавили следующие вещества: а) НС1; б) КОН; в) ZnCl2; г) Na2CO3. В каких случаях гидролиз хлорида железа (III) усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.177. Какие из приведенных солей: Na2SO3, СН3СООNa, KBr, AlCl3, NH4NO2 подвергаются гидролизу по катиону, по аниону, по катиону и аниону? Укажите pH среды, составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.178. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2SO3 и HCl; б) CH3COOH и KOH; в) Na2HPO4 и NaOH; г) Al(OH)3 и KOH.179. Смешивают попарно растворы: а) K2SO3 и HCl; б) Na2SO4 и KCl; в) CH3COONa и HNO3; г) Al2(SO4)3 и избыток KOH. В каких из приведенных случаев реакции практически пойдут до конца? Составьте для этих реакций молекулярные и ионно-молекулярные уравнения.180. К раствору A12(SO4)3 добавили следующие вещества: а) H2SO4; б) КОН; в) Na2SO3; г) ZnSO4. В каких случаях гидролиз сульфата алюминия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.181. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: NaCN или NaCIO; MgCl2 или ZnCl2? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.182. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CH3COONa и H2SO4; б) NH4Cl и NaOH; в) Ba(OH)2 и K2CrO4; г) CaCl2 и Na3PO4.183. Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение гидролиза Cr2(SO4)3. К раствору добавили следующие вещества: а) H2SO4; б) KOH. В каком случае гидролиз сульфата хрома усилится? Почему? 184. Какие из веществ будут взаимодействовать с гидроксидом калия: Ba(OH)2, Zn(OH)2, FeCl3, H3PO4? Выразите эти реакции молекулярными и ионно-молекулярными уравнениями. 185. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и CuSO4; б) AgNO3 и NH4Cl; в) Na2SiO3 и H3РO4; г) CaCO3 и HNO3. В какой цвет будет окрашен метиловый оранжевый в этих растворах?186. Какие из приведенных солей: KCN, MgCl2, Cr(NO3)3, KNO3, ZnSO4 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей, укажите реакцию среды. В какой цвет будет окрашен лакмус в этих растворах?187. Подберите по два уравнения в молекулярном виде к каждому из ионно-молекулярных уравнений: а) Al3+ + H2O AlOH2+ + H+б) S2– + H2O HS– + OH– в) CN–+ H2O HCN +OH–188. Какие из перечисленных ниже солей подвергаются гидролизу: NaCN, KNO3, CuCl2, NH4CH3COO, LiBr? Для каждой из гидролизующихся солей напишите уравнение гидролиза в ионно-молекулярном и молекулярном виде, укажите реакцию среды ее водного раствора.189. Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей Na2S, СН3СООNa, A1C13, Pb(NO3)2, NiSO4? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.190. К раствору Na2CO3 добавили следующие вещества: а) НС1; б) NaOH; в) Cu(NO3)2; г) K2S. В каких случаях гидролиз карбоната натрия усилится? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.191. Какие из солей KI, Cu(NO3)2, KNO2, NH4CN, CrCl3 подвергаются гидролизу? Cоставьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей, укажите реакцию среды.192. Составьте по два молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями: а) OH– + HS– = H2O + S2–б) CO32– + 2H+ = H2O + CO2 в) OH– + NH4+ = NH4OH193. Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na2CO3 или Na2SO3; FeCl3 или FeCI2? Почему? Составьте ионно-молекулярные уравнения гидролиза этих солей.194. Какое значение рН (7< рН < 7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, Cs2CO3, CuSO4 NaCl? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.195. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) K2S и H2SO4; б) Ba(NO3)2 и K3РO4; в) Cu(OH)2 и HNO3; в) AgNO3 и SnCl2. В какой цвет будет окрашен метиловый оранжевый в этих растворах?10. Окислительно-восстановительные реакции. Примеры решения задачПример 10.1. Исходя из степени окисления (я) азота, серы и марганца в соединениях NH3, HNO2, HNO3, H2S, H2SO3, H2SO4, MnO2 и КМnО4, определите, какие из них могут быть только восстановителями, только окислителями и какие проявляют как окислительные, так и восстановительные свойства.Решение. Степень окисления азота в указанных соединениях соответственно равна: -3 (низшая), +3 (промежуточная), +5 (высшая); n(S) соответственно равна: -2 (низшая), +4 (промежуточная), +6 (высшая); n(Мп) соответственно равна: + 4 (промежуточная), +7 (высшая). Отсюда: NH3, H2S — только восстановители; HNO3, H2SO4, KMnO4 — только окислители; HNO2, H2SO3, MnO2 — окислители и восстановители. Пример 10.2. Могут ли происходит окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами: a) H2S и HI; б) MnO2 и HCl; в) H2SO3 и НСЮ4? г) MnO2 и NaBiO3? д) H2SO4 и HClO4?Решение. а) в H2S с.о.(S) = -2; в HI с.о.(I) = -1. Так как и сера, и иод находятся в своей низшей степени окисления, то оба вещества проявляют только восстановительные свойства и взаимодействовать друг с другом не могут (реакция между ними невозможна); б) в MnO2 с.о. (Mn) = +4 (промежуточная); в HCl с.о. (Cl) = –1 (низшая). Следовательно, взаимодействие этих веществ возможно, причем MnO2 является окислителем, а HCl будет восстановителем; в) в H2SO3 с.о.(S) = +4 (промежуточная); в НС1О4 с.о.(С1) = +7 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать, H2SO3 в этом случае будет проявлять восстановительные свойства;г) в MnO2 с.о. (Mn) = +4 (промежуточная); NaBiO3 с.о. (Bi) = +5 (высшая). Взятые вещества могут взаимодействовать. MnO2 проявляет свойства восстановителя.д) в H2SO4 с.о.(S) = +6; в HClO4 с.о.(Cl) = +7. Так как и сера, и хлор находятся в своей высшей степени окисления, то оба вещества проявляют только свойства окислителяи и взаимодействовать друг с другом не могут (реакция между ними невозможна).Пример 10.3. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций, идущие по схемам: а) КМnО4 + Н3РО3 + H2SO4 →MnSO4 + Н3РО4 + K2SO4 + Н2Об) KClO3  KCl + O2в) К2MnO4 + H2О  КMnO4 + MnO2 + КOННа основании электронных или электронно-ионных уравнений расставьте коэффициенты. Определите тип реакции, окислитель и восстановитель для каждой реакции. Решение. а) Определяем степени окисления тех элементов, которые ее изменяют: KMn+7O4+ Н3Р+3О3+H2SO4  Mn+2SO4+ Н3Р+5О4 +K2SO4+H2OСоставляем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, определяем окислитель и восстановитель:восстановитель Р +3 - 2ē = Р +5 5 окисление  10  окислитель Mn+7 + 5ē → Mn+2 2 восстановление Уравниваем реакцию методом электронного баланса, суть которого заключается в том, что общее число электронов, отданных восстановителем, равно числу электронов, принятых окислителем. Находим общее наименьшее кратное для отданных и принятых электронов. В приведенной реакции оно равно 10. Разделив это число на 5, получаем коэффициент 2 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 10 на 2 получаем коэффициент 5 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свои степени окисления, находим подбором.Уравнение реакции будет иметь вид:2КМnО4 + 5Н3РО3 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5Н3РО4 + K2SO4 + ЗН2Об) 2KCl+5O3–2 = 2KCl–1 + 3O2o восстановитель 2O–2 – 4ē → O20 3 окисление  12 окислитель Cl+5 + 6ē → Cl–1 2 восстановлениев) 3K2Mn+6O4 + 2H2O = 2KMn+7O4 + Mn+4O2 + 4КОНвосстановитель Mn+6 –1ē →Mn+7 2 окисление  2  окислитель Mn+6 + 2ē → Mn+4 1 восстановление Как видно из представленных уравнений в реакции (а) окислитель и восстановитель – разные элементы в молекулах двух разных веществ, значит, данная реакция относится к типу межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций. В реакции (б) окислитель – хлор и восстановитель – кислород содержатся в одной молекуле – реакция внутримолекулярная. В реакции (в) роль окислителя и восстановителя выполняет марганец, следовательно, это реакция диспропорционирования.Контрольные вопросы196. Исходя из степени окисления серы в веществах: S, H2S, Na2SO3, H2SO4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какие могут быть и окислителем и восстановителем. Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: KI + KIO3+ H2SO4  I2+ K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.197. Реакции выражаются схемами: KNO2 + KI + H2 SO4  KNO3 + I2+ K2SO4 + H2 ONaNO3  NaNO 2 + O2Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты, определите окислитель и восстановитель в каждой реакции. К какому типу относится каждая из приведенных реакций?198. См. условие задания 197.H2S + K2Cr2O7 + H2SO4  S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2 OS + KOH  K2S + K2SO3 + H2O199. См. условие задания 197.Na2SO3 + Na2S + H2SO4  S + Na2SO4 + H2OKMnO4  K2MnO4 + MnO2 + O2200. См. условие задания 197.H3AsO3 + KMnO4 + H2SO4 H3AsO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2OAgNO3  Ag + NO2 + O2201. См. условие задания 197.(NH4)2Cr2O7  N2 + Cr2O3 + H2OP + HNO3 + H2O  H3PO4 + NO202. См. условие задания 197.KBr + KBrO3+ H2SO4  Br2 + K2 SO4 + H2ONH4NO3  N2O + H2O203. См. условие задания 197.Ba(OH)2 + I2  Ba(IO3)2 + BaI2 + H2 OMnSO4 + PbO2 + HNO3  HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2O204. См. условие задания 197.MnSO4 + KClO3 + KOH  K2MnO4 + KCl + K2SO4 + H2ONi(NO3)2  NiO + NO2 + O2205. Исходя из степени окисления хлора в соединениях НС1, HClO, НСlO3, НС1О4, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеКCl + КClО3 + H2SO4 → Cl2 + K2SO4 + Н2ООпределите тип окислительно-восстановительной реакции.206. Исходя из степени окисления железа, определите, какое из веществ может быть только восстановителем, только окислителем и какое – и окислителем и восстановителем: FeSO4, Fe2O3, K2FeO4. Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты для веществ в уравнении реакции, идущей по схеме:CrCl3 + Br2 + NaOH  Na2CrO4 + NaBr + NaCl + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.207. Исходя из степени окисления хрома, иода и серы в соединениях K2Cr2O7, KI и H2SO3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеK2Cr2O7 + H2S + H2SO4 → S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.208. Могут ли протекать окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) Cl2 и H2S; б) KBr и KBrO; в) HI и NH3? Почему? На основании электронных уравнений подберите коэффициенты, реакции, идущей по схеме:NaCrO2 + PbO2 + NaOH  Na2CrO4 + Na2PbO2 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.209. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление происходит при следующих превращениях:P–3  P+5; N+3  N–3; Cl–  ClO3–; SO42–  S–2Реакция выражается схемой:KMnO4 + H2S + H2SO4  MnSO4 + S +K2SO4 + H2OОпределите окислитель и восстановитель, на сновании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции. Определите тип окислительно-восстановительной реакции.210. Mогут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: а) H2S и Br2 ; б) HI и HIO3; в) KMnO4  и K2Cr2O7? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:H2O2 + KMnO4 + H2SO4  O2 + MnSO4 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.211. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление происходит при следующих превращениях: BrO4–  Br2; Bi  BiO3–; VO3–V; Si –4  Si +4.На основании электронных уравнений подберите коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:Al + KMnO4 + H2SO4  Al2(SO4)3 + MnSO4 + K2SO4 + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.212. Могут ли происходить окислительно-восстановитлеьные реакции между веществами: а) РН3 и НВг; б) К2Сr2О7 и Н3РО3; в) HNO3 и H2S? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеAsH3 + HNO3 → H3AsO4 + NO2 + Н2ООпределите тип окислительно-восстановительной реакции.213. Могут ли идти окислительно-восстановительные реакции между следующими веществами а) PbO2 и KBiO3; б) Н2S и Н2SO3; в) H2SO3 и HClO4? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:P + KOH  K3PO4 + K3P + H2O Определите тип окислительно-восстановительной реакции.214. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН3, Н3РО4, Н3РО3, определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеPbS + HNO3 → S + Pb(NO3)2 + NO + H2OОпределите тип окислительно-восстановительной реакции.215. Реакции выражаются схемами:Zn + HNO3 (разб)  Zn(NO3)2 + N2O + H2OSnCl2 + K2Cr2O7 + H2SO4  Sn (SO4) 2 + CrCl3 + K2SO4 + H2O Составьте электронные уравнения, подберите коэффициенты, укажите, какое вещество в каждой реакции является окислителем, какое восcтановителем.Определите тип окислительно-восстановительных реакций.216. См. условие задачи 215.P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NOKMnO4 + Na2SO3 + KOH → K2MnO4 + Na2SO4 + H2O217. См. условие задачи 215.K2Cr2O7 + HC1 → Cl2 + CrCl3 + KC1 + H2OAu + HNO3 + HC1 → AuCl3 + NO + H2O218. См. условие задачи 215.H2SO3 + НСlO3 → H2SO4 + HC1FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O219. См. условие задачи 215.NaCrO2+ Br2 + NaOH → Na2CrO4 + NaBr + H2O FeS + HNO3 → Fe(NO3)2 + S + NO + H2O220. См. условие задачи 215. FeSO3 + HNO3 → Fe(NO3)3 + Fe2(SO4)3 + NO2 + H2O Na2SO3 + КМnО4 + Н2О → Na2SO4 + MnO2 + КОН221. См. условие задания 215.Сu2О + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO + Н2ОH2S + H2SO3  S + H2O222. См. условие задачи 215.MnSO4 + РbО2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + PbSO4 + H2ONH4NO2  N2 + H2O223. См. условие задачи 215.Cl2 + КОН → К2СlO4 + КС1 + Н2ОK2S + KMnO4 + H2SO4 → S + K2SO4 + MnSO4 + Н2О224. См. условие задачи 215.HNO3 + Zn → N2O + Zn(NO3)2 + H2OK2Cr2O7 + H3PO3 + H2SO4 →Cr2(SO4)3 + H3PO4 + K2SO4 + H2O225. Могут ли происходить окислительно-восстановительные реакции между веществами: a) NH3 и КМnО4; б) HNO2 и HI; в) НС1 и H2Se? Почему? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схемеКМnО4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2OУкажите, какое вещество в реакции является окислителем, а какое - восстановителем.11.Электродныепотенциалы. Гальванические элементы. Примеры решения задачПри решении задач этого раздела см. табл. 11.1.Пример 11.1. Составьте схему гальванического элемента, в котором электродами являются магниевая и цинковая пластинки, опущенные в растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/л. Какой металл является анодом, какой катодом? Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислите его ЭДС.Решение. Схема данного гальванического элемента(-) Mg | Mg2+ || Zn2+ | Zn (+)Вертикальная линейка обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две линейки — границу раздела двух жидких фаз — пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную раствором электролита). Магний (табл.11.1) имеет меньший потенциал (-2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс:Mg°-2e" = Mg2+ (1)Цинк, потенциал которого -0,763 В, — катод, т.е. электрод, на котором протекает восстановительный процесс:Zn2+ + 2е

Для первого электрода:

Для второго электрода:

Контрольные вопросы 226. Каково значение ЭДС элемента, состоящего из медного и свинцового электродов, погруженных в растворы солей этих металлов с концентрациями их ионов 1 моль/л? Изменится или нет ЭДС этого элемента и почему, если концентрации ионов металлов будут составлять 0.001 моль/л? Составьте уравнения электродных и токообразующей реакций. Приведите схему гальванического элемента. 227. Имеется гальванический элемент, в котором протекает реакция:Ni + Cu2+ = Cu + Ni2+. Составьте схему такого элемента, уравнения электродных процессов и определите, как изменяется величина ЭДС при: а) увеличении концентрации ионов Cu2+; б) увеличении концентрации ионов Ni2+? Ответ обоснуйте.228. Вычислите ЭДС концентрационного элемента, состоящего из электродов цинка, опущенных в растворы ZnSO4 с концентрацией ионов цинка 10–2 и 10–3 моль/л.229. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса цинковой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а) CuSO4; б) MgSO4; в) Pb(NO3)2? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.230. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и сделайте вывод о возможности протекания реакции в прямом направлении: Cu + 2 Ag+ Cu2+ + 2 Ag. 231. Электродные потенциалы железа и серебра соответственно равны –0,44 В и +0,799 В. Какая реакция самопроизвольно протекает в железо-серебряном гальваническом элементе?а) Fe0 + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag0;б) 2Ag0 + Fe2+ = Fe0 + 2Ag+Ответ обоснуйте, рассчитав энергию Гиббса каждой из приведенных реакций. 232. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых оловянная пластинка была бы катодом, а в другом анодом. Напишите для каждого из этих элементов уравнения электродных (катодных и анодных) процессов и токообразующих реакций. Рассчитайте стандартную ЭДС этих элементов.233. В два сосуда с голубым раствором медного купороса поместили в первый цинковую пластинку, а во второй серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующей реакции.234. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из кадмиевого и никелевого электродов, погруженных в 1М раствор их солей. Напишите для каждого из этих элементов электронные уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде. Определить ЭДС для данного гальванического элемента. Как изменится ЭДС этого элемента, если концентрацию соли возле катода уменьшить в 2 раза. 235. Марганцевый электрод в растворе его соли имеет потенциал -1,23 В. Вычислите концентрацию ионов Мn2+ (моль/л). 236. Исходя из величин стандартных электродных потенциалов, рассчитайте значения ЭДС и G0 и определите, будет ли работать гальванический элемент, в котором на электродах протекают реакции:Hg0 – 2ē = Hg2+Pb2+ + 2ē = Pb0237. Чему равна величина ЭДС цинкового концентрационного элемента, составленного из двух цинковых электродов, опущенных в растворы с концентрациями ионов Zn2+, равными 10–2 и 10–6 моль/л? Приведите схему такого элемента и реакции, протекающие на электродах при его работе. 238. После нахождения в растворах каких из приведенных солей масса кадмиевой пластинки увеличится или уменьшится: а) MgCl2; б) Hg(NO3)2; в) CuSO4; г) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.239. Составьте схему гальванического элемента, в основе работы которого лежит реакция: Ni + Pb(NO3)2 = Ni(NO3)2 + Pb. Напишите уравнения электродных (катодных и анодных) процессов. Вычислите ЭДС этого элемента, если СNi2+ = 0,01 моль/л, а СPb2+ = 0,0001 моль/л. 240. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых цинк – отрицательный электрод, а в другом – положительный. Приведите уравнения токообразующих реакций и электродных процессов.241. Составьте схему, напишите уравнения токообразующей и электродных реакций для гальванического элемента, у которого один из электродов – кобальтовый (СCо2+ = 10–1 моль/л), а другой – стандартный водородный. Рассчитайте ЭДС элемента при 298 К. Как изменится ЭДС, если концентрация ионов Со2+ уменьшить в 10 раз? 242. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов, и вычислите ЭДС медно - кадмиевого гальванического элемента, в котором [Cd2+] = 0,8 моль/л, а [Сu2+] = 0,01 моль/л. 243. Как изменится масса хромовой пластинки после нахождения в растворах солей: а) CuSO4; б) MgCl2; в) AgNO3; д) CaCl2? Ответ обоснуйте.244. Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин кадмия и магния, опущенных в растворы своих солей с концентрацией [Mg2+] = [Cd2+] = 1 моль/л. Изменится ли значение ЭДС, если концентрацию каждого из ионов понизить до 0,01 моль/л? 245. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на аноде и на катоде. Какой концентрации надо было бы взять ионы железа (+2) (моль/л), чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если [Zn2+] = 0,001 моль/л? 12. Коррозия и защита металлов. Примеры решений и заданияПример 12.1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с кадмием в нейтральном и кислом растворах. Приведите схемы образующихся при этом гальванических элементов. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?Решение. Цинк имеет более отрицательный потенциал (-0,763В), чем кадмий (-0,403В), поэтому он является анодом, а кадмий катодом.Анодный процесс: Zn0-2e=Zn2+ Катодный процесс:в кислой среде 2Н+ + 2е = Н2в нейтральной среде 1/2О2 + Н2О + 2е



160. Напишите уравнение реакции и формулу мицеллы, полученной сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы (0,001 н LiI и 0,05 н AgNO3). Привести расчет избытка вещества.

161. Избыток раствора иодида бария реагирует с ортофосфата калия. Записать уравнение данной реакции. Составить формулу мицеллы, образующейся при прохождении данной реакции. Какой электролит обладает наилучшим коагулирующим эффектом для данной коллоидной системы?

162. Коагуляция золей. Факторы, вызывающие коагуляцию. Количественные характеристики процесса коагуляции. Какие ионы будут наилучшим образом вызывать коагуляцию золя гидроксида железа (III)? Записать строение мицеллы данного золя с противоионами в виде нитрат-аниона.

163. Напишите уравнение реакции и формулу мицеллы, полученной сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы (0,01 н KCl и 0,001 н AgNO3). Привести расчет избытка вещества.

164. Электрокинетические явления. Электроосмос и электрофорез, их использование. Написать уравнение реакции и формулу мицеллы золя сульфида цинка (реакция обмена между сульфатом цинка и сероводородом), если в избытке сероводород.

165. 0,0005 н раствор RbBr реагирует в равном объеме с 0,01 н раствором AgNO3. Привести расчет избытка вещества. Записать уравнение данной реакции. Составить формулу мицеллы, образующейся при прохождении данной реакции. Какой электролит обладает наилучшим коагулирующим эффектом для данной коллоидной системы?

166. Понятие об агрегативной и кинетической устойчивости коллоидных растворов. Написать уравнение реакции образования и формулу мицеллы золя иодида свинца (II) (реакция обмена между нитратом свинца (II) и иодидом калия), если в избытке иодид калия.

167. Напишите уравнение реакции и формулу мицеллы, полученной сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы (0,001 н NaBr 0,01 н AgNO3). Привести расчет избытка вещества.

168. В равных объемах 0,01 н LiI реагирует с 0,005 н раствором AgNO3. Записать уравнение данной реакции. Привести расчет избытка вещества. Составить формулу мицеллы, образующейся при прохождении данной реакции. Какой электролит обладает наилучшим коагулирующим эффектом для данной коллоидной системы?

169. Написать уравнение реакции образования и формулу мицеллы золя
, образовавшегося в ходе реакции обмена между 0,01 н раствором нитратом свинца (II) и 0,005 н раствором иодидом калия равных объемов. Приведите названия всех слоев мицеллы. В каком направлении будет перемещаться данная коллоидная частица в постоянном электрическом поле?

170. Напишите уравнение реакции и формулу мицеллы, полученной сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы (0,01 н RbBr 0,0005 н AgNO3). Привести расчет избытка вещества.

9. Ионно-молекулярные реакции обмена. Гидролиз солей. Примеры решения задач
Таблица растворимости есть в Приложении к КР № 1 и 2.

Пример 9.1. Напишите ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) НС1 и NaOH; б) Pb(NO3)2 и Na2S; в) NaCIO и HNO3; г) К2СО3 и H2SO4; д) СНзСООН и NaOH.

Решение.

Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:

а) НС1 + NaOH = NaCl + Н2О

б) Pb(NO3)2 + Na2S = PbS + 2NaNO3

в) NaCIO + HNO3 = NaNO3 + HC1O

г) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2 + H2O

д)СН3СООН + NaOH = CH3COONa + H2O

Отметим, что взаимодействие этих веществ возможно, ибо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2О, НСlO), осадка (PbS), газа (СО2).

В реакции (д) два слабых электролита, но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода — более слабый электролит, чем уксусная кислота, то равновесие реакции смещено в сторону образования воды. Исключив одинаковые ионы из обеих частей равенства: a) Na+ и Сl-; б) Na
+ и NO3-, ; в) Na+ и NO3-; г) К+ и SO42-; д) Na+ , получим ионно-молекулярные уравнения этих реакций:

а) H++ ОН- = Н2О

в) Pb2+ + S2- = PbS

б) СlO- + Н+ = НСlO

г)СО3 2-+2Н+ = СО2 + Н2О

д) СН3СООН + ОН- = СН3СОО- + Н2О
Пример_9.2.'>Пример 9.2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:

а) Pb2+ + CrO42- =РЬСrO4↓

б) SO32- + 2H+ = SO2↑ + H2O

в) Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O

г) H3PO4 + 3OH– = PO43– + 3H2O

д) HCO3– + OH– = CO32– + H2O

е) ZnOH- + H+= Zn2+ + H2O

Решение.

В левой и правой частях данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов. Следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов. Например:

а) Pb(NO3)2 + К2СrO4 = РЬСrO4↓ + 2KNO3

б) Na2SO3 + 2НС1 = 2NaCl + SO2↑ + Н2О

в) Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O

г) H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O

д) KHCO3 + KOH = K2CO3
+ H2O

е) ZnOHCl + НС1 = ZnCl2 + Н2О
Пример 9.3. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций, подтверждающие амфотерный характер гидроксида свинца.

Решение.

Амфотерные электролиты могут диссоциировать по типу кислоты и основания, поэтому Pb(OH)2 может взаимодействовать как с кислотой, так и с щелочью, образуя соответствующие соли:

а) взаимодействие Pb(OH)2 с кислотой

Pb(OH)2 + 2HNO3 = Pb(NO3)2 + 2H2O

Pb(OH)2 + 2H+ = Pb2+ +2H2O

б) взаимодействие Pb(OH)2 с щелочью

Pb(OH)2 + 2NaOH = Na2PbO2 + 2H2O

Pb(OH)2 + 2OH– = PbO22–+ 2H2O

В случае (а) Pb(OH)2 выполняет роль основания, поставляя в раствор гидроксид-ионы для образования молекул воды. В случае (б) Pb(OH)2 выполняет роль кислоты (Pb(OH)2 = H2PbO2), поставляя в раствор катионы водорода. Схема диссоциации Pb(OH)2 выглядит так:

2H+ + PbO22– H2PbO2 = Pb(OH)2 Pb2+ + 2OH–
Пример 9.4. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: a) KCN; б) Na2CO3; в) ZnSO4, г) CH3COONH4. Определите реакцию среды растворов этих солей.

Решение,

а) Цианид калия KCN — соль слабой одноосновной кислоты (см. табл. I приложения) HCN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы KCN полностью диссоциируют на катионы К+ и анионы CN-. Катионы К+ не могут связывать ионы ОН- воды, так как КОН — сильный электролит. Анионы же CN- связывают ионы Н+ воды, образуя молекулы слабого элекролита HCN (цианистой кислоты). Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

CN- + Н2О ↔ HCN + ОН- или в молекулярной форме


KCN + Н2О ↔ HCN + КОН

В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН-, поэтому раствор KCN имеет щелочную реакцию (рН > 7).

б) Карбонат натрия Na2CO3 — соль слабой многоосновной кислоты и сильного основания. В этом случае анионы соли СО3 2-, связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли НСО3 -, а не молекулы Н2СО3, так как ионы НСО3 - диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н2СО3. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза

СО3 2-+ Н2О = НСО3 - + ОН- или в молекулярной форме

Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + KOH

В растворе появляется избыток ионов ОН-, поэтому раствор Na2CO3 имеет щелочную реакцию (рН > 7).

в) Сульфат цинка ZnSO4 — соль слабого многокислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты H2SO4. В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону. Ионно—молекулярное уравнение гидролиза

Zn2+ + Н2О= ZnOH++ H+.

или в молекулярной форме

2ZnSO4 + 2Н2О = (ZnOH)2SO

Смотрите также файлы