Ковалевский А.В., Басова Л.А., Вшивцев В.И., Жуковин С.В., Радина И.А. Химия. Учебное пособие по решению типовых задач и задания для самостоятельной работы
Подождите немного. Документ загружается.
51
KMnO
4
+ KNO
2
+ H
2
SO
4
→ KNO
3
+ ...
KBr + KBrO
3
+ H
2
SO
4
→ Br
2
+ ...
Вариант 2
1. Какие из перечисленных ионов могут быть восстановителями: S
4+
, Fe
3+
, Pb
2+
,
N
2+
.
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты, укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Sn + HNO
3
→ N
2
O + ...
разб.
KClO
3
+MnO
2
+ KOH → KCl + ...
Вариант 3
1. Исходя из степени окисления серы в соединениях K
2
SO
3
, CuSO
4
, Na
2
S, опреде-
лите, какое из них является только окислителем, какое только восстановителем,
какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Na
2
SO
3
+ O
2
→Na
2
SO
4
H
2
S + Na
2
SO
3
+ H
2
SO → S + ...
Вариант 4
1. Исходя из степени окисления азота в соединениях HNO
3
, N
2
O, NH
3
, NO, опре-
делите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое
может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Zn + HNO
3
→ NH
4
NO
3
+ ...
H
2
S + K
2
SO
3
→ S + ...
Вариант 5
1. Исходя из степени окисления мышьяка в соединениях As
2
S
3
, H
3
AsO
4
, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Cu
2
O + HNO
3
→ NO + ...
разб.
K
2
Cr
2
O
7
+ H
2
SO
4
+ Zn → ZnSO
4
+ ...
Вариант 6
52
1. Исходя из степени окисления фосфора в соединениях РН
3
, Н
3
РО
3
, Н
3
РО
4
, опре-
делите, какое из них является только окислителем, только восстановителем и ка-
кое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты, укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
FeSO
4
+ HNO
3
+ H
2
SO
4
→ NO + ...
KOH + Br
2
+ KCrO
2
→ K
2
CrO
4
+ ...
Вариант 7
1. Исходя из степени окисления марганца в соединениях MnO
2
, K
2
MnO
4
, MnCl
2
,
KMnO
4
определите, какое из них является только окислителем, только восстано-
вителем, какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные
свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
NH
3
+ O
2
→ NO + ...
HI + H
2
SO
4
→ I
2
+ ...
Вариант 8
1. Какие из перечисленных ионов могут быть восстановителями: S
6+
, S
2-
, S
4+
?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
KBr + H
2
SO
4
+ KMnO
4
→ Br
2
+ ...
MnO
2
+ HCl → Cl
2
+ ...
Вариант 9
1. Исходя из степени окисления серы в соединениях FeS, H
2
SO
4
, H
2
SO
3
, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое мо-
жет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
H
2
S + H
2
O + Br
2
→ H
2
SO
4
+ ...
H
2
SO
4
+ KI + KClO
3
→ I
2
+ ...
Вариант 10
1. Исходя из степени окисления железа в соединениях FeCl
2
, Fe
2
(SO
4
)
3
, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое мо-
жет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
53
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
SO
2
+ K
2
Cr
2
O
7
+ H
2
SO
4
→ K
2
SO
4
+ ...
HBr + H
2
SO
4
→ SO
2
+ Br
2
+ ...
Вариант 11
1. Исходя из степени окисления хрома, йода, серы в соединениях K
2
Cr
2
O
7
, KI,
H
2
SO
3
, определите, какое из них является только окислителем, только восстанови-
телем, какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свой-
ства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Cu + HNO
3
→ NO + ...
разб.
H
2
S + Cl
2
+ H
2
O → H
2
SO
4
+ ...
Вариант 12
1. Исходя из степени окисления хрома, азота, серы в соединениях K
2
Cr
2
O
7
, HNO
3
,
H
2
S, определите, какое из них является только окислителем, только восстановите-
лем, какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойст-
ва. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Na
2
SO
3
→ Na
2
S + ...
KNO
2
+ H
2
SO
4
+ K
2
Cr
2
O
7
→ KNO
3
+ ...
Вариант 13
1. Какие из перечисленных ионов могут быть восстановителями: Ge
4+
, Ti
3+
, Pb
4+
,
Sn
2+
, Fe
2+
?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
KMnO
4
+ H
2
O + KNO
2
→ KNO
3
+ ...
KI + KIO
3
+ H
2
SO
4
→ I
2
+ ...
Вариант 14
1. Исходя из степени окисления азота в соединениях N
2
O, N
2
, NO
2
, определите,
какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое может
проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
54
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Cd + HNO
3
→ NO + ...
разб.
KMnO
4
+ K
2
SO
4
+ KCl → Cl
2
+ ...
Вариант 15
1. Исходя из степени окисления марганца в соединениях MnSO
4
, KMnO
4
, MnO
2
,
определите, какое из них является только окислителем, только восстановителем,
какое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
KMnO
4
+ Na
2
O
2
+ H
2
O → O
2
+ ...
НNO
3
+ Ag → AgNO
3
+ ...
разб
Вариант 16
1. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HClO, HCl, KClO
3
, опреде-
лите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое
может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
S + HNO
3
→ NO
2
+ H
2
SO
4
+ ...
K
2
Cr
2
O
7
+ HI + H
2
SO
4
→ I
2
+ ...
Вариант 17
1. Исходя из степени окисления серы в соединениях Na
2
S
2
O
3
, FeS, SO
3
, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое мо-
жет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Mg + H
2
SO
4
→ H
2
S + ...
HClO
3
+ KNO
2
→ KCl + ...
Вариант 18
1. Исходя из степени окисления хрома в соединениях K
2
Cr
2
O
7
, CrCl
2
, K
2
CrO
4
, оп-
ределите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, ка-
55
кое может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. По-
чему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Cu + HNO
3
→ NO
2
+ ...
конц
PH
3
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
→ H
3
PO
4
+ ...
Вариант 19
1. Исходя из степени окисления азота в соединениях HNO
3
, NH
3
, NO, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое мо-
жет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
HCl + PbO
2
→ Cl
2
+ ...
KMnO
4
+ KNO
2
+ KOH → KNO
3
+ ...
Вариант 20
1. Исходя из степени окисления азота в соединениях KNO
2
, NO, KNO
3
, определи-
те, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое мо-
жет проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
CO + HNO
3
→ N
2
+ ...
CrCl
3
+ Br
2
+ KOH → K
2
CrO
4
+ ...
Вариант 21
1. Исходя из степени окисления серы в соединениях H
2
SO
4
,H
2
S, Na
2
SO
3
, опреде-
лите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое
может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
Cr
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O
2
+ NaOH → Na
2
CrO
4
+ ...
Mg + HNO
3
→ NH
4
NO
3
+ ...
Вариант 22
1. Исходя из степени окисления азота в соединениях N
2
O
4
, NH
3
, N
2
O, определите,
какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое может
проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
56
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
MnO
2
+ O
2
+ KOH → KMnO
4
+ ...
Cr
2
O
3
+ Br
2
+ NaOH→ Na
2
CrO
4
+ ...
Вариант 23
1. Исходя из степени окисления хлора в соединениях Ba(ClO
2
)
2
, KClO
4
, KCl, опре-
делите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое
может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
KСlO
3
+ S → SO
2
+ ...
Au + HCl + HNO
3
→ NO + ...
Вариант 24
1. Исходя из степени окисления серы в соединениях Na
2
SO
4
, S, SO
2
, определите,
какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое может
проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
HNO
3
+ Zn → N
2
+ ...
KNO
3
+ KI + H
2
SO
4
→ NO + I
2
+ ...
Вариант 25
1. Исходя из степени окисления хлора в соединениях HCl, HClO
3
, HClO
4
, опреде-
лите, какое из них является только окислителем, только восстановителем, какое
может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Почему?
2. Составьте электронные уравнения, расставьте коэффициенты. Укажите, какое
вещество является окислителем, какое восстановителем, вычислите молярную
массу эквивалента окислителя и восстановителя.
HCl + CrO
3
→ Cl
2
+ ...
FeS + HNO
3
→ S + NO + ...
ЭЛЕКТРОЛИЗ
Таблица 5
Стандартные электродные потенциалы (Е
0
)
некоторых металлов (ряд напряжений металлов)
57
Электрод
Е°, В
Электрод
Е°, В
Li
+
/Li
Rb
+
/Rb
K
+
/K
Cs
+
/Cs
Ba
2+
/Ba
Ca
2+
/Ca
Na
+
/Na
Mg
2+
/Mg
Al
3+
/Al
Ti
2+
/Ti
Zr
4+
/Zr
Mn
2+
/Mn
V
2+
/V
Cr
2+
/Cr
Zn
2+
/Zn
Cr
3+
/Cr
Fe
2+
/Fe
-3,05
-2,93
-2,92
-2,92
-2,90
-2,87
-2,71
-2,37
-1,70
-1,60
-1,58
-1,18
-1,18
-0,91
-0,76
-0,74
-0,44
Cd
2+
/Cd
Co
2+
/Co
Ni
2+
/Ni
Sn
2+
/Sn
Pb
2+
/Pb
Fe
3+
/Fe
2H
+
/H
2
Sb
3+
/Sb
Bi
3+
/Bi
Cu
2+
/Cu
Cu
+
/Cu
Hg
2
2+
/2Hg
Ag
+
/Ag
Hg
2+
/Hg
Pt
2+
/Pt
Au
3+
/Au
Au
+
/Au
-0,40
-0,28
-0,25
-0,14
-0,13
-0,04
-0,00
+0,20
+0,22
+0,34
+0,52
+0,79
+0,80
+0,85
+1,19
+1,50
+1,70
Составление схем электролиза растворов кислот, щелочей и солей
1. Записывается уравнение диссоциации вещества.
2. Определяется, будет ли в электродных процессах участвовать вода.
Катодные процессы
Из двух катионов восстанавливается менее активный (см. табл. 5).
а) из растворов солей химически активных металлов, стоящих в ряду стан-
дартных потенциалов до алюминия включительно, катионы металлов на элек-
троде не восстанавливаются, происходит восстановление ионов H
+
;
б) из растворов солей, металлы которых расположены между алюминием и
водородом, восстанавливаются, как правило, катионы металлов, но возможно и
восстановление ионов H
+
;
в) из растворов солей, металлы которых расположены после водорода, идет
восстановление катионов этих металлов;
г) если водный раствор содержит катионы нескольких металлов, то при
электролизе выделение их на катоде происходит в порядке уменьшения алгебраи-
ческой величины стандартного электродного потенциала;
Пример. В смеси находятся ионы Cu
2+
, Fe
2+
, Ag
+
. Сначала восстанавливают-
ся ионы Ag
+
, (E
0
Ag
+
/Ag
= +0,80 В), затем ионы Cu
2+
(E
0
Cu
2+
/Cu
= +0,34 В), послед-
ними ионы Fe
2+
(E
0
Fe
2+
/Fe
= -0,44 В).
Анодные процессы
Процессы, происходящие на аноде, зависят:
• от электролита: на аноде окисляются в первую очередь анионы, электродные
потенциалы которых меньше:
58
S
2-
; I
-
; Br
-
; Cl
-
; OH
-
: SO
4
2-
; CO
3
2-
; NO
3
-
←→
легче окисляются труднее
• от типа анода: различают два типа анодов: растворимые и нерастворимые.
Растворимые аноды - это такие электроды, которые в процессе электролиза рас-
творяются, т.е. переходят в раствор в виде ионов, например:
Ni
0
- 2e = Ni
2+
Нерастворимые аноды: Au, Pt, C
(графит)
.
На их поверхности окисляются ионы кислотного остатка или молекулы воды.
Пример. Электролиз раствора NaNO
3
NaNO
3
= Na
+
+ NO
3
-
К(-): А(+):
2H
2
O + 2e = H
2
+ 2OH
-
2H
2
O - 4e = O
2
+ 4H
+
среда щелочная, рН > 7 среда кислая, рН < 7
Пример. Электролиз раствора NiCl
2
:
NiCl
2
= Ni
2+
+ 2Cl
-
0К(-): А(+) :
Ni
2+
+ 2e = Ni
0
2Cl
-
- 2e = Cl
2
ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
1. Масса образующегося при электролизе вещества пропорциональна
количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав
электр
олита.
2. При электролизе различных химических соединений равные количе-
ства электричества приводят к электрохимическому превращению эквива-
лентных количеств веществ.
Используя законы электролиза, можно рассчитать массу выделившегося на
электроде вещества (m, г):
M
Э
⋅ I ⋅ t
m = , (1)
F
где М
Э
- молярная масса эквивалента вещества, г/моль;
I - сила тока, А;
t - время, с;
F = 96500 Кл - число Фарадея.
59
В случае выделения газообразных продуктов можно пользоваться уравнени-
ем
V
Э
⋅ I ⋅ t
V = , (2)
F
где V - объем выделившегося газа, л (н.у);
V
Э
- объем моля эквивалентов газа;
(V
Э
(Н
2
)
= 11,2 л/моль, V
Э
(O
2
)
= 5,6 л/моль).
Для учета эффективности работы электролизных установок используется
понятие о выходе по току (W):
m
пр
W = ⋅ 100% , (3)
m
расч
где m
пр
- масса вещества, выделившегося на электроде;
m
расч
- масса вещества, рассчитанная по формуле (1) .
ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
Вариант 1
1. Через раствор серной кислоты пропускали ток силой 2 А в течение 2 ч. Сколько
литров водорода, измеренного при нормальных условиях, выделилось на катоде?
Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах.
2. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на электродах при
электролизе расплавов KСl, CaCl
2
, растворов KOH, NaNO
3
(электроды угольные).
Вариант 2
1. При электролизе раствора CuSO
4
на аноде выделилось 420 мл водорода, изме-
ренного при нормальных условиях. Сколько граммов меди выделилось на катоде?
2. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на электродах при
электролизе водных растворов: NiCl
2
, KСl, ZnSO
4
, K
2
SO
4
(электроды угольные);
для каждого из них составьте общее уравнение реакции.
Вариант 3
1. Сколько граммов воды разложилось, если через раствор K
2
SO
4
пропускали ток
силой 4 А в течение 3 ч?
2. Составьте электронные уравнения процессов, протекающих на электродах при
электролизе водного раствора Cu(NO
3
)
2
с угольным и медным анодом, NiSO
4
с
никелевым анодом и AgNO
3
с серебряным анодом. Для каждого случая составьте
общее уравнение реакции.
Вариант 4
1. Через раствор нитрата серебра пропускали ток силой 2 А в течение 4 ч. Сколько
граммов серебра выделилось на катоде?
60
2. В растворе содержатся ионы Ag
+
, Ni
2+
, Cu
2+
с одинаковой молярной концентра-
цией. В какой последовательности будет идти восстановление этих ионов при
электролизе раствора?
Вариант 5
1. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при
электролизе NaOH, KBr, KNO
3
; расплава NaOH.
2. Рассчитайте массу серебра, выделившегося на катоде при пропускании через
раствор AgNO
3
тока силой 8 А в течение 15 мин?
Вариант 6
1. Через раствор сульфата некоторого металла пропускали ток силой 6 А в тече-
ние 45 мин, в результате чего на катоде выделилось 5,49 г металла. Вычислите
молярную массу эквивалента металла.
2. Вычислите объем хлора (н.у,), выделившегося на инертном аноде при электро-
лизе раствора хлорида никеля током силой 10 А в течение 30 мин.
Вариант 7
1. Через раствор сульфата натрия пропускали ток в течение 2 ч, в результате чего
выделилось 2 л кислорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите
силу тока.
2. Вычислите объем кислорода (н.у.), выделившегося на инертном аноде при элек-
тролизе раствора сульфата меди током силой 5 А в течение 1 ч.
Вариант 8
1. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при
электролизе раствора CuSO
4
в случае угольного анода, в случае медного анода;
Ca(NO
3
)
2
, ZnCl
2
в случае инертных электродов.
2. Какое количество электричества надо пропустить через раствор, чтобы полу-
чить 1 кг NaOH при электролизе раствора NaCl?
Вариант 9
1. Вычислите количество электричества, которое надо пропустить через раствор
CuSO
4
, чтобы получить 1 кг меди.
2. При электролизе раствора сульфата никеля током силой 10 А в течение 5 ч на
катоде выделилось 53,21 г никеля. Вычислите выход по току.
Вариант 10
1. Для получения 1 л хлора (н.у.) при электролизе раствора хлорида натрия про-
пущено через раствор 8723 Кл электричества. Вычислите выход по току.
2. Вычислите время, в течение которого нужно пропустить через раствор FeSO
4
ток силой 5 А, чтобы на катоде выделилось 2,8 г железа.
Вариант 11