Вариант 56
Подождите немного. Документ загружается.
Контрольная работа № 2
238, 256, 280, 296, 301, 321, 356, 386, 406, 416, 436
238. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в
уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является
окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое –
восстанавливается.
1) H
2
S
+4
O
3
+ НC1
+5
O
3
= H
2
S
+6
O
4
+
НC1
-1
3* S
+4
-2ê → S
+6
S
+4
-восстановитель процесс окисления
C1
+5
+6ê → C1
-1
C1
+5
- окислитель процесс восстановления
3 S
+4
+ C1
+5
= 3 S
+6
C1
-1
3 H
2
SO
3
+ НC1O
3
= 3 H
2
SO
4
+
НC1
2) Fe
+2
SO
4
+ K
2
Cr
+6
2
O
7
+ H
2
SO
4
→ Fe
+3
2
(SO
4
)
3
+ Cr
+3
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ H
2
O
3* 2Fe
+2
-2ê → 2Fe
+3
Fe
+2
-восстановитель процесс окисления
2Cr
+6
+6ê → 2Cr
+3
Cr
+6
- окислитель процесс восстановления
6 Fe
+2
+ 2Cr
+6
=2Fe
+3
+
2Cr
+3
6FeSO
4
+ K
2
Cr
2
O
7
+ 7H
2
SO
4
→ 3Fe
2
(SO
4
)
3
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ K
2
SO
4
+ 7H
2
O
256. Составьте схему гальванического элемента, состоящего из пластин
цинка и железа, погруженных в растворы их солей. Напишите электронные
уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде. Какой концентрации
надо бы было взять ионы Fe
2+
, чтобы ЭДС элемента стала равной нулю, если
[Zn
2+
] = 0,001 моль/л?
Решение:
Е
0
(Fe
2+
/ Fe
0
) = - 0,44 В
Е
0
(Zn
2+
/ Zn
0
) = - 0,763 В
По уравнению Нернста:
Е
0
(Zn
2+
/ Zn
0
) = - 0,763 В + 0,059/2* lg10
-3
= - 0,763 – 0,0885 = - 0,8515 В
ЭДС = Е
0
(Fe
2+
/ Fe
0
) - Е
0
(Zn
2+
/ Zn
0
) = 0 В
0 = х – (- 0,8515) → х = - 0,8515 В
Тогда:
11
Е
0
(Fe
2+
/ Fe
0
) = - 0,44 В + 0,059/2* lg у = - 0,8515 В
0,059/2* lg у = - 0,8515 + 0,44 = - 0,4115
lg у = -13,95
[Fe
2+
] = 10
-14
Zn имеет меньший потенциал – он анод, Fe – катод.
На аноде: Zn
0
- 2ê = Zn
2+
На катоде: Fe
2+
+ 2ê = Fe
0
Уравнение окислительно-восстановительной реакции:
Zn
0
+ Fe
2+
= Zn
2+
+ Fe
0
(-) Zn
0
|Zn
2+
|| Fe
2+
| Fe
0
(+)
280. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на
электродах при электролизе раствора KOH. Чему равна сила тока, если в
течение 1 ч 15 мин 20 с на аноде выделилось 6,4 г газа? Сколько л газа (н.у.)
выделилось при этом на катоде?
Решение:
KOH ↔ K
+
+ OH
-
H2O ↔ H + + OH
-
На катоде: На аноде:
K
+
+ ê = К
0
Е(K
+
/К
0
) = -2,924 В 4OH
-
- 4ê =О
2
+2 H
2
O
2 H
+
+2 ê = Н
2
Е(Н
+
/Н
0
) = 0,00 В
Поэтому на катоде:
2 H
+
+2 ê = Н
2
Суммарно:
2H
2
O ↔ 2 Н
2
+ О
2
По закону Фарадея:
m =
Э*I*t
→ I =
m * F
=
6,4 г* 96500 А*с
= 17,08 А
F Э * t 8 г * 4520 с
t = 1 ч 15 мин 20 с = 3600 + 900 +20 = 4520 с
Эквивалентный объем 11,2 л
V = (Э
V
* I*t)/ F
12
Объем водорода на катоде:
V (Н
2
) = (11,2 л *17,08 А * 4520 с)/ 96500 А*с = 8,96 л
296. Цинковую и железную пластинку опустили в раствор сульфата меди.
Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций,
происходящих на каждой из этих пластин. Какие процессы будут происходить
на пластинках, если наружные концы их соединены проводником.
Решение:
Электродные потенциалы:
Е
0
(Fe
2+
/ Fe
0
) = - 0,44 В
Е
0
(Zn
2+
/ Zn
0
) = - 0,763 В
Следовательно, коррозии сначала будет подвергаться более активный цинк
– он анод.
Zn
0
- 2ê = Zn
2+
На катоде (Fe):
Cu
2+
+ 2ê = Cu
0
Е
0
= + 0,34 В
О
2
+ 2 H
2
O + 4ê = 4 OH
-
Е
0
= + 0,40 В
На катоде будет протекать процесс с большим электродным потенциалом:
О
2
+ 2 H
2
O + 4ê = 4 OH
-
Тогда:
2 Zn
0
+ О
2
+ 2 H
2
O = 2 Zn(OH)
2
При соединении пластин проводником – гальванический элемент:
(-) Zn
0
|Zn
2+
|| Fe
2+
| Fe
0
(+)
На катоде:
Раствор сульфата меди имеет кислую реакцию среды
2 H
+
+2 ê = Н
2
Е
0
= - 0,412 В
Zn
0
- 2ê = Zn
2+
Е
0
= - 0,76 В
Тогда, на катоде выделяется водород: 2 H
+
+2 ê = Н
2
На аноде будет оседать медь:
Cu
2+
+ 2ê = Cu
0
13
301. Определите заряд комплексного иона, степень окисления и
координационное число комплексообразователя в соединениях:
[Cu(NH
3
)
4
]SO
4
; К
2
[PtCl
6
]; К[Ag(CN)
2
]
1) [Cu(NH
3
)
4
]SO
4
↔ [Cu(NH
3
)
4
]
2+
+ SO
4
2-
Заряд комплексного иона [Cu(NH
3
)
4
]
2+
- 2+
Комплексообразователь - Cu
2+
, степень окисления равна +2
Лиганды - NH
3
Координационное число равно числу лигандов. В данном случае Лиганды
– ионы хлора Cl
-
:
К.ч.( Cu
2+
) = 4
2) К
2
[PtCl
6
] ↔ 2К
+
+ [PtCl
6
]
2-
Заряд комплексного иона [PtCl
6
]
2-
Комплексообразователь – Pt
4+
, степень окисления равна +4
Координационное число К.ч.( Pt
4+
) = 6
3) К[Ag(CN)
2
] ↔ К
+
+ [Ag(CN)
2
]
-
Заряд комплексного иона [Ag(CN)
2
]
-
= 1-
Комплексообразователь – Ag
+
, степень окисления равна +1
Координационное число К.ч.( Ag
+
) = 2
321. Какую степень окисления может проявлять водород в своих
соединениях? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород
окислитель, и в которых – восстановитель.
Решение:
Водород в своих соединениях может проявлять следующие степени
окисления:
1) -1 (Na
+
H
-1
)
2) 0 (H
2
0
)
3) +1 (Н
+
Cl; H
2
+
O
-2
)
2 H20 + O20 = 2 H2+O-2
14
2* H
2
0
-2ê → 2 H
+
H
2
0
-восстановитель процесс окисления
O
2
0
+4ê → 2O
-2
O
2
0
- окислитель процесс восстановления
2 H
2
0
+ O
2
0
= 2 H
2
+
O
-2
H20 + 2 Na0 = 2 Na +Н-
H
2
0
+2ê → 2 H
-1
H
2
0
- окислитель процесс восстановления
2* Na
0
+1ê → Na
+
Na
0
- восстановитель процесс окисления
2 H
2
0
+ O
2
0
= 2 Na
+
Н
-1
356. Какие ионы надо удалить из природной воды, чтобы сделать ее
мягкой? Введением, каких ионов можно умягчить воду? Составьте уравнения
соответствующих реакций.
Какую массу Ca(OH)
2
надо прибавить к 2,5 л воды, чтобы устранить ее
жесткость, равную 4,43 ммоль/л?
Решение:
Временная жесткость определяется наличием в воде Ca(HСO
3
)
2
и
Mg(HСO
3
)
2
, которые при кипячении выпадают в осадок в виде карбонатов:
Ca(HСO
3
)
2
→ CaСO
3
+ СO
2
+
H
2
O
Mg(HСO
3
)
2
→ MgСO
3
+ СO
2
+
H
2
O
Постоянная жесткость определяется наличием ионов Ca
2+
; Mg
2+
; а так же
ионов Fe
3+
; Cl
-
; SO
4
2-
; РO
4
3-
. Кипячением их не устранить.
В этом случае смягчают воду содой Na
2
СO
3
или гашеной известью
Ca(OH)
2
.
Ca
2+
+ СO
3
2-
→ CaСO
3
Mg
2+
+ 2ОН
-
→ Mg (OH)
2
Уравнения:
Mg(HСO
3
)
2
+ 2 Ca(OH)
2
= 2 CaСO
3
+ Mg (OH)
2
+ 2 H
2
O
Ca(HСO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
= 2 CaСO
3
+ 2 H
2
O
Молярная масса эквивалента Ca(OH)
2
равна 74/2 = 37 г/моль
В 2,5 л воды содержится:
15
2,5 л * 4,43 ммоль/л = 11,075 моль солей, обусловливающих жесткость
воды.
Для устранения жесткости следует прибавить:
11,075 * 37 = 409 мг извести
Ответ: 0,409 г Ca(OH)
2
386. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить
нитрат аммония?
Составьте уравнения соответствующих реакций.
Решение:
Нитрат аммония: NН
4
NО
3
1) Электролиз: 2 Н
2
О → 2Н
2
+ О
2
2) давление (≈ 300 атм.), температура, катализатор (Pt):
N
2
+ 3Н
2
↔ 2 NН
3
3) катализатор, температура
4 NН
3
+ 5 О
2
→ 4 NО + 6Н
2
О
4) 2NО + О
2
→ 2NО
2
5) 2NО
2
+ Н
2
О → НNО
2
+ НNО
3
Или:
4NО
2
+ О
2
+ 2Н
2
О → 4 НNО
3
6) NН
3
+ НNО
3
→ NН
4
NО
3
406. Кусок латуни обработали азотной кислотой. Раствор разделили на две
части. К одной из них прибавили избыток раствора аммиака, к другой –
избыток раствора щелочи. Какие соединения цинка и меди образуются при
этом?
Составьте уравнения соответствующих реакций.
Решение:
Латунь представляет собой сплав меди и цинка.
Цинк является активным металлом
16
Е
0
(Zn
2+
/ Zn
0
) = - 0,763 В
Медь в ряду напряжений стоит после водорода:
Е
0
(Cu
2+
/ Cu
0
) = + 0,34 В
Нормальный окислительный потенциал азотной кислоты:
NО
3
-1
+ 3 Н
+
+ 2 е = НNО
2
+ Н
2
О Е
0
= + 0,94
NО
3
-1
+ 2 Н
+
+ 1 е = NО
2
+ Н
2
О Е
0
= + 0,80
NО
3
-1
+ 4 Н
+
+ 3 е = NО
+ 2 Н
2
О Е
0
= + 0,96
2NО
3
-1
+ 12 Н
+
+ 10 е = N
2
+ 6 Н
2
О Е
0
= + 1,24
NО
3
-1
+ 10 Н
+
+ 8 е = NН
4
+
+ 3 Н
2
О Е
0
= + 0,87
Если кислота – концентрированная, то:
Zn + 4 НNО
3
= Zn (NО
3
)
2
+ 2 NО
2
+ 2 Н
2
О
Cu + 4 НNО
3
= Cu (NО
3
)
2
+ 2 NО
2
+ 2 Н
2
О
Если кислота – разбавленная, то:
Цинк активный металл:
5 Zn + 12 НNО
3
= 5 Zn (NО
3
)
2
+ N
2
+ 6 Н
2
О
3 Cu + 8 НNО
3
= 3 Cu (NО
3
)
2
+ 2 NО
+ 4 Н
2
О
Полученные растворы нитрата цинка и нитрата меди разделили на две
части:
1) добавили аммиак - получаются аммиачные комплексы
Zn (NО
3
)
2
+ 4 NН
3
= [Zn(NН
3
)
2
] (NО
3
)
2
Cu (NО
3
)
2
+ 4 NН
3
= [Cu (NН
3
)
2
] (NО
3
)
2
2) во вторую пробирку добавили избыток раствора щелочи:
Cu (NО
3
)
2
+ 2 КОН = Cu (ОН)
2
↓ + 2 КNО
3
Выпадает осадок синего цвета Cu (ОН)
2
и студенистый осадок белого цвета
Zn (ОН)
2
:
Zn (NО
3
)
2
+ 2 КОН = Zn (ОН)
2
↓ + 2 КNО
3
но Zn (ОН)
2
- амфотерный гидроксид, поэтому он в избытке щелочи будет
растворяться:
Zn (ОН)
2
+ 2 КОН = К
2
[Zn (ОН)
4
]
17
416. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для
осуществления превращений:
Na
2
Cr
2
O
7
→ Na
2
CrO
4
→ Na
2
Cr
2
O
7
→ CrCl
3
→Cr (OH)
3
Решение:
Na
2
Cr
2
O
7
+ 2 NaOH = 2 Na
2
CrO
4
+ Н
2
О
Na
2
CrO
4
+ 2 НCl = Na
2
Cr
2
O
7
+ 2 NaCl + Н
2
О
Na
2
Cr
2
O
7
+ 14 НCl = 2 CrCl
3
+ 3 Cl
2
↑
+ 2 NaCl + 7 Н
2
О
CrCl
3
+ 3 NaOH = Cr (OH)
3
↓ + 3 NaCl
436. Напишите уравнения реакций получения ацетилена и превращения
его в ароматический углеводород. При взаимодействии, какого вещества с
ацетиленом образуется акрилонитрил?
Решение:
Ацетилен СН≡СН
Получение ацетилена:
1) из карбида кальция
СаС
2
+ 2 Н
2
О → С
2
Н
2
↑
+ Cа(OH)
2
↓
2) из дигалогенпроизводных, действием спиртового раствора щелочи:
СН
2
Cl - СН
2
Cl + 2 КОН → С
2
Н
2
↑
+ 2 КCl + 2 Н
2
О
3) из природного газа при их термическом или электрокрекинге:
t = 1500
0
С
2 СН
4
→ С
2
Н
2
↑ + 3 Н
2
4) производные ацетилена - алкилированием металлических производных
ацетилена:
СН
3
– I + Na – С ≡СН → СН
3
– С ≡СН + Na I
Реакция полимеризации трех молекул ацетилена при 450
0
С и катализаторе
(активированный уголь) дает по реакции Н.Д. Зеленского ароматический
бензол.
3 СН≡СН → С
6
Н
6
бензол
18
Присоединение синильной кислоты к ацетилену в присутствии (CuCI
2
+ NH
3
)
дает акрилонитрил:
СН≡СН + Н – СN → СН
2
= СН – СN (акрилонитрил)
19
Список литературы
1. Артеменко А.И. Органическая химия: Учебник – М.: Высшая школа,
1982.
2. Павлов Н.Н. Теоретические основы общей химии: Учебное пособие для
вузов – М.: Высшая школа, 1988.
3. Шиманович И.Л. Химия. Методические указания, программа, решение
типовых задач для студентов-заочников нехимических специальностей
вузов – М.: Высшая школа, 1998.
20