Полный текст:
1.
Аспирин имеет состав w1=4.45% водорода, w2=35.55 % кислорода, w3=60.00% углерода. Молярная масса аспирина M=180
г/моль. Какова истинная формула аспирина?
Решение:
Найдем
число атомов каждого элемента в молекуле аспирина
Следовательно
формула аспирина H8O4C9
Молярная
масса равна M’=1*8+4*16+9*12=180 г/моль,
что соответствует условию
2.
Как получить оксиды CuO, CO2, SO2, P2O5, Fe2O3, MgO из
сложных веществ? Используйте лабораторные и промышленные способы получения.
Решение:
Оксид CuO
получают разложением при нагревании гидроксида меди(II) или гидроксокарбоната
меди(II):
Cu(OH)2v > CuO + H2O
(CuOH)2CO3> 2CuO + CO2 + H2O
Оксид CO2 – разложением при нагревании карбоната кальция
CaCO3 > CaO + CO2
Оксид серы
можно получить взаимодействием концентрированной серной кислоты почти с любым
металлом
Mn + 2 Н2SO4> MnSO4 + SO2
+ 2 H2O
2 In + 6 H2SO4>
In2(SO4)3 + 3 SO2 + 6 Н2О
Оксид
фосфора можно получить восстановлением оксидом фософором
10N2O
+ 4P = 10N2 + 2P2O5
или
доокислением низших оксидов фосфора
P2O3
+ O2 > P2O5
а также
сжиганием соединений фосфора
2P2S5
+ 15O2 > 2P2O5 + 10SO2
Нагревание
гидроокисижелеза (III) дает оксид железа
2Fe(OH)3
> Fe2O3 +
3H2O
Оксид
магния можно получить прокаливанием карбоната магния
MgCO3>MgO +
CO2
3.
Под каждым элементом второго
периода ( перечислите эти элементы) в периодической системе находятся их химические
аналоги. Как называется такая вертикальная последовательность элементов? Что
роднит эти элементы с точки зрения строения атома?
Решение:
Элементы Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra
причем Mg, Ca, Sr, Ba наиболее
близки по свойствам. Данная последовательность называется группой
Все
элементы явлются s-элементами
12
Mg
Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
20
Ca
Ca - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
38
Sr
Sr - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2
56
Ba
Ba - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2
4.
Многовариантная задача
1)
Напишите электронную
конфигурацию по порядковому номеру элемента в ПСЭ. Назовите элемент, период,
номер группы, подгруппы. (№33)
2)
Укажите валентные электроны
для элемента с символом Cu.
3)
Назовите аналоги электронной
структуры элемента. Укажите их общую формулу. (7s2)
4)
Какие степени окисления имеет
элемент. Укажите валентную и электронную структуру соответствующую каждой
конкретной степени окисления элемента. (Р)
5)
Назовите элемент «n» периода,
высший оксид которого имеет формулу ЭxОy а с
водородом образует или не образует соединение. Составить электронную и
электронно- графическую формулу атома этого элемента. Какими кислотно-
основными свойствами обладает высший оксид этого элемента. (IV период; Э2О7;
с водородом образует ЭН газ)
6)
Сравните кислотно- основные и
окислительно- восстановительные свойства соединений элементов одной группы в
указанных степенях окисления( подтвердить уравнениями реакций). S+4; Cr+3
Решение:
1)
33
As
мышьяк
As - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 3
4 период,
5 группа, 2 подгруппа
2)
29
Cu
медь
Валентные
электроны 4s 1 3d 10
Cu - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10
3)
88
Ra
радий
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 7s 2
аналоги
12
Mg
Mg - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2
20
Ca
Ca - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
38
Sr
Sr - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2
56
Ba
Ba - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2
5) Элемент – Br, высшийоксид Br2O7, газ –
HBr
оксид
обладает кислотными свойствами
Br2O7
+ H2O = 2HBrO4
35
Br
бром
Br - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5
n-электронный
уровень
s-электроны
p-электроны
d-электроны
4
^v
^v
^v
^
^v
^v
^v
^v
^v
3
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
2
^v
^v
^v
^v
1
^v
6) S4+ - промежуточная степень окисления (высшая +6, низшая -2),
следовательно, элемент модет быть как восстановителем, так и окислителем
восстановитель
2SO2 + O2 = 2SO3
окисление SO2 + 2CO = S + 2CO2
Cr3+- промежуточная степень
окисления (высшая +6, низшая 0), следовательно, элемент модет быть как
восстановителем, так и окислителем
окислитель
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3
восстановитель
2CrCl3 + 3 NaClO + 10 NaOH = 2 Na2CrO4 + 9 NaCl + 5 H2O
5.
Привидите основные положения
метода валентных связей и теории гибридизации. Ответьте на следующие вопросы,
сопроводив ответ соответствующими геометрическими построениями. Установите вид гибридизации атомных орбиталей
бора и германия и структуру следующих молекул BI3 и GeF4. Полярны ли данные молекулы?
Решение:
В основе
метода ВС лежат следующие положения:
1) Ковалентная связь образуется двумя электронами с противоположно
направленными спинами, причем эта электронная пара принадлежит двум атомам.
2) Ковалентная связь тем прочнее, чем в большей степени перекрываются
электронные облака.
Комбинации двухэлектронных двухцентровых связей,
отражающие электронную структуру молекулы, получили название валентных схем. Примерыпостроениявалентныхсхем:
В
валентных схемах наиболее наглядно воплощены представления Льюиса об образовании химической связи путем обобществления электронов с
формированием электронной оболочки благородного газа: для водорода – из двух электронов (оболочка He),
для азота – из восьми электронов (оболочка Ne).
Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность и поляризуемость.
Насыщаемость ковалентной
связи обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов, т.е. их
способностью к образованию строго определенного числа связей, которое обычно
лежит в пределах от 1 до 6. Общее число валентных орбиталей в атоме, т.е. тех, которые могут быть использованы для образования
химических связей, определяет максимально возможную валентность элемента. Число уже использованных для этого орбиталей определяет валентность элемента в данном соединении.
Направленность ковалентной связи является
результатом стремления атомов к образованию наиболее прочной связи за счет
возможно большей электронной плотности между ядрами. Это достигается при такой
пространственной направленности перекрывания электронных облаков, которая
совпадает с их собственной. Исключение составляют s-электронные облака,
поскольку их сферическая форма делает все направления равноценными. Для p- и d-электронных облаков перекрывание
осуществляется вдоль оси, по которой они вытянуты, а образующаяся при этом
связь называется?-связью. ?-Связь
имеет осевую симметрию, и оба атома могут вращаться вдоль линии связи, т.е. той
воображаемой линии, которая проходит через ядра химически связанных атомов.
После
образования между двумя атомами ?-связи для остальных электронных
облаков той же формы и с тем же главным квантовым числом * остается только возможность бокового перекрывания по обе стороны
от линии связи. В результате образуется ?-связь. Она
менее прочна, чем ?-связь: перекрывание происходит диффузными боковыми частями орбиталей.
Каждая кратная связь (например, двойная или тройная) всегда содержит только
одну ?-связь. Число ?-связей, которые образует центральный
атом в сложных молекулах или ионах, определяет для него значение координационного числа. Например, в молекуле NH3 и ионе NH4+ для атома азота оно равно трем и четырем. Образование ?-связей
фиксирует пространственное положение атомов относительно друг друга, поэтому
число ?-связей и углы между линиями связи, которые называются валентными углами, определяют пространственную
геометрическую конфигурацию молекул.
При оценке
степени перекрывания электронных облаков следует учитывать знаки волновых функций * электронов. При перекрывании облаков с одинаковыми знаками
волновых функций электронная плотность в пространстве между ядрами возрастает.
В этом случае происходит положительное перекрывание, приводящее к взаимному
притяжению ядер. Если знаки волновых функций противоположны, то плотность
электронного облака уменьшается (отрицательное перекрывание), что приводит к
взаимному отталкиванию ядер.
Поляризуемость рассматривают
на основе представлений о том, что ковалентная связь может быть неполярной (чисто ковалентной) или полярной *.
Важными
характеристиками химической связи являются также ее длина и кратность. Длина
связи определяется расстоянием между ядрами связанных атомов в молекуле.
Как правило, длина химической связи меньше, чем сумма радиусов атомов, за счет перекрывания
электронных облаков. Кратность связи определяется
количеством электронных пар, связывающих два атома, например:
этан H3C–CH3 одинарная связь (?-связь)
этилен H2C=CH2 двойная связь (одна ?-связь и одна ?-связь)
ацетилен HC?CH тройная связь (одна ?-связь и две ?-связи).
С
увеличением кратности возрастает энергия связи, однако это возрастание не
пропорционально кратности, т.к. ?-связи менее прочны, чем ?-связь.
при
образовании молекулы форма и взаимное расположение атомных электронных облаков * изменяется по сравнению с их формой и расположением в свободных
атомах. В результате достигается более полное перекрывание орбиталей * при образовании химической связи. Такая деформация электронных облаков требует затраты энергии, но
более полное перекрывание приводит к образованию более прочной связи, и в целом
получается выигрыш в энергии. Этим и объясняется возникновение гибридных орбиталей.
Форма
гибридной орбитали может быть определена математически
путем сложения волновых функций * исходных орбиталей:
В
результате сложения волновых функций s- и p-орбиталей с учетом
их знаков оказывается, что плотность электронного облака (величина|?|2)
по одну сторону от ядра повышена, а по другую – понижена.
В целом
процесс гибридизации включает следующие этапы: возбуждение атома *, гибридизация орбиталей возбужденного
атома, образование связей с другими атомами. Затраты энергии на первые два этапа
компенсируются выигрышем энергии при образовании более прочных связей с гибридными орбиталями.
Тип гибридизации определяется типом и количеством участвующих в ней орбиталей.
Ниже рассмотрены примеры различных видов гибридизации s- и p-орбиталей.
Гибридизация одной s- и одной p-орбитали (sp-гибридизация) происходит,
например, при образовании галогенидов бериллия, цинка,кадмия и ртути. Атомы этих элементов в нормальном
состоянии имеют во внешнем слое два спаренных s-электрона.
В результате возбуждения один из s-электронов переходит в p-состояние
– появляется два неспаренных электрона, один из которых s-, а
другой p-электрон. При образовании химической связи * эти две
различные орбитали преобразуются в две одинаковые гибридные орбитали (sp-орбитали),
направленные под углом 180° друг к другу, – две связи имеют
противоположное направление (рисунок 3.5).
Рисунок
3.5 – Перекрывание sp-орбиталей бериллия и p-орбиталей хлора в
молекуле BeCl2
Экспериментальное
определение структуры молекул BeГ2, ZnГ2,
CdГ2, HgГ2 (Г–галоген) показало, что эти молекулы являются линейными, и обе связи металла с
атомами галогена имеют одинаковую длину.
Гибридизация одной s- и двух p-орбиталей (sp2-гибридизация) имеет
место, например, при образовании соединений бора. Возбужденный атом бора обладает
тремя неспаренными электронами – одним s-электроном
и двумя p-электронами. Из трех орбиталейобразуются три
эквивалентные sp2-гибридные орбитали,
расположенные в одной плоскости под углом 120° друг к
другу (рисунок 3.6). Действительно, как показывают экспериментальные
исследования, молекулы таких соединений бора, как BГ3 (Г-галоген),
B(CH3)3 –триметилбор, B(OH)3 – борная кислота, имеют плоское строение. При этом три связи бора в указанных
молекулах имеют одинаковую длину и расположены под углом 120°.
Рисунок – Перекрывание sp2-орбиталей бора и p-орбиталей хлора в
молекуле BCl3
Гибридизация одной s- и трех p-орбиталей (sp3-гибридизация) характерна,
например, для углерода и его аналогов – кремния игермания. В этом случае четыре гибридные sp3-орбитали расположены под углом 109°28? друг к
другу; они направлены к вершинам тетраэдра(в молекулах CH4, CCl4, SiH4, GeBr4 и др.). Валентные углы в молекулах H2O (104,5°)
и NH3 (107,3°) не точно соответствуют взаимному расположению “чистых” p-орбиталей (90°). Это
обусловлено некоторым вкладом s-электронов в образование химической
связи. Такой вклад есть не что иное, как гибридизация. Валентные электроны в
этих молекулах занимают четыре орбитали, которые близки к sp3-гибридным. Незначительное отличие валентных углов от тетраэдрических
109°28? объясняется тем, что гибридизация в данном случае является
неполной.
Во многих
молекулах центральный атом не подвергается гибридизации. Так, валентные углы в
молекулах H2S, PH3 и др.
близки к 90°, т.е. образование связей происходит с участием “чистых” p-орбиталей,
расположенных под прямым углом друг к другу.
BI3
Построим
электронную конфигурацию атомов.
5
B
B - 1s 2 2s 2 2p 1
n-электронный
уровень
s-электроны
p-электроны
d-электроны
2
^v
^
1
^v
в
возбужденном состоянии один из s – электронов переходит на p-орбиталь
5
B
B - 1s 2 2s 1 2p2
n-электронный
уровень
s-электроны
p-электроны
d-электроны
2
^
^
^
1
^v
Гибридизация
атомных орбиталей sp2
Строение
молекулы аналогично BCl3
GeF4
32
Ge
Ge - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2
n-электронный
уровень
s-электроны
p-электроны
d-электроны
4
^v
^
^
3
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
2
^v
^v
^v
^v
1
^v
в
возбужденном состоянии
32
Ge
Ge - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 10 4p 3
n-электронный
уровень
s-электроны
p-электроны
d-электроны
4
^
^
^
^
3
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
^v
2
^v
^v
^v
^v
1
^v
молекула GeF4имеет форму тетраэдра.
6.
Каким образом определяется
возможность и направление протекания химических реакций? Вычислите изменения
энергии Гиббса и приведите ответ на вопрос.
Определите протекают ли самопроизвольно в стандартных условиях при 298К
следующие реакции:
А) 3Cl2(г) + О3(г) = 3 Cl2O(г)
Б) 3Cl2(г) + 4О3(г) = 6ClO2(г)
В) Cl2(г) + О3(г) = Cl2O(г) + О2(г)
Решение:
Возможность протекания реакции определяется величиной энергии
Гиббса реакции.
По закону Гесса
?G=0, система находится в
состоянии равновесия
?G<0, реакция возможна
в указанном направлении
?G>0, реакция
невозможна в указанном направлении
Рассчитаем энергию
Гиббса всех реакций
А) 3Cl2(г) + О3(г) = 3 Cl2O(г)
?G>0, реакция
невозможна в указанном направлении
Б) 3Cl2(г) + 4О3(г) = 6ClO2(г)
?G>0, реакция
невозможна в указанном направлении
В) Cl2(г) + О3(г) = Cl2O(г) + О2(г)
?G<0, реакция возможна
в указанном направлении
7.как изменится
скорость химической реакции 2А + 2В = С, если концентрацию одного из
реагирующих веществ увеличить в C/C0 = 3 раза, а температуру смеси понизить на T1-T2=300С?
Температурный коэффициент равен f=2.
Решение:
Скорость химической реакции зависит от температуры согласно закону
Вант-Гоффа
скорость уменьшилась в 3 раза
Концентрация влияет на скорость реакции согласно уравнению
действующих масс
концаентрация одного из реагентов увеличилась в 3 раза
откуда
общее изменение скорости реакции равно
скорость увеличиться в 1,125 раз
8. как приготовить V=100 мл w=3%
раствора хлорида кальция (р= 1г/мл) из кристаллогидрата CaCl2*6 H2O? Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию
эквивалента и титр этого раствора.
Решение:
Масса соли в растворе равна
масса кристаллогидрата для раствора равна
Титр раствора равен
Молярная концентрация
Нормальная концентрация
9. Международная
система единиц- представляет собой единую универсальную систему единиц,
внедренную во все отрасли науки, техники, народного хозяйства. Результаты
лабораторных исследований также выражают в СИ. Единицей количества вещества
установлен моль. Приведены некоторые биохимические показатели крови ,
выраженные в старых единицах. Переведите концентрации этих ионов или молекул в
моль/л. Плотность сыворотки крови принять равной 1,025 г/мл. Кратные приставки:
м(милли)- 10-3 , мк(микро)- 10-6 и н(нано)- 10-9. Натрий(Na+) w = 310-360
мг%(наверно миллипроценты даны)
Решение:
, m- масса раствора, V-объем
раствора в литрах, откуда
10. осмотическое давление
инфузионного раствора гидрокарбоната натрия P=740-780
кПа. Вычислить молярную концентрацию растворов при t=370С,
считая степень диссоциации соли равной ?=0,75.
Решенеи:
NaHCO3 = Na+ + HCO3-,
k=2
Осмотическое давление выражается формулой
среднее давление раствора равно
изотонический коэффициент равен
i=1+ ?*(k-1)= 1+ 0.75*(2-1)=1.75
концентрация раствора равна
11. Составить в молекулярной и ионной форме уравнения
следующих реакций и указать в каждом случае то соединение, образование которого
вызывает смещение равновесия вправо
NaOH + HNO3=NaNO3 +
H2O
H+ + OH- = H2O (H2Oсмещает
равновесие вправо)
3CaCl2+ 2Na3PO4=Ca3(PO4)2
+ 6NaCl
3Ca2+ + 2PO43- = Ca3(PO4)2 (смещает
равновесие вправо)
Co(OH)3+
NH3= [Co(NH3)4](OH)3 (образование
комплексного соединения смещает равновесия вправо)
12. К V=1 л раствора CH3COOHcpH= 4
добавили m=0,3 г 100% CH3COOH.
Вычислите рН полученного раствора. Объем раствора считайте постоянным.
Решение:
Кислота диссоциирует в растворе
CH3COOH = CH3COO- + H+
, K=1.74*10-5
Согласно закону разбавления Оствальда
, считаем, что степень диссоциации близка к
нулю
Степень диссоциации равна
откуда
начальная концентрация кислоты равна
считаем, что после добавления новой кислоты объем не изменяется,
общая концентрация кислоты равны
используем закон разбавления Оствальда
концентрация ионов водорода в растворе равна
13. Определите, можно ли
приготовить раствор с молярной концентрацией
Ca(OH)2 равной 2*10-3 моль/л.
Решение:
вещество при определенной концентрации выпадет в осадок
Ca2+ + 2OH- = Сa(OH)2
Произведение
растворимости гидроокиси равно Ks=3.1*10-5
Запишем
выражение произведения растворимости
пусть S-молярная
растворимость вещества, следовательно
откуда
молярная
растворимость вещества больше данной концентрации. следовательно, раствор можно
приготовить
14. Дать понятие гидролиза.
Выбрать из предложенного ряда солей те, которые в водном растворе подвергаются
гидролизу. Составить для них уравнения реакций гидролиза в ионном и
молекулярно- ионной формах( по всем возможным ступеням). Указать реакцию среды
и окраску индикаторов : лакмуса, фенолфталеина и метилоранжа в растворах этих
солей.
Для соли CuSO4 : а) написать выражение константы гидролиза( по каждой ступени)
Б) рассчитать константу гидролиза по 1 ступени
В) рассчитать степень гидролиза
Г) определить рН в растворе соли указанной концентрации
Д) объяснить, как повлияет на степень гидролиза и величину рН
-
нагревание
- добавление кислоты
- добавление щелочи
Ca(NO3)2 ; Na2SeO3 ; CuSO4 (С= 0,09 моль/ л)
Решенеи:
а) CuSO4
= Cu2+ + SO42-
1 ступень
Сu2+
+ H2O = Cu(OH)
+
2CuSO4 + H2O = Cu(OH)HSO4
2ступень
Cu(OH)++ H2O =
Cu(OH)2
Cu(OH)HSO4 + H2O =
Cu(OH)2 + H2SO4
б)
в) Константа гидролиза равна
откуда
степень гидролиза равна
в)
д) нагревание усилит гидролиз, добавление кислоты сместит гидролиз
влево к исходным веществам, добавление щелочи усилит гидролиз
15. В чем заключается суть теории Бренстеда – Лоури? Написать в
протолитической форме ( с участием воды
) процесс ионизации и гидролиза предложенного иона, объяснить его амфотерные
свойства, отметить сопряженные пары.
H2PO4-
Решение:
Согласно этой теории кислотами являются молекулы или ионы,
способные быть в данной реакции донорами протонов, а основаниями являются молекулы
или ионы, присоединяющие протоны (акцепторы). Кислоты и основания получили общее название протолитов.
Сущностью кислотно-основного взаимодействия является передача
протона от кислоты к основанию. При этом кислота, передав протон основанию,
сама становится основанием, так как может снова присоединять протон, а
основание, образуя протонированную частицу, становится кислотой. Таким образом,
в любом кислотно-основном взаимодействии участвуют две пары кислот и оснований,
названные Бренстедом сопряженными: А1 + В2 А2 + В1.
Амфотерность данного иона объясняется двумя реакциями
ион отдает протон (кислота)
H2PO4- + H2O = HPO42-
+ H3O
+
сопряженныапарыH2PO4-/ HPO42- , H2O/ H3O
+
ион присоединяет протов (основание)
H2PO4- + H2O = H3PO4 + OH-
сопряженныа пары H2PO4-/H3PO4, H2O/ OH-
16. Дайте определение понятиям: степень окисления, окисление,
восстановление. Укажите, в каких из приведенных процессов происходит окисление,
а в каких- восстановление. Определите какое количество электронов отдается
отдается или принимается в каждом процессе. Напишите полуреакцию с учетом
кислотности ( там где указана кислотность):
рН< 7 SO42-= S
pH> 7
NO2-= NO3-
pH= 7
MnO4-= MnO2
PH3= [ PH4]
+
Решение:
Степень окисления - условный заряд атома в молекуле, вычисленный в
предположении, что все связи имеют ионный характер.
Окисление - процесс отдачи электронов, с увеличением степени
окисления.
При окисле?нии вещества в результате отдачи электронов
увеличивается его степень окисления. Атомы окисляемого вещества называются
донорами электронов, а атомы окислителя — акцепторами электронов
Восстановле?нием называется процесс присоединения электронов
атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.
При восстановлении атомы или ионы присоединяют электроны. При этом
происходит понижение степени окисления элемента.
рН<
7 SO42-= S
SO42- + 8H+
+ 6e = S + 4H2O
pH> 7
NO2-= NO3-
NO2- + 2OH-
- 2e = NO3- + H2O
pH= 7
MnO4-= MnO2
MnO4- + 2H2O
+ 3e = MnO2 + 4OH-
PH3= [ PH4]
+
PH3 + H+= [ PH4]
+
17. Какие из перечисленных веществ и за счет какого элемента
проявляют обычно окислительные, а какие- восстановительные свойства? Какие из
них обладают окислительно- восстановительной двойственностью? Ответ обосновать
положением элемента в периодической системе и проявляемой степенью окисления.
H2SO4 ;SnCl2 ; SO2
Решение:
H2SO4 ;(степень окисления серы +6, высшая, сера занимает положение в 6
группе)
SnCl2 ;(степень окисления олова +2, промежуточная, соединение с ОВ
двойственностью, олово занимает положение в 4 группе, следовательно высшая
степень окисления равна +4)
SO2 (степень окисления серы +4, промежуточная, соединение с ОВ
двойственностью, сера занимает положение в 6 группе, следовательно высшая
степень окисления равна +6)
18. уровняйте
нижеприведенные реакции электронно- ионным методом и определите тип ОВР:
K2Cr2O7 +
3NaNO2 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3
+ K2SO4 + 3NaNO3 + 4H2O
Cr2O72- +
14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O |*1
NO2- + H2O - 2e = NO3- + 2H+
|*3
________________________________________
Cr2O72- +
8H++ NO2- = 2Cr3+ + 4H2O+
NO3-
тип-межмолекулярная
P + KOH + H2O = PH3^+
3KH2PO2
P + 3H+ + 3e? = PH3
| *1
P + 2H2O ? 1e? = PO23?
+ 4H+ | *3
_________________________
4P + 6H2O = PH3 +
3PO23? + 9H
+
тип-диспропорционирования
19. Каким образом определяют возможность протекания окислительно-
восстановительных реакций? Используя значения стандартных восстановительных
потенциалов, ответьте на вопросы.
Можно ли провести окисление Mn2+ - ионов до MnO4- действием Cl2, HNO3, PbO2, (NH4)2S2O8? Составьте возможные уравнения реакций.
Решение:
Процесс окисления возможен, когда потенциал заданной реакции
больше потенциала реакции окисления Mn2+ - ионов до MnO4-
EMn2+/MnO42- = 1.51 В
ECl2/Cl-=1.36 В – невозможен
ENO3-/NO=0.96 В – невозможен
EPbO2/Pb=1.46 В – невозможен
ES2O82-/2SO42-=2В
–возможен
MnSO4 + (NH4)2S2O8
+ 2 H2O = MnO2 + 2 H2SO4 + (NH4)2SO4
20. Координационное число Os+4 и Ir+4 равно 6. Составьте
координационные формулы и напишите уравнения диссоциации в растворе следующих
комплексных соединений этих металлов:
2NaNO3*OsCl4; OsBr4*Ca(NO3)2; 2RbCl*IrCl4; 2KCl*Ir(C2O4)2
Решение:
2NaNO3*OsCl4
Na2[OsCl4(NO3)2]
= [OsCl4(NO3)2]2- + 2Na
+
OsBr4*Ca(NO3)2;
Ca[OsBr4(NO3)2]
= [OsBr4(NO3)2]2- + Ca2
+
2RbCl*IrCl4;
Rb2[IrCl6] = [IrCl6]2-
+ 2Rb
+
2KCl*Ir(C2O4)2
K2[IrCl2(C2O4)2]
= [IrCl2(C2O4)2]2- + 2K
+
21. Выразите молекулярными и ионными уравнениями реакций
нижеприведенные схемы. Напишите уравнения диссоциации и выражения констант
нестойкости комплексных ионов. Объясните возможность или невозможность
протекания этих реакций( используя значения констант нестойкости комплексов и
величин произведения растворимости осадков).
HgCl2> [Hg(NH3)4]2+>
[HgBr4]2-> [HgI4]2->HgS
Решение:
первый комплексный катион можно получить по реакции
HgCl2 + 4NH3> [Hg(NH3)4]Cl2
для объяснения возможности превращения необходимо сравнить
константы нестойкости комплексных ионов, чем больше константа нестойкости, тем
больше вероятность, что данный комплекс превратится в другой в химической
реакции
1) [Hg(NH3)4]2+K1=1,0?10-22
2) [HgBr4]2-K2=2,2?10-22
3) [HgI4]2-K3=5,0?10-31
Видно, что устойчость компплексов повышается, следовательно, их
можно превратить
[Hg(NH3)4]2+
+ 4HBr = [HgBr4]2- + 4NH4
+
[HgBr4]2- + 4HI = [HgI4]2- +
4Br-
последнее соединение представляет собой плохорастворимой вещество
[HgI4]2- + K2S
= HgS + 2KI + 2I-
22. Получите белильную известь, имея в распоряжении CaCl2 , H2SO4 , MnO2 , Ca(OH)2. Напишите уравнения реакций. Какая масса йода
выделится в реакции: CaOCl2 + KI + HCl= …., если в нее вступило V=20 мл
раствора CaOCl2 с молярной концентрацией
эквивалента С=0,1 моль/л?
Решение:
MnO2+CaCl2+2H2SO4=>MnSO4+CaSO4+Cl2+2H2O
2Ca(OH)2 + 2Cl2 =
CaOCl2 + CaCl2 +2H2O
CaOCl2 + 2KI + 2HCl= CaCl2
+ I2 + H2O + KCl+KI
ClO- + 2H+ + 2e = Cl-
+ H2O |*1
2I- -2e = I2 |*1
______________________________________
Cl2O + 2H+ + 2I-
= Cl- + H2O + I2
Используем закон эквивалентов
Эквивалентная концентрация извести в 2 раза больше молярной (в
реакции участвует 2 электрона)
23. Опишите свойства характерные для концентрированной серной
кислоты:
А) является окислителем за счет SO42- -иона
2 KBr+2 H2SO4 (конц.)=
SO2+ Br2+K2SO4 + 2 H2O
Б) реагирует при нагревании с металлами, разной степени активности
3 Zn + 4 H2SO4(конц.) =
3 ZnSO4 + S + 4 H2O
8 K + 5 H2SO4(конц.) =
4 K2SO4 + H2S + 4 H2O
В) взаимодействует с основными, амфотерными оксидами
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 +
H2O
CuO + H2SO4 =
CuSO4 + H2O
Г) реагирует с солями NaBr, KI, BaCl2
2 NaBr+2H2SO4 (конц.)=
SO2+ Br2+Na2SO4 + 2 H2O
2 KI+2H2SO4 (конц.)=
SO2+ I2+K2SO4 + 2 H2O
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4
+ 2HCl
Д) является сильным дегидрирующим веществом.
24. Газ, выделившийся при
взаимодействии металлического висмута с концетрированной азотной кислотой,
пропустили через раствор NaOH объемом 500 мл(р=1,092 г/мл) с
молярной концентрацией равной 2,2 моль/л. Какие соли образовались и каковы их
массовые доли в данном растворе?
Решение:
Bi+4HNO3 =Bi(NO3)3
+ NO2+2H2O
2NaOH + 2NO2 = NaNO3
+ NaNO2 + H2O
образовались нитрит и нитрат натрия
количество вещества щелочи равно
масса раствора равна
масса газа, который поглотился раствором
масса раствора увеличилась на массу газа
найдем массы солей
массовые доли солей равны
25. Опишите процессы, протекающие последовательно при сплавлении
оксида алюминия с избытком щелочи и дальнейшем добавлении в водный раствор
полученного сплава малых порций соляной кислоты, до полного прекращения
химических реакций. Дайте названия всем соединениям алюминия.
2 NaOH + Al2O3 = 2NaAlO2 и H2O (металюминат натрия)
NaAlO2 + HCl + H2O = Al(OH)3 + NaCl (гидроксид алюминия)
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O (алюминия
хлорид)
26. В химическом справочнике указывается три значения
эквивалентной массы пермангатана калия: 31,61; 52,68; 158,03 г/моль. В чем
причина этого? Дайте объяснения и приведите примеры реакций , в которых
реализуются такие значения эквивалентных масс.
Решение:
Отличие в эквивалентных массах объясняется условиями проведения
реакции и глубиной восстановления вещества
следовательно масса будет рассчитываться по формуле
, n – число электронов в реакции
в кислой среде (+5 электронов):
в нейтральной среде (+3 электрона):
в щелочной среде (+1 электрон):
27. Составьте уравнения
реакций последовательного перехода:
Метахромит калия= хромат калия= дихромат калия= хлорид хрома(III)= хлорид
гексаамминхрома(III)
2 KCrO2 + 3 H2O2 + 2 KOH
= 2 K2CrO4 + 4 H2O
2K2CrO4 + H2SO4
= K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + 14 HCl
= 2 KCl + 2 CrCl3 + 3 Cl2 + 7 H2O
CrCl3 + NH3 = [Cr(NH3)6]Cl3
28. Намисать молекулярное и ионное уравнение гидролиза FeCl3. Вычислить степень гидролиза соли по первой ступени и рН
раствора, если константа гидролиза равна K=10-3,
а концентрация раствора C=0,1 моль/л. Можно ли из этого
раствора приготовить обменной реакцией карбонат железа(III)?
Решение:
FeCl3 + H2O =
Fe(OH)Cl2 + HCl
Fe3+ + H2O = Fe(OH)2+
+ H
+
константа
гидролиза равна
октуда
степень
гидролиза равна
Ион железа
сильно гидролизуется, следовательно, образование карбоната железа будет
затруднено