Полный текст:
111.
Дайте определения понятиям: степень окисления, окисление, восстановление.
-
Укажите, в каких из приведенных процессов, происходит окисление, а в каких
восстановление.
-
Определите, какое количество электронов отдается или принимается в каждом
процессе.
-
Напишите полу реакцию с учетом кислотности (там, где указана кислотность
среды).
2)
MnO2 > Mn2+ (pH<7); ClO3- > Cl- (pH>7); Se > SeO22- (pH=7); Cr3+ > [Cr(H2O)4]3
+
Решение
Степень окисления
(окислительное число, формальный заряд) — вспомогательная условная
величина для записи процессов окисления, восстановления и
окислительно-восстановительных реакций, численная величина электрического
заряда, приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары,
осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных
атомов.
Окисление -
процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления.
При окислении
вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления.
Атомы окисляемого вещества называются донорами электронов, а атомы
окислителя — акцепторами электронов.
Восстановлением
называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его
степень окисления понижается. При восстановлении атомы или ионы присоединяют
электроны.
Cr3+ > [Cr(H2O)4]3+ - степень
окисления хрома в этом случае не меняется.
112 (2). 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. H2SO3;
H3AsO4
и Fe.
Решение
Теория:
Окислительно-восстановительные свойства веществ связаны с положением элементов в
Периодической системе Д.И. Менделеева. Простые вещества - неметаллы обладают большими
окислительными свойствами, а металлы
- большими восстановительными свойствами.
Соединения,
содержащие атомы элементов в низшей
степени окисления, будут восстановителями
за счет этих атомов. Соединения, включающие атомы элементов в высшей степени окисления, будут окислителями. Соединения, содержащие
элементы в переходной степени окисления, будут обладать двойственными
окислительно-восстановительными свойствами.
Исходя
из этого:
Fe
– типичный сильный восстановитель,
имеющий две степени окисления +2 и +3.
H2SO3 – степень окисления серы в этом
соединении - +4. Соединение обладает
двойственными окислительно-восстановительными свойствами, так как высшая
степень окисления – (+6), а низшая – (-2).
H3AsO4 – степень окисления мышьяка в этом
соединении - +5. Это высшая степень окисления мышьяка, соответственно,
соединение - окислитель.
113(2).
Уравняйте нижеприведенные реакции электронно-ионным методом (метод полу
реакций) и определите тип ОВР (меж-, внутримолекулярная,
диспропорционирования):
Решение
Первая
реакция:
Восстановление:
Bi5+ + 2e- > Bi3+ | 5
Окисление:
Mn2+ - 5e- > MnO4- | 2
Уравнение:
Тип ОВР: межмолекулярная.
Вторая
реакция:
Восстановление:
I2 + 2e- > 2I- | 5
Окисление:
I2 + 12OH- - 10e- > 2IO3- + 6H2O | 1
Суммарное ионное уравнение:
6I2
+ 12OH- > 10I- + 2IO3- + 6H2O
Уравнение:
Тип ОВР: диспропорционирования.
114(2). Как образом определяют возможность протекания
окислительно-восстановительных реакций? Используя значения стандартных
восстановительных потенциалов, ответьте на следующие вопросы:
В
каком направлении будут протекать следующие реакции:
Решение
Теория:
Окислительно-восстановительная
реакция будет самопроизвольно протекать в таком направлении, при котором
полуреакция с более высоким значением окислительно-восстановительного
потенциала выступает в качестве окислителя по отношению к полуреакции с более
низким потенциалом.
Исходя из этого:
Сравниваем стандартные потенциалы сопряженных пар:
Так как Dj < 0 , то реакция невозможна.
Сравниваем стандартные потенциалы сопряженных пар:
Так как Dj > 0 , то
реакция возможна.
116.
По данным химического анализа хлор из соединения состава Co(NO3)2Cl·4NH3 при действии нитрата серебра
осаждается в виде хлорида серебра. Составьте на основании этого координационную
формулу исходного соединения, назовите его. Может ли этот комплекс иметь
ионизационный изомер? Цис-транс изомеры? Возможные формулы приведите.
Решение
Уравнение первичной диссоциации:
[Co(NO3)2(NH3)4]Cl
= [Co(NO3)2(NH3)4]+
+ Cl-
Ион Cl- находятся во внешней сфере комплексного соединения, при
диссоциации переходит в раствор и легко осаждаются из него нитратом серебра.
[Co(NO3)2(NH3)4]Cl – хлорид
динитротетраамминкобальта (III)
[Co(NO3)2(NH3)4]+
Cl- этот
комплекс не может иметь ионизационного изомера, так как если поменять лиганды,
заряды изменяться.
Цис- и транс изомеры для хлорид
динитротетраамминкобальта (III):
130(2).
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 и величин произведения растворимости осадков).
Решение
[CdCl4]2- <=>
Cd2+ + 4Cl-
Kн = [Cd2+][Cl-]4/[CdCl4]2-
= 1,26·10-3
[Cd(NH3)4]2+
<=> Cd2+ + 4NH3
Kн = [Cd2+][NH3]4/[Cd(NH3)4]2+=1,0·10-7
[Cd(CN)4]2-
<=> Cd2+ + 4CN-
Kн = [Cd2+][CN-]4/[Cd(CN)4]2-=1,4·10-17
С помощью констант нестойкости можно предсказать
течение реакций между комплексными соединениями: при сильном различии констант
устойчивости реакция пойдет в сторону образования комплекса с большей
константой устойчивости или, что равноценно, с меньшей константой нестойкости.
137. Написать уравнения реакций взаимодействия
концентрированной серной кислоты с твердыми солями NaF, NaCl, NaBr, NaI. Объяснить причину различия в
продуктах реакций на основании сравнения восстановительных свойств
галогенид-ионов.
Решение
Напишите уравнения реакций, которые могут происходить
при действии концентрированной серной кислоты на все твердые галогениды калия.
При действии концентрированной серной кислоты на
фторид и хлорид натрия при нагревании выделяются, соответственно, фтороводород
и хлороводород:
NaF + Н2SО4(конц)
= НF^ + NaНSО4,
NaСl + Н2SО4(конц)
= НCl^ + NaНSО4.
Это - лабораторный способ получения данных
галогеноводородов.
Бромоводород и иодоводород - сильные восстановители
и легко окисляются серной кислотой до свободных галогенов, при этом НBr
восстанавливает серную кислоту до SО2, а НI (как более сильный
восстановитель) - до Н2S:
2NaВr + 2Н2SО4(конц)
= Вr2 + SO2^ + Na2SО4
+ 2Н2О,
8NaI + 5Н2SО4(конц)
= 4I2 + Н2S^ + 4Na2SО4
+ 4Н2О.
147. На чем основано применение озона для
обеззараживания питьевой воды? Рассчитайте объемную долю (%) озона в кислороде,
если при пропускании 11,2 л
озонированного кислорода через раствор KI
выделилось 1,016 г
йода.
Решение
Озонирование воды основано на свойстве озона
разлагаться в воде с образованием атомарного кислорода, разрушающего ферментные
системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, которые придают
воде неприятный запах (например, гуминовые основания).
2KI + O3
+ H2O > I2 + 2KOH + O2
n (O3)=11,2/22,4 = 0,5 моль
Составим пропорцию:
1 моль ----------254 г
х моль ---------1,016 г
х = 0,004 моль
? = 0,04/0,5·100% = 0,8%
Ответ: Объемная доля озона равна 0,8%.
162.
В лаборатории оксид азота (IV) получают нагреванием нитрата
свинца (II).
Газообразные продукты реакции (NO2 и газ А) охлаждают, при этом оксид
азота конденсируется в бесцветную жидкость. При добавлении нескольких капель
воды жидкость синеет, при избытке воды выделяется бесцветный газ, а раствор
обесцвечивается. Составьте уравнения всех реакций. Определите объем газа А
(н.у.), который получается из 24,84
г исходной соли, если потери составляют 13%.
Решение
При нагревании нитрата свинца (II):
При охлаждении NO2 конденсируется в бесцветную жидкость (при температуре ниже 21°С —
это бесцветная жидкость).
Азотистая кислота HNO2 окрашивает жидкость в синий цвет.
При избытке воды азотистая кислота распадается.
Выделяется бесцветный газ NO и раствор
обесцвечивается (HNO3 –
бесцветная жидкость):
Решение задачи:
Как видно из реакции:
Учитывая потери, вычислим количество практическое
(0,87 – это 100% - 13%/100%):
Вычислим объем:
Ответ: V = 730 мл.
177. Какую реакцию среды имеют водные растворы
хлорида алюминия и карбоната натрия? Составить ионные и молекулярные уравнения
для всех ступеней гидролиза. Как изменяется рН в растворах этих солей при
повышении температуры? Составить уравнение реакции, протекающей при сливании AlCl3
и Na2CO3.
Решение
AlCl3 – среда
кислотная. Na2CO3 – среда щелочная.
Соль хлорид алюминия (AlCl3)образована
сильной кислотой – соляной кислотой (HCl) и слабым основанием – гидроксидом
алюминия (Al(OH)3) , следовательно, гидролиз идет по катиону и
преимущественно протекает по первой ступени.
Так, как катион трехзаряден, гидролиз протекает в
три стадии (ступени).
Первая ступень гидролиза хлорида алюминия:
Вторая ступень гидролиза хлорида алюминия (гидролиз
протекает в меньшей степени):
Третья ступень гидролиза хлорида
алюминия (гидролиз практически не протекает):
Гидролиз раствора карбоната натрия (Na2CO3)
проходит в две ступени.
Первая ступень:
Вторая ступень:
При повышении температуры увеличивается растворимость веществ,
соответственно, повышается концентрация H+ или OH- ионов
. Поэтому pH и изменяется, в зависимости от концентрации тех или иных ионов.
Уравнение при сливании этих растворов:
187. В каких валентных состояниях – низших или
высших – наблюдается наиболее сходство или различие в свойствах оксидов
марганца и хлора? Чем это объясняется? Сравнить Cl2O и MnO, Cl2O7 и Mn2O7 по типу химической связи,
агрегатному состоянию оксидов, характеру основно-кислотных свойств и
окислительно-восстановительных свойств.
Решение
Различия в свойствах переходных металлов и
непереходных
элементов одной и той же группы периодической системы
проявляются тем сильнее, чем ниже валентность элементов. В
высших степенях окисления свойства переходных и непереходных
элементов сходны. Их соединения в высших степенях окисления близки по
свойствам. Высшие оксиды Cl2O7, Mn2O7
– жидкости, разлагаются со взрывом при нагревании или от удара. Но низшие оксиды марганца и хлора
практически не похожи друг на друга: Cl2O – газообразное
вещество, которому соответствует хлорноватистая кислота HClO; MnO –
твердый основной оксид, его гидрат Mn(OH)2 является
восстановителем.
Cl2O – ковалентная полярная связь;
газообразное вещество; окислитель; кислотный оксид.
MnO – ковалентно-полярная связь; твердый основной
оксид; восстановитель.
Cl2O7 – жидкость;
ковалентно-полярная связь; кислотный оксид; окислитель.
Mn2O7 – жидкость;
ковалентно-полярная связь; кислотный оксид; окислитель.
201.
Какой объем раствора дихромата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,25
моль/л необходимо взять для проведения реакции с подкисленным раствором иодида
калия, который содержит иодид-ионы количеством вещества 0,001 моль?
Решение
2I-
- 2e- = I2
|3
Cr2O72-
+ 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O |1
eq = 1/6
n(I-)
= 0,001 моль
n(KI) =
0,001 моль
n(K2Cr2O7)
= 1/6·n(KI) = 1/6·0,001 = 1,67·10-4
neq(K2Cr2O7)
= n/eq = 1,67·10-4/(1/6) = 0,001 моль
V = neq/Cн = 0,001/0,25 = 0,004 л = 4 мл
Ответ: V = 4 мл.
212.
Где расположены медь, серебро, золото, кадмий и ртуть в ряду стандартных
электродных потенциалов. Написать уравнения реакций взаимодействия Cu и Hg с концентрированной и разбавленной
азотной кислотой, Au
с «царской» водкой.
Решение
Li>Rb>K>Ba>Sr>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Cr>Fe>Cd>Co>Ni>Sn>Pb>H>Sb>Bi>Cu>Hg>Ag>Pd>Pt>Au
Cd
расположен левее водорода, а Cu, Ag, Au и Hg
расположены правее.
Реакции меди с концентрированной и разбавленной
азотной кислотой:
Реакции ртути с концентрированной и разбавленной
азотной кислотой происходят аналогично реакциям с медью:
Реакция золота с «царской» водкой протекает
следующим образом: