Вариант 12
12. Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой - 50,50%. Вычислите эквивалентные массы марганца в этих оксидах и составьте их форму-лы.

Решение:

Пусть массы оксидов равны 100 г. Тогда для первого оксида:

22,56 г кислорода эквивалентны 77,44 г марганца

8 г кислорода эквивалентны Э г марганца

Валентность марганца: 55/27,5=2

Формула оксида: MnO

Для второго оксида:

50,50 г кислорода эквивалентны 49,5 г марганца

8 г кислорода эквивалентны Э г марганца

Валентность марганца: 55/8~7

Формула оксида: Mn₂О₇
32. С какими из перечисленных веществ P₂O₅, Sn(OH)₂, CoO, AgNO₃, H₂S, Al₂O₃ будет реагировать соляная кислота? Составьте ионные и ионно-молеку-лярные уравнения возможных реакций.

Решение:

Sn(OH)₂ + 2HCl = SnCl₂ + 2H₂O

Sn(OH)₂ + 2H⁺ + 2Cl^- = Sn²⁺ + 2Cl^- + 2H₂O

Sn(OH)₂ + 2H⁺ = Sn²⁺ + 2H₂O

CoO + 2HCl = CoCl₂ + H₂O

CoO + 2H⁺ + 2Cl^- = Co²⁺ + 2Cl^- + H₂O

CoO + 2H⁺ = Co²⁺ + H₂O

AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃

Ag⁺ + NO₃^- + H⁺ + Cl^- = AgCl + H⁺ + NO₃^-

Ag⁺ + Cl^- = AgCl

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O

Al₂O₃ + 6H⁺ + 6Cl^- = 2Al³⁺ + 6Cl^- + 3H₂O

Al₂O₃ + 6H⁺ = 2Al³⁺ +3H₂O

52. Внешние энергетические уровни атомов имеют вид 3s¹; 5s²5p²; 4s²4p⁶; 2s²2p⁵. В каких периодах и в каких подгруппах находятся эти элементы? К каким электронным семействам они принадлежат?

Решение:

Значение главного квантового числа внешнего уровня соответствует номеру периода элемента, число электронов на внешнем уровне соответствует номеру группы элемента.

3s¹ 3 период, первая группа, s-семейство

5s²5p² 5 период, четвертая группа, р-семейство

4s²4p⁶ 4 период, восьмая группа, р-семейство

2s²2p⁵ 2 период, седьмая группа, р-семейство
72. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе Периодической системы с увеличением порядкового номера?

Решение:

Эне́ргией сродства́ а́тома к электро́ну, или просто его сродством к электрону (ε), называют энергию выделяющуюся в процессе присоединения электрона к свободному атому Э в его основном состоянии с превращением его в отрицательный ион Э⁻ (сродство атома к электрону численно равно, но противоположно по знаку энергии ионизации соответствующего изолированного однозарядного аниона).

Э + e⁻ = Э⁻ + ε

Сродство к электрону выражают в килоджоулях на моль (кДж/моль) или в электронвольтах на атом (эВ/атом).

Окислительная активность неметаллов в периодах слева направо возрастает, а в группах сверху вниз падает.

92. Составьте электронные схемы строения молекул С1₂, Н₂Se, ССl₄. В каких молекулах ковалентная связь является полярной? Как метод валентных связей (ВС) объясняет угловое строение молекулы сероводорода и тетраэдрическое строение СCl₄?
Решение:

Электронные схемы строения молекул:

Ковалентная связь является полярной в молекулах Н₂Se и ССl₄.

Угловое строение молекулы сероводорода и тетраэдрическое молекулы ССl₄ объясняется тем, что атомы серы и углерода находятся в sp³-гибридизации. Четыре гибридные орбитали образуют тетраэдр с углом между орбиталями 109^о. В молекуле сероводорода на двух орбиталях находятся неподеленные электронные пары, а две другие перекрываются с орбиталями атомов водорода, поэтому строение угловое. В молекуле тетрахлорида углерода все четыре гибридные орбитали атома углерода перекрываются с орбиталями атомов хлора – форма тетраэдра.
112. Прямая или обратная реакция будет протекать при стандартных условиях в системе

2NО_(г) + O_2(г) = 2NО_2(г)

Ответ мотивируйте, вычислив энергию Гиббса прямой реакции.

Решение:

Условием самопроизвольности процесса служит ΔG^o< 0.

ΔG^o=2ΔG^o(NO₂)-ΔG^o(О₂)-2ΔG^o(NO) = 2·51,5 – 0 - 2·86,69=

=-70,38 кДж/моль

Реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении.

132. На основании стандартных теплот образования и абсолютных стандарт-ных энтропий соответствующих веществ вычислите изменение энергии Гиббса реакции, протекающей по уравнению

СО_2(г) + Н₂О_(ж) = СО_(г) + Н_2(г).

Возможна ли эта реакция при стандартных условиях?

Решение:

ΔG^o= ΔН^o -TΔS^o

ΔH^o= ΔH^o(СO) + ΔH^o(H₂) - ΔH^o(CO₂) - ΔH^o(H₂O) = -110,5 + 0 – (-393,51) – (-285,84) =568,85 кДж/моль

ΔS^o= S^o(СO) + S^o(H₂) - S^o(CO₂) - S^o(H₂O) = 197,4 + 130,70 - 213,6 - 69,96= 44,54 Дж/моль·К

ΔG^o= 568850-298·44,54 = 555577 Дж/моль.

Реакция самопроизвольно не протекает.
152. При некоторой температуре в системе

2NO_2(г) 2NO_(г) + O_2(г)

константа химического равновесия составляет К = 12,8, а равновесная концен-трация кислорода [O₂] = 0,2 моль/л. Определите начальную концентрацию диок-сида азота.

Решение:

Константа равновесия:

Равновесные концентрации:

Рассчитаем равновесную концентрацию NO₂:

Рассчитаем начальную концентрацию NO₂:

172. В 1 кг воды растворено 666 г КОН, плотность раствора равна 1,359 г/мл. Найдите массовую долю КОН в растворе, молярность, моляльность.

Решение:

Рассчитаем массовую долю вещества в растворе:

 = m_КОН/m_р-ра

Масса раствора равна: m_р-ра=1000 + 666 = 1666 г

_l = = 0,4 или 40%

Молярность раствора:

Объем раствора V=m/ρ = 1666/1,359 = 1226 мл

Моляльность раствора:

192. Написать в ионно-молекулярной форме уравнения реакций, приво-дящих к образованию малодиссоциированных соединений: а) Na₂S + H₂SO₄;

б) FeS + HCl; в) NH₄Cl + Ca(OH)₂; г) CuSO₄ + NaOH.

Решение:

а) Na₂S + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂S

2Na⁺ + S^2- + 2H⁺ + SO₄^2- = 2Na⁺ + SO₄^2- + H₂S

S^2- + 2H⁺ = H₂S

б) FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S

FeS + 2H⁺ + 2Cl^- = Fe²⁺ + 2Cl^- + H₂S

FeS + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂S

в) 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ = 2NH₄OH + CaCl₂

2NH₄⁺ + 2Cl^- + Ca²⁺ +2OH^- = 2NH₄OH + Ca²⁺ + 2Cl^-

2NH₄⁺ + 2OH^- = 2NH₄OH

г) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

Cu²⁺ + SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂ + 2Na⁺ + SO₄^2-

Cu²⁺ + 2OH^- = Cu(OH)₂
212. Какие из солей – RbCl, Cr₂(SO₄)₃, Ni(NO₃)₂ – подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Решение:

RbCl – соль сильного основания и сильной кислоты. Гидролизу не подвергается.

Cr₂(SO₄)₃ – соль слабого основания и сильной кислоты, протекает гидролиз по катиону.

Первая ступень:

Сr₂(SO₄)₃ ⇄ 2Сr ³⁺+3SO₄^2-

Сr³⁺+H₂O ⇄ СrOH²⁺+H⁺ (рН < 7)

Сr₂(SO₄)₃ + 2H₂O⇄ 2СrOHSO₄ + H₂SO₄

Ni(NO₃)₂ - соль слабого основания и сильной кислоты, протекает гидролиз по катиону.

Ni(NO₃)₂⇄ Ni²⁺ + 2NO₃^-

I ступень: Ni²⁺ +HOH ⇄ NiOH⁺ + H⁺ среда кислотная (рН < 7)

Ni(NO₃)₂+ H₂O ⇄ NiOHNO₃ + HNO₃

II ступень: NiOH⁺ +HOH ⇄ Ni(OH)₂ + H⁺

NiOHNO₃ + H₂O ⇄ Ni(OH)₂ + HNO₃

232. Составьте электронные уравнения для реакций, протекающих по схемам

Fe + KMnO₄ + H₂SO₄  Fe₂(SO₄)₃ + К₂SO₄ + MnSO₄ + Н₂О;

PbO₂ + HCl  PbCl₂ + Cl₂ + Н₂О.

Расставьте коэффициенты, укажите окислитель и восстановитель.

Решение:

Fe + KMnO₄ + H₂SO₄  Fe₂(SO₄)₃ + К₂SO₄ + MnSO₄ + Н₂О

восстановитель Fe0- 3 = Fe+3	5 процесс окисления;
окислитель Mn+7 + 5 = Mn+2	3 процесс восстановления.

10Fe + 6KMnO₄ + 24H₂SO₄  5Fe₂(SO₄)₃ + 3К₂SO₄ + 6MnSO₄ + 24Н₂О

PbO₂ + HCl  PbCl₂ + Cl₂ + Н₂О

восстановитель 2Сl-1- 2 = Cl2	1 процесс окисления;
окислитель Pb+4 + 2 = Pb+2	1 процесс восстановления.

PbO₂ + 4HCl  PbCl₂ + Cl₂ + 2Н₂О
252. В два сосуда с голубым раствором сульфата меди поместили: в первый цинковую пластинку, а во второй – серебряную. В каком сосуде цвет раствора постепенно пропадает? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Цвет раствора будет пропадать в сосуде с цинковой пластинкой. Так как более активный металл цинк будет вытеснять менее активный металл медь из ее соли. Раствор образующегося сульфата цинка бесцветный.

CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

Zn + 2 = Zn⁺²

Cu⁺² - 2 = Cu

Серебро менее активный металл, чем медь, поэтому вытеснять не будет.
272. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида цинка. Вычислите молярную массу эквивалента цинка, если при пропускании через раствор соли цинка тока 4 А в течение 1470 с на катоде выделилось 2 г цинка.

Решение:

Электролиз раствора хлорида цинка с инертными электродами

катод: 2Н₂О + 2 = Н₂ + 2ОН^-

Zn²⁺ + 2 = Zn

анод: 2Cl^- = Cl₂ + 2

По закону Фарадея:

m = , откуда


292. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.

Решение:

При нарушении покрытия образуется гальванический элемент, анодом в котором является менее активный металл.

Коррозия луженного железа:

Анодный процесс А (-) Fe – 2 = Fe²⁺

Катодный процесс К (+) 2Н₂О + О₂ + 4 = 4ОН^-

Продукт коррозии Fe²⁺ +2ОН^- = Fe(ОН)₂

4Fe(ОН)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(ОН)₃

Коррозия луженой меди

Анодный процесс А (-) Sn– 2 = Sn²⁺

Катодный процесс К (+) 2Н₂О + О₂ + 4 = 4ОН^-

Продукт коррозии Sn ²⁺ +2ОН^- = Sn (ОН)₂

312. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осущес-твления следующих превращений:

Cu  Cu(NO₃)₂  Cu(OH)₂  CuCl₂  [Cu(NH₃)₄]Cl₂.

Решение:

Cu + 4HNO_3(конц) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaNO₃

Cu(OH)₂ +2HCl = CuCl₂ + 2H₂O

CuCl₂ + NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]Cl₂ + 4H₂O