Химические реакции в растворах

Задача № 13.

Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III), Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

а) 2КОН + КН₂РО₄ = К₃РО₄ + 2Н₂О

f_э(КОН) = 1 f_э(КН₂РО₄) = 2 M (КН₂РО₄) = 39 + 2•1 + 31 + 16•4 = 136г/моль Э (КН₂РО₄) = 136/2 = 68г/моль

½M (КН₂РО₄) = Э (КН₂РО₄) б) КОН + Bi (OH)₂NO₃ = Bi (OH)₃ + KNO₃

f_э(КОН) = 1 f_э(Bi (OH)₂NO₃) = 1 M (Bi (OH)₂NO₃) = 209 + 2×17 + 62 = 305 г/моль

Э (Bi (OH)2NO3) = M/f = 305: 1 = 305 г/моль

M (Bi (OH)₂NO₃) = Э (Bi (OH)2NO3)

Задача № 33.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 21 и 23. Сколько свободных d-орбиталей в атомах этих элементов?

₂₁Sc 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹; 4 свободные 3d-орбитали

₂₃V 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d³; 2 свободные 3d-орбитали

Задача № 53

Исходя из степени окисления атомов соответствующих элементов, дайте мотивированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: CuOH или Cu (OH)₂; Fe (OH)₂ или Fe (OH)₃; Sn (OH)₂ или Sn (OH)₄? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II).

Чем ниже степень окисления элемента, тем сильнее выражены основные свойства гидроксида. Соответственно, СuOH, Fe (OH)₂, Sn (OH)₂, более сильные основания, чем Cu (OH)₂, Fe (OH)₃, Sn (OH)_4.

Sn (OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Sn (OH)₄] Sn (OH)₂ + 2HCl = SnCl₂ + 2H₂O

Задача № 73.

Какую химическую связь называют ионной? Каков механизм ее образования? Какие свойства ионной связи отличают ее от ковалентной? Приведите два примера типичных ионных соединений. Напишите уравнения превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы.

Ионной называют сильно поляризованную (при значительных различиях электроотрицательностей входящих в молекулу элементов) связь, когда электронная плотность практически целиком сдвинута к одной структурной единице. Ионная связь в отличии от ковалентной, характеризуется ненаправленностью и ненасыщаемостью, а свойство поляризуемости теряет для неё всякий смысл. Механизм образования ионной связи можно рассмотреть на примере реакции между натрием и хлором. Атом щелочного металла легко теряет электрон, а атом галогена — приобретает. В результате этого возникает катион натрия и хлорид-анион. Они образуют соединение за счет электростатического притяжения между ними. Типичные ионные соединения: NaCl, LiF. Уравнения превращения соответствующих ионов в нейтральные атомы: Na⁺ + 1e > Na⁰ Cl^- > Cl⁰ + 1e Li⁺ + 1e > Li⁰ F^- > F⁰ + 1e

Задача № 93.

Реакция горения метилового спирта выражается термохимическим уравнением:

СН₃ОН (ж) + 3/2О₂(г) = СО₂(г) + 2Н₂О (ж); Н = ?

Вычислите тепловой эффект этой реакции, если известно, что мольная теплота парообразования СН₃ОН (ж) равна +37,4 кДж. Ответ: -726,62 кДж.

CH₃OH_(ж) + ³/₂O_2(г) = CO_2(г) + 2H₂O_(ж), ?H = -726,62 кДж? H_х.р. = 2•(-285,84) — 393,51 + 238,57 = -726,62 кДж/моль

Задача № 113.

Вычислите Н^o, S^o и G^o_T реакции, протекающей по уравнению:

Fe₂O₃(к) + ЗН₂(г) = 2Fe (к) + 3Н₂О (г) Возможна ли реакция восстановления Fе₂О₃ водородом при температурах 500 и 2000 К? Ответ: +96,61 кДж; 138,83 Дж/К; 27,2 кДж; -181,05 кДж.

Fe₂O_3(к) + 3H_2(г) = 2Fe_(к) + 3H₂O_(г)

?G?_х.р. = 3•(-228,8) — (-740,99) = 54,59 кДж/моль

?H?_х.р. = 3•(-241,84) — (-821,32) = 95,8 кДж/моль

?S?_х.р. = 3•188,74 + 2•27,15 — 3•130,6 — 89,96 = 138,76 Дж/моль•К

?G?_х.р.?0, значит реакция не идет самопроизвольно слева направо.

Задача № 133.

Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С + H₂О (г)CO + Н₂. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции — образования водяных паров?

C + H₂O_(г) = CO + H₂ K_равн. = [CO]•[H₂]/[H₂O]

Чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции необходимо увеличить давление и концентрацию концентрацию H₂.

Задача № 153.

Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см³?

Ответ н_экв(NaOH) = 0,32/40 = 0,008 моль-экв н_экв(HCl) = н_экв(NaOH) = 0,008 моль-экв V (HCl) = 0,008/0,3 = 0,0267 л = 26,7 мл молекулярный электронный химический уравнение

Задача № 173.

Вычислите температуру кристаллизации 2%-ного раствора этилового спирта C₂H₅OH. Криоскопическая константа воды 1,86°. Ответ: -0,82°С.

Пусть дан 1 кг воды в котором растворен этиловый спирт, тогда: 2 = 100•m (С₂Н₅ОН)/(m (С₂Н₅ОН) + 1000) m (С₂Н₅ОН) = 20,41 г C_m = 20,41/46 = 0,44 моль/кг Дt = 0,44•1,86 = 0,82°С T_зам. = 0 — 0,82 = -0,82°С

Задача № 193.

Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: a) Na₃PO₄ и CaCl₂; б) К₂СОз и ВаСl₂; в) Zn (OH)₂ и КОН.

2Na₃PO₄ + 3CaCl₂ > Ca₃(PO₄)₂v + 6NaCl 6Na⁺ + 2PO₄^3- + 3Ca²⁺ + 6Cl^- > Ca₃(PO₄)₂v + 6Na⁺ + 6Cl^- 3Ca²⁺ + 2PO₄^3- > Ca₃(PO₄)₂v К₂СО₃ + BaCl₂ > BaCO₃v + 2KCl 2К⁺ + СО₃^2- + Ba²⁺ + 2Cl^- > BaCO₃v + 2K⁺ + 2Cl^- Ba²⁺ + СО₃^2- > BaCO₃v Zn (OH)₂ + 2КОН > K₂[Zn (OH)₄] Zn (OH)₂ + 2К⁺ + 2ОН^- > 2K⁺ + [Zn (OH)₄]^2- Zn (OH)₂ + 2ОН^- > [Zn (OH)₄]^2-

Задача № 213.

Какая из двух солей при равных условиях в большей степени подвергается гидролизу: Na₂СО₃ или Na₂SO₃; FеС1₃ или FeCl₂? Почему? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

Na₂CO₃ в большей степени подвергается гидролизу, т.к. соль образована более слабой кислотой, чем в случае Na₂SO₃. FeCl₃ образована более слабым основанием чем FeCl₂ и поэтому подвергается гидролизу в большей степени.

Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaOH

NaHCO₃ + H₂O = Na₂CO₃ + NaOH

CO₃^2- + H₂O = HCO₃^- + OH^-

HCO₃^- + H₂O = H₂CO₃ + OH^-, pH?7, среда щелочная

FeCl₃ + H₂O = FeOHCl₂ + HCl

FeOHCl₂ + H₂O = Fe (OH)₂Cl + HCl

Fe (OH)₂Cl + H₂O = Fe (OH)₃ + HCl

Fe³⁺ + H₂O = FeOH²⁺ + H⁺

FeOH²⁺ + H₂O = Fe (OH)₂⁺ + H⁺

Fe (OH)₂⁺ + H₂O = Fe (OH)₃ + H⁺, рН?7, среда кислая

Задача № 233.

Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое — восстановителем; какое вещество окисляется, какое — восстанавливается.

HNO₃ + Zn N₂O + Zn (NO₃)₂ + H₂O

FeSO₄ + KClO₃ + H₂SO₄ Fe₂(SO₄)₃ + KCl + H₂O

10HNO₃ + 4Zn = 5N₂O + 4Zn (NO₃)₂ + 2H₂O

Zn — 2e = Zn²⁺¦4¦2 окисляется (восстановитель)

N⁵⁺ + 4e = N¹⁺¦2¦1 восстанавливается (окислитель)

6FeSO₄ + KClO₃ + 3H₂SO₄ = 3Fe₂(SO₄)₃ + KCl + 3H₂O

Fe²⁺ — 1e = Fe³⁺¦6 окисляется (восстановитель)

ClO₃^1- + 6H⁺ + 6e = Cl^1- + 3H₂O¦1 восстанавливается (окислитель)

Задача № 253.

Гальванический элемент в котором никель является катодом.

А (-) Zn|Zn²⁺ || Ni²⁺|Ni (+)К А: Zn^o > Zn²⁺ + 2e К: Ni²⁺ + 2e > Ni^o

Суммарная реакция:

Zn + Ni²⁺ > Ni + Zn²⁺

Гальванический элемент в котором никель является анодом.

А (-) Ni|Ni⁺² || Cu⁺²|Cu (+)К А: Ni^o > Ni⁺² + 2e К: Cu⁺² + 2e > Cu^o

Суммарная реакция:

Ni + Cu²⁺ > Cu + Ni²⁺

Задача № 273.

Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на графитовых электродах при электролизе расплавов и водных растворов NaCl и КОН. Сколько литров (н.у.) газа выделится на аноде при электролизе гидроксида калия, если электролиз проводить в течение 30 мин при силе тока 0,5 А? Ответ: 0,052 л.

При электролизе NaCl:

K (-): 2H⁺ + 2e = H₂

A (+): 2Cl^- — 2e = Cl₂

При электролизе KOH:

K (-): 2H⁺ + 2e = H₂

A (+): 4OH^- — 4e = O₂ + H₂O

m = (56•0,5•30•60)/96 500 = 0,52г

M (KOH) = 56г/моль

Задача № 293.

Железная пластинка (E°= -0,44 В) в обоих случаях будет являться анодом, т.к. у олова E°= -0,14 В, а у меди E° = -0,34 В. Поэтому электрохимические процессы будут одинаковыми и будут идти по схеме: А: Fe^o — 2e > Fe²⁺ К: 2H₂O + O₂ + 4e > 4OH- 2Fe + 2H₂О + O₂ > 2 Fe (OH)₂ Далее происходит окисление гидроксида железа (II) 4Fe (OH)₂ + 2H₂О + O₂ > 4Fe (OH)₃ Быстрее образуется ржавчина на пластинке покрытая медью, т.к. разность потенциалов в данном случае больше.

Задача № 313.

Для диссоциации комплексного иона [ Co (CN)₄ ]^2-: [ Co (CN)₄ ]^2- = Сo²⁺ + 4CN^- Константа нестойкости К = [CN^-]⁴[Сo²⁺] / [ [ Co (CN)₄ ]^2- ] Отсюда видно, что чем больше константа нестойкости, тем больше цианид ионов будет в растворе.

Ответ: [Cd (CN)₄]^2-

Задача № 333.

Какие соединения магния и кальция применяются в качестве вяжущих строительных материалов? Чем обусловлены их вяжущие свойства?

Вяжущие стройматериалы используются для производства всевозможных растворов и бетонов, также для того, чтобы скреплять отдельные детали строительных сооружений. С помощью вяжущих материалов создают поверхности, обладающие водонепроницаемостью. Существуют минеральные вяжущие материалы — это глина, цемент, известь, портландцемент. Вследствие того, что эти материалы обладают хорошими физико-химическими показателями, они могут преобразовываться из состояния тестообразного и жидкого, в твердое, таким образом, связывая в целое все остальные материалы. Воздушные вяжущие материалы — это такие материалы, которые способны твердеть и сохранять свою твердость только на воздухе. К этому виду относятся гипс (CaSO4*2H2O), жидкое стекло (водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O (SiO2)n и (или) калия K2O (SiO2)n). Гидравлические вяжущие материалы характеризуются тем, что после своего затвердевания на воздухе, они способны упрочняться при контакте с водой. К таким материалам относят гашеную известь (гидроокись кальция) и разновидности цемента.

Задача № 353.

Чему равна жесткость воды, если для ее устранения к 50 л воды потребовалось прибавить 21,2 г карбоната натрия? Ответ: 8 мэкв/л.

M_э(Na₂CO₃) = 106/2 = 53г-экв/моль

Задача № 373.

Почему азотистая кислота может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций НNO₂: а) с бромной водой; б) с HI.

Т.к. в данном соединении азот проявляет промежуточную степень окисления, поэтому он может как окисляться, так и восстанавливаться.

HNO₂ + Br₂ + H₂O = HNO₃ + 2HBr

NO₂^- + H₂O — 2e = NO₃^- + 2H⁺¦2¦1

Br₂ + 2e = 2Br^-¦2¦1

2HNO₂ + 2HJ = I₂ + 2NO + 2H₂O

NO₂^- + 2H⁺ +1e = NO + H₂O¦2

2J^- — 2e = J₂¦1

Задача № 403.

На гидроксиды цинка и кадмия подействовали избытком растворов серной кислоты, гидроксида натрия и аммиака. Какие соединения цинка и кадмия образуются в каждой из этих реакций? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций?

С серной кислотой получаются соответствующие сульфаты:

Zn (OH)₂ + H₂SO₄ > ZnSO₄ + 2H₂O Cd (OH)₂ + H₂SO₄ > CdSO₄ + 2H₂O С

щелочами гидроксид цинка дает гидроксокомплекс, тогда как гидроксид кадмия с щелочами практически не взаимодействует:

Zn (OH)₂ + 2NaOH > Na₂[Zn (OH)₄]

С аммиаком образуются соответствующие амминокомплексы:

Zn (OH)₂ + 4NH₃ > [Zn (NH₃)₄](OH)₂ Cd (OH)₂ + 4NH₃ > [Cd (NH₃)₄](OH)₂

Задача № 423.

Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Fe FeSO₄ Fe (OH)₂ Fe (OH)₃ FeCl₃

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

FeSO₄ + 2NaOH = Fe (OH)₂ + Na₂SO₄

4Fe (OH)₂ + O₂ = 4Fe (OH)₃ + 2H₂O

Fe (OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 2H₂O

Задача № 443.

Какие соединения называют альдегидами? Что такое формалин? Какое свойство альдегидов лежит в основе реакции серебряного зеркала? Составьте схему получения фенолоформальдегидной смолы Альдегиды — класс органических соединений, содержащих карбонильную группу (С=О) с одним алкильным или арильным заместителем.

Формалин — водный раствор, содержащий 40% формальдегида, 8% метилового спирта и 52% воды Реакция «серебряного зеркала» — это окисление альдегидов аммиачным раствором оксида серебра. В одном растворе аммиака оксид серебра образует комплексное соединение [Ag (NH3)2]OH, при действии которого на альдегид происходит окислительная-восстановительная реакция с образованием соли аммония:

R-CH=O + 2[Ag (NH₃)₂]OH = RCOONH₄ + 2Ag +3NH₃ + H₂O.

Иногда эту реакцию записывают в упрощенном виде:

R-CH=O + Ag₂ O = R-COOH + 2Ag

Реакция «серебряного зеркала» — качественная реакция на альдегиды.

Формула фенолформальдегидной смолы [-C₆H₃(OH)-CH₂-]n.

Она является продуктом поликонденсации фенола C₆H₅OH с формальдегидом

CH₂=O