Атомы какого из элементов VП-А подгруппы в большей степени проявляют восстановительные свойства по отношению к фтору?

Решение:

В VII-А подгруппе ПСХЭ Менделеева находятся фтор, хлор, бром, иод и астат. В группе сверху вниз с увеличением радиуса атома уменьшаются окислительные свойства и увеличиваются восстановительные свойства. Таким образом, по отношению к фтору наибольшие восстановительные свойства проявляют атомы астата At.

132. Тепловой эффект какой реакции равен теплоте образования гидроксида кальция? Вычислите теплоту образования гидроксида кальция, исходя из следующих термохимических уравнений:
Ca_(к) +½O_2(г) =CaO_(к); ∆_rH=-635,60кДж.
H_2(г) +½O_2(г) =H₂O(ж); ∆_rH=-285,84кДж.
CaO_(к) +H₂O(ж)=Ca(OH)_2(к); ∆_rH=-65,06кДж.

Решение:

Задача основана на законе Гесса: тепловой эффект процесса не зависит от его отдельных стадий и их последовательности, а зависит только от вида и состояния исходных веществ и продукта. Это "даёт право" оперировать термохимическими уравнениями как алгебраическими, т.е. вычитать их, складывать и т.п.

Ca_(к) +½O_2(г) =CaO_(к); ∆_rH=-635,60кДж.
H_2(г) +½O_2(г) =H₂O(ж); ∆_rH=-285,84кДж.
CaO_(к) +H₂O(ж)=Ca(OH)_2(к); ∆_rH=-65,06кДж.

В данном случае сложим все три уравнения и получим:

CaO + H₂O + Ca + H₂ + О₂ = CaO + H₂O + Ca(OH)₂

Сократив с обеих сторон CaO и H₂O, останется - образование моля Ca(OH)₂ из простых веществ - это и есть мольная теплота образования гидроксида кальция:
Ca + H₂ + О₂ = Ca(OH)₂

Тогда теплота образования гидроксида кальция составит:
DH _Ca(OH)2 = DH₁ + DH₂ + DH₃ = -65,06 + (-635,60) + (-285,84) = -986,50 (кДж/моль)

Ответ: -986,50 кДж/моль.

179. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы:
N₂+3H₂ 2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции – образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

Решение:

Константа равновесия для гомогенной системы N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ составит:

Скорость прямой реакции до увеличения концентрации водорода согласно закону действующих масс составит: V_пр.1 = k ∙ [N₂] ∙ [H₂]³

Скорость прямой реакции после увеличения концентрации водорода в 3 раза равна:

V_пр.2 = k ∙ [N₂] ∙ [3∙H₂]³=27k ∙ [N₂] ∙ [H₂]³

Тогда отнесем скорость прямой реакции после увеличения концентрации к скорости прямой реакции до увеличения концентрации и получим:

V_пр.2/V_пр.1 = 27 k ∙ [N₂] ∙ [H₂]³ /( k ∙ [N₂] ∙ [H₂]³) = 27

Таким образом, при увеличении концентрации водорода в 3 раза, скорость прямой реакции увеличится в 27 раз.

241. Вычислите температуру кристаллизации раствора мочевины (NH₂)₂CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86^о.

Решение:

Согласно II закону Рауля, понижение температуры кристаллизации раствора по сравнению с температурой начала кристаллизации чистого растворителя рассчитывается по формуле:

Δt = К_кр ∙ C_m , где

К_кр - криоскопическая константа растворителя,

C_m - моляльная концентрация раствора (т.е. количество моль растворенного вещества в 1000 граммах растворителя), где

C_m = m · 1000 / М_в-ва · m_р-ля = 5 · 1000 / 60 ∙ 150 = 0,556 моль/кг,

с учетом того, что молярная масса мочевины равна М((NH₂)₂CO) = 60 г/моль

Тогда понижение температуры кристаллизации согласно закону Рауля составит:

Δt = К_кр ∙ C_m = 1,86 ∙ 0,556 = 1,034°С, откуда

T_зам. = T_{зам. р-ля} - Δt = 0 - 1,034 = -1,034°С

Ответ: - 1,034°С.

304. Какое значение рН (>7<) имеют растворы солей Na₂S, AlCl₃, NiSO₄? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.

Решение:

1. АlCl₃ – соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролиз солей такого типа идёт по катиону:

АlCl₃ + HOH ⇄ AlOНCl₂ + HCl

Аl³⁺ + 3Cl^- + HOH ⇄ AlOH²⁺ + 2Cl^- + H⁺ + Cl^-

Аl³⁺ + HOH ⇄ AlOH²⁺ + H⁺

В обычных условиях гидролиз ограничивается первой ступенью. Из ионного уравнения видно, что в растворе создается некоторый избыток ионов H⁺, значит, раствор соли будет иметь кислую реакцию: рН < 7.

2. Na₂S – соль сильного основания и слабой кислоты, гидролизуется по аниону:

Na₂S + HOH ⇄ KOH + NaHS
2Na ⁺ + S^2- + HOH ⇄ Na ⁺ + OH^- + Na ⁺ + HS^-
S^2- + HOH ⇄ OH^- + HS^-

Водный раствор сульфида натрия будет иметь pH больше 7, т.к. в результате гидролиза данной соли будут образовываться ионы OH^-.

3. NiSO₄ – соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролиз идёт по катиону:

2NiSO₄ + 2HOH ⇄ (NiOH)₂SO₄ + H₂SO₄
2Ni²⁺ + 2SO₄^2- + 2HOH ⇄ 2NiOH⁺ + SO₄^2-+ 2H⁺ + SO₄^2-

Ni²⁺ + HOH ⇄ NiOH⁺ + H⁺

Водный раствор сульфата никеля будет иметь pH меньше 7, т.к. в результате гидролиза данной соли будут образовываться ионы H⁺.

341. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается
KMnO₄ + HCl = KCl + MnCl₂ + Cl₂ + H₂O
Zn + HNO_3,разб = Zn(NO₃)₂ + N₂O + H₂O

Решение:

2KMnO₄ (окислитель)+ 16HCl (восстановитель) = 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂ +8 H₂O

Метод электронного баланса:

2x | Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺² ..............Восстановление (окислитель)
5x | 2Cl^- - 2e = Cl₂ ................... Окисление (восстановитель)

Метод полуреакций:

2x | MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O ..............Восстановление (окислитель)
5x | 2Cl⁻ − 2e = Cl₂↑ ..........................................Окисление (восстановитель)
===========================================================
2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10Cl^- = 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5Cl₂↑
2KMnO₄ + 16HCl = 5Cl₂↑ + 2KCl + 2MnCl₂ + 8H₂O

4Zn (восстановитель) + 10HNO_3,разб (окислитель) = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

Метод электронного баланса:

1x | N⁺⁵ + 4e = N⁺ ..............Восстановление (окислитель)
2x | Zn⁰ - 2e = Zn²⁺ ................... Окисление (восстановитель)

4Zn + 10HNO_3,разб = 4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

331. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление – происходит при следующих превращениях:
As^3- → As⁵⁺; N³⁺ → N^3-; S^2- → S⁰
На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме: Na₂SO₃ + KMnO₄ + H₂O → Na₂SO₄ + MnO₂ + KOH

Решение:

Окисление — это процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом. Если атом отдает свои электроны, то он приобретает положительный заряд.

Восстановление — это процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Если атом присоединяет электроны, то он превращается в отрицательно заряженный ион.

As⁺³ – 2e ® As⁺⁵ – процесс окисления (восстановитель)

N⁺³ + 6e ® N^-3 – процесс восстановления (окислитель)

S^-2 – 2e ® S°– процесс окисления (восстановитель)

3Na₂SО₃ + 2КМnО₄ + Н₂О ® 3Na₂SО₄ + 2МnО₂ + 2КОН

S⁺⁴ – 2е ® S⁺⁶ | 2 | 3 | - процесс окисления (восстановитель)

Мn⁺⁷ + 3е ® Мn⁺⁴ | 3 | 2 | - процесс восстановления (окислитель)

413. Найдите объем водорода (н.у.), который выделится при пропускании тока силой 3 А в течение 1 ч через водный раствор Н₂SO₄.

Решение:

Kатод (-): 2H₂O + 2e = H₂ + 2OH⁻ - процесс восстановления молекул воды

Aнод (+): 2H₂O — 4e = O₂ + 4Н⁺ - процесс окисления молекул воды

Вывод: 2H₂O (электролиз) → 2H₂ + O₂

Таком образом, на катоде выделяется водород, на аноде - кислород, а в растворе накапливается Н₂SO₄.

Согласно закону Фарадея: V = V_э ^. I ^. t / 96500, где

V – объем вещества, окисленного или восстановленного на электроде;
V_э - молярная объем эквивалента вещества; V_э(Н₂) = 22,4 / 2 = 11,2 л.
I- сила тока;
t- продолжительность электролиза, сек, t = 1 ч = 3600 сек;

F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея.

V = 11,2 ^. 3 ^. 3600 / 96500 = 1,25 л = 1,25 дм³.

Ответ: 1,25 дм³.

462. Константы нестойкости комплексных ионов [Co(CN)₄]^2-, [Hg(CN)₄]^2-, [Cd(CN₄)]^2- соответственно равны 8 · 10^-20, 4 · 10^-41, 1,4 · 10^-17. В каком растворе, содержащем эти ионы, при равной молярной концентрации ионов CN^- больше? Напишите выражения для констант нестойкости указанных комплексных ионов.

Решение:

Константы нестойкости для различных комплексных ионов различны и могут служить мерой устойчивости комплекса. Наиболее устойчивые в растворах комплексные ионы имеют наименьшие константы нестойкости.

Константы нестойкости комплексных ионов равны:

К_нест [Co(CN)₄]^2- = 8∙10^-20,

К_нест [Hg(CN)₄]^2-= 4∙10^-41,

К_нест [Cd(CN₄)]^2- = 1,4∙10^-17.

Уравнения диссоциации комплексных ионов:

[Co(CN)₄]^2- → Co²⁺ + 4(CN)^-

[Hg(CN)₄]^2-→ Hg²⁺ + 4(CN)^-

[Cd(CN)₄]^2- → Cd²⁺ + 4(CN)^-

Выражения для констант нестойкости указанных ионов:

К_нест [Co(CN)₄]^2- = [Co²⁺] ∙ [CN^-]⁴ / [Co(CN)₄^2-]

К_нест [Hg(CN)₄]^2- = [Hg²⁺] ∙ [CN^-]⁴ / [Hg(CN)₄^2-]

К_нест [Cd(CN₄)]^2- = [Cd²⁺] ∙ [CN^-]⁴ / [Cd(CN₄)^2-]

Тогда концентрации цианид-ионов составят:

[CN^-] = (К_нест [Co(CN)₄]^2- ∙ [Co(CN)₄^2-] / [Co²⁺])^1/4

[CN^-] = (К_нест [Hg(CN)₄]^2- ∙ [Hg(CN)₄^2-] / [Hg²⁺])^1/4

[CN^-] = (К_нест [Cd(CN)₄]^2- ∙ [Cd(CN)₄^2-] / [Cd²⁺])^1/4

Следовательно, при равных молярных концентрациях данных растворов концентрация CN^{- —} ионов больше в том растворе, где значение константы нестойкости наибольшее (зависимость прямо пропорциональная).

Таким образом, в растворе, содержащем ионы [Cd(CN₄)]^2- , концентрация CN^- больше.

Поиск по сайту: