5. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций цинка: а) с раствором гидроксида калия; б) с концентрированной серной кислотой, учитывая восстановление серы до нулевой степени окисления.

Ответ:

а) Уравнение реакции взаимодействие цинка с раствором гидроксида калия:

Zn + 2KOH + 2H₂O → К₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

Zn⁰ - 2e → Zn⁺² | 2 | 1 | - процесс окисления (восстановитель)

2H^- + 2e → H₂⁰ | 2 | 1 | – процесс восстановления (окислитель)

б) Уравнение реакции взаимодействие цинка с концентрированной серной кислотой:

3Zn + 4H₂SO₄ (конц) → 3ZnSO₄ + S + 4H₂O

Zn⁰ - 2e → Zn⁺² | 6 | 3 | - процесс окисления (восстановитель) S⁺⁶ + 6e → S⁰ | 6 | 1 | – процесс восстановления (окислитель)

6. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) растворения молибдена в азотной кислоте; б) растворение вольфрама в щелочи в присутствие кислорода. Учтите, что молибден и вольфрам приобретают высшую степень окисления.

Ответ:

а) Растворения молибдена в азотной кислоте

Mo + 2HNO₃ → MoO₃↓ + 2NO↑ + H₂O

Mo⁰ - 6e → Mo⁶⁺ | 6 | 1 | - процесс окисления (восстановитель) N⁵⁺ + 3e → N²⁺ | 6 | 2 | – процесс восстановления (окислитель) б) Растворение вольфрама в щелочи в присутствие кислорода

2W + 4NaOH + 3O₂ → 2Na₂WO₄ + 2H₂O (при температуре 500-600 °C)

W ⁰ - 6e → W ⁶⁺ | 12 | 2 | - процесс окисления (восстановитель) O₂ + 4e → 2O^2- | 12 | 3 | – процесс восстановления (окислитель)

7. Какой объем водорода, измеренный при температуре 22 0с и давлении 95 кПа, необходимо затратить для получения 4,8 г молибдена из молибденового ангидрида МоО3?

Ответ:

Уравнение реакции получения молибдена из молибденового ангидрида имеет следующий вид:

MoO₃ + 3H₂ → Mo + 3H₂O (при температуре 650-1000 °C)

Зная, что 1 моль любого газа занимает (при н.у.) объем 22,4 л, и согласно уравнению реакции найдем объем водорода при нормальных условиях (н.у.), составив пропорцию:

х л водорода – 4,8 г молибдена

(3 моль · 22,4 л/моль) – (1 моль · 96 г/моль) молибдена

Тогда х = V(H₂)₀ = (3 моль · 22,4 л/моль · 4,8 г ) / (1 моль · 96 г/моль) = 3,36 л

Согласно объединенному газовому закону:

p₁ · V₁ / Т₁ = p₂ · V₂ / Т₂ или в данном случае p₁ · V₁ / Т₁ = p₀ · V₀ / Т₀, откуда

V₁ = p₀ · V₀ · Т₁ / p₁ · Т₀,

где при нормальных условиях для газов p₀ = 101,3 кПа, Т₀ = 273 К.

V₁ = 101,3 кПа · 3,36 л · (273 + 22) К / 95 кПа · 273 К = 3,87 л/

Ответ: при температуре 22 ⁰С и давлении 95 кПа водород занимает V = 3,87 л.

8. Составьте уравнения окислительно-восстановительных реакций:

а) KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄ = …; б) Al + Na₂S₂O₃ + HCl = H₂S + …;

в) SO₂ + Br₂ + H₂O = …; г) HClO₃ + H₂SO₃ = HCl + … .

Ответ:

а) 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5H₂S → K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 5S.

S^-2 - 2e → S⁰ | 10 | 5 | - процесс окисления (восстановитель)

Mn⁺⁷ + 5e → Mn⁺² | 10 | 2 | – процесс восстановления (окислитель)

б) 8Al + 3Na₂S₂O₃ + 30HCl → 6H₂S + 8AlCl₃ + 9H₂O + 6NaCl

Al⁰ - 3e → Al⁺³ | 10 | 5 | - процесс окисления (восстановитель)

S⁺⁶ + 8e → S^-2 | 10 | 2 | – процесс восстановления (окислитель)

в) SO₂ + Br₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄

S⁺⁴ - 2e → S⁺⁶ | 2 | 1 | - процесс окисления (восстановитель)

Br₂⁰ + 2e → 2Br^- | 2 | 1 | – процесс восстановления (окислитель)

г) HClO₃ + 3H₂SO₃ → HCl + 3H₂SO₄

S⁺⁴ - 2e → S⁺⁶ | 6 | 3 | - процесс окисления (восстановитель)

Cl⁺⁵ + 6e → Cl^- | 6 | 1 | – процесс восстановления (окислитель)

9. На восстановление 0,25 л раствора K₂Cr₂O₇ (ω = 10 %; ρ = 1,07 г/см³) в солянокислом растворе потребовалось 0,15 л раствора SnCl₂. Вычислите эквивалентную концентрацию раствора хлорида олова (II).

Ответ:

Уравнение реакции восстановления K₂Cr₂O₇ в солянокислом растворе в присутствие SnCl₂ имеет следующий вид:

3SnCl₂ + 20HCl (конц.) + K₂Cr₂O₇ → 3H₂[SnCl₆] + 2CrCl₃ + 7H₂O + 2KCl

Sn⁺² - 2e → Sn⁺⁴ | 6 | 3 | - процесс окисления (восстановитель)

Cr⁺⁶ + 3e → Cr⁺³ | 6 | 2 | – процесс восстановления (окислитель)

Далее найдем массу K₂Cr₂O₇. Для это найдем массу раствора, зная его объем и плотность:

m_р-ра = ρ ∙ V(K₂Cr₂O₇) = 1,07 г/см³ · 250 см³ = 267,5 г, тогда

m(K₂Cr₂O₇) = m_р-ра ∙ ω = 267,5 ∙ 0,1 = 26,75 г

Количество моль дихромата калия вычисляется по формуле:

n(K₂Cr₂O₇) = m(K₂Cr₂O₇) / М(K₂Cr₂O₇) = 26,75 г / 294 г/моль = 0,09 моль

Согласно уравнению реакции количество моль хлорида олова (II) равно:

n(SnCl₂) = 3 · n(K₂Cr₂O₇) = 3 · 0,09 моль = 0,27 моль

Эквивалентная концентрация раствора (нормальная концентрация, нормальность раствора) - величина, показывающая, сколько эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 литре раствора:

n_в-ва – количество растворенного вещества в растворе, экв.

n_в-ва(SnCl₂) = 2 · n(SnCl₂) = 2 · 0,27 моль = 0,54 моль-экв

(так как фактор эквивалентности хлорида олова (II) равен ½ )

* Число, показывающее, какая часть молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется фактором эквивалентности (f_Э).

Сн = 0,54 моль-экв / 0,15 л = 3,6 моль-экв/л = 3,6 н.

Ответ: Сн = 3,6 н.