7. К подкисленному водному раствору иодида калия добавили 50 г водного раствора пероксида водорода. В результате реакции выделилось 20 г иода. Вычислите массовую долю пероксида водорода в растворе.

Дано: m(H₂O₂) р-р = 50 г, m(I₂) = 20 г. Найти: ω(H₂O₂) - ?

Решение: Уравнение реакции имеет следующий вид:

2KI + H₂SO₄ (разб.) + H₂O₂ = I₂↓ + K₂SO₄ + 2H₂O.

Электронные уравнения реакции имеет следующий вид:

2I^- - 2e → I₂⁰  | 1 | - процесс окисления (восстановитель)

O₂^- + 2e → 2O^2-  | 1 | - процесс восстановления (окислитель)

Найдем количество иода, которое выделился в результате реакции:

n(I₂) = m(I₂) / М(I₂) = 20 _г / 254 _г/моль = 0,079 моль.

Согласно уравнению реакции:

n(H₂O₂) = n(I₂) = 0,079 моль, тогда масса пероксида водорода составит:

m(H₂O₂) = M(H₂O₂) ∙ n(H₂O₂) = 34 _г/моль ∙ 0,079 _моль = 2,69 г.

Массовая доля пероксида водорода в растворе равна:

ω(H₂O₂) = m(H₂O₂) / m(H₂O₂) р-р = 2,69 / 50 = 0,0538 или 5,38 %.

Ответ: 5,38 %.

8. Какой объем воздуха (н.У.) с объемной долей кислорода 21% потребуется для окисления 180 г пирита FeS2? Сколько литров (н.У. ) диоксида серы образуется при этом?

Дано: m(FeS₂) = 180 г, φ(O₂) = 21 %. Найти: V(возд) - ? V(SO₂) - ?

Решение: Уравнение реакции имеет следующий вид:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

Зная массу пирита, найдем его количество по формуле:

n(FeS₂) = m(FeS₂) / М(FeS₂) = 180 _г / 120 _г/моль = 1,5 моль.

Согласно уравнению реакции:

n(O₂) = (11/4) ∙ n(FeS₂) = 1,5 моль ∙ (11/4) = 4,125 моль.

Тогда объем воздуха, который потребуется для окисления 180 г пирита составит:

V(O₂) = n(O₂) ∙ V_m = 4,125 моль ∙ 22,4 л/моль = 92,4 л (согласно следствию из закона Авогадро при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л).

V(возд) = V(O₂) / φ(O₂) = 92,4 / 0,21 = 440 л.

Найдем объем диоксида серы, который образуется при этом:

n(SO₂) = (8/4) ∙ n(FeS₂) = 2 ∙ 1,5 моль = 3 моль, откуда

V(SO₂) = n(SO₂) ∙ V_m = 3 моль ∙ 22,4 л/моль = 67,2 л.

Ответ: 440 л воздуха, 67,2 л SO₂.

9. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения: Si → Mg2Si → SiH4 → SiO2 → SiCl4 → h2SiO3.

Ответ:

1) Si + 2Mg → Mg₂Si (сплавление)

Si⁰ + 4e = Si^-4 | 1 | - окислитель (процесс восстановления) Mg⁰ − 2e = Mg²⁺ | 2 | - восстановитель (процесс окисления)

2) Mg₂Si + 4HCl → 2MgCl₂ + SiH₄

Mg₂Si + 4Н⁺ + 4Сl^- → 2Mg²⁺ + 4Сl^- + SiH₄

Mg₂Si + 4Н⁺ → 2Mg²⁺ + SiH₄.

3) SiH₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2H₂O

O₂⁰ + 4e = 2O^2- | 2 | - окислитель (процесс восстановления) Si^-4 − 8e = Si⁴⁺ | 1 | - восстановитель (процесс окисления)

4) SiO₂ + C (кокс) + 2Cl₂ → SiCl₄ + 2CO (900-1000° C)

Cl₂⁰ + 2e = 2Cl^- | 1 | - окислитель (процесс восстановления) С⁰ − 2e = С²⁺ | 1 | - восстановитель (процесс окисления)

5) SiCl₄ + 3H₂O → H₂SiO₃ + 4HCl (гидролиз)

10. Водные растворы BeCl₂ и CaCl₂ взаимодействуют с карбонатом натрия. Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Объясните причину различного поведения указанных хлоридов в реакции с Na₂CO₃.

Ответ:

1) BeCl₂ + Na₂CO₃ → BeCO₃ + 2NaCl, но

карбонат бериллия при нормальных условиях неустойчив, разлагается на ВеО и углекислый газ, поэтому требует хранения в атмосфере СО₂. Поэтому уравнение реакции имеет следующий вид:

BeCl₂ + Na₂CO₃ → BeO + СО₂ + 2NaCl,

Be²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + CO₃^2- → BeO + СО₂ + 2Na⁺ + 2Cl^-

Be²⁺ + CO₃^2- → BeO + СО₂

2) Хлорид кальция же взаимодействует с карбонатом натрия, образую при этом нерастворимый осадок карбоната кальция:

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃↓ + 2NaCl

Ca²⁺ + 2Cl^- + 2Na⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓ + 2Na⁺ + 2Cl^-

Ca²⁺ + CO₃^2- → CaCO₃↓

11. Вычислите молярную концентрацию раствора сульфата титана (III), если известно, что на титрование в сернокислой среде 0,03 л этого раствора было затрачено 0,045 л 0,15 н. раствора перманганата калия.

Дано: V(Ti₂(SO₄)₃) = 0,03 л; V(KMnO₄) = 0,045 л; Cн(KMnO₄) = 0,15 н.

Найти: См(Ti₂(SO₄)₃) - ?

Решение: Уравнение реакции имеет следующий вид:

5 Ti₂(SO₄)₃ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ = 2 MnSO₄ + 10 Ti(SO₄)₂ + K₂SO₄ + 8 H₂O

Mn⁷⁺ + 5e = Mn²⁺ | 2 | - окислитель (процесс восстановления) 2Ti³⁺ − 2e = 2Ti⁴⁺ | 5 | - восстановитель (процесс окисления)

Найдем количество перманганата калия согласно уравнению реакции:

n(KMnO₄) = Cм(KMnO₄) ∙ V(KMnO₄) = 0,03 _моль/л ∙ 0,045 _л = 1,35∙10^-3 моль, где

См(KMnO₄) = Сн(KMnO₄) / z = 0,15 / 5 = 0,03 моль/л

(z = 5 – число эквивалентности, число электронов, участвующих в процессе).

Тогда молярная концентрация раствора сульфата титана (III) составит:

n(Ti₂(SO₄)₃) = (5/2) ∙ n(KMnO₄) = (5/2) ∙ 1,35∙10^-3 моль = 3,375∙10^-3 моль

См(Ti₂(SO₄)₃) = n(Ti₂(SO₄)₃) / V(Ti₂(SO₄)₃) = 3,375∙10^-3 _моль / 0,03 _л = 0,1125 моль/л.

Ответ: 0,1125 моль/л.