5.5 Решение задач

Задача. Вычислить температуру замерзания раствора CaCl₂, если α = 0,35 и

222 кг соли растворили в 1 м³ воды. CaCl₂ = Ca⁺ + 2Cl⁻

Решение: Δt = i×K×C_мл, С_мл – моляльная конц. раствора, i = 1+(3−1)×0,35 = 1,7

= 2(моль/кг); Δt = 1,7×1,86×2= 6,32⁰C

t_зам = t⁰ – Δt = 0⁰C – 6,32⁰C = − 6,32⁰

Задача. Вычислить температуру замерзания раствора содержащего 12 г

формальдегида НСНО (М=30) в 400г воды.

Решение: Ответ: 1,86^оС.

Задача. Ск. граммов С₃Н₆О (М=58) надо растворить в 1000мл воды, чтобы

понизить температуру замерзания раствора на 2,79 ^оС.

Решение: ; Ответ: 87 г

Задача. Вычислить М, если 60 г. вещества растворили в 1000 мл воды и

раствор кипит при 101,04^оС. Е = 0,52 (литр×градус)/моль

Решение: Ответ: 30 (Н₂СО формальдегид)

Задача. Вычислить осмотическое давление раствора глюкозы, если в 250 мл

раствора растворено 18г глюкозы (М = 180) при t = 27^оC.

Решение: ≈ 998 кПа

5.6 Задачи для самостоятельного решения

Вычислить, как связаны друг относительно друга Δt (замерзания/кипения/осмос)

при одинаковой ω% растворов этанола и метанола

Вычислить температуру замерзания раствора содержащего 12 г формальдегида

НСНО (М=30) в 400г воды.

Вычислить, ск. граммов С₃Н₆О (М=58) надо растворить в 1000 мл воды, чтобы

понизить температуру замерзания раствора на 2,79 ⁰С.

Вычислить М, если 60 г вещества растворили в 1000 мл воды и раствор

кипит при 101,04^оС. Е = 0,52(литр×градус)/моль

При одинаковой массовой доле растворенного вещества осмотическое давление

коллоидного раствора по отношению к истинному раствору имеет меньшее

или большее значение?

Осмотическое давление раствора, в 250 мл которого содержится 3 г сахара, при 12^оС равно 83,14 кПа. Вычислить относительную молекулярную массу сахара.

VI. Окислительно-восстановительные реакции

Химические реакции, в которых происходит изменение степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными (ОВ). Напомним, что степень окисления - это условный заряд элемента в соединении, который можно рассчитать, предполагая, что все связи в соединении имеют ионный тип. Таким образом, сумма степеней окисления всех элементов в соединении равна нулю, а в комплексном ионе – заряду иона.. Из этого утверждения следует, что атомы, которые входят в состав простых веществ, имеют нулевую степень окисления:

O₂, H₂, Fe, Cu, Cl₂, I₂, Zn

Простые ионы имеют степень окисления, равную их заряду [Ca²⁺(+2), Cl^─(─1)]

В молекулах степень окисления атомов надо вычислять, причем следует помнить, что степень окисления кислорода во всех природных соединениях (кроме O₂) равна 2, степень окисления водорода в соединении с неметаллами +1, а с металлами (в природе не встречается) 1.

В веществах и электронейтральных молекулах сумма всех степеней окисления равна нулю.

• Примеры вычисления степени окисления

Определим степень окисления элементов в следующих соединениях: перманганате натрия NaМnО₄ и бихромат-ионе Сr₂О₇^2–.

Степень окисления Na⁺ как простого иона равна +1, степень окисления кислорода –2, степень окисления марганца неизвестна, обозначим её за x. Составим уравнение и рассчитаем x: +1 + (─2)4 + x = 0  x = 8 – 1 = 7. Степень окисления марганца в перманганате натрия NaМnО₄ равна +7.

Для бихромат-иона за x обозначим степень окисления хрома. Тогда уравнение будет иметь вид: 2x + 7(─2) = ─2; x = (14 – 2)/2 = 6. Степень окисления хрома равна +6.

Процесс окисления - это процесс увеличения степени окисления элемента. Обратный процесс, уменьшения степени окисления, называется восстановлением. Окислительно-восстановительный процесс всегда сопровождается сопряжёнными изменениями степеней окисления – если один элемент окисляется, то другой элемент в этой же реакции – восстанавливается. При этом общее изменение степеней окисления должно быть равно нулю. Это следует из закона сохранения заряда. Окисление можно условно представить как процесс отдачи электронов при переходе от восстановленной формы элемента в окисленную. И наоборот – восстановление представить как процесс присоединение электронов. На этом основан электронно - ионный метод составления уравнений окислительно-восстановительных реакций. Его использование рассмотрим на примере ОВ реакции получения оксида азота(IV) при взаимодействии меди с концентрированной азотной кислотой:

0 +5 +2 +4

Cu + HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

До реакции степень окисления атомов меди 0, после реакции +2, атомы азота до

pеакции имеют степень окисления +5, после реакции +4.

Cu – 2e = Cu⁺² (количество электронов в процессах О/В 1Cu – 2e = 1Cu⁺²

N⁺⁵ + 1e = N⁺⁴ должно быть одинаковое) 2N⁺⁵ + 2e = 2N⁺⁴

Предварительно надо перед Cu и Cu(NO₃)₂ записать коэффициент 1, перед

HNO₃ и NO₂ коэффициент 2: 1Cu + 2HNO₃ = 1Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

Вычисляем число атомов азота до реакции и после реакции: 2 и 4; чтобы уравнять число атомов азота, надо перед HNO₃ записать коэффициент 4:

1Cu + 4HNO₃ = 1Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O. Число атомов водорода до реакции 4,

после реакции 2. Уравниваем: 1Cu + 4HNO₃ = 1Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Подсчитаем число атомов кислорода до и после реакции: 12 = 12.

1Cu + 4HNO₃ = 1Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O

В данной реакции атомы меди окислялись, атомы азота – восстанавливались.