Задания: 192, 213, 232, 251, 273, 296, 311, 332, 353, 370, 393.

10. Гидролиз солей

181–200. Укажите, какие из приведенных ниже солей подвергаются гидролизу, напишите молекулярные, ионные и сокращенные ионно-молекулярные уравнения гидролиза и, используя данные табл. 9, вычислите константу гидролиза Kг, степень гидролиза β и рН водных растворов солей заданной концентрации С по первой ступени гидролиза.

Таблица 9

Номер задания	Соли	С, моль/дм3
192	Rb2S, KNO3, MgHPO4, CuС2О4	10-1

Решение:

11. Дисперсные системы

213. К 1 дм³ водного раствора никотина добавили 2 угольные таблетки (1 таблетка содержит 0,25 г). Адсорбционную способность угля к никотину принять равной 0,4 моль/г. Какой должна быть предельная исходная концентрация раствора, чтобы в воде отсутствовал никотин?

Решение: 1) Адсорбционная емкость находится по формуле:

A= ,

где С₀ и С_р – соответственно концентрация исходного раствора никотина и раствора после контактирования с сорбентом, моль/дм³; V – объем раствора, находящегося в контакте с акт. углем, дм³; m – масса акт. угля, г.

2) Таким образом, найдем предельную концентрацию никотина в исходном растворе:

C₀ = = 0,2 моль/дм³.

12. Окислительно-восстановительные реакции

221–240. В уравнениях окислительно-восстановительных реакций, соответствующих Вашему номеру задания (табл. 11), расставьте коэффициенты. Для реакции а используйте метод электронного баланса, а для реакции б) – ионно-электронный метод. В каждой реакции определите окислитель и восстановитель. Вычислите ЭДС и константу равновесия реакции б). Определите направление и полноту протекания реакции в стандартных условиях. Значения стандартных электродных окислительно-восстановительных потенциалов приведены в прил., табл. П.5.

Таблица 11

Номер задания	Уравнения реакции
232	а) AsH3 + HNO3 → H3AsO4 + NO2 + H2O б) Cd + KMnO4 + H2SO4 → CdSO4 + K2SO4 + MnSO4 + …

Решение:

а) Сначала записываем уравнение реакции:

As^-3H₃ + HN⁺⁵O₃ → H₃As⁺⁵O₄ + N⁺⁴O₂ + H₂O.

Затем составляем электронные уравнения процессов окисления и восстановления, определяем окислитель и восстановитель:

восстановитель	As3- - 8e- = As5+	8		1	процесс окисления
			8
окислитель	N+5 + 1e- = N+4	1		8	процесс восстан-ия

При определении коэффициентов перед окислителем и восстановителем руководствуются правилом: общее число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, которое присоединяет окислитель.

Наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов равно 8. Разделив это число на 1, получаем коэффициент 8 для окислителя и продукта его восстановления, а при делении 8 на 8 получаем коэффициент 1 для восстановителя и продукта его окисления. Коэффициенты перед веществами, атомы которых не меняют свою степень окисления, находят подбором. Уравнение реакции с коэффициентами будет иметь вид

AsH₃ + 8HNO₃ → H₃AsO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

б) При составлении уравнения окислительно-восстановительной реакции ионно-электронным методом рекомендуется придерживаться следующего порядка:

1. Написать ионное уравнение реакции:

Cd⁰ + K⁺ + MnO₄^- + 2H⁺ +SO₄^2- → Cd²⁺ + SO₄^2- + 2K⁺ + SO₄^2- + Mn²⁺ + SO₄^2- + …

2. Составить ионно-электронные уравнения процессов восстановления и окисления с учетом среды, в которой протекает реакция; определить коэффициенты для окислителя и восстановителя. Данная реакция протекает в кислой среде, поэтому избыток атомов кислорода связывается ионами Н⁺ с образованием молекул воды, а недостаток кислорода восполняется за счет молекул воды с образованием ионов Н⁺:

восстановитель	Сd0 - 2e- = Cd2+	2		5	процесс окисления
			10
окислитель	MnO4- +8H+ + 5e- = Mn2+ + 4H2O	5		2	процесс восстан-ия

3. Суммировать ионно-электронные уравнения, умножив каждое из них на найденные коэффициенты, при необходимости провести сокращение:

2MnO₄^- +16H⁺ + 5Cd⁰ = 5Cd²⁺ + 2Mn²⁺ + 8H₂O

4. Написать уравнения в молекулярной форме и подобрать коэффициенты перед формулами остальных веществ, завершая при этом правую часть уравнения:

5Cd + 2KMnO₄ + 8Н₂SO₄ → 5CdSO₄ + K₂SO₄ + 2МnSO₄ + 8H₂O.

Направление протекания реакции определяем по величине стандартной энергии Гиббса ΔG⁰, которая связана с ЭДС окислительно-восстановительной реакции соотношением:

ΔG⁰ = –nFE⁰,

где n – число электронов, принимающих участие в реакции (наименьшее общее кратное числа электронов, участвующих в полуреакциях окисления и восстановления); F – постоянная Фарадея, F ≈ 96500 Кл/моль; E⁰ – стандартная ЭДС окислительно-восстановительной реакции, В.

Величину E⁰ рассчитывают как разность стандартных электродных окислительно-восстановительных потенциалов окислителя ϕ⁰ _окисл. и восстановителя ϕ⁰ _восст.:

E⁰ = φ⁰_окисл. – φ⁰_восст.

Для рассматриваемой реакции:

E⁰ = φ⁰_MnO4^-_/Mn²⁺ – φ⁰_Cd⁰/_Cd²⁺ = 1,51 – 0,403 = 1,107 В.

При вычислении величины ΔG⁰ учитываем, что в полуреакциях окисления и восстановления участвует 10 электронов:

ΔG⁰ = –10 · 96500 · 1,107 = – 1 068 255 Дж.

Поскольку ΔG⁰ < 0, реакция идет в прямом направлении.

Полноту протекания реакции определим по величине константы равновесия, ее рассчитываем по формуле:

= 10¹⁸⁸.

Большая величина константы равновесия свидетельствует о том, что равновесие реакции сдвинуто в сторону продуктов.