Врублевский А. И. Тренажер по химии

ffl(FeCl3)

w(FeCl3) =

m(FeCl2) + m(FeCl3)

х -243,75

= 0,6575 (65,75 %).

x-127 + x-243,75

Ответ: w(FeCl3) = 65,75 %.

ПРИМЕР 2-8. В каком мольном соотношении были сме­ шаны NaHS03 и NaHS, если массовая доля атомов элемента сера в полученной смеси равна 45,0 %?

Решение

M(NaHS03) = 104 г/моль;

4/(NaHS) = 56 г/моль;

M(S) = 32 г/моль.

Пусть в смеси находится jc м о л ь NaHS03 и у моль NaHS. Тогда масса смеси (г) равна 104х + 56у.

Из анализа формул солей следует, что в составе NaHS03 химическое количество атомов элемента S равно х моль, а в составе NaHS —у моль. Тогда общая масса атомов элемента серы в смеси (г) равна

32х + 32у.

Составляем выражение для массовой доли атомов элемен­

Находим:

14,8х = 6 ,8у;

у :х = «(NaHS): «(NaHS03) = 2,18:1.

Ответ:

n(NaHSU3)

37. Определите химическое количество и массы всех ве­ ществ, содержащихся в 26,2 г смеси Р20 5 и S03, если массо­ вая доля атомов фосфора в этой смеси равна 23,6 %.

38.* Олеум представляет смесь S03 и H2S04. Определите массы S03 и H2S04 в порции олеума массой 28,5 г, в которой массовая доля атомов серы равна 33,68 %.

39. Определите химическое количество Д120 3 и Si02 в их смеси массой 43,68 г, если массовая доля атомов кислорода в этой смеси равна 49,28 %.

40.* Имеется 4,00 г смеси Р20 5 и К3Р 04, в которой массо­ вая доля атомов фосфора равна 21,88 %. Определите массы веществ в исходной смеси.

41.* В смеси Р20 5 и К3Р 0 4 массовая доля элемента атомов кислорода равна 44,6 %. Определите массовую долю атомов фосфора в этой же смеси.

42. Массовая доля атомов водорода в смеси СН4 и CH3NH2 равна 0,221. Какой объем этой смеси (дм3, н.у.) надо пропустить через 43,75 см3 раствора с w(H2S04) = 20 % (р = 1,47 г/см3),

чтобы всю кислоту перевести в кислую соль?

43.* В олеуме массовая доля S03 равна 30 %. Чему равна массовая доля серы в олеуме?

44.В смеси кристаллогидратов CuS045H20 и FeS04-7H20 массовая доля воды равна 41,59 %. Рассчитайте массовую долю медного купороса в смеси.

45.В смеси удобрений KN03, K2S04 и (NH4)2S04 массо­ вые доли атомов калия и азота соответственно равны 30,14 %

и9,14 %. Рассчитайте массовые доли удобрений в их смеси.

46.Руда содержит пиролюзит Мп02 (массовая доля 30,4 %)

иманганозит МпО (массовая доля 6,3 %). Определите мас­

совую долю атомов марганца в руде.

47. Массовая доля атомов фосфора в смеси удобрений Са(Н2Р 04)2 и CO(NH2)2 равна 15,9 %. Рассчитайте массовую долю мочевины CO(NH2)2 в смеси удобрений.

42§ 2. Массовая и мольная доля атомов элемента в веществе

48.Массовая доля атомов титана в смеси FeTi03 и СаТЮ3 равна 32,69 %. Определите массовые доли элементов железа и кальция в смеси.

Ответы

1.a) w(Ba) = 41,4 %; б) w(H) = 1,2 %; в) w(P) = 18,7 %; г) w(O) = 38,7 %.

2.а) 36 %; б) 47,7 %; в) 45,3 %; г) 55,9 %. 3. а) 50,0 %; б) 22,2 %; в) 13,3 %; г) 66,7 %. 4. а) 239 г; б) 0,63 г; в) 0,62 г; г) 0,82 г. 5. а) 1,61 г; б) 0,8 г; в) 3,5 г;

10.21,3 г. 11.42,5 г. 12.119,8 г 13.0,3 моль. 14.1,6 кг. 15.24 кг. 16.66 г. 17.22,3 дм3; 57,8 г. 18. 30 г. 19.13,06 дм3. 20. 1,8 моль. 21. 3,67 г. 22. 16,8 г. 23. 12,7 г. 24. 36 г.

25.26,25 г. 26. 1,807-Ю22. 27. 2 г. 28. В 2,79 раза. 29. 804 г. 30. 286 кг. 31.97 %.

32.42%. 33.49,7 %. 34.20 %. 35.27,4 %. 36.9,1 %. 37.0,1 моль или 14,2 гР20 5; 0,15 моль или 12 г S03. 38.4,0 г S03;24,5 г H2S04. 39.0,24 моль Al^OjH 0,32 моль SiOr 40. 1,00 г Р20 5 и 3,00 г KjP04. 41. 30,6 %. 42. 14,7 дм3. 43.34,9 %. 44.40 %. 45.20,2 % KN03;49,8 % KjS04; 30 % (NH4)2S04. 46.24,1 %. 47.40 %. 48.25,8 % Fe; 8,79 % Ca.

§ 3. Окислительно­ восстановительные реакции

Для того чтобы научиться расставлять коэффициенты в окислительно-восстановительных реакциях, нужно прежде всего уметь определять степени окисления (СО) атомов эле­ ментов в органических и неорганических веществах.

ПРИМЕР 3-1. Определите степень окисления атомов: а) углерода в СН4;

б) азота в N2H4; в) хлора в С120 7.

Решение

а), б) Используем тот факт, что СО (Н) в большинстве со­

единений равна + 1, кроме гидридов металлов (NaH-1, СаН2’)

и силана SiH4' . Учитываем также, что в электронейтральных молекулах (формульных единицах) алгебраическая сумма степеней окисления всех элементов равна нулю.

Обозначая степень окисления атома углерода или азота как х, имеем:

х+ 4(+1) —О,

х= —4.

2х + 4(+1) —О,

х = —2.

в) Учитываем, что степень окисления атома кислорода в соединениях, как правило, равна —2. Исключения: перок­

сиды (Н^О'з , К 210'2 ), соединения со фтором ( 0 +2F2_1), над-

пероксиды (К +10 21/2), озониды (Cs+1O jl/3).

Имеем:

С В Д 2

2х + 7(—2) = О,

2х = 14,

х = +7.

Ответ: а) —4; б) —2; в) +7.

ПРИМЕР 3-2. Определите степень окисления марганца в

ионе МпО2’ .

Решение

Учитываем, что для сложного иона сумма степеней окис­ ления атомов всех элементов равна заряду иона.

Имеем:

[мп*о;2]2'

х+ 4(—2) = -2 ,

х—8 = —2,

х= +6.

Ответ: +6.

При определении степеней окисления кроме вышеуказан­ ных правил нужно иметь в виду, что в простых веществах сте­

пень окисления атомов элементов равна нулю ( С1°, А1°, 0 2),

а в простых ионах —заряду иона (Fe+3, Cl-1, Ва+2). Кроме того, следует запомнить, что атомы некоторых элементов в соеди­ нениях имеют постоянную степень окисления, как это по­ казано в табл. 2.

Таблица 2

Постоянные значениястепеней окисления атомов некоторых элементов Элемент(ы) Примеры

Определенные навыки нужны при определении степени окисления атома углерода в органических соединениях. Не­ обходимо иметь в виду, что электроотрицательность атома С больше, чем атома Н, но меньше, чем атомов галогенов, серы, азота и кислорода. Поэтому каждая связь С —Н из-за смеще­ ния электронной плотности к атому углерода приводит к появлению на атоме С единичного отрицательного заряда, а каждая связь С —галоген, С —О, С —N из-за смещения элек­ тронной плотности от атома углерода приводит к появлению

ПРИМЕР 3-3. Определите степень окисления всех ато­ мов углерода в составе молекул:

а) С2Н5ОН;

б) СН3СНО;

в) СН3СООН.

Решение

Записываем структурные формулы молекул, учитываем смещение электронной плотности и определяем степень окисления атомов углерода.

Нн

-3 ^

а) Н - С - > 0 - э Н

Ответ: а) —3, —1; б) —3, + 1; в) —3, +3.

I. Для указанных элементов в формулах приведенных со­ единений или ионов определите степень окисления атомов:

а) водорода в: СаН2, КОН, NaH, Н20 , Н20 2, КН С 03, НС1;

б) кислорода в: 0 3, Н20 , OF2, Н20 2, 0 2F2, NO, С120 7, К 02, Rb03, Mn(IV)02, M n(II)02, Ba02, ¥^Ov Н30 +;

в) марганца в: MnO, KMn04, Mn20 7, Na2M n04, Mn2(S04)3, MnCl2, M n04~;

г) хрома в: Na2Cr20 7, K^CrO^,, Cr2(S04)3, [Сг(ОН)6]3_, СЮ,

Сг20 3, КСг02, К3[Сг(ОН)6], СЮ2С12, СгС13, Сг20 2-;

д) железа в: FeO, Fe20 3, Fe30 4, KFe02, K3[Fe(OH)6], K^FeO^,, FeS04, Fe(N03)3, FeS, FeS2, FeCl3, FeCl2;

е) азота в: N2, NH2OH, NH3, NH4+, NH4C1, NH4H2P 0 4,

ж) серы в: S8, H2S 03, NaHS03, KHS04, H2S, FeS2, KHS, Cr2S3, Na2S20 4, H2S3O10, K ^ O ,, K ^ , FeS04, A12(S04)3, FeS, S0 2, S0 3, HS0 4, HSO3, HS-, As2S3, so32- , SO2-, S20 2" , SC12, CaS, HS2;

з ) хлора в: C1F, C120 , HC10, HC102, HC103, HC104, KCIO, KC104, Ca(OCl)2, CaCl(OCl), C103, CIO-, C104, C102, CC14, COCl2, IC1;

и) кремния в: SiH4, Mg2Si, KjSijOj, H2Si03, Si02, Ca2Si, SiF4;

к) углерода в: CH4, C2H2, СаС2, А14С3, Н2С20 4, Н2С 0 3, KHC03, Na2C 03, СО, С 02, HSOj, НСНО, С 0 32' ;

л) фосфора в: Р4, K3P 0 4, N H 4H2P 0 4, Н Р 0 3, Н2Р О ;,

НРО2-, Р 0 3, Н4Р20 7, Р20*‘ , H3P 0 2, H3P 03, Са3Р2, Mg3P2;

м) всех атомов углерода в молекулах органических веществ: СН3СН2СНО, СН3СН2ОН, СН3СН2СООН, СН3 - С(О) -

с н 3, с 6н 5с н 2о н , с 6н 5с н о , с 6н 5с о о н , с н 2 = с н 2, СН2(ОН) - СН2(ОН), с н 3 - с о о с 2н 5, c 6h 5n h 2, c 2h 5n o 2,

CH30 N 0 2;

н) металла в частицах: [СгС1(Н20 )5]2+, [PtCl3(N 02)]2_, [Au(CN)2Br2]1-, [PdCl2(NH2OH)2], [CrP04(NH3)3], [Cr(0H)2]2S04, [Cr(C20 4)2(0H )2], [Fe(CN)5NH3]3_, [Cr(CN)6]3-, [PdCl(NH3)2H20 ]1+, [PtN02(NH3)3]1+,

2(+ 1) + х = О, х = —2.

Таким образом, степень окисления атома серы измени­ лась от +4 до —2, т.е. атом серы принял шесть электронов:

S+4 (в составе S03) + 6е = S2- (в составе H2S).

Принятие электронов —это процесс восстановления, сле­ довательно, сера в данном случае выступает в роли окислителя.

Ответ: а) отдано три электрона; процесс окисления;

число отданных или принятых электронов; охарактеризуйте процесс (окисление или восстановление):

В предлагаемых ниже простых заданиях №№ 1—25 требуется расставить коэффициенты в схемах окислительно-вос­ становительных реакций методом электронного баланса. Если вы забыли, как это делается, изучите соответствующий материал по школьному учебнику или пособиям по химии, например, [2].