Интернет-экзамен по химии (90

При электролизе водного раствора сульфата меди на электро-

дах будут выделяться:

катод: Cu2+ + 2e = Cu0.

анод: 2H2 - 4e = O2 + 4H+ (т. к. SO42- оксоанион).

Таким образом, продуктами, выделяющимися на инертных электродах при электролизе водного раствора сульфата железа, будет Сu и O2.

12. Рассмотрим реакцию гидролиза соли железа, например

FeCl3:

FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3HCl.

При образовании золя Fe(OH)3 в начальный момент образуются кристаллические агрегаты [Fe(OH)3]n, которые адсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке. Этим условиям отвечают ионы железа. В результате адсорбции ионов железа коллоидная частица будет заряжена положительно.

13.Процесс укрупнения (слипания) коллоидных частиц, приводящий к образованию осадка, называют коагуляцией, поэтому ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов, называется коагулирующим.

14.Составим уравнения реакций:

1) K2CO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + H2O + CO2 2) CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 + K2SO4

3) CuSO4 + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2SO4 4) 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O

Осадок образуется при сливании растворов CuSO4 и KOH (реакция 2).

15. Зависимость величины адсорбции от равновесной концентрации или парциального давления при постоянной температуре называется изотермой адсорбции.

16. Используя формулы, приведенные в задании № 11 демонстрационного варианта, получим

41

Следует выбрать четвертый вариант ответа.

17. Для ответа на этот вопрос рассмотрим более подробно процесс гидролиза солей. Водные растворы солей в зависимости от природы образующих их кислот и оснований могут быть кислыми, щелочными и нейтральными. Так, раствор хлорида аммония имеет кислую среду, раствор ацетата натрия – щелочную, а растворы ацетата аммония и хлорида натрия почти нейтральны.

Кислотность или основность водных растворов солей объясняются протеканием в них реакции гидролиза. Гидролиз – это любое взаимодействие веществ с водой; более конкретно гидролиз можно определить как реакцию соли с водой, приводящую к образованию кислоты и основания.

Так как большинство солей – сильные электролиты и находятся в водном растворе в виде ионов, то уравнения реакции гидролиза можно записать сокращенным ионным способом как реакцию между ионами и молекулами воды.

Характер протекания гидролиза, т. е. природа продуктов реакции и реакции получающегося раствора, зависит от сочетания силы кислоты и силы основания, образующих соль, поэтому возможны четыре варианта гидролиза солей.

1. Соль образована слабой кислотой и сильным основанием,

например NaCH3COO, Na2CO3, NaCN, NaNO2, Na2SO3. Рассмот-

рим гидролиз таких солей на примере ацетата натрия. В воде эта соль находится в состоянии полной диссоциации:

NaCH3COO = Na+ + CНO3 COO-.

С водой возможна реакция того иона, который с одним из ионов воды, H+ или OH-, дает слабый электролит. Поэтому взаимодействие иона Na+ с водой неосуществимо (так как образовавшийся при этом NaOH является сильным электроном), а протекает реакция между ацетат-ионами и водой с выделением слабой уксусной кислоты:

CH3COO-+H2O = CH3COOH + OH-.

Образующиеся ионы OH- обусловливают щелочную среду раствора pH > 7.

42

2. Соль образована сильной кислотой и слабым основанием, например NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4NO3. Гидролиз таких солей разберем на примере хлорида аммония. Эта соль в воде находится в состоянии полной диссоциации:

NH4Cl = NH4+ + Cl-.

Гидролиз иона Cl- невозможен, так как он привел бы к образованию сильной кислоты HCl. При гидролизе иона NH4+ получается слабый электролит – гидроксид аммония:

NH4+ + H2O = NH4OH + H+.

Ионы водорода обусловливают кислую реакцию раствора.

3. Соль образована слабым основанием и слабой кислотой,

например NH4CH3COO, NH4HCO3, NH4HSO3, NH4NO2. Гидролиз такой соли рассмотрим на примере ацетата аммония. Эта соль в воде диссоциирует по уравнению:

NH4CH3COO = NH4+ + CH3COO-.

Оба иона NH4+ и CH3COO- с водой образуют слабые электролиты – гидроксид аммония и уксусную кислоту:

NH4+ + H2O = NH4OH + H+

CH3COO-+H2O = CH3COOH + OH-,

или в суммарном виде:

NH4+ + CH3COO-+H2O = NH4OH + CH3COOH.

Всвязи с тем что константы диссоциации CH3COOH и NH4OH примерно одинаковы, концентрации ионов OH- и H+ также равны, поэтому раствор ацетата аммония почти нейтральный.

Вобщем случае при гидролизе соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой, может получаться нейтральный, кислый или щелочной раствор в зависимости от того, гидролиз какого солеобразующегося иона (катиона или аниона) преобладает.

4. Соль образована сильной кислотой и сильным основанием.

Ктаким солям относятся NaCl, K2SO4, NaNO3 и многие другие. Растворы этих солей практически нейтральные, pH ≈ 7, так как ни

43

один из ионов, входящих в состав соли, не подвергается в водном растворе гидролизу.

В нашем случае гидролизу по катиону подвергается соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, т. е. FeCl3.

18.В ряду HF-HCl-HBr-HI сила кислот увеличивается HI – одна из самых сильных кислот (ее степень диссоциации составляет ≈ 95%), а HF – слабая кислота (степень диссоциации ≈ 8%).

19.Соль образуется при горении железа в хлоре:

Fe + Cl2 = FeCl2.

20.Методы получения коллоидных растворов, основанные на объединении более мелких частиц в более крупные, называются конденсационными.

21.Молярная концентрация 0,1 моль/л соответствует содержанию 0,1 моль H2SO4 в 1 литр раствора, т. е. 98·0,1 = 9,8 г H2SO4

в1 л раствора, а в 500 мл раствора – 4,9 г серной кислоты.

22.Изменение смачиваемости твердых тел под действием ПАВ используется при флотации руд. Флотация – это процесс разделения мелких твердых частиц (главным образом, минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой.

23.Дым и туман относятся к дисперсным системам типа аэрозоль (см. табл. 3).

24.В лаборатории хлороводород можно получить в результате реакции:

2NaCl(тв.) + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl

Это так называемый «сульфатный» метод получения HCl. В настоящее время его используют в основном в лабораторных условиях. «Сульфатный» способ основан на взаимодействии NaСl c концентрированной H2SO4; при слабом нагревании образуется кислая соль NaHSO4 и HCl, а при сильном нагревании – средняя.

44

25.Наиболее прочной является связь между элементами в

молекуле, формула которой H2O, т. к. O, S, Se и Te находятся в одной группе, но в разных периодах. При переходе от O к Te количество энергетических уровней возрастает, а связь в гидридных соединениях ослабевает.

26.Кислотный характер имеют оксиды, образованные переходными металлами в высоких степенях окисления.

27.Напишем реакцию образования H2S:

H2 + S = H2S fH0298 = -21 кДж/моль.

При взаимодействии 32 г серы и 22,41 л (1 моль) водорода (н. у.) выделяется 21 кДж теплоты, а при взаимодействии 16 г серы и 11,2 л водорода выделится в два раза меньше, т. е. 10,5 кДж.

28.Коллоидная частица и диффузионный слой ионов образуют электронейтральную мицеллу.

29.Напишем реакцию взаимодействия оксида азота (IV) с раствором NaOH:

2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + H2O.

30.Элементы, находящиеся в одной группе и подгруппе, обладают одинаковым числом валентных электронов.

31.В 400 г раствора с массовой долей нитрата калия 20 % содержится 80 г растворенного вещества. Следовательно, масса воды равна 320 г.

32.CaCl2 относится к соединениям с ионным типом связи, поэтому в узлах кристаллической решетки содержатся ионы Ca2+

иCl-.

33.Рассматриваемая реакция является экзотермической, т. к. в результате реакции выделяется теплота. Для смещения равновесия

45

в системе в сторону продуктов реакции необходимо понизить температуру.

34. Осмотическое давление разбавленных растворов вычисляется по уравнению Вант-Гоффа:

π = cRT,

где π – осмотическое давление; с – концентрация раствора в моль/л, R – константа, равная 8300 Па·л/(К·моль); T – абсолютная температура. В нашем случае π = 0,1·8300·298 = 247,3 кПа.

35.Различная способность веществ к адсорбции используется

вхроматографии. Хроматография – метод разделения и анализа смесей, основанный на различном распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной (элюентом).

36.Для получения углекислого газа в лаборатории используется реакция:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 .

37. Формула соли, водный раствор которой проявляет щелочную реакцию, должна быть образована сильным основанием и слабой кислотой, например K2CO3. В воде эта соль полностью диссоциирована.

K2CO3 = 2K+ + CO32-.

Затем ион CO32- взаимодействует с водой по уравнению:

CO32- + H2O = HCO3- + OH-.

Образующиеся гидроксид-ионы обусловливают щелочную среду раствора.

38.Коллоидные системы отличаются от истинных растворов большими размерами частиц.

39.Для реакции

46

N2(г) + 3H2(г) = 2NH3(г)

выражение для скорости прямой реакции при условии ее элементарности запишется в виде

υ = к·СN2·C3H2.

При увеличении концентрации водорода в два раза скорость реакции увеличивается в 23 = 8 раз.

40.Дисперсной системой, в которой дисперсной фазой выступает газ, а дисперсионной средой – жидкость, является пена (подробнее см. табл. 3).

41.Ион, вызывающий разрушение коллоидных растворов, называется коагулирующим.

42.Радиус атомов уменьшается в ряду элементов Se, S, O.

43.В 150 г раствора с массовой долей соли 2% содержится 3 г соли, а в 350 г раствора с массовой долей 4% содержится 14 г соли. Всего будет 17 г соли в 500 г раствора. Составим пропорцию

500 г – 17 г

100 г – x

x = 3,4%.

44.Осмотическое давление этанола будет равно

π= cRT = 0,5·8300·293 = 1216 (кПа).

45.В водном растворе невозможна реакция

KCl +Br2

Сверху вниз в группе размеры атомов галогенов возрастают, и в этом направлении уменьшается окислительная способность элементов. Br2 менее сильный окислитель, чем Сl2.

46. Коагуляция коллоидных растворов может протекать под действием сильных электролитов.

47