Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка к защитам по химии

.pdf
Скачиваний:
1289
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

В задачах 87–100 рассчитайте энтропию ∆r S, энергию Гиббса ∆rG и энтальпию ∆rН реакции, протекающей в коррозионном эле- менте при Т = 298 К, если известны ЭДС и температурный коэф- фициент ЭДС ( Е/ Т)р, связанные с термодинамическими функ- циями коррозионного процесса соотношениями: r S = zF ( Е/ Т)р,r Н = zF Е Т( Е/ Т)р , где z – число электронов, участвующих в токообразующей реакции; F – постоянная Фарадея.

№

Суммарная электрохимическая

Е, В

( Е/ Т)р,

п/п

реакция

В К 1

 

87

Сd + PbCl2 = CdCl2 + Pb

0,188

4,8 10 4

88

CuAc2 + Pb = PbAc2 + Cu

0,480

4,1 10 4

89

Pb + 2AgCl = PbCl2 + 2Ag

0,490

1,86 10 4

90

3H2 + Bi2O3 = 2Bi + 3H2O

0,385

3,9 10 4

91

Сd + Hg2SO4 = СdSO4 + 2Нg

1,018

4,45 10 5

92

Ag + 1/2Cl2 = AgCl

1,132

4,77 10 4

93

Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag

0,211

1,38 10 4

94

Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag

1,015

4,02 10 4

95

Pb + Hg2SO4 = PbSO4 + 2Нg

0,968

+ 1,85 10 4

96

Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Нg

0,535

+ 1,45 10 4

97

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

1,093

4,30 10 4

98

2Ag + Hg2Cl2 = 2Нg + 2AgCl

0,046

+ 3,38 10 4

99

Hg2Cl2 + 2KОН = Hg2O + 2KCl + H2O

0,154

+ 8,37 10 4

100

Pb+Сu(СН3СОО)2 = Cu+Pb(СН3СОО)2

0,480

+ 4,10 10 4

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

d-Металлы (1)

Взадачах 1–5 покажите различие в распределении электронов

ватомах d- и p-элементов приведенных ниже групп. Совпадают ли у них: а) число валентных электронов (приведите электронные формулы); б) число валентных АО; в) максимальная степень окис- ления?

60

№

Группа

Элементы

№

Группа

Элементы

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

1

III

Sc и Ga

4

VI

Cr и Se

 

 

 

 

 

 

2

IV

Ti и Ge

5

VII

Mn и Br

 

 

 

 

 

 

3

V

V и As

–

–

–

 

 

 

 

 

 

В задачах 6–9 рассчитайте теплоту образования оксида ме- талла в реакции его восстановления, протекающей по схеме: МОт +

+ Скокс → СОгаз + Мт, если известны ∆r H2980 и ∆ f H2980 (CO) = = 110,53 кДж/моль. Расчет проведите для стандартных условий, температурную зависимость ∆r H2980 не учитывайте, ∆ f H2980 (Cкокс )

примите равным ∆ f H2980

(Cграфит ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

Металл

Оксид

 

∆r H2980 ,

№

Металл

Оксид

∆r H2980 ,

 

п/п

 

кДж

п/п

кДж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Zn

ZnO

 

240,47

8

Cd

CdO

149,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Cu

CuO

 

45,47

9

Mn

MnO

300,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 10–12 установите, начиная с какой температуры становится термодинамически возможным процесс получения ме- талла из оксида путем восстановления его водородом по реакции МО + Н2 → М + Н2Огаз, если S2980 (Н2) = 130,52 Дж/(моль·К). Темпе- ратурную зависимость rH0 и rS0 не учитывайте.

№

Металл

Оксид

∆ f H2980 (оксида),

S2980 (металла),

S2980 (оксида),

п/п

кДж/моль

Дж/(моль·К)

Дж/(моль·К)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Cu

CuO

–162,0

33,15

42,63

 

 

 

 

 

 

11

Cd

CdO

–260,0

51,76

54,8

 

 

 

 

 

 

12

Mn

MnO

–385,1

32,0

61,5

 

 

 

 

 

 

В задачах 13–20 определите число фаз, компонентов и степе- ней свободы для приведенных систем. Составьте уравнения реак- ций и приведите выражения кинетических констант равновесия для данных систем.

61

№

Система

п/п

 

 

 

13

ZnO(к), C(к) → Zn(газ), CO(газ)

14

ZnO(к), C(к) → Zn(к), CO(газ)

15

ZnO(к), CO(газ) → Zn(газ), CO2(газ)

16

ZnO(к), CO(газ) → Zn(к), CO2(газ)

17

CuO(к), C(к) → Cu(к), CO2(газ)

18

MnO(к), H2(газ) → Mn(к), H2O(газ)

19

CdO(к), H2(газ) → Cd(к), H2O(газ)

20

CuSO4·5H2O(к) → CuSO4(к), H2O(газ)

 

 

В задачах 21–32, воспользовавшись значениями стандартных электродных потенциалов, сделайте вывод о возможности вытес- нения одного металла другим из раствора его соли. Составьте

уравнения реакций. Вывод подтвердите расчетом ∆rG2980 реакции при стандартных условиях.

№

Металл

Раствор

п/п

 

 

 

 

 

21

Zn

Cd(NO3)2

 

 

 

22

Zn

CuSO4

 

 

 

23

Zn

AgNO3

 

 

 

24

Cd

CuSO4

 

 

 

25

Cd

AgNO3

 

 

 

26

Mn

Cd(NO3)2

 

 

 

№

Металл

Раствор

п/п

 

 

 

 

 

27

Mn

CuSO4

 

 

 

28

Mn

AgNO3

 

 

 

29

Mn

Zn(NO3)2

 

 

 

30

Cr

CuSO4

 

 

 

31

Cr

Cd(NO3)2

 

 

 

32

Cr

AgNO3

 

 

 

В задачах 33–40 определите, возможно ли взаимодействие приведенных металлов с раствором соляной кислоты с выделени- ем водорода в стандартных условиях. Воспользуйтесь значениями стандартных электродных потенциалов металлов, приведенными в приложении 4. Стандартный электродный потенциал водорода

примите равным ϕ0H+ / H2 = 0. Вывод подтвердите расчетом ∆rG2980

реакции.

62

№

Металл

№

Металл

№

Металл

№

Металл

п/п

п/п

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

Zn

35

Cu

37

Mn

39

Cr

 

 

 

 

 

 

 

 

34

Cd

36

Ag

38

Ti

40

Au

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 41–43 рассчитайте стандартную энергию Гиббса образования твердых монохлоридов элементов подгруппы IВ. По результатам расчета сделайте выводы: а) об изменении восстано- вительных свойств металлов в свободном виде; б) о химической активности металлов; в) о сравнительной устойчивости степени

окисления (+1) для меди, серебра и золота. Примите S2980 (Cl2 ) = = 222,98 Дж/(моль·К).

№

 

 

∆ f H2980

0

Металл

Монохлорид

(монохлорид),

S298 (металл),

п/п

Дж/(моль·К)

 

 

 

 

 

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

Cu

CuCl

–137,3

33,15

 

 

 

 

 

42

Ag

AgCl

–127,1

42,55

 

 

 

 

 

43

Au

AuCl

–36,7

47,40

 

 

 

 

 

S2980

(монохлорид), Дж/(моль·К)

87,01

96,10

85,17

В задачах 44–49 пластинка из металла погружена в раствор соли. Через некоторое время масса пластинки изменилась на m. Составьте уравнение соответствующей реакции. Рассчитайте мас- су, а также количество вещества (моль), выделившегося на пла- стинке.

№

Металл

Раствор

m, г

№

Металл

Раствор

m, г

п/п

соли

п/п

соли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

Zn

CuSO4

2,14

47

Cd

AgNO3

3,6

45

Cu

AgNO3

4,5

48

Cr

CuSO4

4,2

46

Cd

CuSO4

2,3

49

Mn

CuSO4

2,7

В задачах 50–56 определите, какие вещества и в какой после- довательности будут выделяться на инертных электродах при электролизе раствора смеси солей. Приведите уравнения анодных и катодных полуреакций.

63

№

Состав раствора

п/п

 

 

 

50

ZnSO4, MnSO4, CuSO4

51

MnCl2, AgNO3, Zn(NO3)2

 

 

52

Mn(NO3)2, Cr2(SO4)3, CuSO4

 

 

53

ZnSO4, MnSO4, AgNO3

54

CdSO4, ZnSO4, CuSO4

55

CuSO4, MnSO4, Cr2(SO4)3

56

AgNO3, ZnSO4, Mn(NO3)2

 

 

В задачах 57–62 из четырех приведенных металлов подберите пары, дающие наибольшую и наименьшую ЭДС составленных из них гальванических элементов. Выбор подтвердите расчетом ЭДС

и ∆rG2980 гальванического элемента.

№

Металлы

№

Металлы

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

57

Ag, Cu, Al, Sn

60

Cu, Al, Zn, Sn

 

 

 

 

58

Zn, Ag, Cu, Mn

61

Ag, Mg, Cu, Zn

 

 

 

 

59

Cd, Cu, Zn, Ag

62

Zn, Cd, Al, Cu

 

 

 

 

В задачах 63–67 по стандартным электродным потенциалам и значению ∆rG2980 определите, в каком направлении будут само- произвольно протекать реакции в приведенных системах.

№

 

Схема реакции

п/п

 

 

 

 

 

63

Ag0 + Zn2+ ↔ Ag+ + Zn0

64

Cu0

+ Cd2+ ↔ Cu2+ + Cd0

65

Ag0 + Cr3+ ↔ Ag+ + Cr0

66

Cd0

+ Zn2+ ↔ Cd2+ + Zn0

67

Cu0

+ Zn2+ ↔ Cu2+ + Zn0

В задачах 68–74 реакция взаимодействия металла с кислотой протекает по схеме М + HNO3 → М(NO3)x + H2O + NO (или NO2).

64

(Кислота HNO3 – разбавленная или концентрированная.) Составь- те уравнение реакции, расставьте коэффициенты. Зная массу m вступившего в реакцию металла, рассчитайте объем выделившего- ся газа (н. у.).

№

Металлы

m, г

№

Металлы

m, г

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

Cu

2,24

72

Mn

2,46

 

 

 

 

 

 

69

Ag

4,62

73

Cr

2,72

70

Zn

2,63

74

Hg

5,88

 

 

 

 

 

 

71

Cd

4,24

–

–

–

 

 

 

 

 

 

В задачах 75–80 рассчитайте молярную массу эквивалентов окислителя в окислительно-восстановительной реакции, если из- вестен продукт его восстановления.

№

Окислитель

Продукт

№

Окислитель

Продукт

п/п

восстановления

п/п

восстановления

 

 

 

 

 

 

75

K2Cr2O7

Cr2O3

78

KMnO4

MnSO4

 

 

 

 

 

 

76

K2CrO4

CrCl3

79

KMnO4

MnO(OH)2

 

 

 

 

 

 

77

K2Cr2O7

Cr2(SO4)3

80

KMnO4

KMnO4

 

 

 

 

 

 

В задачах 81–87 при обезвоживании кристаллогидрата соли с известной массой m1 получена масса безводной соли m2. Опреде- лите число молекул воды n в исходном кристаллогидрате.

№

 

Обезвоженный

Масса

Масса

Кристаллогидрат

кристаллогидрата

безводной соли

п/п

кристаллогидрат

 

 

 

m1, г

m2, г

81

ZnCl2 · nH2O

ZnCl2

3,590

3,0

 

 

 

 

 

82

ZnSO4 · nH2O

ZnSO4

4,450

2,5

 

 

 

 

 

83

CdSO4 · nH2O

CdSO4

4,676

3,8

84

CdCl2 · nH2O

CdCl2

2,988

2,4

85

CuSO4 · nH2O

CuSO4

5,005

3,2

 

 

 

 

 

86

CuCl2 · nH2O

CuCl2

5,324

4,2

 

 

 

 

 

87

CrCl2 · nH2O

CrCl2

4,439

2,8

 

 

 

 

 

65

В задачах 88–91 найдите массу нитрата серебра, которая по- требуется для осаждения хлорид-ионов из раствора соли, если из- вестны объем V и концентрация С раствора соли.

№

Соль

V, мл

С,

№

Соль

V, мл

С,

п/п

моль/л

п/п

моль/л

 

 

 

 

 

 

 

 

88

[Cr(H2O)6]Cl3

100

0,20

90

[Cr(H2O)4Cl2]Cl

180

0,15

 

 

 

 

 

 

 

 

89

[Cr(H2O)5Cl]Cl2

200

0,10

91

CrCl3

220

0,09

В задачах 92–97 cоставьте уравнения реакций, которые необ- ходимо провести для осуществления следующих превращений:

М → М(NO3)x → М(OH)x → МеClx → [М(NH3)x]Clх

№

Металл

№

Металл

№

Металл

п/п

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92

Cu

94

Cd

96

Cr

 

 

 

 

 

 

93

Zn

95

Mn

97

Ti

 

 

 

 

 

 

В задачах 98–110 cоставьте уравнения реакций, протекающих по приведенным схемам.

№

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема

 

 

 

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98

Mn → Mn2+ → MnO4− → MnO2 → MnO42−

→ MnO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

−

→ Mn

2+

→ MnO2 → Mn

2+

→ Mn → Mn2O3

 

MnO4

 

 

100

 

 

 

 

−

 

 

2−

 

 

 

 

−

 

2+

 

 

MnO2 → MnO4

→ Mn O4

→ MnO4 → Mn

 

 

101

−

 

 

 

 

2−

→ MnO2

→ Mn

3+

→ Mn

2+

 

 

 

MnO4

→ MnO4

 

 

 

 

102

Cr → Cr

3+

 

 

 

2−

 

2−

 

 

 

2−

→ Cr

3+

 

 

→ Cr2 O7

→ СrO4

→ Сr2O7

 

103

Cr(VI) → Cr3+ → Cr2+ → Cr0

 

 

 

 

 

 

 

104

Cu → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2 → CuSO4 → [Cu(NH3)4]2+

105

Zn → ZnCl2 → Zn(OH)2 → [Zn(OH)4]2–→ Zn(OH)2 → ZnSO4

106

Cr → CrCl2 → Cr(OH)2 → Cr(OH)3 → Cr2(SO4)3

 

107

Na2CrO4 → Na2Cr2O7 → Cr2(SO4)3 → Cr(OH)3 → Сr2(SO4)3

108

Cr(NO3)3 → K2Cr2O7 → K2CrO4 → BaCrO4

 

 

 

109

CuCl2 → Cu(OH)2 → Cu(NO3)2 → [Cu(NH3)4]2+

 

110

CrSO4 → Cr(OH)2 → Cr(OH)3 → CrPO4

 

 

 

66

Взадачах 111–115 pассчитайте массу KMnO4, содержащегося

в100 мл раствора заданной концентрации. Плотность раствора примите равной 1 г/см3.

№

Концентрация

№

Концентрация

п/п

 

раствора

п/п

раствора

 

 

 

 

 

111

0,1

моль/л

114

0,04 г/л

112

0,2

моль экв/л

115

0,2 моль/л

113

10 %

116

0,05 г/л

В задачах 116–119 определите, какое из соединений – M(OH)x или (M(OH))xSO4 – является преимущественным продуктом гидро- лиза соли Mx(SO4)y. Вывод подтвердите уравнениями реакций в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

№

Соль Mx(SO4)y

Продукт гидролиза

Продукт гидролиза

п/п

M(OH)x

(M(OH))xSO4

 

 

 

 

 

116

CuSO4

Cu(OH)2

(Cu(OH))2SO4

117

CdSO4

Cd(OH)2

(Cd(OH))2SO4

 

 

 

 

118

ZnSO4

Zn(OH)2

(Zn(OH))2SO4

 

 

 

 

119

Cr2(SO4)3

Cr(OH)3

Cr(OH)SO4

 

 

 

 

В задачах 120–123 определите, почему при введении в рас- творы солей d-металлов сульфид- и карбонат-ионов выпадает оса- док одинакового состава. Вывод подтвердите уравнениями реак- ций в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

№

Соль

№

Соль

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

120

CuCl2

122

ZnCl2

 

 

 

 

121

CdCl2

123

CrCl3

 

 

 

 

В задачах 124–129 составьте координационные формулы ком- плексных ионов. Приведите их названия.

67

№

Ион-

Лиганды

Координационное

п/п

комплексообразователь

число

 

 

 

 

 

124

Cr3+

H2O или NH3

3 и 6

125

Cu2+

CN¯ или H2O

4

126

Cu2+

Cl¯ или OH¯

4

127

Mn2+

H2O или OH¯

6

128

Zn2+

CN¯ или OH¯

4

129

Zn2+

NH3 или H2O

4

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

d-Металлы (2)

В задачах 1–10 напишите электронные формулы реальных или гипотетических ионов металлов, приведенных ниже, распре- делите электроны по квантовым ячейкам. Приведите примеры со- единений, в которых элементы проявляют данную степень окисле- ния. Укажите, в каком качестве могут выступать в окислительно- восстановительных реакциях эти соединения.

№

Ион

№

Ион

№

Ион

№

Ион

п/п

 

п/п

 

п/п

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Fe2+

4

Co2+

7

Ni3+

10

Ru4+

2

Fe3+

5

Co3+

8

Rh3+

 

 

3

Fe6+

6

Ni2+

9

Ru2+

 

 

В задачах 11–26 напишите уравнения реакций (в молекуляр- ной и сокращенной ионно-молекулярной формах), при помощи которых можно осуществить превращения. Укажите условия про- текания реакций.

№

Схема превращений

п/п

11Fe2O3 → FeO → Fe → FeCl3 → Fe(OH)3

12Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeCl2 → FeS

68

 

Окончание

 

 

№

Схема превращений

п/п

 

13

Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeCl3

 

 

14

Fe → FeSO4 → Fe2(SO4)3 → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3

15

Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeSO4 → Fe(OH)2

16

FeO → Fe → FeCl2 → FeCl3 → Fe(NO3)3

17

Fe → FeCl2 → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3

 

 

18

Fe2O3 → Fe → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → NaFeO2

 

 

19

Fe → FeCl3 → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → K2FeO4

20

Co → CoCl2 → CoSO4 → Co(OH)2 → Co(OH)3

21

Co(OH)3 → Co3O4 → CoO → CoCl2 → [Co(NH3)6](OH)2

22

Co → Co(NO3)3 → Co(OH)3 → CoSO4 → Co(OH)2

 

 

23

Co(OH)2 → CoO → CoSO4 → CoS → CoCl2

 

 

24

Ni → NiS → NiCl2 → Ni(OH)2 → Ni(OH)3

25

Ni(OH)2 → NiO → NiCl2 → NiSO4 → Ni2CO3

26

Fe → Fe2O3 → Fe → FeCl2 → Fe3[Fe(CN)6]2

В задачах 27–38 назовите комплексные соединения, укажите степень окисления комплексообразователя и координационное число, ответьте на вопрос: в каком качестве в данных соединениях представлены элементы VIIIБ подгруппы и выполните задания: 1) напишите уравнение полной диссоциации комплексного соеди- нения; 2) напишите выражение константы нестойкости комплекс- ного иона.

№

Соединение

№

Соединение

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

27

[Co(NH3)6]Cl3

33

K4[Fe(CN)6]

 

 

 

 

28

K2[Ru(OH)Cl5]

34

(NH4)3[RhCl6]

 

 

 

 

29

[Rh(NH3)3I3]

35

(NH4)2[PtCl4]

30

K3[Co(CN)6]

36

[Pt(NH3)2Cl2]

31

Na2[PdI4]

37

[Pt(NH3)4SO4]Br2

32

[Os(NH3)6]Br3

38

[Ni(H2O)6]Cl2

 

 

 

 

69