Неорганическая химия. Сборник задач для самостоятельной работы

18.92.Воспользовавшись табличными данными1, определите, в каком направлении осуществится реакция Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 +

+ H2O K2Cr2O7 + Na2SO3 + H2SO4. В ответе приведите значение ЭДС происходящей реакции.

18.93.Воспользовавшись табличными данными1, определите, какое из веществ: сульфит натрия, хлорид олова (II), алюминий или хло- рид железа (II) – может превратить хлорид хрома (III) в хлорид хрома (II). Укажите молярную массу выбранного реагента.

18.94.Воспользовавшись табличными данными1, определите, в ка-

ком направлении идет процесс: CrCl2 + H2 Cr + 2HCl. Ука- жите значение эквивалента окислителя в реакции, которая реа- лизуется.

18.95.Рассчитайте минимальный объем 25%-ного раствора аммиака (мл) с ρ = 0,9 г/см3, необходимый для превращения одного мо- ля гидроксида хрома (III) в гидроксид гексаамминхрома (III).

18.96.Определите содержание дихромата калия (%) в соли, если при обработке 42 г этой соли избытком концентрированной соля- ной кислоты получено 7 л (н.у.) хлора.

18.97.Через сернокислый раствор дихромата калия пропустили 4 л (н.у.) газа, содержащего в своем составе диоксид серы. В ре- зультате 14,7 г дихромата калия прореагировало. Определите процентное содержание диоксида серы по объему в использо- ванной газовой смеси.

18.98.Определите объем хлора (л, н.у.), который выделится, если обработать концентрированной соляной кислотой 30 г дихро- мата калия, содержащего 12,5 % примесей, не реагирующих с соляной кислотой. Растворимость хлора в воде не учитывайте.

18.99.Определите массу 30%-ного раствора пероксида водорода (г),

необходимую для превращения 111,5 г гексагидроксо- хромата (III) натрия в хромат натрия.

18.100. При термическом разложении 10 г дихромата аммония, со- держащего инертные примеси, образовалось 5 л газа при 180 °С и Р = 105 Па. Определите содержание примесей (%) в исходном веществе.

–––––––––

1 См. прил. 5.

121

19.ЭЛЕМЕНТЫ IVB И VB ПОДГРУПП

19.1.Составьте электронную формулу атома титана и укажите об- щее число электронов в атоме.

19.2.Составьте электронную формулу атома циркония и укажите число энергетических уровней в атоме, заселенных электрона- ми.

19.3.Составьте электронную формулу атома ванадия и укажите об- щее число d-электронов в атоме.

19.4.Составьте электронную формулу атома ниобия и укажите чис- ло энергетических уровней в атоме, заселенных электронами.

19.5.Составьте электронную формулу атома тантала и укажите об- щее число d-электронов в атоме.

19.6.Составьте электронную формулу атома гафния и укажите об- щее число электронов на подуровнях с главным квантовым числом 5.

19.7.Составьте электронную формулу иона ванадия (II) и укажите число неспаренных электронов в этом ионе.

19.8.Составьте электронную формулу иона титана (III) и укажите сумму значений орбитального квантового числа для неспарен- ных электронов.

19.9.Составьте электронную формулу атома ниобия в составе орто- ниобат-иона и укажите общее число электронов с орбиталь- ным квантовым числом 2.

19.10.Составьте электронную формулу атома циркония в ионе оксо- циркония (IV) и укажите число электронов с орбитальным квантовым числом 0.

19.11.Составьте электронную формулу иона гафния (II) и укажите общее число d-электронов в этом ионе.

19.12.Составьте электронную формулу иона ванадия (III) и укажите общее число s-электронов в этом ионе.

19.13.Составьте электронную формулу атома ванадия в степени окис- ления IV и укажите общее число d-электронов в этом атоме.

19.14.Составьте электронную формулу иона циркония (III) и укажи- те общее число s-электронов в этом ионе.

19.15.Составьте электронную формулу иона титана (II) и укажите общее число d-электронов в этом ионе.

19.16.Напишите формулу комплексного соединения, образующегося при растворении тантала в смеси азотной и плавиковой кислот.

122

Определите число неспаренных электронов в атоме тантала в составе молекулы этого комплексного соединения.

19.17.Напишите формулу соединения, образующегося в результате взаимодействия оксида ванадия (V) с концентрированной со- ляной кислотой. Сколько неспаренных электронов в атоме ва- надия в составе молекулы этого соединения?

19.18.Напишите формулу комплексного соединения, образующегося при растворении циркония в смеси азотной и плавиковой ки- слот. Cколько d-электронов атома циркония принимают уча- стие в образовании химической связи в молекуле этого ком- плексного соединения?

19.19.Сколько d-электронов атома титана не принимают участия в образовании химической связи в молекуле хлорида гексааква- титана (III)?

19.20.Составьте электронную формулу атома тантала в составе мо- лекулы ортотанталата (V) натрия. В ответе укажите сумму значений орбитального квантового числа для электронов, при- нимающих участие в образовании химической связи в этой молекуле.

19.21.Составьте уравнение первичной диссоциации гептафторотан- талата (V) калия в водном растворе. Укажите сумму коэффи- циентов уравнения.

19.22.Составьте уравнение первичной диссоциации гексафтороцир- коната (IV) калия в водном растворе. В ответе укажите макси- мальное значение изотонического коэффициента Вант-Гоффа.

19.23.Составьте формулу бромида гексаакватитана (IV). Укажите, содержание каких частиц в его водном растворе будет макси- мальным.

19.24.Составьте формулу октахлоротитаната (IV) калия. Укажите, содержание каких частиц в его водном растворе будет макси- мальным.

19.25.Составьте формулу пентафторооксониобата (V) натрия. Ука- жите число атомов в молекуле.

19.26.Составьте уравнение реакции, протекающей при сплавлении рутила с поташом. Укажите молекулярную массу газообразно- го продукта реакции.

19.27.Составьте уравнение гидролиза сульфата титана (IV), идущего с образованием растворимого соединения титана. Укажите число атомов кислорода в его молекуле.

123

19.28.Составьте уравнение гидролиза сульфата титана (IV), проте- кающего при кипячении раствора. Укажите сумму коэффици- ентов уравнения, если в молекуле титансодержащего продукта два атома водорода.

19.29.Какой из металлов IVВ подгруппы может растворяться в раз- бавленных кислотах? Составьте уравнение реакции его взаи- модействия с соляной кислотой и укажите сумму коэффициен- тов уравнения.

19.30.Составьте уравнение реакции взаимодействия оксида вана- дия (V) с избытком водного раствора едкого натра. Укажите коэффициент при формуле воды.

19.31.Составьте уравнение реакции взаимодействия оксида вана- дия (IV) с раствором гидроксида калия. Сколько атомов вана- дия содержит продукт реакции?

19.32.Тетрахлорид титана дымит на воздухе. Составьте уравнение протекающего процесса, укажите число атомов в молекуле га- зообразного продукта.

19.33.Составьте уравнение реакции взаимодействия гексафтороцир- коната (IV) калия с натрием, укажите сумму коэффициентов уравнения.

19.34.Составьте уравнение реакции восстановления тантала цезием из гексахлоротанталата (V) калия. Какое количество (моль) тантала образуется, если в реакцию вступает 0,5 моль цезия?

19.35.При взаимодействии диоксида гафния с углем в присутствии хлора получили тетрахлорид гафния. Какой объем хлора (л, н.у.) необходим для реакции с 0,2 моль диоксида гафния?

19.36.При взаимодействии фторида оксониобия (V) с фторидом на- трия образуется гексафторооксониобат (V) натрия. Какое ко- личество (моль) фторида натрия вступит в реакцию, если обра- зуется 2 моль комплексного соединения?

19.37.При обработке метаванадата аммония магнием в солянокислой среде образовался фиолетовый раствор. Составьте уравнение реакции и укажите, какое количество (моль) ванадийсодержа- щего продукта образовалось, если израсходовалось 3 г магния.

19.38.При обработке метаванадата аммония оловом в сернокислой среде образовался зеленый раствор. Составьте уравнение ре- акции и укажите, какое количество ванадийсодержащего про- дукта (моль) образовалось, если в реакцию вступило 1,5 г оло- ва.

124

19.39.Составьте уравнение реакции, протекающей в солянокислой среде между хлоридом титана (III) и перхлоратом калия. Какое количество хлорида калия (моль) образовалось, если в реак- цию вступило 10 мл 0,1 М раствора хлорида титана (III)?

19.40.Составьте уравнение реакции, протекающей в солянокислой среде между хлоридом титана (III) и нитратом калия. Какое количество нитрита калия (моль) образовалось, если в реак- цию вступило 8 мл 0,5 М раствора хлорида титана (III)?

Закончите уравнения реакций и подберите коэффициенты. В отве- те укажите сумму коэффициентов уравнения реакции:

19.41.V + Cl2 →

19.42.Nb + O2 →

19.43.V2O5 + Al →

19.44.Na + K2[ZrF6] →

19.45.TiO2 + Mg →

19.46.Ta + HNO3 + HF → NO + ...

19.47.Nb + O2 + KOH → K3NbO4 + ...

19.48.VOSO4 + Mg + H2SO4 → VSO4 + ...

19.49.VO2NO3 + KI + H2SO4 → VOSO4 + ...

19.50.NaVO3 + NaI + H2SO4 → VOSO4 + ...

19.51.V2O5 + KI + H2SO4 → V2(SO4)3 + ...

19.52.Ti2(SO4)3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → …

19.53.TiOCl2 + Mg + HCl → ...

19.54.TiCl3 + O2 + H2O → TiOCl2 + ...

19.55.TiOSO4 + Al + H2SO4 → …

19.56.TiCl3 + KMnO4 + H2O →...

19.57.Ti2(SO4)3 + KMnO4 + H2O → …

19.58.NH4VO3 + Na2SO3 + H2SO4 → VOSO4 + ...

19.59.NaVO3 + Mn + HCl → VCl3 + ...

19.60.KVO3 + Zn + HCl → VCl2 + ...

19.61.Определите, какой объем кислорода (л, н.у.) потребуется для полного окисления 32,3 г тантала.

19.62.Определите массу 3 · 1022 атомов тантала (г).

19.63.Рассчитайте массу 0,25 моль диоксида титана (г).

19.64.Определите эквивалент гидроксида титана (IV) в реакции:

Ti(OH)4 + H2SO4 = Ti(OH)2SO4 + 2H2O.

125

19.65.Пользуясь значениями энтальпий образования1, рассчитайте количество теплоты (кДж), выделившейся при получении 4,79 г титана магниетермическим восстановлением тетрахло- рида титана по реакции

TiCl4(ж) + 2Mg(к) = Ti(к) + 2MgCl2(к).

19.66.Пользуясь значениями энтальпий образования1 и уравнением, определите энтальпию (кДж) реакции диспропорционирования трихлорида титана

4TiCl3(к) = 3TiCl4(ж) + Ti(к).

19.67.Концентрация ионов натрия в растворе ортованадата натрия составляет 3 моль/л. Кажущаяся степень диссоциации 50 %. Чему равна нормальность раствора?

19.68.Определите изменение энтальпии системы, в которой про- изошло полное термическое разложение 278 г тетраиодида ти- тана, энтальпия образования которого равна −22 кДж/моль.

19.69.Повышение температуры кипения трехмоляльного водного раствора хлорида ванадия (II) составляет 4,18 К. Какова кажу- щаяся степень диссоциации электролита (%)?

19.70.Вычислите процентную концентрацию 0,2-моляльного раство- ра нитрата гафния (IV).

19.71.Вычислите электродный потенциал окислительно- восстановительной системы в нестандартных условиях:

VO2+ + 4H+ + 3ē = V 2+ + 2H2O

при [VO2+] = 10–2 моль/л , [V2+] = 10–3 моль/л, pH = 3.

19.72.При термическом разложении гидрида циркония (II) выдели- лось 14,9 л водорода (н.у.) и поглотилось 18 кДж теплоты. Оп- ределите энтальпию образования гидрида циркония (II) (кДж/моль).

19.73.Содержание кислорода в оксиде гафния составляет 15,2 %. Рассчитайте степень окисления гафния в этом оксиде.

19.74.Определите, какой объем 0,1 н. раствора гидроксида натрия (мл) требуется для нейтрализации 20 мл 0,02 М раствора де- каванадиевой кислоты.

–––––––––

1 См. прил. 2.

126

19.75.Определите, какую массу метаванадата натрия (г) надо рас- творить в 1 л воды, чтобы получить сантимолярный раствор.

19.76.Какой объем (л, н.у.) бурого газа выделился при растворении 20 г ванадия в азотной кислоте, если получился нитрат диок- сованадия (V)?

19.77.Безвредное для человека содержание ванадия в питьевой воде

впересчете на V (IV) составляет 0,1 мкг/мл. Во сколько раз надо разбавить 0,001 М раствор сульфата оксованадия (IV) пе- ред сливом в канализацию?

19.78.Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида вана- дия (III) в растворе, содержащем 9,45 г соли в 100 г воды, если этот раствор замерзает при температуре −3 °С.

19.79.Изотонический коэффициент для 1,2 н. раствора хлорида ти- тана (III) равен 2,2. Сколько растворенных частиц содержится

в100 мл этого раствора?

19.80.Энтальпия реакции восстановления 3 моль оксида ванадия (V) алюминием в стандартных условиях составляет −3724 кДж.

Вычислите энтальпию образования оксида ванадия (V), если энтальпия образования оксида алюминия равна −1676 кДж/моль.

19.81.В результате прокаливания 50 г метаванадата аммония полу- чено 35 г оксида ванадия (V). Рассчитайте выход реакции.

19.82.Рассчитайте массу ванадия (г), который можно получить алю- минотермическим восстановлением 35 г оксида ванадия (V), если выход реакции составляет 72 %.

19.83.При алюминотермическом восстановлении оксида ванадия (V) было получено 19 кг ванадия, причем выход реакции составил 78 %. Определите массу оксида ванадия (кг), вступившего в реакцию.

19.84.Ниобий получают из оксида ниобия (V) восстановлением алюминием. Определите, какое количество тепла выделится при получении 1 кг ниобия в стандартных условиях, если стандартные энтальпии образования оксида ниобия (V) и ок-

19.85.При алюминотермическом восстановлении оксида ванадия (V) было получено 170 г ванадия, причем выход реакции составил 85 %. Определите массу алюминия (г), вступившего в реак- цию.

127

19.86.При полном восстановлении оксида ванадия (V) получено 80 г феррованадия с содержанием железа 58 %. Определите массу оксида ванадия (V) (г), вступившего в реакцию.

19.87.Сплав феррониобий получили в результате полного восста- новления смеси 40 г оксида железа (III) и 66,5 г оксида нио- бия (V). Рассчитайте процентное содержание ниобия в сплаве.

19.88.149 г ниобия обработали хлором при температуре 312 °С и давлении 101,3 кПа. Рассчитайте объем полученного при этих условиях газообразного соединения ниобия.

19.89.Определите массу гидроксида титана (III) (г), который можно осадить избытком гидроксида натрия из 40 мл 1 М раствора хлорида титана (III), если осаждается 85 % продукта.

19.90.Какой объем 40%-ного раствора плавиковой кислоты (мл) (ρ = 1,1 г/мл) надо взять для растворения 4 г циркония, если требуется 20%-ный избыток кислоты?

19.91.Рассчитайте, сколько титана можно получить из 18 т природ- ного минерала рутила в процессе магниетермического восста- новления хлорида титана, если исходное сырье содержит 90 % TiO2.

19.92.При растворении титана в разбавленной серной кислоте выде-

19.93.Определите объем (л, н.у.) оксида азота (II), выделившегося при взаимодействии 24 г титана с 300 мл 40%-ной азотной ки- слоты (плотность 1,25 г/мл), если в результате реакции образу- ется метагидроксид титана TiO(OH)2.

19.94.Определите массу цинка (г), прореагировавшего с 40 мл 0,2 М раствора метаванадата аммония в сернокислой среде, если по- лучен фиолетовый раствор.

19.95.Ниобий, полученный восстановлением оксида ниобия алюми- нием, растворили в плавиковой кислоте, при этом выделилось 20,24 л (н.у.) водорода и образовался фторид ниобия (V). Оп- ределите массу оксида ниобия (г), вступившего в реакцию.

19.96.Сколько граммов хлорида ниобия (V) образуется при взаимо- действии ниобия с 5 л хлора при 160 °С и давлении 99,3 кПа?

19.97.Какой минимальный объем 20%-ного раствора соляной ки- слоты (мл) плотностью 1,1 г/мл потребуется для растворения 50 г смеси цинка и титана, содержащей 34,5 % титана?

128

19.98.Однородную смесь порошков железа, цинка и ниобия массой 40 г разделили пополам. При обработке одной половины смеси избытком концентрированного раствора гидроксида калия по- лучено 4,48 л газа (н.у.). При обработке другой половины из- бытком раствора соляной кислоты выделилось 6,72 л газа (н.у.). Определите процентное содержание ниобия в смеси.

19.99.После растворения 1,3 г цинка в 50 мл солянокислого раствора метаванадата натрия раствор приобрел зеленую окраску. Оп- ределите молярность раствора метаванадата натрия.

19.100. Ванадий получают восстановлением алюминием из оксида ванадия (V), который образовался при прокаливании 50 г ме- таванадата аммония. Определите массу алюминия (г), необхо- димого для восстановления, если оксид ванадия в первом про- цессе получили с выходом 85 %, а алюминия требуется дву- кратный избыток.

129

Библиографический список

Богословский С.Ю., Титов Л.Г. Неорганическая химия: Лаб. прак- тикум / Под ред. Г.М. Курдюмова. – М.: МИСиС, 2006. – 126 с.

Глинка Н.Л. Общая химия / Под ред. А.И. Ермакова. – 4-е изд. – М.: Интеграл-пресс, 2002. – 727 с.

Константы неорганических веществ: Справ. / Р.А. Лидин, Л.Л. Ан- дреева, В.А. Молочко; под ред. Р.А. Лидина. – 2-е изд., перераб. и

доп. – М.: Дрофа, 2006. – 685 с.

Коржуков Н.Г. Общая и неорганическая химия: Учеб. пособие / Под ред. В.И. Деляна. – М.: МИСИС, ИНФРА-М, 2004. – 512 с.

Коржуков Н.Г., Лобанова В.Г., Чернова О.П. Неорганическая хи-

мия. Химия металлов: Учеб. пособие для практических занятий / Под ред. Г.М. Курдюмова. – М.: МИСиС, 1997. – 59 с.

Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Химические свойства неорганических веществ/ Под ред. Р.А. Лидина. – 3-е изд. – М.: Хи-

мия, 2000. – 480 с.

Неорганическая химия. Химия элементов: Учебник в 2 то- мах / Ю.Д. Третьяков, Л.И. Мартыненко, А.Н. Григорьев, А.Ю. Ци- вадзе. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГУ; ИКЦ «Академ-

книга», 2007.

130