Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по неорганической химии. Учебное пособие
.pdf
4. Определите возможность протекания реакции
2ZnS(кр) + 3O2(г) = 2ZnO(кр) + 2SO2(г)
при ст.у. в закрытой и изолированной системах. Будет ли эта
реакция протекать при температуре 1100 K? Ответ подтвердите
расчетом.
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + KOH → Cd + NaCN (конц.) + O2 + H2O →
Zn + HNO3(разб.) →.
Задание 4
1. Сульфиды цинка, кадмия и ртути. Получение, свойства.
2. В лаборатории для очистки использованной ртути, чаще
всего загрязненной цинком, свинцом, медью и железом, ее перемешивают с насыщенным раствором нитрата ртути (II). Какие
химические реакции лежат в основе этого способа очистки?
3. При действии цианида калия на комплекс кадмия с аммиаком образуется цианидный комплекс кадмия. Какое заключение
об относительной устойчивости аммин- и цианокомплексов кадмия (II) можно сделать на основании этого факта? Сравните
значения общих констант устойчивости этих комплексов.
4. Растворимость каломели Hg2Cl2 при некоторой температуре составляет 6,48·10–5 г в 200 мл раствора. Рассчитайте произведение растворимости этой соли.
5. Напишите уравнения реакций:
HgCl2 + SO2 + H2O → Cd + HNO3(разб.) →
ZnSO4 + H2O →.
Задание 5
1. Как изменяется активность в ряду Zn–Cd–Hg по отношению
к кислороду и сере? В обоснование ответа приведите значения
∆Gо соответствующих соединений.
2. Почему соли ртути (I) хранят в склянках, на дне которых
находится немного металлической ртути?
3. Как взаимодействуют соли ртути (II) и цинка (II) с раствором аммиака? Как влияет избыток аммиака и присутствие солей
аммония на это взаимодействие?
161
4. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах
и в цепи в целом, а также рассчитайте ЭДС (ст. у.) для гальванического элемента:
Cd |CdSO4||Hg2SO4|Hg.
5. Напишите уравнения реакций:
Zn + HCl + H3AsO3 → HgCl2 + SnCl2 →
HgS + HNO3(конц.) + HCl(конц.) →.
Задание 6
1. Как и почему изменяются первые две и третья энергии
ионизации в ряду Zn–Cd–Hg?
2. Оксиды элементов подгруппы цинка. Получение, свойства.
3. Рассчитайте значение pH, при котором начнет выпадать
осадок из 0,1 М раствора сульфата кадмия (II) при добавлении
гидроксида натрия.
4. Что такое амальгама? Изменяются ли химические свойства
металлов, содержащихся в амальгаме? Как взаимодействует с
водой амальгама натрия, почему ее применяют в качестве восстановителя вместо металлического натрия?
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + KI(изб.) → Zn + KMnO4 + H2SO4 →
CdSO4 + KCN(конц.) →.
Задание 7
1. Объясните, почему сульфиды цинка и кадмия по-разному
относятся к соляной кислоте. Для какой цели используется это
в аналитической химии?
2. Гидроксиды элементов побочной подгруппы II группы.
Получение, свойства.
3. Выпадет ли осадок сульфида ртути (II), если к 1 л 0,005
М раствора K2[HgCl4], содержащего 0,002 моль KCl, добавить 1
л 0,005 М раствора K2S?
4. Кадмий находится в контакте с цинком и погружен в раствор: а) соляной кислоты, б) хлорида натрия. Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде образовавшихся
гальванических коррозионных элементов.
162
5. Напишите уравнения реакций:
HgCl2 + SnCl2 → HgS + (NH4)2S →
ZnS + HCl →.
Задание 8
1. Опишите с использованием метода ВС строение и пространственную конфигурацию йодокомплексов Zn (II), Cd (II) и
Hg (II). Напишите уравнения реакций их получения. Как и почему изменяется их устойчивость?
2. Какой гидроксид и почему обладает более сильными основными свойствами: Zn(OH)2 или [Zn(NH3)4](OH)2?
3. Цинк и кадмий в ряду напряжения находятся до водорода.
Почему они не взаимодействуют с водой, но реагируют с кислотами?
4. Рассчитайте молярную, моляльную концентрации, массовую долю растворенного вещества, мольные доли растворенного вещества и растворителя для 0,5 н. раствора нитрата кадмия (ρ =1,05 г/мл).
5. Напишите уравнения реакций:
Hg2O + HNO3(разб.) → Hg2O + HNO3(конц.) →
Zn + NH3 + NH4Cl →.
Задание 9
1. Опишите с использованием метода ВС строение и пространственную конфигурацию гидроксо- и аквакомплексов Zn (II)
и Cd (II). Напишите уравнения реакций их получения.
2. Химически чистый цинк плохо растворяется в разбавленной
соляной кислоте. Почему скорость реакции резко возрастает, если
коснуться металла медной проволокой или добавить в раствор
кислоты соль меди?
3. Будет ли осадок иодида ртути (II) растворяться в избытке
раствора иодида калия? В обоснование ответа используйте значения общей константы нестойкости комплекса и произведения
растворимости иодида ртути (II)
.
4. Какое количество электричества (Кл) потребуется для полного электролитического разложения сульфата кадмия, содержащегося в 200 мл 0,5 н. водного раствора. Вычислите теоретически
возможные массы продуктов, получившихся на катоде и аноде.
163
5. Напишите уравнения реакций:
K2[HgI4] + KOH(конц.) → Hg(NO3)2 + SnCl2 →
Cd + H2SO4(конц.) →.
Задание 10
1. Сравнить склонность к гидролизу солей элементов 12 группы Периодической системы. Дать объяснения и написать уравнения реакций.
2. Как относятся к нагреванию оксиды ртути (II) и ртути (I)?
3. При помощи каких реакций можно отличить находящиеся
в растворе ионы: а) Zn2+ и Cd2+; б) Hg2+ и Hg
2+
? Напишите урав-
2
нения соответствующих реакций.
4. Вычислите равновесную концентрацию ионов ртути (II) в
2 л 0,01 М раствора K2[HgI4], содержащего, кроме того, 32 г иодида калия.
5. Напишите уравнения реакций:
HgCl2 + NH3 + H2O → Zn + N2H4 + NaOH + H2O→
Zn + HNO3(разб.) →.
Задание 11
1. Какие свойства проявляют соединения ртути (I) в окислительно-восстановительных реакциях? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
2. Определите, пойдет ли реакция при сливании растворов,
содержащих ионы [HgI4]2– и Cl–; [HgCl4]2– и I–. Дайте объяснение.
3. Чем обусловлена слабая диссоциация в водном растворе
хлорида и цианида ртути (II)?
4. Нитрат ртути (I) получают растворением ртути в разбавленной азотной кислоте в условиях избытка металла. Сколько
литров 25%-ного раствора HNO3 (ρ = 1,15 г/мл) расходуется на
500 г ртути, исходя из принятого соотношения 1 Hg : 1,19 HNO3?
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + NaOH → Zn + NH3+ H2O + O2 →
CdSO4 + NaOH(разб.) →.
Задание 12
1. Приведите примеры уравнений реакций, подтверждающих
способность соединений ртути (I) к диспропорционированию.
164
2. Почему s-элементы 2 группы и d-элементы 12 группы Периодической системы ближе между собой по некоторым свойствам, чем s-элементы 1 группы и d-элементы 11 группы.
3. При каком соотношении концентраций ионов Zn2+ и Cd2+
в растворе прибавление к нему раствора Na2CO3 вызывает одновременное осаждение карбонатов этих ионов?
4. Смесь цинка и оксида цинка обработали очень разбавленной азотной кислотой, раствор выпарили досуха, сухой остаток
прокалили, продукты прокаливания охладили. В результате получили 35,84 л (н. у.) газов и 48,6 г твердого вещества. Определите мольную и массовую долю цинка в исходной смеси.
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + H2S → [Zn(NH3)4](NO3)2 + HCl →
Zn + NaOH + H2O →.
Задание 13
1. Опишите способы получения простых веществ: цинка, кадмия и ртути.
2. Рассмотрите процессы термического разложения нитратов,
образованных металлами подгруппы цинка.
3. В какой среде и почему цинк проявляет более сильные
восстановительные свойства?
4. При обжиге 48,728 г сульфида некоторого двухвалентного
металла выделяется газ, который обесцвечивает раствор, содержащий 209,905 г дииодоиодата (I) калия. Определите, сульфид
какого металла был взят.
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + KCN(изб.) → K3[Cu(CN)]4 + Zn →
Hg + HNO3(конц., изб.) →.
Задание 14
1. Используя значения стандартных электродных потенциалов,
рассчитайте константу равновесия реакции: 2Hg2+ + 2eˉ ⇄ Hg
Сделайте вывод об обратимости процесса.
2. В чем проявляется отличие элементов 12 группы от других
d-элементов? Приведите примеры.
2+
2
165
.
3. Вычислите ЭДС гальванического элемента, образованного
сочетанием цинкового электрода, погруженного в раствор ZnSO4,
с концентрацией ионов Zn2+, равной 0,2 моль/л, и свинцового
электрода, погруженного в раствор Pb(NO3)2, с концентрацией
ионов Pb2+, равной 0,012 моль/л.
4. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих
при электролизе водных растворов нитрата и хлорида кадмия на:
а) платиновых электродах, б) с использованием кадмиевого анода.
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(NO3)2 + Hg → Cd + HNO3(конц.) →
HgCl2 + SnCl2 + HCl → Hg +…
Задание 15
1. Опишите с использованием метода ВС строение и пространственную конфигурацию аква- и амминкомплексов Zn (II),
Cd (II). Напишите уравнения реакций их получения.
2. Как предотвратить диспропорционирование солей ртути (I)
в растворе?
3. Вычислите концентрацию ионов Cd2+ в 0,1 М растворе
[Cd(NH3)4]SO4.
4. Какие соединения ртути называют сулемой, каломелью,
киноварью? Покажите окислительно-восстановительные возможности каломели в реакциях с Сl2 и SnCl2.
5. Напишите уравнения реакций:
Hg(изб.) + HNO3 → Hg(NO3)2 + KI →
Zn + H2SO4(конц.) →.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
Стандартные энтальпии образования, энтропия
и энергия Гиббса образования веществ при 298,15 K
Вещество
o
ΔH
, кДж/моль S
298
Al(кр) 0 +28 0
Al2O3(кр) –1675 +51 –1582
B5H9(г) +75 +276 +177
B2O3(кр) –1254 +78 –1182
Bi(кр) 0 +57 0
Bi2O3(кр) –575 +151 –494
CO(г) –110 +198 –137
Ca(кр) 0 +42 0
СаО(кр) –635 +40 –604
СdО(кр) –258 +55 –228
СdS(кр) –152 +68 –147
Cl2O(г) +76 +266 +94
ClO2(г) +104 +257 +122
Cr(кр) 0 +24 0
CrО3(кр –585 +67 –505
Cr2О3(кр –1141 +81 –1059
Cu(кр) 0 +33 0
CuO(кр) –156 +43 –128
Fe2О3(кр) –824 +87 –742
FeS2(кр) –174 +53 –163
H2(г) 0 +131 0
H2O(г) –242 +189 –229
H2O(ж) –286 +70 –237
НfO2(кр) –1145 +59 –1088
НgO(кр) –90 +70 –58
НgS(кр) –59 +82 –51
I2(г) +62 +261 +19
o
,Дж/(K∙моль) ΔG
298
o
, кДж/моль
298
167
Продолжение таблицы 1
Вещество
o
ΔH
, кДж/моль S
298
o
,Дж/(K∙моль) ΔG
298
o
, кДж/моль
298
I2(кр) 0 +116 0
I2O5(кр) –183 – –
Mg(кр) 0 +33 0
MgCl2(кр) –641 +90 –592
N2(г) 0 +192 0
NH3(г) –46 +192 –16
N2H4(ж) +50 +122 +149
NH4NO2(кр) –238 +254 –117
NH4VO3(кр) –1051 +141 –886
Na(кр) 0 +51 0
NaN3(кр) +20 +71 +100
Nb(кр) 0 +36 0
Nb2O5(кр) –1897 +137 –1764
Ni(кр) 0 +30 0
[Ni(CO)4](ж) –630 +313 –585
NO(г) +91 +211 +87
O2(г) 0 +205 0
OF2(г) –22 +247 –5
Pb(кр) 0 +65 0
PbO(кр) –219 +66 –189
PbO2(кр) –277 +72 –218
SО2(г) –297 +248 –300
Si(кр) 0 +19 0
SiO2(кр) –912 +41 –857
Sn(кр) 0 +52 0
SnO(кр) –286 +56 –257
SnO2(кр) –581 +52 –520
Ta(кр) 0 +42 0
Ta2O5(кр) –2048 +143 –1913
Ti(кр) 0 +31 0
TiCl4(ж) –805 +252 –738
TiI4(г) –287 +433 –338
168
Окончание таблицы 1
Вещество
o
ΔH
, кДж/моль S
298
o
,Дж/(K∙моль) ΔG
298
o
, кДж/моль
298
TiO2(кр) –944 +50 –889
V(кр) 0 +29 0
V2O5(кр) –1550 +131 –1419
Zn(кр) 0 +42 0
ZnO(кр) –351 +44 –321
ZnS(кр) –209 +58 –204
Zr(кр) 0 +39 0
ZrCl4(г) –867 +369 –832
ZrO2(кр) –1101 +51 –1043
Таблица 2
Константы диссоциации кислот в водном растворе
при 298,15 K
Кислота
K
а
(I) 5,50 ∙ 10
Н3AsO
4
(II) 1,07 ∙ 10
(III) 3,02 ∙ 10
Н3BО
3
5,75 ∙ 10
НBrО 2,06 ∙ 10
HCN 4,93 ∙ 10
H2CO
3
(I) 4,27 ∙ 10
(II) 4,68 ∙ 10
HCOOH 1,77 ∙ 10
CH3COOH 1,75 ∙ 10
H2C2O
4
(I) 6,46 ∙ 10
(II) 6,17 ∙ 10
НClО 2,82 ∙ 10
HF 6,67 ∙ 10
НIО 2,29 ∙ 10
H2O
HN
HNO
НРО2Н
2
3
2
2
2,40 ∙ 10
1,90 ∙ 10
5,13 ∙ 10
7,94 ∙ 10
–6
–7
–12
–10
–9
–10
–7
–11
–4
–5
–2
–5
–8
–4
–11
–12
–5
–4
–2
Кислота
Н2РО3Н
Н3РО
H2S
H2SО
H2Se
H2SеО
H2SiО
H2Te
H2TeО
(I) 1,00 ∙ 10
(II) 2,57 ∙ 10
(I) 7,24 ∙ 10
4
(II) 6,17 ∙ 10
(III) 4,57 ∙ 10
(I) 1,05 ∙ 10
(II) 1,23 ∙ 10
(I) 1,58 ∙ 10
3
(II) 6,31 ∙ 10
(I) 1,55 ∙ 10
(II) 1,00 ∙ 10
(I) 2,45 ∙ 10
3
(II) 4,79 ∙ 10
(I) 2,20 ∙ 10
3
(II) 1,60 ∙ 10
(I) 2,29 ∙ 10
(II) 6,76 ∙ 10
(I) 1,35 ∙ 10
3
(II) 2,00 ∙ 10
K
а
–2
–7
–3
–8
–13
–7
–13
–2
–8
–4
–11
–3
–9
–10
–12
–3
–13
–4
–11
169
Константы диссоциации оснований в водном растворе
при 298,15 K
Основание
K
b
NH3 · H2O 1,79 ∙ 10
NH2OH · H2O 9,33 ∙ 10
–5
–9
Основание
N2H4 · H2O
(I) 8,50 ∙ 10
(II) 8,90 ∙ 10
Произведение растворимости малорастворимых
сильных электролитов в водном растворе при 298,15 K
Вещество ПР Вещество ПР
2,0 ∙ 10
5,7 ∙ 10
3,8 ∙10
1,8 ∙ 10
8,9 ∙ 10
3,7 ∙ 10
2,5 ∙ 10
4.3 ∙ 10
1,1 ∙ 10
5,6 ∙ 10
5,4 ∙ 10
1,0 ∙ 10
–12
–10
–16
–50
–59
–32
–29
–10
–105
–14
–15
–28
–20
–30
–20
–48
–36
–17
–29
HgS 1,4 ∙ 10
In2S
–7
3
Mg(OH)
Mn(CN)
МnСО
2
2
3
MnS 1,1 ∙ 10
Ni(OH)
2
NiS 9,3 ∙ 10
PbS 8,7 ∙ 10
SnS 3,0 ∙ 10
–5
SrCrO
Tl2CO
4
3
ТlCl 1,9 ∙ 10
Tl2CrO
4
ТlBr 4,3 ∙ 10
Тl2S 1,0 ∙ 10
Tl2SO
4
Tl2S2O
3
Тl2Se 2,4 ∙ 10
ZnCO
3
Zn(OH)
–4
2
ZnS 1,2 ∙ 10
AgBr 5,0 ∙ 10
AgCl 1,8 ∙ 10
Ag2Cr2O
7
AgI 2,3 ∙ 10
Аg2S 7,2 ∙ 10
Аg2Se 2,5 ∙ 10
Al(OH)
3
As2S
3
BaSO
4
Bi2S
3
CaSO
4
CdCO
3
Cd(OH)
2
CdS 6,5 ∙ 10
CoS 1,8 ∙ 10
Cr(OH)
3
Cu(OH)
2
Cu2S 2,3 ∙ 10
CuS 1,4 ∙10
FeS 3,4 ∙ 10
Hg2I
2
HgI
2
Таблица 3
K
b
–7
–16
Таблица 4
–45
–84
9,1 ∙ 10
–12
5,5 ∙ 10
–14
2,5 ∙ 10
–11
4,9 ∙ 10
–13
–14
1,6 ∙ 10
–22
–29
–28
–5
2,7 ∙ 10
–3
4,0 ∙ 10
–4
–12
1,0 ∙ 10
–6
–24
–4
1,5 ∙ 10
–7
2,0 ∙ 10
–22
–11
5,3 ∙ 10
–16
3,0 ∙ 10
–25
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]