Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Общая и неорганическая химия. Учебно-методическое пособие.pdf
131
гидролиза по СlO−и ClO
−−
+⇔+ OHHClOHOHClO
22
−−
+⇔+ OHHClOHOHClO
33
2
3
−
. По какому аниону гидролиз практически
4
не идет?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
хлората (I) калия (гипохлорита калия) и хлората (VII) калия
(перхлората калия) ? Подтвердите ответ уравнениями гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза Al(NO
и BCl3. Какой из
3)3
процессов обратим и почему?
• Какие продукты образуются при слиянии растворов CuSO
и Na
2CO3
?
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе щелочи, имеющем pH = 11,5.
Задание 174
• Составьте уравнения электролитической диссоциации
хлористой и хлорноватой кислот. Приведите значения констант
ионизации этих кислот (см. табл. 4 приложения).
• Гидролиз по анионам СlO
−
и ClO
2
−
может протекать в
3
соответствии со следующими уравнениями:
,
.
Приведите выражения констант гидролиза по этим анионам.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации кислот. Сравните глубину протекания
гидролиза по СlO
−
и ClO
−
. По какому аниону гидролиз практически
не идет?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
хлората (III) калия (хлорита калия) и хлората (V) калия (хлората
калия)? Подтвердите ответ уравнениями гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза ZnSO
и PCl3. Какой из
4
процессов обратим и почему?
• Какие продукты образуются при слиянии растворов
Al
(SO4)3 и K2S?
2
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе соляной кислоты, имеющем pH = 2.
4
132
Задание 175
−−
+⇔+ OHHClOHOHClO
22
−
+2
• Составьте уравнения электролитической диссоциации
хлористой и хлороводородной кислот. Приведите значения констант
ионизации этих кислот (см. табл. 4 приложения).
−
• Гидролиз по анионам СlO
и Сl− может протекать в
2
соответствии со следующими уравнениями:
,
+ HOH ⇔ HCl + OH−.
Сl
Приведите выражения констант гидролиза по этим анионам.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации кислот. Сравните глубину протекания
−
гидролиза по СlO
и Сl−. По какому аниону гидролиз практически
2
не идет?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
хлората (III) калия (хлорита калия) и хлорида калия? Подтвердите
ответ уравнениями гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза Al(NO
и PCl5. Какой из
3)3
процессов обратим и почему?
• Какие продукты образуются при слиянии растворов
Al(NO
и Na2S?
3)3
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе щелочи, имеющем pH = 10,5.
Задание 176
• Составьте уравнения ступенчатой электролитической
диссоциации гидроксида свинца (II). Приведите значения константы
ионизации основания по первой и второй ступеням (см. табл. 4
приложения).
• Гидролиз по катиону Рb
может протекать в соответствии
со следующими уравнениями:
+2
– первая ступень: Рb
– вторая ступень: РbОН
+ НОН ⇔ РbОН+ +Н+,
+
+ НОН ⇔ Рb(ОН)2 + Н+.
Приведите выражения константы гидролиза по этим ступеням.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации гидроксида свинца (II). Сравните
133
глубину протекания гидролиза по первой и второй ступеням. Какой
−−−
+⇔+ OHHSOHOHSO
3
2
3
−−
+⇔+ OHSOHHOHHSO
323
+2
ступенью практически ограничивается гидролиз по Рb
?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
хлората (III) калия (хлорита калия) и хлората (V) калия (хлората
калия)? Подтвердите ответ уравнениями гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза AlCl
и BCl3. Какой из
3
процессов обратим и почему?
• Какие продукты образуются при слиянии растворов
Al
(SO4)3 и Na2S?
2
• Вычислите молярную концентрацию гидроксид-ионов в
растворе кислоты, имеющем pH = 1,5.
Задание 177
• Составьте уравнения ступенчатой электролитической
диссоциации сернистой кислоты. Приведите значения константы
ионизации кислоты по первой и второй ступеням (см. табл. 4
приложения).
−2
• Гидролиз по аниону SO
может протекать в соответствии
3
со следующими уравнениями:
– первая ступень:
,
– вторая ступень:
.
Приведите выражения константы гидролиза по этим ступеням.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации сернистой кислоты. Сравните глубину
протекания гидролиза по первой и второй ступеням. Какой ступенью
практически ограничивается гидролиз по SO
−2
?
3
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
сульфида и сульфата натрия? Подтвердите ответ уравнениями
гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза AlCl
и BCl3. Какой из
3
процессов обратим и почему?
• Возможно ли образование осадка Al
по обменной
2S3
реакции в водном растворе? Подтвердите ответ уравнениями
гидролиза.
134
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
−−−
+⇔+ OHHPOHOHPO
2
4
3
4
−
−−
+⇔+ OHPOHHOHHPO
42
2
4
−−
+⇔+ OHPOHHOHPOH
4342
−3
4
−3
4
растворе кислоты, имеющем рН = 1,5.
Задание 178
• Составьте уравнения ступенчатой электролитической
диссоциации фосфорной кислоты. Приведите значения константы
ионизации кислоты по первой, второй, третьей ступеням (см. табл. 4
приложения).
−3
• Гидролиз по аниону PO
может протекать в соответствии
4
со следующими уравнениями:
– первая ступень:
,
– вторая ступень:
– третья ступень:
,
.
Приведите выражения константы гидролиза по этим ступеням.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации фосфорной кислоты. Сравните глубину
протекания гидролиза по первой, второй, третьей ступеням. Какой
ступенью практически ограничивается гидролиз по РO
?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
цианида калия, сульфата меди? Подтвердите ответ уравнениями
гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза CuBr
и PBr5. Какой из
2
процессов обратим и почему?
Na
• Какие продукты образуются при сливании растворов AlCl
S?
2
и
3
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе соляной кислоты, имеющем рН = 1.
Задание 179
• Составьте уравнения ступенчатой электролитической
диссоциации мышьяковой кислоты. Приведите значения константы
ионизации кислоты по первой, второй и третьей ступеням (см. табл. 4
приложения).
• Гидролиз по аниону AsO
может протекать в соответствии
со следующими уравнениями:
135
– первая ступень:
−−−
+⇔+ OHHAsOHOHAsO
2
4
3
4
−−−
+⇔+ OHAsOHHOHHAsO
42
2
4
+⇔+ OHAsOHHOHAsOH
4
342
−3
4
−−
+⇔+ OHTeHHOHHTe
2
,
– вторая ступень:
– третья ступень:
,
.
Приведите выражения константы гидролиза по этим ступеням.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации мышьяковой кислоты. Сравните глубину
протекания гидролиза по первой, второй и третьей ступеням. Какой
ступенью практически ограничивается гидролиз по AsO
?
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
иодида калия и цианида калия? Подтвердите ответ уравнениями
гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза ZnСl
и SiCl4. Какой из
2
процессов обратим и почему?
• Возможно ли образование осадка Cr
по обменной
2S3
реакции в водном растворе?
Подтвердите ответ уравнениями гидролиза.
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе щелочи, имеющем рН = 8,4.
Задание 180
• Составьте уравнения ступенчатой электролитической
диссоциации теллуроводородной кислоты. Приведите значения
константы ионизации кислоты по первой и второй ступеням (см. табл.
4 приложения).
−2
• Гидролиз по аниону Те
может протекать в соответствии
со следующими уравнениями:
– первая ступень:
2
−−−
+⇔+ OHHTeHOHTe
,
– вторая ступень:
.
Приведите выражения константы гидролиза по этим ступеням.
Рассчитайте константы гидролиза, используя ионное произведение
воды и константы ионизации теллуроводородной кислоты. Сравните
глубину протекания гидролиза по первой и второй ступеням. Какой
−2
ступенью практически ограничивается гидролиз по Те
?
136
• Какая среда (кислая, нейтральная, щелочная) в растворах
хлората (I) калия (гипохлорита калия) и хлорида калия? Подтвердите
ответ уравнениями гидролиза.
• Составьте уравнения гидролиза МnСl
и РСl5. Какой из
2
процессов обратим и почему?
• Под действием воды сульфид алюминия распадается на
гидроксид алюминия и сероводород. Объясните этот факт, исходя из
условий одностороннего протекания реакций.
• Вычислите молярную концентрацию ионов водорода в
растворе соляной кислоты, имеющем рН = 1.
137
Тема 8. РЕАКЦИИ С ИЗМЕНЕНИЕМ СТЕПЕНЕЙ
7622
OCrK
+
ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
Окислительно-восстановительные реакции сопровождаются
изменением степеней окисления элементов в соединениях.
Степень окисления элемента
Степень окисления – это положительное или отрицательное
число, которое присваивают элементу в соединении. При пользовании
степенями окисления придерживаются следующих правил:
1) степень окисления элемента в простом веществе равна нулю;
2) степень окисления водорода в соединениях равна +1 (кроме
гидридов NaH, CaH
, SiH4 и др.);
2
3) степень окисления кислорода в соединениях равна –2 (кроме
фторида кислорода OF
, пероксидов Na
2
, ВаО2 и соединений,
2О2
содержащих группировку атомов –О–О–, то есть пероксокислот и их
солей, например H
, H2S2O8, (NH4)2S2O8 и др.);
2SO5
4) степень окисления наиболее электроотрицательного элемента
фтора в соединениях равна –1;
5) высшая положительная степень окисления s- и р-элементов, а
также d-элемента III – VIII групп численно совпадает с номером
группы (N) в периодической системе, максимальная отрицательная
степень окисления элемента численно равна (N-8);
6) в сложном ионе сумма степеней окисления всех атомов
равняется заряду иона.
Окислители и восстановители
Окислитель – химическое соединение, содержащее элемент, у
которого в ходе реакции степень окисления понижается (при этом
окислитель восстанавливается).
Восстановитель – химическое соединение, содержащее
элемент, у которого в ходе реакции степень окисления повышается
(при этом восстановитель окисляется).
Типичными окислителями (только окислителями) являются
соединения с элементом-окислителем в состоянии высшей
7
+
положительной степени окисления (например,
K MnO
,
4
,
138
4
6
2
OCrK
+
,
)(4
6
2
.конц
OSH
+
)(3
5
.разб
ONH
+
)(3
5
.конц
ONH
+
2
4
OPb
+
3
5
OBiK
+
2
F
22−
SH
22−
SK
1−
IK
1−
BrK
33−
NH
33−
PH
33−
AsH
.)(
1
конц
ClH
−
2
3
ONNa
+
3
4
2
OSNa
+
3
5
OClK
+
2
12−
OH
2
o
I
2
4
OPb
+
4
6
2
OSeH
+
3
5
OBiNa
+
2
24
)(
−
SNH
22−
SeH
232−
SSONa
o
Fe
1−
INa
4
6
2
OMnK
+
o
Cl
2
3
3
3
OPH
+
2
H
2
4
OMn
+
OClNa
1+
2
4
OS
+
12−
OBa
,
,
,
,
и др.), а также простое вещество
.
Типичными восстановителями (только восстановителями)
являются соединения с элементом-восстановителем в состоянии
низшей отрицательной степени окисления (например,
,
,
,
,
,
и др.), а также металлы.
,
Двойственные свойства – окислительные и восстановительные
– выполняют соединения за счет элемента, находящегося в состоянии
промежуточной степени окисления (например,
o
o
o
,
и др.), а также
H
,
,
Cl
2
Br
2
2
,
,
0
0
0
,
,
,
S
O
и
P
2
4
некоторые другие простые вещества.
Пример 1. Из приведенного набора химических соединений –
MnO4, (NH4)2S, Cl2, NaI, NaBiO3, MnO2, NaClO, H2SeO4, SO2, H2Se,
K
2
, Na2SO3S, H3PO3, BaO2, H2, Fe – выберите те, которые могут
PbO
2
проявлять:
а) только окислительные свойства;
б) только восстановительные свойства;
в) как окислительные, так и восстановительные свойства.
Решение
В соответствии со степенями окисления элементов определяем
их окислительно-восстановительные свойства:
,
,
а)
,
,
– химические соединения, проявляющие
только окислительные свойства;
б)
,
,
,
,
– химические соединения,
проявляющие только восстановительные свойства;
в)
,
,
o
,
,
,
,
,
–
химические соединения, проявляющие как окислительные, так и
восстановительные свойства.
139
Методы составления уравнений окислительно-
27 ++
→ MnMn
62 +−
→ SS
7+
Mn
S
27 ++
→ MnMn
7+
Mn
62 +−
→ SS
2−
S
OHNOONH
223
+→+
23
OKClKClO +→
42232
SONaSNaSONa +→
восстановительных реакций
Существует несколько методов составления уравнений
окислительно-восстановительных реакций:
1) Метод, учитывающий изменение степеней окисления
элементов.
2) Ионно-электронный метод (метод полуреакций). Метод
основан на том положении, что все окислительно-восстановительные
реакции могут быть записаны в виде сумм двух полуреакций. В одной
из них происходит присоединение электронов, в другой – их потеря.
Пример 2. В приведенных схемах
а)
б)
определите:
1) на сколько единиц повысилась (или понизилась) степень
2−
и
окисления
;
2) какой элемент окисляется;
3) какой элемент восстанавливается.
Решение
1. При переходе
понижается на 5 единиц. Следовательно,
степень окисления элемента
или Mn(VII) –
окислитель (восстанавливается).
2. При переходе
повышается на 8 единиц. Следовательно,
степень окисления элемента
или S(-II) –
восстановитель (окисляется).
Пример 3. Пользуясь методом учета изменений степеней
окисления элементов, расставьте коэффициенты в схемах реакций:
1.
2.
3.
.
.
.
140
4.
OHKClClMnClHClKMnO
конц
2224
.)(
+++→+
OHNOONH
кат
223
+ →+
23 +−
→ NN
23 +−
→ NN
OHNOONH
223
454 +→+
OHNOONH
223
6454 +=+
2
2
22
2
03
3
−−+−
+→+ OHONONH
.
Решение
1. Схема каталитического окисления аммиака:
.
При составлении уравнения следует придерживаться
определенной последовательности действий:
а) отметим элементы, у которых в ходе реакции произошло изменение
степеней окисления:
б) составим схемы изменения степеней окисления элементов:
5
20
2
4
2−→ OO
в) для чисел, показывающих повышение и понижение степеней
окисления азота и кислорода, находим наименьшее общее кратное,
равное 20; делением 20 на 5 и 4 определяем коэффициенты для
восстановителя и окислителя (это цифры 4 и 5, стоящие за второй
вертикальной чертой):
20
2−→ OO
2
г) коэффициенты 4 и 5 переносим в схему реакции
е) уравниваем число молей атомов водорода:
5 4
4 5
;
;