Окислительно-восстановительные процессы

мл раствора пероксида водорода с нормальностью 0,05 моль/л, подкисленного серной кислотой.

122.Какой объем сероводорода, измеренного при нормальных условиях, следует пропустить через 300 мл раствора перманганата калия с

массовой долей KmnO4 6% и плотностью 1,04 г/мл, подкисленного серной кислотой до полного обесцвечивания раствора (восстановления KmnO4)?

123.0,2886 г железной руды растворили в разбавленной серной кислоте. На окисление образовавшегося сульфата железа (II) израсходовали 22,47 мл раствора дихромата калия, эквивалентная концентрация которого (нормальность) равна 0,1209 г-экв/л. Определите массовую долю железа в руде.

124.Сколько миллилитров раствора дихромата калия с нормальностью 0,2 г-экв/л потребуется для окисления сернистой кислоты, содержащейся в 50

мл раствора с массовой долей SO2 4% и плотностью 1,022 г/мл, подкисленного серной кислотой?

125.Сколько миллилитров раствора хлората калия с массовой долей

KclO3 6,8% и плотностью 1,04 г/мл следует взять для окисления сульфата железа (II), содержащегося в 200 мл раствора FeSO4 с массовой долей растворенного вещества 21% и плотностью 1,22 г/мл, подкисленного серной кислотой?

126.Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей растворенного вещества 30% и плотностью 1,149 г/мл потребуется для растворения 10 г оксида марганца (IV)? Определите объем образовавшегося хлора, измеренного при нормальных условиях.

127.Сколько граммов марганцевой кислоты образуется при взаимодействии 50 г оксида свинца (IV) с нитратом марганца (II) в кислой среде?

128.Сколько миллилитров раствора дихромата калия с массовой долей

K2Cr2O7 5,7% и плотностью 1,04 г/мл нужно взять для окисления хлороводорода, содержащегося в 600 мл раствора соляной кислоты с массовой долей HCl 12% и плотностью 1,057 г/мл?

129.Сколько граммов брома потребуется для окисления сульфата

железа (II), содержащегося в 550 мл раствора FeSO4, нормальность которого равна 0,1 г-экв/л, подкисленного серной кислотой? Определите массу образовавшегося сульфата железа (III).

130.Сколько граммов хлорида железа (III) можно восстановить йодидом калия, содержащимся в 1 л раствора KI с массовой долей растворенного вещества 15% и плотностью 1,12 г/мл?

131.Сколько граммов I2 выделится при взаимодействии 16 г сульфата меди (II) с 16 г йодида калия, растворенных в воде?

41

132. Сколько граммов нитрита калия можно окислить в присутствии серной кислоты перманганатом калия, содержащимся в 30,25 мл раствора, нормальность которого равна 0,08 г-экв/л?

133.Сколько граммов хромата калия можно получить путем окисления сульфата хрома (III) пероксидом водорода, содержащимся в 150 г раствора с массовой долей Н2О2 6% в щелочной среде?

134.Сколько граммов раствора дихромата калия с массовой долей

K2Cr2O7 1,5% нужно взять, чтобы в подкисленной серной кислотой растворе окислить 2,75 л сероводорода, измеренного при нормальных условиях?

135.Сколько граммов сульфида кадмия можно растворить в 50 мл

раствора НNO3 с массовой долей растворенного вещества 10% и плотностью 1,054 г/мл? Вычислите объем образовавшегося оксида азота (II), измеренного при нормальных условиях.

136.К раствору йодида калия, подкисленному серной кислотой, прибавили 40 мл раствора нитрата калия, нормальность которого равна 0,3 г- экв/л. Определите массу образовавшегося йода и объем выделившегося оксида азота (II), измеренного при нормальных условиях.

137.Сколько миллилитров раствора перманганата калия с массовой

долей KmnO4 6% и плотностью 1,04 г/мл расходуется на окисление 7,60 г сульфата железа (II) в нейтральной среде?

138.Сколько литров сероводорода, измеренного при нормальных условиях, можно окислить в кислой среде дихроматом калия, содержащемся

в250 мл раствора K2Cr2O7, нормальность которого равна 0,055 г-экв/л?

139.Определите массы сульфида натрия и сульфита натрия, образовавшегося при кипячении 2,56 г серы с раствором гидроксида натрия.

140.Определите объем выделившегося хлора, измеренного при нормальных условиях, при взаимодействии перманганата калия,

содержащегося в 175 г раствора KmnO4 с массовой долей растворенного вещества 4%, с избытком соляной кислоты.

5. Электролиз

141.Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при электролизе с нерастворимым анодом в расплавах и растворах: 1) KCl; 2)

NaOH; 3) AlCl3. сколько и каких веществ выделится на электродах, если сила тока 8 А и время электролиза 4,5 часа?

142.Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при

электролизе в растворах ZnSO4 и ZnCl2. Электроды растворимые (анод цинковый). Сколько цинка выделится при пропускании тока силой 5 А в течение 30 минут?

143.Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при электролизе в растворах ZnSO4 и ZnCl2. Электроды нерастворимые. Какое

42

количество электричества необходимо пропустить через раствор ZnSO4, чтобы получить 1 кг олова?

144.Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при

электролизе раствора CuSO4 с растворимым медным анодом и нерастворимым графитовым анодом. Рассчитайте, сколько растворится меди на аноде при пропускании тока силой 10 А в течение 3 часов?

145.В течение некоторого времени через 500 мл 2н раствора H2SO4 пропустили 96 тыс. Кл электричества. Как изменилась концентрация кислоты? Почему?

146.Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при

электролизе раствора ZnSO4 с растворимым анодом. Рассчитайте, сколько цинка растворится на аноде при пропускании тока силой 5 А в течение 20 часов.

147.Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при

электролизе растворов KI и K2SO4. Электроды нерастворимые. Рассчитайте, сколько выделится на аноде продукта в каждом из двух случаев при пропускании тока силой 4 А в течение 10 часов.

148.В течение некоторого времени проводили электролиз растворов NaCl

иNa3PO4. Изменилось ли от этого количество соли в том и другом случае? Ответы мотивируйте, составьте электронные уравнения реакций, идущих на катоде и аноде.

149.Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при

электролизе водных растворов NiCl2 и BeCl2. Электроды нерастворимые. Рассчитайте, сколько выделится хлора в литрах (н.у.) при пропускании тока силой 20 А в течение 5 часов.

150.Изменится ли количество соли в растворе, если электролизу подвергнуть, применив нерастворимый анод, следующие растворы:

Cu(NO3)2, Na2CO3, KCl? Сколько и каких веществ выделится при этом на катоде и аноде, если пропускать ток силой 8 А в течение 12 часов?

151.Через 2 литра 0,5 молярного раствора Na2CO3 пропускали ток силой 2 А в течение 6 часов. Как изменится количество соли, ее концентрация?

152.Что выделится на катоде при электролизе растворов солей натрия, если анод медный?

153.Что выделится на катоде при электролизе солей магния, если анод серебряный?

154.Сколько и какого продукта выделится на катоде, если через раствор K2SO4 пропускать ток силой 4 А в течение 8 часов? Анод медный.

155.Что образуется в растворе и на аноде при электролизе сульфата никеля (II): а) при угольном аноде; б) при никелевом аноде? Какова масса продуктов, выделяющихся на аноде и катоде в каждом из двух случаев, если было пропущено 18 тыс. Кл электричества?

43

156. В какой последовательности будут восстанавливаться катионы при

электролизе их смеси одинаковой концентрации следующего состава: Zn2+, Hg2+, Ni2+, Cr3+?

157.Изменится ли в процессе электролиза: а) концентрация раствора гидроксида бария; б) количество гидроксида бария? Если изменится, то как?

Через 1 литр раствора с концентрацией 0,05 моль Ba(OH)2 пропускали ток силой 6 А в течение 6 часов.

158.Что и в каком количестве выделится на аноде при электролизе серной кислоты, если анод нерастворимый? Сила тока 8 А, время электролиза 4 часа.

159.Одинаковы ли продукты, выделяющиеся на электродах при

электролизе водных растворов K2CO3 и Na2SO4? Электроды угольные. Приведите схемы электролиза.

160.Одинаковы ли продукты, выделяющиеся на электродах при

электролизе водных растворов NaCl и СaCl2? Электроды угольные. Приведите схемы электролиза.

161.Одинаковы ли продукты, выделяющиеся на электродах при

электролизе водных растворов Ba(NO3)2 и Pb(NO3)2? Электроды угольные. Приведите схемы электролиза.

162-165. Для следующих ионных реакций электролиза растворов солей напишите уравнения в молекулярной форме и уравнения процессов, протекающих на катоде и аноде (анод нерастворимый).

162.CO32- + 3HOH → 2OH- + 2H2 + O2 + CO2

163.2Fe2+ + 4Cl- + 2HOH → Fe + H2 + 2Cl2 + Fe(OH)2

164.4HOH → 2H2 + O2 + 2OH- + 2H+

165.S2- + 2HOH → H2 + 2OH- + S↓

Вычислите в каждом случае массу веществ, выделяющихся на катоде и аноде, если через раствор прошло 386,2 тыс. Кл электричества.

166-168. Для следующих молекулярных уравнений реакций электролиза растворов солей напишите схемы анодного и катодного процессов. Рассчитайте массы выделяющихся продуктов, если через растворы пропущен ток силой 3 А в течение десяти часов.

166.Na2SO4 + 4H2O → 2H2 + O2 + 2NaOH + H2SO4

167.AgNO3 + H2O → 2Ag + O2 + 2HNO3

168.CaBr2 + 2H2O → H2 + Br2 = Ca(OH)2

44

6.Коррозия

169.Составьте уравнения реакций, протекающих при химической коррозии серебра в парах Н2О, содержащей Н2S.

170.Составьте уравнения реакций, протекающих при химической коррозии меди в парах воды, содержащей СО2.

171.Составьте уравнения реакций, протекающих при химической коррозии железа в парах воды, содержащей СО2.

172.Каковы продукты коррозии алюминия в парах воды, содержащей

Cl2?

173.Каковы продукты коррозии цинка в парах воды, содержащей H2S?

174-182. Составьте уравнения электродных реакций, протекающих при коррозии с кислородной и водородной деполяризацией двух металлов. Приведите уравнения реакций образования вторичных продуктов коррозии.

174.Al и Zn.

175.Cd и Fe.

176.Zn и Mg.

177.Al и Fe.

178.Mg и Ni.

179.Be и Sn.

180.Ni и Cd.

181.Fe и Zn.

182.Sn и Cu.

183-188. Определите катод и анод пары двух металлов. Напишите уравнения электродных процессов, протекающих при кислородной и водородной деполяризации.

183.Fe и Cu.

184.Al и Fe.

185.Mn и Bi.

186.Cr и Al.

187.Ni и Zn.

188.Cu и Ag.

189.В раствор хлороводородной кислоты поместили цинковую пластинку

ицинковую пластинку, покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составьте электронные уравнения соответствующих процессов.

45

190. Какое покрытие металла называется анодным и катодным? Назовите несколько металлов, которые могут быть использованы для анодного и катодного покрытий железа.

191.В чем сущность протекторной защиты от коррозии? Приведите пример протекторной защиты железа в электролите, содержащем растворенный кислород. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов.

192.Железное изделие покрыто никелем. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов: а) во влажном воздухе; б) в среде хлороводородной кислоты.

193-195. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары металлов.

193.Mg и Ni.

194.Ni и Pb.

195.Fe и Cd.

196.Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии технического железа: а) во влажном воздухе; б) в кислой среде (H2SO4).

46

7. Варианты домашних заданий

47

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ ВАЖНЕЙШИХ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ

1) ОКИСЛИТЕЛИ

а) Простые вещества:

O2 + восстановитель → OH- (в щелочной и нейтральной средах)

→ H2O (в кислой среде) O2 + 2 H2O + 4 ē → 4 OH-

O2 + 4H+ + 4 ē → 2 H2O

F2 (Cl2, Br2, I2) + восстановитель → F- (Cl-, Br-, I-) F2 + 2 ē → 2 F-

б) Высшие кислородные кислоты и их соли:

H2SO4(конц .) + восстановитель → SO2

SO42- + 4 H+ + 2 ē → SO2 + 2 H2O

H2SO4(конц .) + активный восстановитель → H2S

(например, с активным металлом Zn, Mg или KI )

HNO3(конц.) + восстановитель → NO2

NO3- + 2 H+ + ē → NO2 + H2O HNO3(разб.) + восстановитель → NO

NO3- + 4 H+ + 3 ē → NO + 2H2O

NO3- + 4 H+ + 3 ē→ NO + 2H2O

HNO3(сильно разб.) + активный восстановитель → NH4+

NO3- + 10H+ + 8 ē → NH4+ + 3H2O

MnO4- + восстановитель → Mn2+ (в кислой среде) MnO4- + 8 H+ + 5 ē → Mn2+ + 4H2O

MnO4- + восстановитель → MnO42- (в щелочной среде) MnO4- + ē → MnO42-

MnO4- + восстановитель → MnO2 (в нейтральной среде) MnO4- + 2H2O + 3 ē → MnO2 + 4OH-

CrO42-(Cr2O72-) + восстановитель → Cr3+ (в кислой среде)

CrO42- + 8H+ + 3 ē → Cr3+ + 4H2O Cr2O72- + 14H+ + 6 ē → 2Cr3+ + 7H2O

CrO42-(Cr2O72-) + восстановитель → [Cr(OH)6]3- (в щелочной среде) CrO42- + 4H2O + 3 ē → [Cr(OH)6]3- + 2OH-

Cr2O72- + 7H2O + 6e-→ 2[Cr(OH)6]3- + 2OH-

48

в) Ионы металлов в высших степенях окисления.

Fe3+ + восстановитель → Fe2+

Fe3+ + ē → Fe2+

PbO2 + восстановитель → Pb2+ (в кислой среде) PbO2 + 4H+ + 2 ē → Pb2+ + 2H2O

MnO2 + восстановитель → Mn2+ (в кислой среде) MnO2 + 4H+ + 2 ē → Mn2+ + 2H2O

2) ВОССТАНОВИТЕЛИ а) Простые вещества:

Me + окислитель → Men+ (в кислой среде)

Me + окислитель → Me(OH)n (в щелочной среде) Me + окислитель → [Me(OH)2n]n- (в щелочной среде,

амфотерный металл)

S + окислитель → SO2, SO42- H2 + окислитель → H+

H2 – 2 ē → 2H+

б) Низшие кислородные кислоты и их соли: H2SO3, SO32- + окислитель → SO42-

в) Ионы металлов в низших степенях окисления:

Fe2+ + окислитель → Fe3+ (в кислой среде) Fe2+ – ē → Fe3+

Fe2+ + окислитель → Fe(OH)3 (в щелочной среде) Fe2+ + 3 OH- – ē → Fe(OH)3

Sn2+ + окислитель → Sn4+ (в кислой среде) Sn2+ – 2 ē → Sn4+

Sn2+ + окислитель → [Sn(OH)6]2- (в щелочной среде) Sn2+ + 6OH- – 2 ē → [Sn(OH)6]2-

Cr3+ + окислитель → Cr2O72- (в кислой среде) 2Cr3+ + 7H2O – 6 ē → Cr2O72- + 14 H+

Cr3+ + окислитель → CrO42- (в щелочной среде) Cr3+ + 8OH- – 3 ē → CrO42- + 4 H2O

г) Анионы неметаллов:

Cl- (в концентрированном растворе HCl) + окислитель → Cl2

2Cl- – 2 ē → Cl2

Br- + окислитель → Br2

I - + окислитель → I2

S2- + окислитель → S или SO42-

49

3) Окислительно-восстановительная двойственность:

H2O2 + восстановитель → H2O (в кислой среде)

H2O2 + восстановитель → OH- (в щелочной и нейтральной средах)

H2O2 + 2H+ + 2 ē → 2 H2O H2O2 + 2 ē → 2 OH-

H2O2 + окислитель → O2

H2O2 – 2 ē → O2 + 2H+ (в кислой и нейтральной средах) H2O2 + 2 OH- – 2e- → O2 + 2 H2O

NO2- + восстановитель → NO

NO2- + 2H+ + ē → NO + H2O (в кислой среде)

NO2- + H2O + ē→ NO + 2 OH- (в щелочной и нейтральной средах) NO2- + окислитель → NO3-

NO2- + H2O – 2 ē → NO3- + 2 H+ (в кислой и нейтральной средах) NO2- + 2 OH- – 2 ē → NO3- + H2O (в щелочной среде)

РЕАКЦИИ ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ ПО СТЕПЕНЯМ ОКИСЛЕНИЯ

Cl2(Br2, I2) + NaOH → NaClO + NaCl + H2O (на холоду) Cl2 + NaOH → NaClO3 + NaCl + H2O (при нагревании)

S + NaOH → Na2SO3 + Na2S + H2O P + NaOH → NaH2PO2 + PH3

NO2 + NaOH → NaNO2 + NaNO3

РЕАКЦИИ ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНОГО ОКИСЛЕНИЯ-ВОССТАНОВЛЕНИЯ

(при нагревании твердых солей)

NH4NO3 → N2O + H2O

NH4NO2 → N2 + H2O (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + H2O

NaNO3 → NaNO2 + O2 (для металлов, стоящих в ЭРНМ* до Mg) Cu(NO3)2 → CuO + NO2 + O2 (для металлов в ЭРНМ от Mg до Cu) AgNO3 → Ag + NO2 + O2 (для металлов в ЭРНМ справа от Cu)

* ЭРНМ – электрохимический ряд напряжений металлов

50