Билет 2б

Задача 1

Углекислый газ, занимающий при н. у. объём 2,24 л, был поглощён полностью 200 миллилитрами 0,5 М раствора едкого кали. Какая соль образовалась при этом? Приняв плотность раствора равной 1 г/см³и пренебрегая изменением объёма раствора, вычислите массовую долю соли в растворе.

Задача 2

Константа равновесия системы 2NO₂N₂O₄равна 1. Рассчитайте исходную концентрациюNO₂, если равновесная концентрация этого вещества равна 2 моль/л.

Задача 3

Определите, в растворе какой соли рН имеет наименьшее значение: NaNO₃;CuCl₂;Ba(NO₃)₂;Na₂S;K₂SiO₃. Ответ мотивируйте.

Задача 4

Подберите методом полуреакций коэффициенты к уравнению

PbO₂ + VOSO₄ + KOH  K₃VO₄ + K₂[Pb(OH)₄] + K₂SO₄ + H₂O.

В ответе укажите коэффициент перед KOH.

Задача 5

Составьте уравнение полного окисления фосфина азотной кислотой (образуется NO). В ответе укажите сумму коэффициентов уравнения.

Задача 6

К раствору нитрата тетраамминкадмия прибавили избыток цианида калия. Составьте уравнение реакции. В ответе укажите сумму коэффициентов уравнения.

Задача 7

Рассчитайте потенциал окислительно-восстановительной системы

Zn+ 4OH^–– 2e[Zn(OH)₄]^2–

если φ= –1,21 В при рН = 10 (остальные условия стандартные).

Задача 8

К перманганату калия массой 13,14 г добавили избыток концентрированной соляной кислоты, причём выделилось 4,48 л (н. у.) газа. Рассчитайте процентное содержание примесей в перманганате.

Билет 3а

Задача 1

Некоторые металлы получают восстановлением их оксидов водородом. Выведите формулу вычисления эквивалента металла, если из m₁(г) его оксида при восстановлении водородом образовалосьm₂(г) воды.

Решение

По закону эквивалентов

,

где M_xO_y– оксид металла.

Учитывая, что эквивалент воды в данной реакции равен 9, а массы оксида металла и воды обозначены m₁ и m₂ соответственно, получаем:

;

.

Так как эквивалент оксида металла складывается из эквивалента металла и эквивалента кислорода, эквивалент металла

.

Следовательно, эквивалент металла можно рассчитать по формуле

Э_M=

Задача 2

При магниетермическом получении титана выделяется большое количество тепла. Составьте выражение для расчёта теплоты, выделяющейся при восстановлении 1 кг TiCl_4(ж)магнием, исходя из стандартной энтальпии образования веществ.

Решение

Составим уравнение реакции:

TiCl_4(ж)+ 2Mg_(т)= Ti_(т)+ 2MgCl_2(т).

Найдём стандартную энтальпию реакции по следствию из закона Гесса, приняв во внимание, что стандартные энтальпии образования Ti_(т)и Mg_(т)равны нулю.

.

Количество теплоты, равное ½D_rH°½, выделяется при восстановлении 1 моль, т.е. 190 г TiCl₄.

Определим количество теплоты, выделяющееся при восстановлении 1 кг TiCl₄, для чего составим пропорцию:

190 г TiCl4	выделяется	½DrH°½
1000 г TiCl4	–––––––––	Q.

Отсюда Q=×½D_rH°½, или

Q= 5,26×½2D_fH_MgCl2(т) –D_fH_TiCl4(ж)½.

Задача 3

При окислительном обжиге железорудных окатышей сера удаляется по схеме

FeS₂ + O₂  Fe₂O₃ + SO₂, DH < 0.

Предложите условия обжига, необходимые для того, чтобы удалять как можно больше серы.

Решение

Превратим схему реакции в уравнение, т.е. проставим коэффициенты:

4FeS₂ + 11O₂  2Fe₂O₃ + 8SO₂, DH < 0.

Согласно принципу Ле Шателье, чтобы сместить равновесие в этой реакции в сторону продуктов, необходимо:

а) увеличить давление (объём газообразных веществ в правой части уравнения меньше, чем в левой);

б) понизить температуру (в прямой реакции выделяется тепло);

в) увеличить концентрацию кислорода или снизить концентрацию сернистого газа, удаляя его из зоны реакции.

Задача 4

Сточные воды металлургических производств должны содержать различные ионы в концентрациях, не превышающих ПДК (ПДК – предельно допустимая концентрация), в противном случае они подлежат очистке. Выведите формулы расчёта концентрации (моль/л) ионов Cr³⁺ и SO₄^2–, если процентная концентрация сульфата хрома в стоках ω₁ (%), плотность стоков  (г/см³), степень диссоциации соли  (%).

Решение

Напишем уравнение диссоциации сульфата хрома:

Cr₂(SO₄)₃2Cr³⁺+ 3SO₄^2–.

Концентрация ионов может быть вычислена по формулам

;

,

где c– молярная концентрация соли.

Переведём процентную концентрацию в молярную концентрациюc. Процентная концентрация равна массеCr₂(SO₄)₃в 100 г раствора, а молярная – количеству вещества в 1 л (или 1000 мл) раствора. Учитывая, что объём (мл) 100 г раствора равен, а количество вещества соли в 100 г раствора равно массе соли, делённой на, или, составим пропорцию:

(мл раствора)	содержат	(моль соли)
1000 (мл раствора)	––––––––	c(моль соли).

Отсюда .

Далее получаем: [Cr³⁺], или:

[Cr³⁺] = 5,110^–4.

Аналогично:

[SO₄^2–] = 7,6510^–4 .

Задача 5

При работе цинко-кадмиевого гальванического элемента масса одной из пластин уменьшилась на 8,5 г. Рассчитайте увеличение массы другой пластины.

Решение

Так как в задаче не оговорены условия процесса, примем, что условия стандартные. Выпишем стандартные потенциалы цинка и кадмия:

В;

В.

Определим ЭДС гальванического элемента, приняв во внимание, что это величина положительная: В.

Отсюда следует, что окислителем является ион Cd²⁺, а восстановителем – Zn. Составим уравнение реакции, происходящей при работе гальванического элемента:

Zn+ Cd²⁺ = Cd+ Zn²⁺,

1 моль 1 моль

из которого видно, что при растворении 1 моль цинка выделяется 1 моль кадмия.

Составим пропорцию:

при растворении	65,4 г Zn	выделяется	112,4 г Cd
	8,5 г Zn	–––––––––	mCd.

Отсюда находим, что m_Cd= 14,6 г.

Задача 6

Воздух производственных помещений подвергают анализу на содержание паров ртути. Ртуть связывают йодом в смеси с иодидом калия. Составьте уравнение реакции.

Решение

Иод окисляет ртуть и образующийся иодид ртути (II) сразу же растворяется в иодиде калия в виде комплексного соединения

Hg + I₂ + 2KI = K₂[HgI₄].

Задача 7

При травлении высоколегированных сталей поверхность листа обрабатывают расплавом хлората калия со щелочью. Составьте уравнение реакции взаимодействия оксида хрома (III) с этим расплавом.

Решение

Запишем уравнение реакции, учитывая, что Cr^+IIIокисляется до Cr^+VI, при этом со щелочью образуется хромат, а хлорат калия восстанавливается до хлорида калия:

Cr₂O₃+KClO₃+KOH→K₂CrO₄+KCl+H₂O.

Для простановки коэффициентов используем метод электронного баланса:

2Cr+III – 2×3e  2Cr+VI	1
Cl+V + 6e  Cl–	1
2Cr+III + Cl+V = 2Cr+VI + Cl–.

Окончательное уравнение выглядит следующим образом:

Cr₂O₃+KClO₃+ 4KOH= 2K₂CrO₄+KCl+ 2H₂O.

Задача 8

Один из способов извлечения рения из молибденовых руд заключается в обработке концентрата, содержащего дисульфид рения, разбавленной азотной кислотой. Дисульфид рения при этом окисляется полностью и переходит в раствор. Составьте уравнение реакции.

Решение

Напишем схему реакции, учитывая, что ReS₂, окисляясь полностью, переходит в перренат- и сульфат-ионы, а нитрат-ион восстанавливается доNO.

ReS₂ + HNO₃  HReO₄ + H₂SO₄ + NO + H₂O.

Для составления уравнения этой реакции используем метод полуреакций.

Полуреакция окисления:

ReS₂+ 12H₂O– 19еReO₄^–+ 2SO₄^2– + 24H⁺.

Полуреакция восстановления:

NO₃^–+ 4H⁺ + 3eNO+ 2H₂O.

Умножив эти уравнения на 3 и 19 соответственно, суммировав их и осуществив приведение подобных членов, получим следующий результат:

3ReS₂ + 19NO₃^– + 4H⁺ = 3ReO₄^– + 6SO₄^2– + 19NO + 2H₂O.

Перенесем полученные коэффициенты в схему реакции:

3ReS₂ + 19HNO₃ = 3HReO₄ + 6H₂SO₄ + 19NO + 2H₂O.