Билет 4б

Задача 1

Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из двух водородных электродов, при рН = 1 и рН = 4 соответственно. Остальные условия считать стандартными.

Задача 2

Составьте уравнение реакции между нитратом гексааквахрома (III) и пероксодисульфатом аммония, если один из продуктов – дихромовая кислота. В ответе укажите сумму коэффициентов в левой части уравнения.

Задача 3

Смесь порошков металлического цинка и оксида цинка массой 0,52 г обработали избытком раствора гидроксида натрия. Объем выделившегося газа составил 89,5 мл (н. у.). Рассчитайте массовую долю металла в смеси.

Задача 4

К раствору нитрита калия добавили раствор хлорида кобальта в среде уксусной кислоты, в результате получили кристаллический осадок желтого цвета. Составьте уравнение протекающей реакции. В ответе укажите коэффициент перед формулой окислителя.

Задача 5

Определите эквивалент гидроксида железа FeOOHпри его сплавлении с гидроксидом бария в присутствии кислорода.

Задача 6

При обработке 4 г манганата калия избытком концентрированной соляной кислоты получили газ объемом 896 мл (н. у.). Определите содержание примесей (%) в исходной соли.

Задача 7

Вычислите массу циркония, полученного при магниетермическом восстановлении 1 кг тетрахлорида циркония, если выход продукта составил 92 %.

Задача 8

Имеется прозрачный бесцветный раствор некоторой соли. При воздействии на него раствором щелочи выделяется газ с резким запахом, окрашивающий влажную лакмусовую бумажку в синий цвет. Если раствор подкислить серной кислотой и добавить металлическое олово, то он приобретает голубую окраску. При добавлении пероксида водорода в кислой среде появляется вишневое окрашивание. Составьте уравнения протекающих реакций. В ответе укажите формулу соли.

Билет 5а

Задача 1

Используя табличные данные, вычислите ЭДС реакции между висмутатом калия и сульфатом железа (II) при стандартных условиях в среде серной кислоты.

Решение

Напишем левую часть уравнения реакции:

KBiO₃+FeSO₄ +H₂SO₄ …

oxred

Висмут в KBiO₃находится в своей высшей степени окисления (+V), т.е. данное вещество может быть только окислителем; при этом висмутат калия – сильнейший окислитель. В таблице стандартных электродных потенциалов окисленной формеBiO₃^–соответствует только одна окислительно-восстановительная система, имеющая стандартный потенциал в кислой среде:

В.

Определим потенциал восстановителя, которым является FeSO₄. Находим потенциал системы, в которой восстановленной формой являются ионыFe²⁺; окисленной формой – ионыFe³⁺:

В.

1,03 В.

Задача 2

Составьте уравнение реакции внутрисферного замещения лигандов в дитиосульфатоаргентате натрия при действии избытка раствора цианида калия. Укажите сумму коэффициентов уравнения.

Решение

Составим формулу исходного комплексного соединения, учитывая, что степень окисления серебра +I, а тиосульфат – двухзарядный ион, следовательно, заряд комплексного иона:.

Левая часть уравнения реакции:

Na₃[Ag(S₂O₃)₂] +KCN

Действие избытка цианида калия приводит к тому, что все лиганды S₂O₃^2– во внутренней сфере комплекса замещаются на новые – ионы CN^–, при этом заряд комплексной частицы становится равным –1.

Уравнение в ионной форме:

[Ag(S₂O₃)₂]^3–+ 2CN^–= [Ag(CN)₂]^–+ 2S₂O₃^2–;

в молекулярной форме:

Na₃[Ag(S₂O₃)₂] + 2KCN=Na[Ag(CN)₂] +Na₂S₂O₃ +K₂S₂O₃.

Сумма коэффициентов равна 6.

Задача 3

Используя таблицу стандартных окислительно-восстановитель-ных потенциалов, вычислите ЭДС гальванического элемента:

PtCr²⁺(1 моль/л),Cr³⁺(0,01 моль/л)Hg²⁺(0,001 моль/л)Hg.

Решение

Стандартные электродные потенциалы:

B;

В.

Рассчитаем потенциалы в нестандартных условиях по уравнению Нернста:

B;

B.

Учитывая, что ЭДС гальванического элемента, по определению, величина положительная, вычтем из большего потенциала меньший:

1,29 В.

Задача 4

На растворы нитрата серебра и нитрата ртути (II) подействовали избытком раствора йодида калия. Приведите уравнения реакций и формулу вещества, выпавшего в осадок.

Решение

Обычная реакция обмена идёт с участием нитрата серебра, в результате образуется осадок малорастворимого йодида серебра AgI:

AgNO₃+KI=AgI↓ +KNO₃.

Нитрат ртути (II) с избытком йодида калия даёт растворимое комплексное соединение – тетрайодомеркурат (II) калия:

Hg(NO₃)₂ + 4KI = K₂[HgI₄] + 2KNO₃.

Задача 5

Для тетрацианоникелата (II) аниона определите геометрическую форму комплексной частицы и тип гибридизации орбиталей комплексообразователя (комплексная частица диамагнитна).

Решение

Электронная формула атома Niзаканчивается: … 3d⁸4s², а электронная формула атома в степени окисления (II): …3d⁸4s⁰(в первую очередь атомыd-элементов отдают электроны с внешнего энергетического уровня). Диамагнитные свойства означают, что комплексная частица [Ni(CN)₄]^2–не содержит неспаренных электронов. Следовательно, восемь электронов атома никеля на 3d-подуровне являются спаренными и расположены на четырёх орбиталях, а однаd-орбиталь остаётся свободной:

3d						4s		4p
				..		..		..	..

Координационное число атома-комплексообразователя равно четырём, т.е. атом никеля предоставляет четыре вакантные орбитали для образования ковалентных связей с атомами лигандов; в данном случае это одна d-, однаs- и двеp-орбитали. Тип гибридизации –dsp², а геометрическая конфигурация плоскоквадратная.

Задача 6

Определите, какая кислота: бромоводородная или иодоводородная – может быть окислена азотной кислотой при стандартных условиях. Составьте уравнение реакции, указав в ответе её ЭДС и коэффициент перед формулой азотной кислоты.

Решение

Требуется определить возможность протекания реакций:

HГ +HNO₃…, где Г –BrилиI.

redox

Стандартный электродный потенциал окислителя

В (среда кислая).

Для протекания реакции необходимо соблюдение условия

, или В.

Значения стандартного электродного потенциала для всех систем, в которых восстановленной формой является бромид-ион, выше 0,96 В (приэтом мы исключаем системы в щелочной среде). Минимальным потенциалом обладает системаBr₂/2Br^–:

В.

С другой стороны, среди систем, где восстановленной формой является иодид-ион, находим систему I₂/2I^–, потенциал которой удовлетворяет требованию

В.

Следовательно, возможна реакция окисления иодоводородной кислоты, ЭДС которой:

0,42 В.

Отметим, что, используя электродные потенциалы, мы не только устанавливаем возможность протекания реакции, но и определяем основные продукты, в данном случае NOиI₂.

Составим уравнение реакции и подберём коэффициенты методом полуреакций:

HI + HNO₃  NO + I₂ + …

NO3– + 4H+ + 3e  NO + 2H2O	2
2I– – 2e  I2	3

2NO₃^– + 8H⁺ + 6I^– = 2NO + 4H₂O + 3I₂

Уравнение в молекулярной форме:

6HI + 2HNO₃ = 2NO + 3I₂ + 4H₂O.

Коэффициент перед азотной кислотой равен 2.

Задача 7

Определите массу (г) дихромата калия в подкисленном растворе, если он полностью прореагировал со 150 мл 0,4 н. раствора хлорида железа (II).

Решение

По закону эквивалентов число грамм-эквивалентов дихромата калия равно числу грамм-эквивалентов хлорида железа (II). Вычислим число грамм-эквивалентов хлорида железа (II), которое равно произведению объёма раствора, выраженного в литрах, на его нормальность: 0,150,4 = 0,06.

Следовательно, в реакцию вступило 0,06 г-экв дихромата калия. Эквивалент дихромата калия в данной реакции, являющейся окислительно-восстановительной, вычисляется как отношение молекулярной массы к числу электронов, которое принимает одна молекула вещества. Следовательно,

1 г-экв г.

Масса дихромата калия равна произведению числа его грамм-эквивалентов на массу 1 г-экв:

m(K₂Cr₂O₇) = 0,06∙49 = 2,94 г.

Задача 8

Вычислите концентрацию ионов Cu⁺в 0,4М растворе хлорида диамминмеди (I), если константа нестойкости комплексного ионаК_нест =10^–11.

Решение

Составим уравнения первичной и вторичной диссоциации комплексного соединения в растворе:

[Cu(NH₃)₂]Cl  [Cu(NH₃)₂]⁺ + Cl^–

1 моль 1 моль

[Cu(NH₃)₂]⁺   Cu⁺  + 2NH₃

1 моль 2 моль

Выражение для константы нестойкости комплексного иона:

.

Пусть x– это концентрация ионов меди [Cu⁺]. В соответствии с коэффициентами уравнения вторичной диссоциации при образовании 1 моль ионов меди образуется 2 моль молекул аммиака и, следовательно, [NH₃] = 2x.

Концентрацию комплексных ионов [[Cu(NH₃)₂]⁺] примем равной общей концентрации комплексного соединения, так как первичная диссоциация происходит практически полностью, а уменьшение их концентрации из-за вторичной диссоциации пренебрежимо мало. Следовательно, [[Cu(NH₃)₂]⁺] = 0,4 моль/л.

;

;

;

;

x= 10^–4моль/л.