Образцы решения задач

Пример 1. В результате обработки кипящей водой 94 г смеси пероксидов натрия и калия образовался щелочной раствор и выделилось 11,2 л (н.у.) газа. Определите массовую долю (в %) пероксида калия в исходной смеси.

Решение. Напишем уравнение соответствующей реакции:

Nа₂О₂ + К₂О₂ + 2Н₂О = 2NаOH + 2 КOH + О₂↑

Из уравнения реакции следует, что если в реакцию вступает по 1 молю пероксидов, т.е. 188 г смеси, выделяется 1моль газа, т.е. 22,4 л O₂ . По условию задачи в реакцию вступило 94 г , то есть вдвое меньше смеси и выделилсь вдвое меньше газа. Следовательно, соотношение вступающих в реакцию молей 1:1, то есть в 94 г смеси содержится по 0,5 моля пероксидов. В массовом отношении это составляет 55 г К₂О₂ и 39 г Nа₂О₂

Отсюда С_%( К₂О₂) = Ответ: 58,5% (К₂О₂).

Пример 2. Напишите уравнения реакций, протекающих при взаимодействии пероксида водорода с бромом и бромоводородной кислотой. Укажите, как изменяется реакция среды в результате реакций.

Решение. В обеих реакциях пероксид водорода является окислителем. Напишем уравнения соответствующих реакций:

Br₂ + 5Н₂О₂ = 2HBrO₃ + 4Н₂О

2НBr + Н₂О₂ = Br₂ + 2Н₂О

В результате окисления брома рН среды уменьшился (кислая среда), а при окислении бромоводородной кислоты – увеличился (кислая среда переходит в нейтральную).

Пример 3. Напишите уравнения реакций, протекающих при взаимодействии пероксида натрия с перманганатом калия в кислой среде.

Решение. В данной реакции пероксид натрия является восстановителем. Напишем уравнение соответствующей реакции:

2КМnО₄ + 5Na₂О₂ + 8Н₂SO₄ = 2МnSО₄ + 5О₂ + 5Na₂SО₄ + K₂SO₄ + 8Н₂О

Пример 4. Напишите уравнения реакций, протекающих при взаимодействии пероксида калия с иодидом и сульфитом калия в кислой среде (серная кислота).

Решение. В реакции с иодидом и сульфитом калия пероксид является окислителем и окисляет иодид – и сульфит – ионы до свободного йода и сульфат - иона соответственно:

K₂O₂ + 2KI + 2H₂SO₄ = I₂ + 2K₂SO₄ + 2H₂O

K₂O₂ + K₂SO₃ + H₂SO₄ = 2K₂SO₄ + H₂O

Образец тестового опроса.

Пероксид водорода.

1. Укажите электронную формулу кислорода в пероксид-ионе:

1)1s²2s²2p⁶; 2) 1s²2s²2p⁴; 3) 1s²2s²2p³; 4) 1s²2s²2p⁵; 5) 1s²2s²2p².

2. Укажите продукты взаимодействия пероксида натрия с водой:

1) Na₂O; 2) Na₂О₂; 3) О₂; 4) NaOH + О₂; 5) NaOH.

3. Укажите продукты взаимодействия надпероксида калия с аммиаком:

1) КО₂ + N₂H₄; 2) КОН + NН₂ОН; 3) КОН + N₂H₄+ 2 Н₂О;

4) К₂О + NН₂ОН + 2 Н₂О; 5) 2КОН+ N₂+ 2 Н₂О.

4. Укажите продукты взаимодействия пероксида водорода с хлором:

1) 2НCl + Н₂О; 2) 2НCl + О₂↑; 3) 2HClO₃ + О₂↑;

4) 2HClO₃ + Н₂О; 5) 2НCl + Н₂О + Н ₂↑.

5. Укажите, существование какой из частиц возможно:

1) О^3-; 2) О₂^5-; 3) О₂^-; 4) Н₃О; 5) Н₄О.

Контрольные вопросы и упражнения

1. Приведите электронную конфигурацию атома кислорода, укажите число валентных и неспаренных электронов, степени окисления.

2. Установите, возможно ли с точки зрения строения атомов и молекул образование ионов: О^3-, О₂⁺, О₂^-. Дайте мотивированные ответы.

3. Можно ли (да, нет) получить ионное соединение (О₂⁺)( О₂^- ) - пероксид диоксигенила? Если ваш ответ «нет», приведите состав возможного соединения.

4. Предскажите и сравните геометрические формы частиц: Н₂О и Н₃О⁺

5. Составьте уравнения следующих реакций и укажите роль Н₂О₂:

а) Н₂О₂+ КI =

б) Н₂О₂+ Н₂SO₄+ К₂S=

в) Н₂О₂+ Н⁺+ I^- =

г) Н₂О₂ + [Cr(OH)₆]^3- = Cr О₄^{2 -} +...

д) Н₂О₂ + Н⁺ + МпO₄^- =

е) Н₂О₂+ НNО₃ + PbО₂ = РЬ(NО₃)₂+ …

ж) Н₂О₂ + Н₂SO₄+ МnО₂ =

з) Н₂О₂ + Н⁺ + NiO(OH) = Ni²⁺ +…

4. Через водный раствор пероксида водорода пропускают хлор. Составьте уравнение реакции и установите, какая среда будет в растворе после окончания реакции.

5. Почему водород и кислород не взаимодействуют при обычной температуре, а при 700 ºС реакция протекает практически мгновенно?

6. Укажите способы получения пероксида водорода, привести уравнения реакций.

7. Можно ли получить Н₂О₂ непосредственным взаимодействием водорода и кислорода? Ответ обоснуйте.

8. Опишите строение молекулы Н₂О₂. Почему эта молекула полярна?

9. Напишите уравнение реакции разложения пероксида водорода. К какому типу окислительно-восстановительных реакций она относится?

10. К 150 г раствора Н₂О₂ прибавили немного диоксида марганца. Выделившийся кислород при нормальных условиях занял объем 1·10^-3 м³. Вычислите массовую долю Н₂О₂ в исходном растворе. Ответ: 2,02%

11. Напишите в ионно-молекулярной форме уравнение реакции гидролиза Na₂О₂. Сохранит ли раствор Na₂О₂ свои белящие свойства, если его прокипятить?

12. Закончите уравнения реакций:

а) КМnO₄ + Н₂О₂ + Н₂SO₄ →

б) Fe(OH)₂ + Н₂О₂ →

в) KI + Н₂О₂ + Н₂SO₄ →

г) Н₂О₂+ Нg(NO₃)₂ + NaOН → Hg+

д) AgNO₃ + Н₂О₂ + NaOH →

15. При внесении катализатора в 0,25 л раствора Н₂О₂ выделилось 2,49 л (н. у.) газа. Рассчитайте молярность исходного раствора (плотность 1010 г/л) и массовую долю (в % ) Н₂О_2.. Ответ: 0,89 М, 3%.

16. Определите, какой объем (мл) 30% -го раствора пероксида водорода (плотность раствора 1112,2 г/л) можно приготовить, исходя из 0,75 кг пероксида бария и избытка серной кислоты. Ответ: 466 мл.

17. Определите объем (л, н. у.) газа, который образуется при взаимодействии избытка пероксида водорода в кислотной среде с перманганат-ионами, содержащимися в 100 мл 0,45М раствора. Ответ: 2,52 л О₂.

18. Рассчитайте массовую долю (%) пероксида водорода, если 25,12 мл его раствора (ρ_р-ра= 1015 г/л) израсходовано на реакцию в нейтральной среде с перманганат-ионами, содержащимися в 100 мл 0,675н. раствора. Ответ: 4,5%

19. Составьте уравнение реакции пероксид водорода + серная кислота + иодид калия = ...

20. Пероксид натрия количеством 0,2 моль полностью реагирует с водой, взятой в избытке. Реакционную смесь затем кипятят до окончания выделения газа. Рассчитайте массу (г) продукта, оставшегося в растворе, и объем газа (л, н. у.). Ответ: 20 г NaOH; 2,8 л О₂.

21. В кипящую воду внесли 4,4 г смеси пероксида натрия и надпероксида калия; при этом выделилось 0,896 л (н. у.) газа. Объем конечного раствора довели до 200 мл. Определите количества веществ (моль) в исходной смеси и молярную концентрацию (моль/л) веществ в растворе. Ответ: 0,02 (Na₂О₂), 0,04 (КО₂).

22. Какой объем (н. у.) кислорода можно получить при взаимодействии 1,56 кг пероксида натрия с углекислым газом? Ответ: 224 л.

23. Рассчитайте массу (кг) пероксида натрия, затраченного на полную регенерацию 100 м³ воздуха (20 ºС, 1 атм), в котором содержится 2% (по объему) углекислого газа. Ответ: 6,49 кг.

24. Смесь оксида натрия (0,1 моль) и пероксида натрия обработали горячей серной кислотой и собрали 7,84 л (н. у.) газа. Определите мольную долю (в %) оксида в исходной смеси. Ответ: 12,5% Na₂O.

25. При сгорании образца натрия на воздухе образуется смесь оксида и пероксида натрия в мольном отношении 1: 8. Продукт сгорания обработали избытком серной кислоты (разб.) при нагревании и собрали 11,2 л (н. у.) газа. Установите массу (г) образца натрия. Ответ: 51,73 г Na.

26. При обработке кипящей водой 47 г смеси пероксидов натрия и калия образовался щелочной раствор и выделилось 5,6 л (н. у.) кислорода. Определите массовую долю (в %) пероксида натрия в исходной смеси.

Ответ: 41,5 Na₂O₂

27. При окислении некоторого металла кислородом получили 1,3996 г смеси оксида и пероксида. После обработки полученной смеси избытком горячей воды выделилось 112 мл (н. у.) газа, а на нейтрализацию щелочи в конечном растворе понадобилось 40 мл 1М хлороводородной кислоты. Вычислите молярную массу (г/моль) щелочи. Ответ: 40 г/моль (NaOH)

28. При обработке горячей водой 22,71 г смеси пероксида натрия и надпероксида калия образовался 1 л щелочного раствора и выделилось 3,92 л (н. у.) газа. Определите массовую долю (в % ) пероксида в исходной смеси и молярную концентрацию (моль/л) каждого вещества в конечном растворе. Ответ: 68,7% Na₂O₂; 0,4 (NaOH); 0,1 моль/л (КОН).