контрольная работа / reshenie_zadach_shimanovich

№342. Какие соли обуславливают жесткость природной воды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбонатной? Как можно устранить карбонатную, некарбонатную жесткость? Напишите уравнения соответствующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния?

Решение.

Жесткость природной воды обуславливают соли двухвалентных металлов, в основном кальция и магния.

Карбонатной жесткостью называют жесткость, обусловленную бикарбонатами кальция и магния. Некарбонатная жесткость представляет собой разность между общей и карбонатной жесткостью.

Для уменьшения карбонатной жесткости применяется метод известкования, при котором в обрабатываемую воду вводят известь. В результате электролитической диссоциации извести возрастает рН воды, что приводит к смещению углекислотного равновесия в сторону образования карбонат ионов. В результате этого карбонат кальция выпадает в осадок.

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + H2O

Для уменьшения некарбонатной жесткости обычно вводят хорошо растворимую соль, содержащую карбонат ионы. Обычно для этого используют соду Na2CO3.

Ca2+ + CO32– = CaCO3↓

Молярная масса гидрокарбоната магния Mg(HCO3)2

М = 24,305 + 2 + 2 · 12 + 6 · 16 = 146,32г/моль.

Жесткость воды 2 · m / (M · V) = 2 · 14,642 / (146,32 · 100) = 2· 10–3 моль/л = 2 ммоль/л.

№348. В 220 л воды содержится 11 г сульфата магния. Чему равна жесткость этой воды? Решение.

Молярная масса сульфата магния MgSO4

М = 24,305 + 32,066 + 4 · 16 = 120,37 г/моль Тогда жесткость воды

351. Вода, содержащая только гидрокарбонат магния, имеет жесткость 3,5 ммоль/л. Какая масса гидрокарбоната магния содержится в 200 л этой воды?

Решение

Найдем молярную массу гидрокарбоната магния Mg(HCO3)2

M = 24,305 + 2 ( 1 + 12,011 + 3 · 16 ) = 146,33 г/моль.

Соответственно ее эквивалентная масса mЭ = М / 2 = 146,33 / 2 = 73,165 г/моль

Масса гидрокарбоната магния которая содержится в 200 л этой воды m = mЭ · V ·Ж = 73,165 · 200 · 0,0035 = 51,1г.

№357

Какую массу карбоната натрия надо прибавить к 0,1 м3 воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 4 мэкв?

Решение.

В 0,1 м3 = 100 л воды содержится 100 · 4 = 400 мэкв солей обуславливающих жесткость воды. Для устранения жесткости воды следует прибавить 400 · 53 = 21200 мг = 21,2 г соды (53 г/моль – эквивалентная масса Na2CO3)

№360. Какую массу гидроксида кальция надо прибавить к 275 л воды, чтобы устранить ее карбонатную жесткость, равную 5,5 ммоль/л?

Решение.

Са(НСО3)2 + Са(ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н2О Эквивалентная масса гидроксида кальция

mЭ = ( 40 + 2 · 16 + 2 ) / 2 = 37 г/моль.

Необходимая масса гидроксида кальция m = 37 · 275 · 0,0055 = 55,96г.

№363. Какой процесс называют алюминотермией? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, на которой основано применение термита (смесь Al и

Fe3O4).

Решение.

Алюминотермия (алюмотермия, от лат. алюминий и греч. therme — тепло, жар) — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием:

Реакция открыта в 1859г. русским химиком Н.Н.Бекетовым. При этой реакции выделяется большое количество теплоты, смесь нагревается до 1900—2400° С. Алюминотермия применяется для получения хрома, ванадия, марганца, вольфрама и других металлов и сплавов. Термит (смесь порошка алюминия с железной окалиной) используют при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций.

Уравнение реакции

8 Al – 3e– = Al 3+

3 3Fe8/3+ + 8e– = 3Fe0

8Аl + 3Fe3О4 = 4Аl2О3 + 9Fe

№366. Чем можно объяснить восстановительные свойства соединений олова (II) и окислительные свинца (IV)? На основании электронных уравнений составьте уравнения реакций: а) SnCl2 c HgCl2; б) PbO2 c HCl конц.

Решение.

Характерные для олова и свинца положительные валентности 4 и 2. Поэтому известны два ряда производных рассматриваемых элементов. При обычных условиях производные четырехвалентного Sn более устойчивы. Напротив для свинца значительно более типичны соединения, в которых он двухвалентен.

В связи с этим производные двухвалентного Sn являются восстановителями (притом очень сильными), а соединения четырехвалентного Pb – окислителями (также очень сильными).

a) для первой реакции Электронные уравнения

Sn2+ – 2 е– = Sn4+

Hg2+ + 2e– = Hg0

Уравнение реакции

SnCl2 + HgCl2 = SnCl4 + Hg0

б) для второй реакции Электронные уравнения

Pb4+ + 2е– = Pb2+ Cl– – e – = Cl0

Уравнение реакции

PbO2 + 4HCl = PbCl2 + 2H2O +Cl2

№369. На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции фосфора с азотной кислотой, учитывая, что фосфор приобретает высшую, а азот степень окисления

+4.

Решение. Электронные уравнения

5 N5+ + e– = N4+

1 P0 – 5e – = N5+

Молекулярное уравнение

P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2 + H2O.

№372. Как проявляет себя сероводород в окислительно-восстановительных реакциях? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций взаимодействия раствора сероводорода: а) с хлором; б) с кислородом.

Решение.

Сероводород в окислительно-восстановительных реакциях является только восстановителем, так как сера в нем имеет низшую степень окисления –2.

Составим электронные и молекулярные уравнения реакций сероводорода: с хлором

S2– – 8 e – = S6+ Cl0 + e– = Cl–

H2S + 4Cl2 + 4H2O = 8HCl + H2SO4

с кислородом

S2– – 2 e – = S0

O0 + 2 e– = O2–

2H2S + O2 = 2H2O + 2S

№375. Какие свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляет серная кислота? Напишите уравнения реакций взаимодействия разбавленной серной кислоты с магнием и концентрированной – с медью. Укажите окислитель и восстановитель.

Решение.

Серная кислота в окислительно-восстановительных реакциях проявляет только окислительные свойства.

Уравнения реакций

Н2SO4 + Mg = MgSO4 + H2

Окислитель Н2SO4, восстановитль Mg.

2H2SO4 + Cu = CuSO4 + SO2 + 2H2O

Окислитель Н2SO4, восстановитль Cu.

№378 В каком газообразном соединении фосфор проявляет свою низшую степень окисления? Напишите уравнения реакций: а) получения этого соединения при взаимодействии фосфида кальция с хлороводородной (соляной) кислотой; б) горения его в кислороде.

Решение Фосфор проявляет низшую степень окисления в газе «фосфин» РН3

a) Реакция получения фосфина Са3Р2 + 6HCl = 2PH3 + 3CaCl2

б) Реакция горения фосфина

PH3 + 2О2 = Н3РО4

№379 Какую степень окисления проявляют мышьяк, сурьма и висмут? Какая степень окисления является более характерной для каждого из них? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) мышьяка с концентрированной азотной кислотой; б) висмута с концентрированной серной кислотой.

Решение Мышьяк проявляет степени окисления +5, +3, –3, наиболее характерные +3, +5.

Сурьма проявляет степени окисления +5, +3, –3 наиболее характерная +3. Висмут проявляет степени окисления +5, +3, –3 наиболее характерная +3

a) Реакция мышьяка с концентрированной азотной кислотой

As0 – 5e – = As5+

N5+ + 3e– = N2+

3As + 5HNO3 + 2H2O = 3H3AsO4 + 5NO

б) Реакция висмута с концентрированной серной кислотой

Bi0 – 3e – = Bi3+

S6+ + 2e– = S4+

2Bi + 6H2S2O4 = Bi2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O

№380. Как изменяются окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к йоду и восстановительные свойства их отрицательно заряженных ионов? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения реакций: а) Cl2 + I2 + H2O = ; б) KI + Br2 = . Укажите окислитель и восстановитель.

Решение.

Окислительные свойства галогенов при переходе от фтора к йоду уменьшаются. Восстановительные свойства отрицательно заряженных ионов при переходе от фтора к йоду усиливаются.

а)

Электронные уравнения

5 Cl0 + e– = Cl–

1 I0 – 5e – = I5+

Молекулярное уравнение

5Cl2 + I2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl

Окислитель Cl2. Восстановитель I2.

б)

Электронные уравнения

0Br0 + e– = Br–

1I– – e – = I0

Молекулярное уравнение

2KI + Br2 = 2KBr + I2

Окислитель Br2. Восстановитель KI.

№381. Составьте электронные и молекулярные уравнения реакции, происходящей при пропускании хлора через горячий раствор гидроксида калия. К какому типу окислительно-восстановительных процессов относится данная реакция?

Решение Электронные уравнения

5 Cl0 + e– = Cl–

1 Cl0 – 5e – = Cl5+

Молекулярное уравнение

6КОН + 3Cl2 = 5KCl + KClO3 + 3H2O

Окислительно-восстановительная реакция относится к реакциям диспропорционирования.

№384. Чем существенно отличается действие разбавленной азотной кислоты на металлы от действия хлороводородной (соляной) и разбавленной серной кислот? Что является окислителем в первом случае, что – в двух других? Приведите примеры.

Решение.

При действии на металлы азотной кислоты выделяются окислы азота, окислителем является азот. При действии на металлы соляной и разбавленной серной кислот в ходе реакции будет выделятся водород, окислителем будут ионы водорода.

Приведем примеры

Fe + 4HNO3(25%) = Fe(NO3 )3 + NO + 2H2O

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2

Fe + H2SO4 = FeSO3 + H2

№ 387. Какую степень окисления может проявлять кремний в своих соединениях? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Mg2Si → SiH4 → SiO2 → K2SiO3 → H2SiO3

При каком превращении происходит окислительно-восстановительная реакция? Решение.

Кремний проявляет степени окисления –4;0;+4 Уравнения реакций

Mg2Si + 4HCl = SiH4 + 2MgCl2

SiH4 + 2Н2О = SiO2 + 4H2 – окислительно-восстановительная реакция

SiO2 + 2КОН = K2SiO3 + Н2О

K2SiO3 + H2CO3 = H2SiO3 + K2CO3 – в водном растворе

№390

Какие из солей угольной кислоты имеют наибольшее промышленное применение? Как получить соду, исходя из металлического натрия, хлороводородной (соляной) кислоты, мрамора и воды? Почему в растворе соды лакмус приобретает синий цвет? Ответ подтвердите составлением уравнений соответствующих реакций.

Решение.

Наибольшее промышленное применение имеет сода.

Если накидать мрамор в соляную кислоту то будет выделятся углекислый газ.

СаСО3 + 2 HCl = CaCl2 + H2CO3 = CaCl2 + H2O + CO2↑

При взаимодействии металлического натрия с водой получим щелочь.

Na + H O = NaOH + ½ H

2 2

Пропуская углекислый газ полученный в первой реакции в раствор щелочи полученный во второй реакции получим раствор соды.

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

Упарив последний раствор получим соду.

Сода является солью сильного основания и слабой кислоты поэтому в результате гидролиза раствор соды приобретает щелочную реакцию, поэтому лакмус в этом растворе приобретает синий цвет.

№396. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Cd → Cd(NO3)2 → Cd(OH)2 → [Cd(NH3)6](OH)2 → CdSO4

Решение.

3Cd + 8Н NO3 = 3Cd(NO3)2 + 2NO + 4H2O Cd(NO3)2 + 2КОН = Cd(ОН)2 + 2КNO3 Cd(ОН)2 + 6NН3 = [Cd(NH3)6](OH)2

[Cd(NH3)6](OH)2 + 4Н2SO4 = CdSO4 + 2Н2O + 3(NH4)2SO4

399 При действии на титан концентрированной хлороводородной (соляной) кислоты образуется трихлорид титана, а при действии азотной – осадок метатитановой кислоты. Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение Электронные уравнения

Тi0 – 3e – = Ti3+

2H+ + 2e– = H2

Молекулярное уравнение

2Тi + 6HCl = 2TiCl3 + 3H2

Электронные уравнения Тi0 – 4e – = Ti4+ N5+ + 2e– = N3+

Молекулярное уравнение

3Тi + 4HNO3 + H2O = 3H2TiO3 + 4NO

№402. Диоксиды титана и циркония при сплавлении взаимодействуют со щелочами. О каких свойствах оксидов говорят эти реакции? Напишите уравнения реакций между: a) TiO2 и ВаО; б) ZrO2 и NaOH. В первой реакции образуется метатитанат, а во второй — ортоцирконат соответствующих металлов.

Решение.

Так как диоксиды титана и циркония взаимодействуют со щелочами это говорит о том, что они кроме основных проявляют также кислотные свойства.

Уравнения реакций

№405. В присутствии влаги и диоксида углерода медь покрывается зеленым налетом. Как называется и каков состав образующегося соединения? Что произойдет, если на него подействовать хлороводородной (соляной) кислотой? Напишите уравнения соответствующих реакций. Окислительно-восстановительную реакцию составьте на основании электронных уравнений.

Решение.

В присутствии влаги и диоксида углерода поверхность меди покрывается зеленоватым налётом гидpоксокаpбоната меди

Электронные уравнения

1 Cu0 – 2e – = Cu2+

1 O0 + 2e– = O2–

Молекулярное уравнение

2Сu + O2 + H2O + CO2 = (CuOH)2CO3

Если на гидpоксокаpбонат меди подействовать соляной кислотой то получим хлорид меди и углекислый газ

(CuOH)2CO3 + 4НСl = 2CuCl2 + 3H2O + CO2.

№411 Хромит калия окисляется бромом в щелочной среде. Зеленая окраска раствора переходит в желтую. Составьте электронные и молекулярное уравнение реакции. Какие ионы обуславливают начальную и конечную окраску раствора?

Решение Электронные уравнения

Br0 + e– = Br– Cr3+ – 3e – = Cr6+

Молекулярное ураввнение

2KCrO2 + 3Br2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 4H2O

Начальную окраску раствора обуславливает ион [CrO2]– , а конечную [CrO4]2–

№417. Марганец окисляется азотной кислотой до низшей степени окисления, а рений приобретает высшую степень окисления. Какие соединения при этом получаются? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение. Первая реакция Электронные уравнения

1Mn0 – 2e – = Mn2–

2N5+ + e– = N4+

Молекулярное уравнение

Mn + 4HNO3 = Mn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

В первом случае в результате реакции получается нитрат марганца.

Вторая реакция Электронные уравнения

3 Re0 – 7e – = Re7+

7 N5+ + 3e– = N2+

Молекулярное уравнение

3Re + 7HNO3 = 3HReO4 + 7NO + 2Н2О

во втором случае рениевая кислота HReO4

№420 На основании электронных уравнений составьте уравнение реакции получения манганата калия K2MnO4 сплавлением оксида марганца (IV) с хлоратом калия KClO3 в присутствии гидроксида калия. Окислитель восстанавливается максимально, приобретая низшую степень окисления.

Решение Электронные уравнения

Mn4+ – 2e – = Mn6+ Cl5+ + 6e– = Cl–

Реакция получения манганата калия

3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O

№423. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления следующих превращений:

Fe → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → FeCl3

Решение.

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2

FeSO4 + 2Na(OH) = Fe(OH)2↓ + Na2SO4 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O.

№426. Могут ли в растворе существовать совместно: а) FeCl3 и SnCl2; б) FeSO4 и NaOH; FeCl3 и К3[Fe(CN)6]? Для взаимодействующих веществ составьте уравнения реакций.

Решение.

В первом случае Sn2+ является сильным восстановителем, и его окислит ион Fe3+, поэтому в растворе FeCl3 и SnCl2 совместно существовать не могут

2FeCl3 + SnCl2 = 2FeCl2 + SnCl4

Во втором случае образуется нерастворимый гидроксид железа, который выпадет в осадок,

поэтому в растворе FeSO4 и NaOH совместно существовать не могут

FeSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Fe(OH)2↓.

В третьем случае реакций не происходит, поэтому FeCl3 и К3[Fe(CN)6] могут совместно существовать в растворе.

№432. Как из карбида кальция и воды, применив реакцию Кучерова, получить уксусный альдегид, затем уксусную кислоту и винилацетат. Напишите уравнения соответствующих реакций. Составьте схему полимеризации винилацетата.

Решение.

Действием воды на карбид кальция воды получаем ацетилен

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2.

Гидратаций ацетилена по реакции Кучерова, получим уксусный альдегид

Окислением уксусного альдегида получаем уксусную кислоту СН3СНО + О → CH3COOН

Винилацетат получаем из уксусной кислоты и ацетилена, в присутствии ацетата цинка на активированном угле при 170-220˚С.

СН2=СН2 + ½О2 + СН3СООН → СН3СООСН=СН2 + Н2О

Схема полимеризации винилацетата nCH3COOCH=CH2 → [–CH 2CH(OCOCH3)–] n.