113. Вычислите ,,реакции, протекающей по уравнению

Возможна ли реакция восстановления водородом при 500 и 2000 К?

Решение

Значения стандартных энтальпий образования ΔH0, энтропии S0 и энергия Гиббса ΔG0 образования веществ при 298 К (25 °С) и давлении 1атм = 101325 Па = 760 мм.рт.ст представлены в табл. 1:

Таблица 1

Вещество	ΔH0, кДж/моль	S0 •10, Дж/моль•K	ΔG0, кДж/моль
	-822,2	87,4	-740,3
	0	130,52	0
	0	27,15	0
	-241,83	188,72	-228,61

Теперь найдем ,,реакции:

кДж

Дж/K

54,51кДж

=96,61-500=25,89кДж

кДж

Так как , а, то восстановление Fe2O3 водородом возможно при 2000K и невозможно при 500 К.

Ответ: 96,61 кДж; 141 Дж/К; 25,89 кДж;-186,29 кДж.

134. Равновесие гомогенной системы

Установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ (моль/л): ,,,. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ:моль/л;моль/л.

Решение

Для нахождения исходных концентраций веществ и необходимо учесть, что, согласно уравнению реакции, из 4 молей и 1 моля образуется 2 моляи 2 моля. Таким образом, искомые исходные концентрации равны:

моль/л.

моль/л.

Ответ: моль/л;моль/л.

151. Какой объем 10 % -ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105 г/см) требуется для приготовления 5 л 2 % - ного раствора (пл. 1,02 г/см).

Дано: (0,1) г/см (0,02) г/см л	Решение Определяем массу конечного раствора: Определяем массу растворенного вещества в конечном растворе: Обозначим массу 10% -ного раствора через . В 10% -ного раствора содержитсякарбоната натрия. Теперь найдем : Ответ: 923,1 см
Найти:

173. Вычислите температуру кристаллизации 2 % - ного раствора этилового спирта . Криоскопическая константа воды 1,86º. Ответ: - 0,82º С.

Решение

Понижение температуры кристаллизации раствора неэлектролита по сравнению с температурой начала кристализации чистого растворителя рассчитывается по формуле:

где - криоскопическая константа растворителя,- моляльная концентрация раствора неэлектрлита (т.е количество моль растворенного вещества в 1000 граммах растворителя).

Найдем моляльность.

М() = 46,069 г/моль.

(моль/кг)

Поэтому

Поскольку температура начала кристаллизации чистого растворителя (воды) равна 0 град. Цельсия, то данный раствор начинает замерзать при -0,82 град. Цельсия.

Ответ: -0,82°.

193. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) и; б)и; в)и.

а)

б)

в)

204. При смешивании икаждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих основания и кислоты. Выразите этот совместный гидролиз ионно-молекулярным и молекулярным уравнениями.

Решение

Совместный гидролиз хлорида железа, гидролизующегося по катиону, и карбоната натрия, гидролизующегося по аниону, приводит к гидроксиду железа(III) и оксиду углерода(IV). Эти вещества являются продуктами последних ступеней гидролиза исходных солей. Соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой, полностью гидролизуются, то есть взаимодействуют с водой, переставая существовать.

Молекулярное уравнение реакции:

2Fe+ 3CO+ 3H2O = 2Fe(OH)↓ + 3CO↑.

Гидролиз ионов и:

226. Составьте электронные уравнения и укажите, какой процесс – окисление или восстановление происходит при следующих превращениях:

; ;

На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, идущей по схеме:

Решение

1. - восстановление;

- восстановление;

- окисление.

2. 

Перепишем этот процесс чуть иначе:

Чтобы не загромождать схему реакции, указали степень окисления только в тех случаях, когда в процессе реакции они изменяются.

Напишем теперь электронные уравнения и подберем коэффициенты при окислителе и восстановителе.

- восстановитель, окисляется.

- окислитель, восстанавливается.

Общее кратное для 2 и 3 равно 6.

Общее число атомов азота слева и справо должно быть одинаково. Поэтому количество атомов , которые не меняют степень окисления, слева равно количеству атомов, в составе. Отсюда. Тогда общее количество молекулравно, а общее количество молекул.

Окончательно имеем:

244. Увеличится, уменьшится или останется без изменения масса кадмиевой пластинки при взаимодействии ее с растворами: а); б); в)? Почему? Составьте электронные и молекулярные уравнения соответствующих реакций.

Решение

Необходимо обратиться к электрохимическому ряду напряжений, вот в каком порядке расположены исходные металлы:

Zn Cd Ni Ag

Кадмий электроотрицательнее никеля и серебра, то есть более активен, чем эти металлы, но электроположительнее цинка, то есть менее активен, чем цинк.

Процесс вытеснения более электроположительного металла из водного раствора его соли более активным металлом в электрохимии называют цементацией.

Следовательно:

- (масса кадмиевой пластинки уменьшится).

(масса кадмиевой пластинки не изменится).

- (масса кадмиевой пластинки уменьшится).

.

Но необходимо уточнить, что при цементации вытесняемый металл будет осаждаться на кадмиевой пластинке и по сути замещать растворенный кадмий, поэтому если оценивать вес кадмиевой пластинки с потенциальным покрытием, то в растворе :

- произойдет увеличение веса (два иона серебра тяжелее иона кадмия).

- вес останется неизменным цинк активнее - обменной реакции не будет.

- произойдет уменьшение веса (ион никеля легче иона кадмия).

268. Электролиз раствора сульфата цинка проводили в течение 5 ч, в результате чего выделилось 6 л кислорода (н.у.). Составьте уравнения электродных процессов и вычислите силу тока. Ответ: 5,74 А.

Решение

Электролиз водного раствора сульфата цинка:

Анод: .

Катод: ,

Суммарная реакция:

Теперь вычислим силу тока.

Согласно законам Фарадея:

где m(А) — масса вещества А, окисленного или восстановленного на электроде (г); М(1/z,А) — молярная масса эквивалента вещества А (г/моль);I— сила тока (А);t— продолжительность электролиза (с);F– число Фарадея, (F≈ 96500 Кл/моль).

Отсюда выразим : .

Так как дан объем кислорода, то отношение заменяем отношением, где- объем кислорода (л);- эквивалентный объем кислорода (л).

Эквивалентный объем кислорода (н.у.):

Подставив в приведенную формулу значения ,,(5 ч = 18000 с), находим:

Ответ: 5,74 А.

284. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начавшееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода. Дайте этому объяснение, составив электронные уравнения анодного и катодного процессов. Напишите уравнения протекающей реакции.

Решение

Разбавленная и концентрированная серные кислоты ведут себя по-разному. Разбавленная серная кислота ведет себя, как обычная кислота. Активные металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода

Li, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au

вытесняют водород из разбавленной серной кислоты. Поэтому при опускании пластинки из чистого цинка в разбавленную серную кислоту видим пузырьки водорода.

HSO+ Zn = Zn SO+ H↑

Чистый металлический цинк медленно взаимодействует с разбавленными кислотами, поскольку образовавшийся атомарный водород покрывает поверхность цинка и выделение водорода уменьшается.

Медь стоит в ряду напряжений после водорода – поэтому разбавленная серная кислота не действует на медь. Медь, стоящая в электрохимическом ряду напряжений правее цинка, осаждается им, покрывает поверхность цинка и ускоряет, таким образом, растворение его в серной кислоте.

Поэтому при прикосновении к цинку медной палочкой на последней начинается бурное выделение водорода.

Анодный процесс: .

Катодный процесс:

в кислой среде

анодного растворения меди: