Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методичка к защитам по химии

.pdf
Скачиваний:
1281
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
1.07 Mб
Скачать

В задачах 87–100 рассчитайте энтропию ∆r S, энергию Гиббса ∆rG и энтальпию ∆rН реакции, протекающей в коррозионном эле- менте при Т = 298 К, если известны ЭДС и температурный коэф- фициент ЭДС ( Е/ Т)р, связанные с термодинамическими функ- циями коррозионного процесса соотношениями: r S = zF ( Е/ Т)р,r Н = zF Е Т( Е/ Т)р , где z число электронов, участвующих в токообразующей реакции; F постоянная Фарадея.

Суммарная электрохимическая

Е, В

( Е/ Т)р,

п/п

реакция

В К 1

 

87

Сd + PbCl2 = CdCl2 + Pb

0,188

4,8 10 4

88

CuAc2 + Pb = PbAc2 + Cu

0,480

4,1 10 4

89

Pb + 2AgCl = PbCl2 + 2Ag

0,490

1,86 10 4

90

3H2 + Bi2O3 = 2Bi + 3H2O

0,385

3,9 10 4

91

Сd + Hg2SO4 = СdSO4 + 2Нg

1,018

4,45 10 5

92

Ag + 1/2Cl2 = AgCl

1,132

4,77 10 4

93

Pb + 2AgI = PbI2 + 2Ag

0,211

1,38 10 4

94

Zn + 2AgCl = ZnCl2 + 2Ag

1,015

4,02 10 4

95

Pb + Hg2SO4 = PbSO4 + 2Нg

0,968

+ 1,85 10 4

96

Pb + Hg2Cl2 = PbCl2 + 2Нg

0,535

+ 1,45 10 4

97

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4

1,093

4,30 10 4

98

2Ag + Hg2Cl2 = 2Нg + 2AgCl

0,046

+ 3,38 10 4

99

Hg2Cl2 + 2KОН = Hg2O + 2KCl + H2O

0,154

+ 8,37 10 4

100

Pb+Сu(СН3СОО)2 = Cu+Pb(СН3СОО)2

0,480

+ 4,10 10 4

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

d-Металлы (1)

Взадачах 1–5 покажите различие в распределении электронов

ватомах d- и p-элементов приведенных ниже групп. Совпадают ли у них: а) число валентных электронов (приведите электронные формулы); б) число валентных АО; в) максимальная степень окис- ления?

60

Группа

Элементы

Группа

Элементы

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

1

III

Sc и Ga

4

VI

Cr и Se

 

 

 

 

 

 

2

IV

Ti и Ge

5

VII

Mn и Br

 

 

 

 

 

 

3

V

V и As

 

 

 

 

 

 

В задачах 6–9 рассчитайте теплоту образования оксида ме- талла в реакции его восстановления, протекающей по схеме: МОт +

+ Скокс → СОгаз + Мт, если известны ∆r H2980 и ∆ f H2980 (CO) = = 110,53 кДж/моль. Расчет проведите для стандартных условий, температурную зависимость ∆r H2980 не учитывайте, f H2980 (Cкокс )

примите равным ∆ f H2980

(Cграфит ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Металл

Оксид

 

r H2980 ,

Металл

Оксид

r H2980 ,

 

п/п

 

кДж

п/п

кДж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

Zn

ZnO

 

240,47

8

Cd

CdO

149,47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Cu

CuO

 

45,47

9

Mn

MnO

300,44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 10–12 установите, начиная с какой температуры становится термодинамически возможным процесс получения ме- талла из оксида путем восстановления его водородом по реакции МО + Н2 → М + Н2Огаз, если S2980 (Н2) = 130,52 Дж/(моль·К). Темпе- ратурную зависимость rH0 и rS0 не учитывайте.

Металл

Оксид

f H2980 (оксида),

S2980 (металла),

S2980 (оксида),

п/п

кДж/моль

Дж/(моль·К)

Дж/(моль·К)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Cu

CuO

–162,0

33,15

42,63

 

 

 

 

 

 

11

Cd

CdO

–260,0

51,76

54,8

 

 

 

 

 

 

12

Mn

MnO

–385,1

32,0

61,5

 

 

 

 

 

 

В задачах 13–20 определите число фаз, компонентов и степе- ней свободы для приведенных систем. Составьте уравнения реак- ций и приведите выражения кинетических констант равновесия для данных систем.

61

Система

п/п

 

 

 

13

ZnO(к), C(к) Zn(газ), CO(газ)

14

ZnO(к), C(к) Zn(к), CO(газ)

15

ZnO(к), CO(газ) Zn(газ), CO2(газ)

16

ZnO(к), CO(газ) Zn(к), CO2(газ)

17

CuO(к), C(к) Cu(к), CO2(газ)

18

MnO(к), H2(газ) Mn(к), H2O(газ)

19

CdO(к), H2(газ) Cd(к), H2O(газ)

20

CuSO4·5H2O(к) CuSO4(к), H2O(газ)

 

 

В задачах 21–32, воспользовавшись значениями стандартных электродных потенциалов, сделайте вывод о возможности вытес- нения одного металла другим из раствора его соли. Составьте

уравнения реакций. Вывод подтвердите расчетом ∆rG2980 реакции при стандартных условиях.

Металл

Раствор

п/п

 

 

 

 

 

21

Zn

Cd(NO3)2

 

 

 

22

Zn

CuSO4

 

 

 

23

Zn

AgNO3

 

 

 

24

Cd

CuSO4

 

 

 

25

Cd

AgNO3

 

 

 

26

Mn

Cd(NO3)2

 

 

 

Металл

Раствор

п/п

 

 

 

 

 

27

Mn

CuSO4

 

 

 

28

Mn

AgNO3

 

 

 

29

Mn

Zn(NO3)2

 

 

 

30

Cr

CuSO4

 

 

 

31

Cr

Cd(NO3)2

 

 

 

32

Cr

AgNO3

 

 

 

В задачах 33–40 определите, возможно ли взаимодействие приведенных металлов с раствором соляной кислоты с выделени- ем водорода в стандартных условиях. Воспользуйтесь значениями стандартных электродных потенциалов металлов, приведенными в приложении 4. Стандартный электродный потенциал водорода

примите равным ϕ0H+ / H2 = 0. Вывод подтвердите расчетом ∆rG2980

реакции.

62

Металл

Металл

Металл

Металл

п/п

п/п

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

33

Zn

35

Cu

37

Mn

39

Cr

 

 

 

 

 

 

 

 

34

Cd

36

Ag

38

Ti

40

Au

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 41–43 рассчитайте стандартную энергию Гиббса образования твердых монохлоридов элементов подгруппы IВ. По результатам расчета сделайте выводы: а) об изменении восстано- вительных свойств металлов в свободном виде; б) о химической активности металлов; в) о сравнительной устойчивости степени

окисления (+1) для меди, серебра и золота. Примите S2980 (Cl2 ) = = 222,98 Дж/(моль·К).

 

 

f H2980

0

Металл

Монохлорид

(монохлорид),

S298 (металл),

п/п

Дж/(моль·К)

 

 

 

 

 

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

Cu

CuCl

–137,3

33,15

 

 

 

 

 

42

Ag

AgCl

–127,1

42,55

 

 

 

 

 

43

Au

AuCl

–36,7

47,40

 

 

 

 

 

S2980

(монохлорид), Дж/(моль·К)

87,01

96,10

85,17

В задачах 44–49 пластинка из металла погружена в раствор соли. Через некоторое время масса пластинки изменилась на m. Составьте уравнение соответствующей реакции. Рассчитайте мас- су, а также количество вещества (моль), выделившегося на пла- стинке.

Металл

Раствор

m, г

Металл

Раствор

m, г

п/п

соли

п/п

соли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44

Zn

CuSO4

2,14

47

Cd

AgNO3

3,6

45

Cu

AgNO3

4,5

48

Cr

CuSO4

4,2

46

Cd

CuSO4

2,3

49

Mn

CuSO4

2,7

В задачах 50–56 определите, какие вещества и в какой после- довательности будут выделяться на инертных электродах при электролизе раствора смеси солей. Приведите уравнения анодных и катодных полуреакций.

63

Состав раствора

п/п

 

 

 

50

ZnSO4, MnSO4, CuSO4

51

MnCl2, AgNO3, Zn(NO3)2

 

 

52

Mn(NO3)2, Cr2(SO4)3, CuSO4

 

 

53

ZnSO4, MnSO4, AgNO3

54

CdSO4, ZnSO4, CuSO4

55

CuSO4, MnSO4, Cr2(SO4)3

56

AgNO3, ZnSO4, Mn(NO3)2

 

 

В задачах 57–62 из четырех приведенных металлов подберите пары, дающие наибольшую и наименьшую ЭДС составленных из них гальванических элементов. Выбор подтвердите расчетом ЭДС

и ∆rG2980 гальванического элемента.

Металлы

Металлы

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

57

Ag, Cu, Al, Sn

60

Cu, Al, Zn, Sn

 

 

 

 

58

Zn, Ag, Cu, Mn

61

Ag, Mg, Cu, Zn

 

 

 

 

59

Cd, Cu, Zn, Ag

62

Zn, Cd, Al, Cu

 

 

 

 

В задачах 63–67 по стандартным электродным потенциалам и значению ∆rG2980 определите, в каком направлении будут само- произвольно протекать реакции в приведенных системах.

 

Схема реакции

п/п

 

 

 

 

 

63

Ag0 + Zn2+ Ag+ + Zn0

64

Cu0

+ Cd2+ Cu2+ + Cd0

65

Ag0 + Cr3+ Ag+ + Cr0

66

Cd0

+ Zn2+ Cd2+ + Zn0

67

Cu0

+ Zn2+ Cu2+ + Zn0

В задачах 68–74 реакция взаимодействия металла с кислотой протекает по схеме М + HNO3 → М(NO3)x + H2O + NO (или NO2).

64

(Кислота HNO3 разбавленная или концентрированная.) Составь- те уравнение реакции, расставьте коэффициенты. Зная массу m вступившего в реакцию металла, рассчитайте объем выделившего- ся газа (н. у.).

Металлы

m, г

Металлы

m, г

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

68

Cu

2,24

72

Mn

2,46

 

 

 

 

 

 

69

Ag

4,62

73

Cr

2,72

70

Zn

2,63

74

Hg

5,88

 

 

 

 

 

 

71

Cd

4,24

 

 

 

 

 

 

В задачах 75–80 рассчитайте молярную массу эквивалентов окислителя в окислительно-восстановительной реакции, если из- вестен продукт его восстановления.

Окислитель

Продукт

Окислитель

Продукт

п/п

восстановления

п/п

восстановления

 

 

 

 

 

 

75

K2Cr2O7

Cr2O3

78

KMnO4

MnSO4

 

 

 

 

 

 

76

K2CrO4

CrCl3

79

KMnO4

MnO(OH)2

 

 

 

 

 

 

77

K2Cr2O7

Cr2(SO4)3

80

KMnO4

KMnO4

 

 

 

 

 

 

В задачах 81–87 при обезвоживании кристаллогидрата соли с известной массой m1 получена масса безводной соли m2. Опреде- лите число молекул воды n в исходном кристаллогидрате.

 

Обезвоженный

Масса

Масса

Кристаллогидрат

кристаллогидрата

безводной соли

п/п

кристаллогидрат

 

 

 

m1, г

m2, г

81

ZnCl2 · nH2O

ZnCl2

3,590

3,0

 

 

 

 

 

82

ZnSO4 · nH2O

ZnSO4

4,450

2,5

 

 

 

 

 

83

CdSO4 · nH2O

CdSO4

4,676

3,8

84

CdCl2 · nH2O

CdCl2

2,988

2,4

85

CuSO4 · nH2O

CuSO4

5,005

3,2

 

 

 

 

 

86

CuCl2 · nH2O

CuCl2

5,324

4,2

 

 

 

 

 

87

CrCl2 · nH2O

CrCl2

4,439

2,8

 

 

 

 

 

65

В задачах 88–91 найдите массу нитрата серебра, которая по- требуется для осаждения хлорид-ионов из раствора соли, если из- вестны объем V и концентрация С раствора соли.

Соль

V, мл

С,

Соль

V, мл

С,

п/п

моль/л

п/п

моль/л

 

 

 

 

 

 

 

 

88

[Cr(H2O)6]Cl3

100

0,20

90

[Cr(H2O)4Cl2]Cl

180

0,15

 

 

 

 

 

 

 

 

89

[Cr(H2O)5Cl]Cl2

200

0,10

91

CrCl3

220

0,09

В задачах 92–97 cоставьте уравнения реакций, которые необ- ходимо провести для осуществления следующих превращений:

М → М(NO3)x → М(OH)x → МеClx [М(NH3)x]Clх

Металл

Металл

Металл

п/п

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

92

Cu

94

Cd

96

Cr

 

 

 

 

 

 

93

Zn

95

Mn

97

Ti

 

 

 

 

 

 

В задачах 98–110 cоставьте уравнения реакций, протекающих по приведенным схемам.

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема

 

 

 

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

98

Mn Mn2+ MnO4MnO2 MnO42

MnO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

Mn

2+

MnO2 Mn

2+

Mn Mn2O3

 

MnO4

 

 

100

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2+

 

 

MnO2 MnO4

Mn O4

MnO4 Mn

 

 

101

 

 

 

 

2

MnO2

Mn

3+

Mn

2+

 

 

 

MnO4

MnO4

 

 

 

 

102

Cr Cr

3+

 

 

 

2

 

2

 

 

 

2

Cr

3+

 

 

Cr2 O7

→ СrO4

→ Сr2O7

 

103

Cr(VI) Cr3+ Cr2+ Cr0

 

 

 

 

 

 

 

104

Cu Cu(NO3)2 Cu(OH)2 CuSO4 [Cu(NH3)4]2+

105

Zn ZnCl2 Zn(OH)2 [Zn(OH)4]2– Zn(OH)2 ZnSO4

106

Cr CrCl2 Cr(OH)2 Cr(OH)3 Cr2(SO4)3

 

107

Na2CrO4 Na2Cr2O7 Cr2(SO4)3 Cr(OH)3 → Сr2(SO4)3

108

Cr(NO3)3 K2Cr2O7 K2CrO4 BaCrO4

 

 

 

109

CuCl2 Cu(OH)2 Cu(NO3)2 [Cu(NH3)4]2+

 

110

CrSO4 Cr(OH)2 Cr(OH)3 CrPO4

 

 

 

66

Взадачах 111–115 pассчитайте массу KMnO4, содержащегося

в100 мл раствора заданной концентрации. Плотность раствора примите равной 1 г/см3.

Концентрация

Концентрация

п/п

 

раствора

п/п

раствора

 

 

 

 

 

111

0,1

моль/л

114

0,04 г/л

112

0,2

моль экв/л

115

0,2 моль/л

113

10 %

116

0,05 г/л

В задачах 116–119 определите, какое из соединений M(OH)x или (M(OH))xSO4 является преимущественным продуктом гидро- лиза соли Mx(SO4)y. Вывод подтвердите уравнениями реакций в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

Соль Mx(SO4)y

Продукт гидролиза

Продукт гидролиза

п/п

M(OH)x

(M(OH))xSO4

 

 

 

 

 

116

CuSO4

Cu(OH)2

(Cu(OH))2SO4

117

CdSO4

Cd(OH)2

(Cd(OH))2SO4

 

 

 

 

118

ZnSO4

Zn(OH)2

(Zn(OH))2SO4

 

 

 

 

119

Cr2(SO4)3

Cr(OH)3

Cr(OH)SO4

 

 

 

 

В задачах 120–123 определите, почему при введении в рас- творы солей d-металлов сульфид- и карбонат-ионов выпадает оса- док одинакового состава. Вывод подтвердите уравнениями реак- ций в молекулярной и ионно-молекулярной формах.

Соль

Соль

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

120

CuCl2

122

ZnCl2

 

 

 

 

121

CdCl2

123

CrCl3

 

 

 

 

В задачах 124–129 составьте координационные формулы ком- плексных ионов. Приведите их названия.

67

Ион-

Лиганды

Координационное

п/п

комплексообразователь

число

 

 

 

 

 

124

Cr3+

H2O или NH3

3 и 6

125

Cu2+

CN¯ или H2O

4

126

Cu2+

Cl¯ или OH¯

4

127

Mn2+

H2O или OH¯

6

128

Zn2+

CN¯ или OH¯

4

129

Zn2+

NH3 или H2O

4

СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ

d-Металлы (2)

В задачах 1–10 напишите электронные формулы реальных или гипотетических ионов металлов, приведенных ниже, распре- делите электроны по квантовым ячейкам. Приведите примеры со- единений, в которых элементы проявляют данную степень окисле- ния. Укажите, в каком качестве могут выступать в окислительно- восстановительных реакциях эти соединения.

Ион

Ион

Ион

Ион

п/п

 

п/п

 

п/п

 

п/п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Fe2+

4

Co2+

7

Ni3+

10

Ru4+

2

Fe3+

5

Co3+

8

Rh3+

 

 

3

Fe6+

6

Ni2+

9

Ru2+

 

 

В задачах 11–26 напишите уравнения реакций (в молекуляр- ной и сокращенной ионно-молекулярной формах), при помощи которых можно осуществить превращения. Укажите условия про- текания реакций.

Схема превращений

п/п

11Fe2O3 FeO Fe FeCl3 Fe(OH)3

12Fe(NO3)3 Fe(OH)3 Fe2O3 Fe FeCl2 FeS

68

 

Окончание

 

 

Схема превращений

п/п

 

13

Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 Fe2O3 Fe FeCl3

 

 

14

Fe FeSO4 Fe2(SO4)3 Fe(NO3)3 Fe(OH)3

15

Fe(OH)3 Fe2O3 Fe FeSO4 Fe(OH)2

16

FeO Fe FeCl2 FeCl3 Fe(NO3)3

17

Fe FeCl2 FeSO4 Fe(OH)2 Fe(OH)3

 

 

18

Fe2O3 Fe Fe(NO3)3 Fe(OH)3 NaFeO2

 

 

19

Fe FeCl3 Fe2(SO4)3 Fe(OH)3 K2FeO4

20

Co CoCl2 CoSO4 Co(OH)2 Co(OH)3

21

Co(OH)3 Co3O4 CoO CoCl2 [Co(NH3)6](OH)2

22

Co Co(NO3)3 Co(OH)3 CoSO4 Co(OH)2

 

 

23

Co(OH)2 CoO CoSO4 CoS CoCl2

 

 

24

Ni NiS NiCl2 Ni(OH)2 Ni(OH)3

25

Ni(OH)2 NiO NiCl2 NiSO4 Ni2CO3

26

Fe Fe2O3 Fe FeCl2 Fe3[Fe(CN)6]2

В задачах 27–38 назовите комплексные соединения, укажите степень окисления комплексообразователя и координационное число, ответьте на вопрос: в каком качестве в данных соединениях представлены элементы VIIIБ подгруппы и выполните задания: 1) напишите уравнение полной диссоциации комплексного соеди- нения; 2) напишите выражение константы нестойкости комплекс- ного иона.

Соединение

Соединение

п/п

п/п

 

 

 

 

 

 

27

[Co(NH3)6]Cl3

33

K4[Fe(CN)6]

 

 

 

 

28

K2[Ru(OH)Cl5]

34

(NH4)3[RhCl6]

 

 

 

 

29

[Rh(NH3)3I3]

35

(NH4)2[PtCl4]

30

K3[Co(CN)6]

36

[Pt(NH3)2Cl2]

31

Na2[PdI4]

37

[Pt(NH3)4SO4]Br2

32

[Os(NH3)6]Br3

38

[Ni(H2O)6]Cl2

 

 

 

 

69