Химия элементов

Пример 1. Составьте уравнение реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений: K→ KH→ KOH → KClO₃→ KHCO₃. К окислительно - восстановительным реакциям составьте электронные уравнения, к обменным – ионно–молекулярные.

Решение. Калий восстанавливает водород: 2K + H₂ = 2KH

Электронные уравнения:

2 |Kº - ē = K⁺ окисление, восстановитель

1 |Hº₂ + 2ē = 2H⁺ восстановление, окислитель

При взаимодействии гидридов с водой образуется щелочь и водород. 2KH + H₂O = 2KOH = H₂

Электронные уравнения:

H^-1 – ē = Hº окисление, восстановитель

H⁺ +ē = Hº восстановление, окислитель

Для получения гипохлорита калия газообразный хлор пропускают через холодный раствор KOH:

Cl₂ + 2KOH (хол.) = KClO + KCl + H₂O

Электронные уравнения:

1| Cl₂⁰ + 2ē = 2Cl^- восстановление, окислитель

1| Cl₂⁰ - 2ē = 2Cl⁺ окисление, восстановитель

Во влажной среде гипохлорит калия в атмосфере углекислого газа превращается в гидрокарбонат калия:

KClO + CO₂ + H₂O = KHCO₃ + HClO

Ионно – молекулярное уравнение (сокращенное):

ClO^- + CO₂ + H₂O = HCO₃^- + HClO

Пример 2. Почему сернистая кислота способна к реакции диспропорционирования? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, протекающей по схеме: H₂SO₃ → H₂SO₄ + H₂S.

Решение. В сернистой кислоте Н₂SO₃ сера имеет промежуточную степень окисления +4, поэтому данная кислота способна к реакции диспропорционирования. Определяем степени окисления серы в сернистой, серной и сероводородной кислотах и составляем электронные уравнения:

3| S ⁺⁴ – 3ē = S⁺⁶ окисление, восстановитель

1| S ⁺⁴ + 6ē = S^-2 восстановление, окислитель

Исходя из электронных уравнений, подбираем коэффициенты для уравнения реакции: 4H₂SO₃ → 3H₂SO₄ + H₂S.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Вариант 1

1. Определите эквивалент и молярную массу эквивалента серной кислоты в реакциях: H₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O; H₂SO₄ (разб.) + Zn = ZnSО₄ + Н₂.

2. Сколько протонов и нейтронов содержат ядра изотопов ₁₆³²S и ₁₆³³S? Составьте электронную формулу данного атома, распределите электроны по квантовым ячейкам, укажите валентности и степени окисления атома в нормальном и возбужденном состояниях. К какому электронному семейству относится этот элемент?

3. Приведите современную формулировку Периодического закона Д.И.Менделеева. Почему Li, Na, K, Rd, Cs, Fr составляют 1 главную подгруппу, а С, Si, Ge, Sn, Pb - 4 главную подгруппу элементов? Ответ мотивируйте строением внешних энергетических уровней атомов соответствующих элементов.

4. Что такое насыщаемость ковалентной связи? Распределите электроны внешнего энергетического уровня атома хлора по квантовым ячейкам. Как объясняет спиновая теория наличие у хлора нечетной переменной валентности?

5. Исходные концентрации оксида углерода и паров воды равны 0, 05 моль/л. Вычислите равновесные концентрации СO, Н₂O и Н₂ в системе:

СO + Н₂O ↔ CO₂ + H₂, если равновесная концентрация СО₂ равнялась 0, 01 моль/дм³. Вычислите константу равновесия.

6. Вычислите G⁰₂₉₈ для реакции: 2СО(г) + О₂(г) = 2СО₂ (г). Вычисления сделайте на основании стандартных теплот образования и абсолютных стандартных энтропий соответствующих веществ.

7. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций:

a) Na₂S + HCl; б) BaCl₂ + H₂SO₄; в) HCl + NH₄OH; г) H₂SO₃ + NaOH.

Укажите, какие из этих реакций протекают необратимо и почему?

8. Почему растворы Na₂SО₃ и СН₃СООK имеют щелочную, а растворы (NH₄)₂SО₄ и AlCl₃ кислую реакцию? Ответ подтвердите ионно-молекулярными уравнениями гидролиза.

9. Исходя из степени окисления марганца в соединениях KMnO₄, Mn и MnO₂ определите, какое из них может быть только восстановителем, только окислителем или проявлять окислительно - восстановительную двойственность. На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнении реакции, протекающей по схеме:

Cl₂ + KOH_(гор.)  KCl+ KClO₃ + H₂O

10. Какое вещество и в каком количестве взято в избытке, если к 5 см³ 5% -ного раствора Н₂SO₄ плотностью 1,32 г/см³ прибавили 50 см³ одномолярного раствора KОH ?

11. Напишите уравнения реакций, которые необходимо провести для осуществления следующих превращений:

Са  Ca(OH)₂  СаСО₃  Са(НСО₃)₂  СаСО₃

К окислительно-восстановительным реакциям составьте электронные уравнения, к обменным реакциям - ионно-молекулярные.