Билет 3б
Задача 1
Равные при н. у. объёмы воздуха и хлорида молибдена имеют массы 5 и 41 г. Определите степень окисления молибдена в этом соединении.
Задача 2
Второй по объёму производства металл в чёрной металлургии – марганец – образует ряд оксидов. Окисление марганца можно представить следующими уравнениями:
Mn+O2=MnO2,DH1;
2Mn + O2 = 2MnO, DH2;
4MnO + O2 = 2Mn2O3, DH3;
2Mn2O3+O2= 4MnO2,DHx.
Составьте формулу вычисления энтальпии последней реакции DHx, если энтальпии трёх других реакций известны.
Задача 3
В системе Ti(т)+ 2I2(г)TiI4(г)равновесие установилось при [I2] = [TiI4]. Вычислите долю (%) прореагировавшего йода, если его исходная концентрация была 1 моль/л.
Задача 4
Производственные растворы перед сливом в канализацию разбавляют. Рассчитайте объём воды (м3), необходимый для разбавления 1 м310 %-го раствора плотностью 1,1 г/см3до концентрации 0,5 %.
Задача 5
Электродный потенциал медной пластины, опущенной в раствор медного купороса, составляет 0,31 В. Определите нормальность раствора.
Задача 6
В железосодержащем сульфидном сырье возможны примеси золота. В этом случае его переводят в тетрахлорозолотую кислоту, из которой извлекают золото, воздействуя на неё сульфатом железа (II). Составьте уравнение реакции.
Задача 7
Хлор широко используется в металлургии для хлорирования руд, шламов и т.п. Составьте уравнение реакции взаимодействия селенида меди (I) с хлором и водой, если селен при этом окисляется полностью.
Задача 8
При анализе ильменита (FeOTiO2) навеску обрабатывают пероксидом водорода в сернокислой среде. Ильменит переходит в раствор. Составьте уравнение реакции.
Билет 4а
Задача 1
Степень диссоциации хлорида хрома (III) в водном растворе с содержанием соли 19,81 г/л составляет 80 %. Рассчитайте электродный потенциал хромовой пластины, опущенной в данный раствор.
Решение
Вычислим
молярную концентрацию соли в растворе.
Количество вещества CrCl3в 1 л раствора:
моль.
Следовательно, молярная концентрация
солиc= 0,125 моль/л.
Составив уравнение диссоциации, рассчитаем концентрацию ионов хрома:
CrCl3Cr3++ 3Cl–;
[Cr3+]
моль/л.
На границе раздела «хромовая пластина – раствор соли хрома» устанавливается равновесие:
Cr3++ 3e Cr.
Потенциал данной окислительно-восстановительной системы в нестандартных условиях вычислим по уравнению Нернста:
–0,76
В.
Задача 2
К раствору нитрата серебра (I) добавили избыток раствора гидроксида натрия. Полученный осадок растворился при добавлении раствора цианида калия. Составьте уравнения протекающих реакций. В ответе укажите максимальное значение изотонического коэффициента Вант-Гоффа для раствора полученного соединения серебра.
Решение
При действии на раствор нитрата серебра гидроксида калия образуется осадок оксида серебра:
2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2NaNO3 + H2O.
Оксид серебра реагирует с раствором цианида калия с образованием растворимого комплексного соединения – дицианоаргентата (I) калия:
Ag2O + 4KCN + H2O = 2K[Ag(CN)2] + 2KOH.
При первичной диссоциации комплексного соединения из одной молекулы образуется два иона – ион калия и комплексный анион:
K[Ag(CN)2] K+ + [Ag(CN)2]–.
В соответствии с этим максимальное значение изотонического коэффициента Вант-Гоффа i = 2 (вторичной диссоциацией комплексного соединения можно пренебречь).
Задача 3
Амальгаму цинка массой 9,75 г обработали избытком раствора гидроксида калия. Полученный газ собрали, его объем составил 672 мл (н. у.). Рассчитайте массовую долю (%) цинка в амальгаме.
Решение
Напомним, что амальгама – это сплав металла с ртутью. Ртуть с раствором гидроксида калия не взаимодействует, реакция идёт только с цинком по уравнению
Zn + 2KOH + 2H2O = K2[Zn(OH)4] + H2
1 моль 1 моль
Проведя расчёт по уравнению реакции, вычислим массу цинка, содержащегося в амальгаме. Количество вещества водорода:
моль.
В соответствии с коэффициентами уравнения, когда выделяется 1 моль водорода, в реакцию вступает 1 моль цинка. Поскольку образовалось 0,03 моль водорода, в реакцию вступило 0,03 моль цинка. Рассчитаем массу цинка:
г.
Массовая доля цинка в амальгаме:
20 %.
Задача 4
Завершите уравнение реакции: Cu+O2+NH3H2O… В ответе укажите сумму коэффициентов уравнения.
Решение
Медь, окисляясь кислородом, переходит в раствор в виде амминокомплекса. Составим уравнение реакции методом полуреакций.
|
Cu + O2 + NH3H2O [Cu(NH3)4](OH)2 + H2O |
|
|
|
Cu + 4NH3H2O – 2e [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O |
2 |
|
|
O2 + 2H2O + 4e 4OH– |
1 |
|
|
|
|
|
2Cu + 8NH3H2O + O2 = 2[Cu(NH3)4] 2+ + 4OH– + 6H2O
2Cu + O2 + 8NH3H2O = 2[Cu(NH3)4](OH)2 + 6H2O.
Сумма коэффициентов уравнения равна 19.
Задача 5
Имеются три колбы с растворами: соли Мора; сульфата железа (III); нитрата ртути (II). С помощью какого из перечисленных реагентов: сульфида аммония, перманганата калия, хлорида калия, гидроксида калия или дихромата калия – можно идентифицировать эти растворы? Напишите уравнения протекающих реакций. В ответе укажите молярную массу выбранного реагента.
Решение
Растворы этих веществ можно идентифицировать, добавив раствор гидроксида калия. Приведём уравнения реакций:
FeSO4
(NH4)2SO4
6 H2O
+ 4KOH
Fe(OH)2
+ 2K2SO4
+
+ 2NH3
+ 7H2O;
Fe2(SO4)3 + 6KOH = 2FeOOH + 3K2SO4 + 2H2O;
Hg(NO3)2 + 2KOH = HgO + 2KNO3 + H2O.
При наличии соли Мора выделяется осадок грязно-зелёного цвета, содержащий гидроксид железа (II) и промежуточные продукты его окисления. Кроме того, при подогревании раствора выделяется аммиак, обнаружить который можно по запаху или по окрашиванию влажной красной лакмусовой бумаги, находящейся над раствором, в синий цвет.
При взаимодействии с гидроксидом калия сульфата железа (III) образуется осадок гидроксида железа (III), имеющий цвет ржавчины.
Реакция нитрата ртути (II) с гидроксидом калия приводит к появлению жёлтого осадка оксида ртути (II).
Молярная масса KOHравна 56 г/моль.
Задача 6
При термическом разложении смеси перманганата калия и диоксида марганца, масса которой составляет 3,04 г, выделилось 112 мл (н. у.) кислорода. Определите массу диоксида марганца в смеси после реакции.
Решение
При нагревании данной смеси разложению подвергается только перманганат калия, при этом образуется манганат калия, диоксид марганца и кислород:
2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2
2 моля 1 моль 1 моль 1 моль
Таким образом, часть диоксида марганца содержалась в смеси до её нагревания; другая часть была получена в ходе реакции разложения перманганата калия.
Зная объём выделившегося кислорода, рассчитаем массу перманганата калия, вступившего в реакцию, а также массу диоксида марганца, образовавшегося в результате реакции.
Количество вещества кислорода:
моль.
По уравнению реакции
|
при образовании |
1 моль O2 |
в реакцию вступают |
2 моль KMnO4 |
|
|
0,005 моль O2 |
———————— |
xмоль. |
Отсюда x= 0,01 моль (KMnO4).
Аналогично определяем, что в ходе реакции образовалось 0,005 моль MnO2.
Найдём массу этих веществ.
г;
г.
Таким образом, в ходе реакции было получено 0,435 г MnO2.
Масса диоксида марганца, содержащегося в исходной смеси, равна разности между массой смеси и массой перманганата калия:
г.
Масса диоксида марганца в смеси после реакции
1,895 г.
Задача 7
К раствору дихромата калия добавили иодид калия. Определите эквивалент окислителя, если реакция протекает в среде соляной кислоты.
Решение
Дихромат-ион в кислой среде восстанавливается до иона Cr3+, а иодид-ион окисляется до иода. Схема реакции:
K2Cr2O7+KI+HClCrCl3+I2+H2O+KCl.
Каждый атом хрома в молекуле дихромата калия принимает три электрона:
Cr+VI + 3e Cr+III.
Поскольку в молекуле K2Cr2O7 два атома хрома, то одна молекула в ходе окислительно-восстановительной реакции принимает: 23 = 6 электронов.
Следовательно, эквивалент окислителя
49.
Задача 8
Имеется 0,1М раствор декаванадата аммония. Определите нормальность раствора.
Решение
Для вычисления эквивалента соли нужно молекулярную массу разделить на произведение числа катионов соли на заряд катиона. Так как в молекуле указанной соли шесть катионов аммония, а их заряд равен +1, то
.
Следовательно, 1 г-экв = М/6, т.е. 1 грамм-эквивалент соответствует 1/6 моль декаванадата аммония. Учитывая, что молярная концентрация равна количеству вещества в 1 л раствора, а нормальность – числу грамм-эквивалентов в 1 л раствора, получаем, что в данном случае нормальность численно в 6 раз выше молярной концентрации, т.е. равна: 60,1 = 0,6 г-экв/л.