Задачи для самостоятельного решения

I. Пользуясь методом полуреакций, подобрать коэффициенты в уравнениях следующих окислительно-восстановительных реакций, протекающих в водных растворах, определить ЭДС гальванического элемента, составленного из рассматриваемых электрохимических систем.

1. SO₂+K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  ...

2. H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄  ...

3. H₂O₂+PbO₂+CH₃COOH  Pb(CH₃COO)₂ +...

4. Na₂SO₃ + KJO₃ + H₂SO₄  ...

5. KJ + O₃ + Н₂О  О₂+ ...

6. H₂S + H₂SO₃  ...

7. O₂ + FeSO₄ + H₂O  ...

8. KJ + KNO₂ +H₂SO₄  ...

9. HC1 + HNO₃  ...

10. H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄  ...

11. Kbr + MnO₂ + H₂SO₄  ...

12. H₂O₂ + KMno₄ + H₂SO₄  ...

13. Kbr + KMnO₄ + H₂O  ...

14. MnSO₄ + KMnO₄ + Н₂О ...

15. PbO₂ + HC1  ...

16. FeSO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄  ...

17. Cr(OH)₃ + Br₂ + NaOH  ...

18. NaNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄  ...

19. NaNO₂ + KmnO₄ +Н₂О  ...

20. A1 + NaOH + Н₂О  ...

21. K₂Cr₂O₇ + KJ + H₂SO₄  ...

22. K₂Cr₂O₇ + Hbr  ...

23. K₂Cr₂O₇ + Na₂SO₃ + H₂SO₄  ...

24. C1₂ + KOH  KC1O + ...

25. Cu + HNO₃  NO₂ + ...

26. Zn + HNO₃  NH₄NO₃ + ...

27. Mg + HNO₃  N₂O + ...

28. Ag + HNO₃  NO + ...

29. KC1O + KJ + H₂SO₄  KC1 + ...

30. KC1O + KJ + H₂O  KC1 + ...

II. В приведенных схемах определите направление реакции и написать ее полное уравнение.

1. H₂S + HC1O  H₂SO₄ + C1₂ + ...

2. KC1 + J₂ + K₂SO₄  KC1O₃ + KJ + H₂SO₄

3. JO₃^- + A1 + H⁺  J^-+A1³⁺+...

4. C1O^- + C1^- + H⁺  C1₂ + ...

5. Zn +OH^- + ...  Zn(OH)₄^2- + H₂

6. A1 + OH^- +...  Al(OH)₆^3- + H₂

7. S + J^- + ...  S^2-+JO₃^- + H⁺

8. Mn²⁺+Br₂  MnO₄^- + Br^- + ...

9. Cr³⁺+Fe³⁺  Cr₂O₇^2- + Fe²⁺ + ...

10. Cr(OH)₆^3- + C1O^-  CrO₄^2- + C1^-+ ...

11. HC1 + H₂SO₄  C1₂ + H₂SO₃

12. H₂S + H₂O₂  SO₄^2- + H⁺ + H₂O

13. Pb²⁺+NO₃^- +H₂O  PbO₂ + H⁺+NO₂^-

14. C1₂ + J₂ + H₂O  HC1 + HJO₃

15. FeSO₄ + HNO₂ + H₂SO₄  Fe₂(SO₄)₃ + NO + ...

III Вопросы

1. Можно ли провести окисление Mn²⁺ до MnO₄^- действием С1₂, NO₃^-, S₂O₈^2-, JO₃^- ?

2. Будет ли азотистая кислота а) окисляться действием KMnO₄ в нейтральных и кислых средах, б) восстанавливаться до NO сернистой кислотой? Для возможных случаев написать уравнения реакций.

3. Могут ли (и в каком направлении) протекать реакции, если смешать растворы a) KC1, KNO₂, H₂SO₄; б) KJ, KNO₂, H₂SO₄; в). HgCl₂ и KJ?

4. могут ли одновременно существовать в растворе KJO₃ и KJ; HJ и HClO; KBr и KMnO₄?

5. Cмешаны подкисленные растворы а) KMnO₄ и FeSO₄; б) KNO₃ и KMnO₄ в)Fe₂(SO₄)₃ и K₂Cr₂O₇. Между какими из этих веществ будет протекать реакция и чем это определяется?

5. Химическая кинетика

Скорость реакции - это изменение концентрации исходного вещества или продукта реакции в единицу времени. Средняя скорость реакции (v) в интервале времени от t₁ до t₂ определяется соотношением

v =  (С₂ - С₁)/ (t₂ - t₁) =  С/t,

где С₁ и С₂ - молярная концентрация любого участка реакции в моменты времени t₁ и t₂; знак ““ относится к концентрации исходных веществ, которые расходуются в результате протекания реакции (С  ), а знак ““ - к концентрации продуктов реакции (С  ).

Истинная скорость - это скорость реакции в данный момент времени t. Она определяется соотношением

v =  dc/dt.

Все вещества в уравнениях реакции связаны стехиометрическим соотношением, поэтому для реакции, записанной в общем виде

аА + bB  cC + dD, (1)

получаем

-1/аdC(А)/dt= -1/bdC(B)/dt = 1/сdC(С)/ dt =1/ddC(D)/dt.

Пример 1

Через некоторое время после начала реакции

3А + В  2C + D

концентрации веществ составили А = 0,03 моль/л; В = 0,01 моль/л; С = 0,08моль/л. Каковы исходные концентрации веществ А и В?

Решение

Запишем химическую реакцию и обозначим под ней концентрации веществ в начальный (t = 0) и текущий (t) моменты времени.

3А + В  2C + D

t = 0 x y 0 0

t 0,03 0,01 0,08

Предположим, что за время t концентрация веществ В изменилась на величину Z. Тогда, в соответствии с уравнением химической реакции, за тот же промежуток времени должно было прореагировать в 3 раза больше вещества А, что, в свою очередь, привело бы к изменению его концентрации на величину, равную 3Z. При этом концентрация вещества С должна была бы возрасти на величину 2Z, а концентрация вещества D - на величину Z. Таким образом:

2Z = 0,08 моль/л, откуда Z = 0,04 моль/л;

х = 0,03 + 3Z = 0,03 + 30,04 = 0,15 моль/л,

А_о = 0,15 моль/л;

у = 0,01 + Z = 0,01 + 0,04 = 0,05 моль/л,

В_о = 0,05 моль/л.

Основные факторы, влияющие на скорость химической реакции, - природа реагирущих веществ; их концентрация (давление, если в реакции участвуют газы); температура; присутсвие катализатора; площадь поверхности соприкосновения (для гетерогенных реакций).