2380-himicheskie-osnovy-proizvodstva

Составьте уравнения диссоциации слабых электролитов и рассчи-

тайте рН водных растворов электролитов по следующим данным:

Составьте cуммарное уравнение диссоциации и выражение кон-

станты диссоциации для слабых многоосновных кислот, представ-

ленных в таблице. В ответе укажите число ионов, образующихся при диссоциации.

6.46.Сероводородная кислота

6.47.Угольная кислота

6.48.Ортофосфористая кислота (H3PO3)

6.49.Теллуристая кислота (H2TeO3)

6.50.Ортомышьяковая кислота (H3AsO4)

6.51.Селеноводородная кислота (H2Se)

6.52.Ортофосфорная кислота

6.53.Ортомышьяковистая (H3AsO3)

6.54.Метакремниевая кислота (H2SiO3)

6.55.Сероводородная кислота

6.56.Ортосурмяная кислота (H3SbO4)

6.57.Молибденовая кислота (H2MoO4)

6.58.Щавелевая кислота (H2C2O4)

6.59.Теллуроводородная кислота (H2Te)

6.60.Угольная кислота

31

Составьте молекулярное, ионное и сокращенное ионное уравнения обменных реакций между указанными веществами. В ответе приве-

дите число атомов в молекуле вещества, выпавшего в осадок.

6.61.Гидроксидом натрия и хлоридом железа (III)

6.62.Сульфатом железа (II) и сульфидом аммония

6.63.Гидроксидом бария и серной кислотой

6.64.Нитратом меди (II) и сероводородом

6.65.Хлоридом алюминия и гидратом аммиака

6.66.Нитратом бария и карбонатом натрия

6.67.Нитратом серебра и хлоридом кальция

Составьте уравнения обменных реакций в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах. В ответе укажите сумму коэффици-

ентов сокращенных ионных уравнений.

6.68.Pb(NO3)2 + NH3·H2O →

6.69.Fe2(SO4)3 + NH3·H2O →

6.70.FeOOH + HNO3 →

6.71.FeS + HBr →

6.72.Cu(OH)2 + HCl →

6.73.NH4Cl + Ba(OH)2 →

6.74.Na3PO4 + CaCl2 →

6.75.BaCO3 + HNO3 →

32

7. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ

РЕАКЦИИ

В реакциях, уравнения которых приведены в заданиях 7.1 − 7.15,

укажите окислитель и восстановитель и определите, сколько элек-

тронов принимает одна молекула окислителя.

7.1.K2Cr2O7 + K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O

7.2.H2O2 + HIO3 → O2 + I2 + H2O

7.3.Ca + N2 →t Ca3N2

7.4.KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O

7.5.KI + K2Cr2O7 + H2SO4 → I2 + Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4

7.6.KMnO4 + KNO2 + H2O → MnO2 + KNO3 + KOH

7.7.K2Cr2O7 + K2S + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + S + K2SO4 + H2O

7.8.Mg + H2SO4 → MgSO4 + S + H2O

7.9.Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2S + H2O

7.10.Fe + HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + H2O

7.11.H2O2 + H2S → H2SO4 + H2O

7.12.V2O5 + HCl(конц) → Cl2 + VOCl2 + H2O

7.13.KI + KIO3 + H2SO4 → I2 + K2SO4 + H2O

7.14.KI + H2SO4 → I2 + H2S + K2SO4 + H2O

7.15.KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + K2SO4 + H2O

В реакциях, уравнения которых приведены в заданиях 7.16 − 7.30,

укажите окислитель и восстановитель и определите, сколько элек-

тронов отдает одна молекула восстановителя.

7.16.H2SeO4 + H2S → SO2 + Se + H2O

7.17.H2O2 + H2S → H2SO4 + H2O

7.18.Cu2Te + O2 + H2SO4 → Te + Cu2SO4 + H2O

7.19.H2SO4 + H2S → SO2 + H2O

7.20.NH3 + O2 → NO + H2O

7.21.KClO3 + Fe2O3 + KOH →t K2FeO4 + KCl + H2O

7.22.HСlO + Br2 + H2O → HCl + HBrO3

7.23.FeS + O2 + NaOH → FeOOH + Na2SO4 + H2O

7.24.Cu2S + O2 + H2SO4 → S + CuSO4 + H2O

7.25.Ag2S + HNO3 → S + AgNO3 + NO + H2O

7.26.HNO3 + S → H2SO4 + NO

7.27.PH3 + NaClO + NaOH → Na3PO4 + NaCl + H2O

33

7.28.Cr2O3 + KNO3 + KOH → K2CrO4 + NO + H2O

7.29.Na2SO3 + Na2S + H2O → S + NaOH

7.30.HNO3 + FeS → Fe(NO3)3 + S + NO + H2O

В реакциях, уравнения которых приведены в заданиях 7.31 − 7.38,

укажите атомные массы и степени окисления элементов, которые окисляются.

7.31.Ni2O3 + HCl → NiCl2 + Cl2 + H2O

7.32.CrCl2 + H2O → CrOHCl2 + H2

7.33.H6TeO6 + SO2 → Te + H2SO4

7.34.Fe2O3 + CO → Fe + CO2

7.35.MnO2 + KNO3 + KOH → K2MnO4 + KNO2 + H2O

7.36.NH4Cl + CuO →t N2 + Cu + HCl + H2O

7.37.I2 + H2O2 → HIO3 + H2O

7.38.H2S + O2 → SO2 + H2O

В реакциях, уравнения которых приведены в заданиях 7.39 − 7.45,

укажите атомные массы и степени окисления элементов, которые восстанавливаются.

7.39.VOCl2 + Zn + HCl → VCl2 + ZnCl2 + H2O

7.40.(NH4)2Cr2O7 →t N2 + Cr2O3 + H2O

7.41.CuSe + O2 + NaOH → Na2SeO3 + Cu(OH)2

7.42.MnO2 + HCl(конц) → MnCl2 + Cl2 + H2O

7.43.Ca(ClO)2 + FeCl2 + KOH → CaCl2 + FeOOH + KCl + H2O

7.44.HClO3 + KNO2 → KNO3 + HCl

7.45.KNO3 + Fe → Fe2O3 + N2 + K2O

Используя метод электронно-ионного баланса, подберите коэф-

фициенты к приведенным уравнениям реакций. Укажите в ответе сумму коэффициентов уравнения.

7.46.H2SO4(конц) + Cu → CuSO4 + SO2 + H2O

7.47.H2SO4(конц) + KI → H2S + I2 + K2SO4 + H2O

7.48.CrCl3 + KClO + KOH → K2CrO4 + KCl + H2O

7.49.H2SO4(конц) + FeO → Fe2(SO4)3 + SO2 + H2O

7.50.MoS2 + HNO3 → H2MoO4 + NO + H2SO4

7.51.H2SO4(конц) + KBr → Br2 + K2SO4 + SO2 + H2O

7.52.CuS + HNO3 → Cu(NO3)2 + S + NO + H2O

7.53.NaCrO2 + H2O2 + NaOH → Na2CrO4 + H2O

34

7.54.Co(OH)2↓ + Br2 + KOH → CoOOH↓ + KBr + H2O

7.55.HNO3 + CuI↓ → Cu(NO3)2 + I2 + NO + H2O

7.56.CoOOH ↓ + HCl(конц) → CoCl2 + Cl2 + H2O

7.57.KClO3 + MnO2 + KOH → K2MnO4 + KCl + H2O

7.58.KI + KNO2 + H2SO4 → I2 + NO + K2SO4 + H2O

7.59.CuS + HNO3 → CuSO4 + NO + H2O

7.60.Al + HNO3 → Al(NO3)3 + N2O + H2O

Закончите уравнения реакций, подберите коэффициенты методом электронно-ионного баланса. Укажите в ответе сумму коэффициен-

тов левой части уравнения.

7.61.KMnO4 + FeSO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + …

7.62.Mg + H2SO4(конц) → H2S + …

7.63.K2Cr2O7 + FeCl2 + HCl → CrCl3 + FeCl3 + …

7.64.KMnO4 + K2SO3 + H2SO4 → K2SO4 + …

7.65.FeO + HNO3 → NO + …

7.66.KMnO4 + KNO2 + H2O → KNO3 + …

7.67.K2Cr2O7 + SnCl2 + HCl → SnCl4 + CrCl3 + …

7.68.KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → O2 + …

7.69.Zn + HNO3 → NH4NO3 + …

7.70.KMnO4 + K2SO3 + KOH → K2SO4 + …

7.71.Ag + HNO3 → NO + …

7.72.Mg + H2SO4(конц) → S + …

7.73.Cu + HNO3 → NO + …

7.74.KMnO4 + K2SO3 + H2O → K2SO4 + …

7.75.CrCl3 + Cl2 + NaOH → Na2CrO4 + …

35

8. СВОЙСТВА ГЛАВНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

(ТРИАДА ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЕЦ, ХРОМ)

8.1.Назовите возможные степени окисления железа в соединениях и наи-

более устойчивую из них. Составьте для атома железа полную элек-

тронную формулу, укажите число неспаренных электронов.

8.2.Какие степени окисления проявляет кобальт в соединениях? Со-

ставьте полную электронную формулу атома кобальта, укажите значения квантовых чисел для последнего электрона.

8.3Какие степени окисления характерны для никеля в соединениях? Cоставьте полную электронную формулу для атома никеля и его иона в наиболее устойчивой степени окисления. Укажите число протонов,

нейтронов и электронов, содержащихся в данном ионе.

8.4.Составьте электронную формулу атома марганца. Укажите воз-

можные степени oкисления марганца в соединениях. Определите заряд иона марганца, для которого число неспаренных электро-

нов на 3d-подуровне равно 4.

8.5.Составьте электронную формулу атома хрома. Укажите его воз-

можные степени окисления. Сколько неспаренных электронов в невозбужденном атоме?

Составьте уравнения реакций взаимодействия металлов с указан-

ными реагентами, используя метод полуреакций. Укажите сумму ко-

эффициентов второго уравнения.

Cоставьте уравнения реакций, протекающих при осуществлении следующих превращений. Укажите, на каких стадиях протекает окислительно-восстановительная реакция.

36

Цепочка превращений

8.15.FeSO4 →1 Fe(OH)2 →2 Fe(NO3)2 →3 FeO

8.16.Ni(OH)3 →1 NiSO4 →2 Ni(OH)2 →3 NiO

8.17.Co2O3 →1 CoCl2 →2 Co(OH)2 →3 Co(NO3)2

8.18.Mn2O7 →1 KMnO4 →2 MnO2 →3 MnCl2

8.21. Процесс восстановления железа из оксидов протекает ступенчато путем перехода от высших оксидов к низшим по схеме

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe. Одним из восстановителей является монооксид углерода. Составьте уравнения соответствующих реак-

ций. В ответе укажите, сколько электронов отдает одна молекула восстановителя в данных реакциях.

8.22.Как называются природные минералы железа, представленные следующими химическими соединениями: Fe2O3, Fe3O4, FeS2, FeO · Cr2O3, FeCO3. Рассчитайте массовую долю железа в каж-

дом из соединений. В ответе укажите молекулярную массу cоединения, имеющего наибольшее содержание железа.

8.23.В некоторых промышленных растворах сульфат железа (III) яв-

ляется примесью. Его удаляют путем восстановления cульфидом натрия, в результате чего образуется осадок сульфи-

да железа (II) и серы. Cоставьте уравнение протекающей реак-

ции, используя метод полуреакций. В ответе приведите сумму коэффициентов уравнения.

8.24.Какой из гидроксидов металлов семейства железа является наи-

более сильным окислителем? Составьте уравнение реакции взаимодействия данного гидроксида с концентрированной со-

ляной кислотой. В ответе укажите сумму коэффициентов урав-

нения реакции.

8.25. C помощью каких комплексных солей можно обнаружить в растворе ионы Fe2+ и Fe3+? Дайте их названия. Составьте урав-

нения реакций. В ответе укажите число атомов в составе этих комплексных солей.

8.26.Какой из гидроксидов металлов семейства железа наиболее лег-

ко окисляется кислородом воздуха? Составьте уравнение соот-

ветствующей реакции. В ответе приведите молекулярную массу полученного продукта реакции.

37

8.27.При переработке сульфидных руд цветных металлов входящий в их состав пирротин FeS отделяют путем его взаимодействия с серной кислотой в присутствии кислорода, в результате чего образуется сульфат железа (III) и свободная сера. Составьте уравнение реакции, используя метод полуреакций. В ответе укажите сумму коэффициентов.

8.28.Какое простое вещество образуется при взаимодействии гидро-

ксида кобальта (III) c cерной кислотой? Укажите его молеку-

лярную массу. Составьте уравнение реакции, используя метод полуреакций.

8.29.Составьте уравнение реакции взаимодействия хлорида железа

(III) c иодидом калия в водном растворе. Какое простое вещест-

во образуется? Приведите его молекулярную массу.

8.30.Вычислите объем (м3) диоксида серы, полученного при окисли- тельном обжиге 1 т сульфида никеля (Ni3S2) при 1000 °С и дав- лении 101,3 кПа.

8.31.Вычислите энтальпию процесса термического разложения сиде- рита по реакции FeCO3(к) = FeO(к) + СО2(г), если стандартные эн-

тальпии образования FeO(к), CO2(г), FeCO3(к) равны –272, –394 и –750 кДж/моль соответственно.

8.32. Металлотермия – процесс восстановления соединений металлов бо-

лее активными металлами. Вычислите энтальпию реакции алюмо- термического получения кобальта 3Co3O4(к) + 8Al(к) = 9Co(к) +

+ 4Al2O3(к), если стандартные энтальпии образования Co3O4(к)

и Al2O3(к) равны –906,0 и –1678,0 кДж/моль соответственно.

8.33.Сколько тонн чугуна, содержащего 93,3 % Fe, можно получить из 100 т оксида железа (III), содержащего 20 % пустой породы?

8.34.Вычислите массу (кг) ферросплава, содержащего 65 % вольф-

рама, необходимую для получения 1 т легированной стали с со-

держанием 12 % вольфрама.

8.35.Карбонильный способ очистки металла заключается в получе-

нии газообразного карбонильного комплекса металла и даль-

нейшего его разложения. Химизм процесса выражается схемой: Ni(черновой) + 4СО(г) 80 °→C Ni(CO)4(г) 200 →°C Ni(чистый) + 4СО(г)

Определите объем (л) газообразного тетракарбонила никеля

(н.у.), полученного из 1 кг никеля.

8.36.Составьте уравнение реакции взаимодействия перманганата калия с нитритом калия в сернокислой среде. Уравняйте ме-

тодом полуреакций. В ответе укажите сумму коэффициентов уравнения.

38

8.37.Какое соединение марганца может диспропорционировать в водном растворе? Составьте соответствующее уравнение реакции в моле-

кулярной и ионной формах. Дайте название выбранного исходного соединения марганца, укажите в нем степень окисления марганца.

8.38.Закончите уравнения соответствующих окислительно-

восстановительных реакций, используя метод полуреакций. MnO2 + KI + H2SO4 = I2 + …

MnO2 + KNO3 + KOH = NO + …

Какими окислительно-восстановительными свойствами облада-

ет оксид марганца (IV)? Укажите коэффициент перед восстано-

вителем во второй реакции.

8.39.Напишите химические формулы соединений – природных ми-

нералов марганца: пиролюзита, браунита, гаусманита. Вычис-

лите массовую долю марганца в каждом из них. В ответе ука-

жите молекулярную массу наиболее распространенного в при-

роде минерала.

8.40.Оксид марганца содержит 69,6 % марганца. Определите форму-

лу оксида. В ответе укажите степень окисления марганца.

8.41.Составьте уравнение реакции сплавления диоксида марганца

сгидроксидом калия и хлоратом калия. Какое соединение мар-

ганца образуется в результате реакции? В ответе приведите его молекулярную массу.

8.42.Марганцевая руда содержит 57,0 % пиролюзита (MnO2). Какая масса руды (кг) необходима для получения 1 т чугуна, содер-

жащего 0,7 % Mn, если степень восстановления марганца (пере-

ход из руды в чугун) равна 60 %?

8.43.Вычислите массу (кг) ферромарганца, содержащего 80 % мар-

ганца, необходимую для получения 200 кг легированной стали

с содержанием 12 % марганца.

8.44. Рассчитайте, какой объем (мл) 20%-ного раствора серной кислоты

3

(плотность 1,14 г/см ) требуется для полного растворения 7,1 г MnO?

Закончите уравнения реакций и подберите коэффициенты. В отве-

те укажите коэффициент при окислителе.

8.45.KMnO4 + HCl(конц) → …

8.46.KMnO4 + MnSO4 + H2O → …

8.47.KMnO4 + NaNO2 + H2O → …

8.48.MnSO4 + NaBiO3 + H2SO4 → HMnO4 + Bi2(SO4)3 + …

8.49.KMnO4 + H2O2 + H2SO4 →…

39

8.50.Энтальпия реакции алюмотермического восстановления оксида марганца (II) составляет –173,5 кДж/моль Mn. Определите эн-

тальпию реакции восстановления 1 кг оксида марганца (II).

8.51.Вычислите энтальпию реакции карботермического восстанов-

ления марганца из гаусманита по реакции Mn3O4(к) + 4С(к) =

=3Mn(к) + 4СО(г), если стандартные энтальпии образования Mn3O4(к) и СО(г) равны –1385 и –111 кДж/моль соответственно.

8.52.При термическом разложении 79 г перманганата калия получе-

но 4,5 л кислорода (н.у.). Определите степень разложения (%)

перманганата калия.

8.53.Найдите молярную концентрацию хлорид-ионов в 2 М растворе хлорида марганца (II), если степень диссоциации соли равна 50 %.

8.54.На 174 г оксида марганца (IV) подействовали разбавленной азотной кислотой. Сколько потребуется кислоты (моль) для его растворения? Какое соединение марганца при этом образуется?

Какой объем кислорода выделяется?

8.55.В концентрированной серной кислоте растворили 55 г металли-

ческого марганца. Cоставьте уравнение реакции. Cколько по-

требовалось кислоты (моль)? Какой газ и в каком количестве при этом выделяется?

8.56.Составьте молекулярное и ионное уравнения реакций взаимо-

действия гидроксида хрома (III) с раствором серной кислоты.

Укажите сумму коэффициентов в последнем уравнении.

8.57.Составьте молекулярное, ионное и сокращенное ионное уравнения реакции взаимодействия гидроксида хрома (III) с концентрирован-

ным раствором щелочи. Укажите сумму коэффициентов в послед-

нем уравнении.

8.58.Какое количество (кг) хрома можно получить из 1 кг хромисто-

го железняка (FeO ·Cr2O3), содержащего 20 % пустой породы?

8.59.Вычислите массу (кг) феррохрома, содержащего 70 % хрома, необ-

ходимую для получения 500 кг легированной стали с содержанием 30 % хрома.

8.60.Вычислите энтальпию реакции алюмотермического восстановления хрома из оксида, если стандартные энтальпии образования Cr2O3(к)

и Al2O3(к) равны –1140 и –1678 кДж/моль соответственно.

8.61.Cоставьте уравнение реакции спекания хромистого железняка (FeO · Cr2O3) c содой (Na2CO3) в присутствии кислорода, в ре-

зультате которой образуются хромат натрия (Na2CrO4), оксид железа (III) и углекислый газ. Укажите в ответе сумму коэффи-

циентов левой части уравнения.

40