Сувернева И.В. Реакции в водных средах

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерно-экономических систем
Кафедра химии
РЕАКЦИИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ
Методические указания
Санкт-Петербург
2011
1
УДК 546
Рецензент д-р хим. наук, профессор Ю. С. Тверьянович (СПбГУ)
Реакции в водных средах: метод. указания / сост.: О. Л. Сувернева, И. В. Гончарова, О. М. Халина, Р. А. Абакумова; СПбГАСУ. – СПб.,
2011. – 60 с.
Приведены тридцать вариантов расчетной работы, в каждом из которых
содержится по одиннадцать заданий; представлены образец выполнения и оформления расчетной работы, ответы к заданиям.
Приложение содержит справочные данные, необходимые для выполнения
расчетной работы и самостоятельной работы студентов.
Предназначены для самостоятельной работы по химии студентов всех специальностей и форм обучения.
Ил. 1. Библиогр.: 4 назв.
 Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2011
2
Введение
Реакции в водных растворах электролитов, а также превращения
в гетерогенных системах, протекающих с участием компонентов водных растворов электролитов, протекают через стадию электролитической диссоциации. В зависимости от состава раствора электролита
и природы реагентов, находящихся в этом растворе, дальнейшее взаимодействие происходит по одному из следующих механизмов:
• ионообменному, без изменения степени окисления элементов,
входящих в состав реагирующих веществ;
• окислительно-восстановительному, когда наблюдается изменение степени окисления элементов;
• механизму комплексообразования с образованием в водном
растворе устойчивых комплексных ионов, в центре которых расположен металл-комплексообразователь с окружающими его лигандами.
Взаимодействия в водных растворах электролитов распространены в природе, находят широкое применение в технологических процессах, и также имеют важное значение для безопасности жизнедеятельности в условиях развивающегося производства.
Через стадию электролитической диссоциации протекают процессы: образования и растворения горных пород и минералов; ионообменные внутри живых организмов; гидролиза солей в природных водах и почвенном растворе; реакции аэробного и анаэробного окисления в природных водоемах; миграция тяжелых металлов в форме
комплексных соединений в водных объектах и в почве.
К важным процессам в области строительных технологий, протекающим с участием растворов электролитов, относятся:
• отверждение минеральных вяжущих веществ гидравлического твердения;
• получение и очистка металлов методом электролиза из расплавов и растворов электролитов;
• нанесение антикоррозионных покрытий на металлические
изделия.
Разрушение строительных материалов как минерального происхождения, так и металлоконструкций происходит в результате контакта с природными водами или с атмосферной влагой и, следовательно,
протекает при взаимодействии с компонентами водного раствора электролита.
3
Таким образом, изучение реакций в растворах электролитов развивает представления у студентов строительных специальностей о процессах получения строительных материалов, их составе, свойствах,
механизмах разрушения в процессе эксплуатации.
Пример оформления расчетно-графической работы
Задание № 1
В 750 г воды растворили 10,95 г бромида хрома (III). Рассчитайте
молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность
равна 1,0 г/см3.
Решение. Молярная концентрация показывает, какое количество
растворенного вещества содержится в одном литре раствора. Молярную концентрацию (Cм) рассчитаем по формуле
См =
νx
mx ⋅ ρ
=
⋅ 103 ,
V M x (m y + mx )
(1)
где νx – количество растворенного вещества (x), моль; V – объем раствора, л;
Мx – молярная масса растворенного вещества (x), г/моль; mx – масса
растворенного вещества (x), г; my – масса растворителя (y), г; ρ –
плотность раствора, г/см3.
Рассчитаем молярную массу бромида хрома (III):
M x = M(Cr) + 3 ⋅ M(Br) = 52 г/моль + 3 ⋅ 80 г/моль = 292 г/моль .
Подставим численные значения в уравнение (1) и произведем расчет молярной концентрации раствора бромида хрома:
Cм =
10,95 г ⋅ 1 г/ см3
⋅ 103 = 0,049 моль / л .
292 г/ моль ⋅ (750 г + 10,95 г )
(2)
Ответ: Cм = 0,049 моль/л.
Задание № 2
Напишите реакцию гидролиза бромида хрома по первой ступени
в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам. Укажите кислотность среды.
4
Решение. Гидролиз солей – реакция ионного обмена солей с водой, которая сопровождается изменением кислотности (pH) водного
раствора.
Природа продуктов реакции гидролиза зависит от состава соли.
Определим направление гидролиза бромида хрома (III) в водном растворе:
Химическая Кислота и основание, при
формула
взаимодействии которых просоли
исходит образование соли
Cr(OH)3 – слабое трехкислотCrBr3
ное основание
HBr – сильная одноосновная
кислота
Вывод о направлении реакции
гидролиза
Растворение кристаллической
соли в воде сопровождается
гидролизом по катиону Cr3+.
Реакция будет протекать в три
ступени
Запишем реакцию электролитической диссоциации соли и реакцию гидролиза по первой степени в ионной сокращенной и молекулярной форме:
CrBr3 ⇔ Cr 3+ + 3Br −
(3)
Cr 3+ + H 2 O ⇔ Cr (OH )2+ + H +
(4)
CrBr3 + H 2 O ⇔ Cr (OH )Br2 + HBr
(5)
Анализ уравнений (3)–(5) показывает, что в результате гидролиза
бромида хрома (III) по первой ступени в водном растворе образуются
основная соль Cr(OH)Br2 – бромид гидроксохрома (III) и HBr – сильная одноосновная бромоводородная кислота. Следовательно, раствор
характеризуется кислой реакцией среды (pH < 7).
Задание № 3
Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
4,5 % от общего количества растворенной соли.
Решение. Степень гидролиза (α) равна отношению числа ионов,
вступивших в реакцию гидролиза, к исходному числу ионов в растворе. Допустим, что реакция гидролиза CrBr3 при комнатной температуре (298 К) и стандартном давлении (101,3 кПа) протекает только по
5
первой ступени. Тогда степень гидролиза можно определить отношением
α=
[Cr 3 + ]гидр
3+
[Cr ]исх
=
2+
+
[Cr(OH) ] [H ]
=
,
Cм
Cм
(6)
3+
где [Cr ]исх – исходная концентрация ионов хрома (III), образующихся
при диссоциации CrBr3, равная молярной концентрации соли в растворе
(Cм); [Cr(OH)2+] – концентрация ионов хрома (III), вступивших в реак цию
гидролиза, равная концентрации ионов водорода [H+] в растворе. Вывод
о равенстве концентраций вытекает из анализа стехиометрических
коэффициентов уравнений (3)–(5).
На основании уравнения (6) можно рассчитать концентрацию ионов
водорода в водном растворе [H+] и показатель кислотности pH = –lg[H+]:
[H + ] = α ⋅ Cм = 4,5 ⋅10 − 2 ⋅ 4,9 ⋅ 10 − 2 моль/л = 2,2 ⋅ 10 − 3 моль/л,; (7)
pH = −lg(2,2 ⋅ 10 −3 ) = 3 − 0,34 = 2,66 .
Ответ: pH = 2,66.
(8)
Задание № 4
Нагревание раствора бромида хрома (III) или добавление водного раствора KOH к водному раствору CrBr3 приводит к образованию
осадка. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
Решение. Гидролиз солей – обратимая реакция. В результате внешнего воздействия на раствор соли изменения температуры, уменьшения или увеличения концентраций исходных веществ и продуктов реакции происходит смещение химического равновесия.
Для решения задачи воспользуемся принципом Ле Шателье: если на
систему, находящуюся в равновесии, оказать внешнее воздействие, то равновесие смещается в строну, ослабляющую это внешнее воздействие.
1. Влияние температуры на направление реакции гидролиза.
Гидролиз солей протекает с поглощением тепла (∆Hгидр > 0)
и, следовательно, повышение температуры смещает равновесие
в сторону продуктов реакции. Гидролиз усиливается, реакция протекает
по второй и третьей ступени. Запишем соответствующие реакции
в молекулярной и ионной форме:
6
II ступень гидролиза CrBr3:
Cr(OH)Br2 + H 2O ⇔ Cr(OH) 2 Br + HBr
Cr(OH) 2+ + 2Br − + H 2O ⇔ Cr(OH) +2 + 2Br − + H +
(9)
Cr(OH) 2+ + H 2O ⇔ Cr(OH) +2 + H +
III ступень гидролиза CrBr3:
Cr(OH) 2 Br + H 2O ⇔ Cr(OH) 3 + HBr
Cr(OH) 2+ + Br − + H 2O ⇔ Cr(OH) 3 ↓ + Br − + H +
(10)
Cr(OH) 2+ + H 2O ⇔ Cr(OH)3 + H +
2. Влияние KOH на направление реакции гидролиза.
Водный раствор гидроксида калия (KOH) характеризуется щелочной реакцией (pH > 7), так как гидроксид калия является сильным основанием, которое диссоциирует в водном растворе по уравнению реакции
(11)
KOH ⇔ K + + OH −
Добавление к водному раствору CrBr3 гидроксида калия приведет
к уменьшению концентраций продуктов реакции гидролиза соли по
первой ступени Cr(OH)2Br и HBr в соответствии с уравнениями реакций:
Cr(OH)Br2 + 2 KOH = Cr(OH)3 + 2 KBr
Cr(OH)2+ + 2 OH − = Cr(OH)3
(12)
HBr + KOH = H 2O + KBr
(13)
H + + OH − = H 2O
По принципу Ле Шателье равновесие реакции сместится в сторону ее продуктов, т. е. гидролиз усиливается.
Ответ: нагревание раствора бромида хрома (III) или добавление
водного раствора KOH к водному раствору CrBr3 приводит к усилению
гидролиза.
Задание № 5
Определите, в каком направлении сместится равновесие реакции
гидролиза бромида хрома (III) при добавлении серной кислоты, карбо7
ната натрия, хлорида меди (II)? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
Решение. Анализ уравнений (3)–(5) показывает, что в результате
гидролиза CrBr3 в водном растворе образуются ионы водорода [H+]. Следовательно, изменение концентрации ионов водорода [H+] приведет
к смещению равновесия реакции в прямом или обратном направлении.
1. Добавление H2SO4.
Серная кислота является сильным электролитом и в водном растворе диссоциирует по уравнению реакции
(14)
H 2 SO 4 = 2H + + SO 24− , pH < 7.
Увеличение концентрации ионов водорода приведет к подавлению
гидролиза CrBr3 (смещению равновесия в сторону исходных веществ)
в соответствии с уравнением
(15)
Cr (OH )2+ + H + = 2Cr 3+ + H 2 O
2. Добавление Na2CO3.
Карбонат натрия – соль, образованная сильным основанием NaOH
и слабой угольной кислотой H 2CO 3. В водном растворе Na 2CO 3
происходит реакция гидролиза по уравнению
Следовательно, в присутствии хлорида меди (II) гидролиз соли
CrBr3 будет подавлен вследствие увеличения концентрации ионов водорода [H+] в водном растворе:
(19)
Cr (OH )2+ + Cu (OH )+ + 2H + = Cr 3+ + Cu 2+ + 2H 2 O
Ответ: серная кислота и хлорид меди (II) подавляют гидролиз
CrBr3. В присутствии карбоната натрия гидролиз бромида хрома (III)
усиливается.
Задание № 6
Напишите координационную формулу комплексной соли бромида
гексааквахрома (III). Укажите состав внешней и внутренней сферы этого
комплексного соединения, определите координационное число металлакомплексообразователя. Напишите выражение константы нестойкости
для этого соединения.
Решение. Для решения задачи воспользуемся правилами номенклатуры комплексных соединений и запишем координационную формулу бромида гексааквахрома (III):
[Cr
Na 2CO 3 + H 2 O = NaOH + NaHCO 3
2Na + + CO 32− + H 2 O = 2Na + + HCO 32− + OH − , pH > 7
(16)
CO 32− + H 2O = HCO 3− + OH −
Увеличение концентрации ионов OH– приведет к усилению гидролиза CrBr3 (смещению равновесия в сторону продуктов) в соответствии с уравнением реакции
2CrBr3 + 3Na 2CO 3 + 3H 2 O = 2Cr (OH )3 ↓ +3CO 2 ↑ + 6NaBr
(17)
2Cr 3+ + 3CO 32− + 3H 2O = 2Cr (OH )3 ↓ +3CO 2 ↑
3. Добавление CuCl2.
Хлорид меди (II) – соль, образованная слабым основанием Cu(OH)2
и cильной кислотой HCl. В водном растворе CuCl2 гидролизуется по
уравнению
CuCl 2 + H 2 O = Cu (OH )Cl + HCl
Cu 2+ + 2Cl − + H 2 O = Cu (OH )+ + 2Cl − + H + , pH < 7
Cu
2+
+ H 2O = Cu (OH ) + H
+
8
+
(18)
+3
(H 2 O )06 ] Br3−
Данное соединение является комплексной солью, состоящей из
бромид-аниона (Br–) и комплексного катиона гексааквахрома (III) –
[Cr(H2O)6]3+.
В водном растворе комплексные соли подвергаются диссоциации.
Реакция протекает в две ступени. В результате первичной диссоциации
происходит разрыв ионной связи между внешней и внутренней сферами
в соответствии с уравнением реакции
[Cr
+3
(H 2 O )06 ]Br3−
⇔ [Cr (H 2 O )6 ]3+ + 3Br −
(20)
Таким образом, бромид-анион (Br–) входит в состав внешней сферы,
а катион гексааквахрома (III) – [Cr(H2O)6]3+ образует внутреннюю сферу
рассматриваемого комплексного соединения. Диссоциация по первой
ступени происходит практически полностью, так как степень
диссоциации средних солей близка к 100 %.
В результате вторичной диссоциации происходит разрыв прочной
донорно-акцепторной (ковалентной) связи между катионом хрома (III)
9
и лигандами – молекулами воды. В растворе устанавливается равновесие реакции
[Cr(H 2 O)6 ]
3+
⇔ Cr
3+
+ 6H 2 O
(21)
Следовательно, металл-комплексообразователем является катион
хрома в степени окисления «+3». Молекулы воды – лиганды. Координационное число металла-комплексообразователя в рассматриваемом
соединении равно шести, так как каждая молекула воды образует только одну донорно-акцепторную связь с катионом хрома (III).
Отношение между равновесными концентрациями ионов Cr3+
и [Cr(H2O)6]3+ устанавливает константа нестойкости (Кн), выражение
которой имеет вид
Кн =
[Cr 3 + ] ⋅ [H 2O]6
[[Cr(H 2O)6 ]3 + ]
K − e = K+
В исходный раствор бромида хрома (III) поместили металлический калий. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этой системе.
Решение. Все металлы в основном состоянии обладают восстановительными свойствами. Количественной характеристикой окислительно-восстановительной способности металла является величина окислительно-восстановительного потенциала ϕ0. С ростом ϕ0 падает восстановительная способность металла и возрастает окислительная
способность его иона в водном растворе. Ряд электрохимической активности металлов представлен в приложении.
Калий – активный восстановитель, в ряду напряжения расположен значительно левее хрома и водорода. Следовательно, в водном растворе CrBr3 окислительные свойства по отношению к металлическому калию проявляют: ион хрома (III) – Cr3+, вода – H +2 O 2− и ион водорода H+, образующийся в результате гидролиза бромида хрома (III).
Так как в водном разбавленном растворе соли вода находится в избытке, то в первую очередь будет протекать реакция восстановления воды
металлическим калием:
×2
(23)
2H + + 2e = H 2 × 1
В случае значительной концентрации ионов хрома (III) в растворе возможно восстановление этих ионов металлическим калием по
уравнению реакции:
3K 0 + Cr 3+ Br3− = 3K + Br − + Cr 0
K − e = K+
×3
(24)
Cr 3+ + 3e = Cr 0 × 1
(22)
Задание № 7
10
2K 0 + 2H 2+ O 2− = 2K + (O 2− H + ) + H 02 ↑
Задание № 8
Напишите химические реакции взаимодействия металлического
хрома с концентрированной серной и разбавленной азотной кислотами. Уравняйте их методом электронного баланса.
Решение. Концентрированная серная кислота H2SO4 проявляет
сильные окислительные свойства, так как в состав этого соединения
входит сера в высшей степени окисления – «+6». В зависимости от
концентрации кислоты и электрохимической активности металла восстановление серной кислоты сопровождается образованием одного из
продуктов: H2S; S; SO2. Стандартный окислительный потенциал системы Cr3+/Cr– составляет ϕ0 = –0,74 В, что указывает на высокую электрохимическую активность хрома. Следовательно, взаимодействие концентрированной серной кислоты и хрома можно представить уравнением реакции
4H 2+S+ 6O 4− 2 (конц.) + 2Cr 0 = Cr2+ 3 (S+ 6O 4− 2 )3 + S0 + 4H 2+ O − 2
S+ 6 + 6e = S0
0
2Cr − 6e = 2Cr
11
×1
+3
×1
(25)
Окислительные свойства разбавленной и концентрированной азотной кислоты обусловлены присутствием в этом соединении азота
в высшей степени окисления «+5». В результате восстановления азотной кислоты происходит образование одного или нескольких продуктов: NO2, NO, N2O, N2, NH +4 . Состав продуктов реакции зависит отт
концентрации кислоты и электрохимической активности металла. Окисление металлического хрома разбавленной азотной кислотой можно
представить уравнением реакции
30H + N +5O3− 2 (разб.) + 8Cr 0 =
+3
= 8Cr (N
+5
O3− 2 )3
+ 3N 2+ O − 2
↑
ϕ = ϕ 0Меn + /Me +
+15H 2+ O − 2
2N +5 + 8e = 2 N +
×3
Cr 0 − 3e = Cr +3
×8
(26)
Задание № 9
Гальванический элемент составлен из стандартного серебряного
электрода и хромового электрода, погруженного в раствор бромида
хрома (III) с концентрацией 0,001 М. Составьте схему этого гальванического элемента и рассчитайте его электродвижущую силу E (ЭДС).
Решение. Составим схему хромово-серебряного гальванического
элемента:
Cr Cr3+ Ag+ Ag
На схеме одной чертой обозначены границы раздела между поверхностью металлических электродов и водными растворами электролитов – солей соответствующих ионов металлов; двумя чертами обозначена жидкостная диффузионная граница между раствором соли хрома (III) и раствором соли серебра (I).
ЭДС гальванического элемента определяется как разность двух
электродных потенциалов (катода (ϕк) и анода (ϕа)) при условии обратимого протекания всех химических реакций внутри данного гальванического элемента:
E = (ϕк – ϕа) = ∆ϕ, В.
(27)
12
ЭДС связана с изменением свободной энергии Гиббса ∆G равенством
(28)
ΔG = − z FΔϕ = − z F(ϕ к − ϕ а ) .
При условии самопроизвольного протекания реакций и самопроизвольной работы гальванического элемента справедливы неравенства:
(29)
ΔG  0, Δϕ  0, ϕк  ϕа .
Для расчета электродных потенциалов воспользуемся уравнением
Нернста:
[
]
R⋅T
⋅ 2,3 lg Me n + ,
z⋅F
(30)
где ϕ0Me n+ /Me – стандартный электродный потенциал, измеренный по отношению к стандартному водородному электроду при T = 298 К,
давлении p = 101,3 кПа в растворе соли металла с концентрацией
1 моль/л;
[Меn+] – молярная концентрация ионов металла в водном растворе;
R = 8,314 Дж/(моль ⋅ K) – универсальная газовая постоянная;
F = 96 500 Кл/моль – постоянная Фарадея;
T – температура по шкале Кельвина;
z – число электронов, участников обратимой окислительновосстановительной полуреакции:
Меn+ + z ⋅ e = Ме0 .
(31)
При температуре 298 К можно рассчитать произведение констант:
Дж ⋅ моль
8,314
⋅ 298 К
R⋅T
К
⋅ 2,3 = 0,059 В = 59 мB .
⋅ 2,3 =
Кл
F
96 500
моль
Значения стандартных электродных потенциалов представлены
в табл. 2 приложения.
Рассчитаем потенциалы серебряного и хромового электродов
с учетом условия задачи:
ϕ
Ag + /Ag
ϕ
Ag + /Ag
= ϕ0
Ag + /Ag
[ ]
+ 0,059 lg Ag +
= 0,8 + 0,059 lg1 = 0,8 В
13
(32)
ϕ
ϕ
Cr 3+ /Cr
Cr 3+ /Cr
= ϕ0
Cr 3+ /Cr
= −0,74 +
+
[
0,059
lg Cr 3+
3
Составим схему электролиза этой соли:
]
0,059
lg 0,001 = −0,799 В
3
(33)
Так как потенциал серебряного электрода ϕ Ag + /Ag больше потенциала хромового электрода ϕ Cr 3+ /Cr , катодом является серебряный
электрод, а анодом – хромовый . Ток в гальваническом элементе направлен от анода к катоду, т. е. от хромового электрода к серебряному
электроду.
Запишем уравнения окислительно-восстановительных реакций,
протекающих на аноде и катоде, и уравнение суммарного процесса:
а : Cr − 3e = Cr +3 × 1
к : Ag + + e = Ag × 3
(34)
Cr + 3Ag + = Cr +3 + 3Ag
Рассчитаем ЭДС гальванического элемента:
Е =ϕ
Ag + /Ag
−ϕ
Cr 3 + /Cr
= 0,8 В − (−0,799) В = 1,599 В ≈ 1,6 В . (35)
Ответ: ЭДС гальванического элемента Е = 1,6 В.
3+
Графитовый анод (+)
Состав анодного
пространства:
Br−, H2O
−
Cr , 3Br , H2O
Запишем уравнения всех возможных процессов катодного восстановления и анодного окисления и укажем значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов для этих реакций. Значения
стандартных окислительно-восстановительных потенциалов при температуре 25 °C представлены в табл. 4 приложения:
Реакции катодного восстановления
Cr3+ + 3e = Cr0, ϕ0 = − 0,744 В
Реакции анодного окисления
2Br− − 2e = Br2, ϕ0 = 1,07 В
2H2O + 2e = H2↑ + 2OH −, при pH = 7
ϕ = 0,059 В ⋅ 7 = −0,41 В
На катоде всегда протекает процесс
восстановления системы с самым высоким значением окислительновосстановительного потенциала ϕ0
2H2O − 4e = O2↑ + 4H+, ϕ0 = 1,23 В
На аноде всегда протекает процесс
окисления системы с самым низким
значением окислительно-восстановительного потенциала ϕ0
Составим уравнение суммарного процесса и определим продукты,
образующиеся в результате электролиза водного раствора CrBr3:
а : 2Br − − 2e = Вr2
Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе
раствора бромида хрома (III) с инертными электродами. Определите
массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали ток
силой 6 А в течение 1,5 часа.
Решение. Электролиз растворов электролитов протекает через
стадию электролитической диссоциации. Запишем реакцию диссоциации бромида хрома (III):
14
Состав катодного
пространства:
Cr3+, H2O
Состав раствора:
к : 2H 2 O + 2e = H 2 ↑ +2OH − × 1
Задание № 10
CrBr3 ⇔ Cr 3+ + 3Br −
Графитовый катод (–)
(36)
×1
(37)
2H2O + 2Br– = H2↑ + Br2 + 2OH–
В молекулярной форме это уравнение будет иметь следующий вид:
4H2O + 2CrBr3 = H2↑ + 3Br2 + 2Cr(OH)3
(38)
Таким образом, в результате электролиза бромида хрома (III)
c инертными электродами на катоде образуется газообразный водород,
на аноде выделяется бром. Побочным продуктом реакции при катодном восстановлении является Cr(OH)3.
15
Массы и объемы образующихся продуктов определим на основании
объединенного закона Фарадея:
I ⋅t m
V
(39)
=
= 0 ,
F Э m Vэ
где nэ – количество эквивалентов электричества, пропущенного через
раствор и равное количеству эквивалентов вещества, восстановившегося на катоде или окислившегося на аноде в результате электролиза,
моль;
I – сила тока, A; t – время, с; F = 96 500 Кл/моль – постоянная
Фарадея;
m – масса вещества, окислившегося или восстановившегося
в процессе электролиза, г; Эm – эквивалентная масса вещества – участника реакции, г/моль;
nэ =
Vэ0
V – объем выделившегося газа, л;
– эквивалентный объем этого газа при нормальных условиях (T = 273 К, p = 101,3 кПа).
Воспользуемся условием задачи и рассчитаем количество эквивалентов электричества, пропущенного через раствор:
nэ =
6 A ⋅1,5 ч ⋅ 3600
= 0,34 мол .
96 500 Кл/моль
(40)
Определим массу и объем выделившегося водорода при условии,
что его эквивалентная масса составляет 1 г/моль-экв., а эквивалентный объем 11,2 л/моль-экв.:
m(H2) = 0,34 мол × 1 г/моль = 0,34 г,
V(H2) = 0,34 мол × 11,2 л/моль = 3,8 л.
Определим массы выделившихся брома и гидроксида хрома (III)
при условии, что эквивалентные массы этих соединений равны соответственно Эm(Br2) = 80 г/моль; Эm(Cr(OH)3) = (17 ⋅ 3 + 52)/3 = 34,3 г/моль:
m(Br2) = 0,34 моль × 80 г/моль = 27,2 г,
m(Cr(OH)3) = 0,34 моль × 34,3 г/моль = 11,7 г.
Ответ: m(H2) = 0,34 г; V(H2) = 3,8 л; m(Br2) = 27,2 г; m(Cr(OH)3) =
= 11,7 г.
16
Задание № 11
Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cr – Cu в кислой среде и атмосфере.
Решение. Контактной коррозией металлов называется самопроизвольное разрушение металла под воздействием атмосферного кислорода или ионов водорода в кислой водной среде при условии контакта этого металла с другим металлом, характеризующимся меньшей
электрохимической активностью, т. е. более положительным значением электродного потенциала.
Составим схему контакта двух металлов – хрома и меди – при условии коррозии во влажной атмосфере (а) и в кислой водной среде (б):
а)
а)
б)
б)
O2
Cr
–-
+
H+
+
Cu
Cr
Cr
-–
–-
+
+
Cu
Cr
-–
Схема контактной коррозии меди и хрома
во влажной атмосфере (а) и в водной кислой среде (б)
Для сравнения электрохимической активности хрома и меди выпишем значения электродных потенциалов этих металлов из табл. 2
приложения: ϕ0Cr+3/Cr = –0,74 В; ϕ0Cu+2/Cu = +0,34 В. Хром характеризуется более отрицательным значением электродного потенциала по сравнению с медью и, следовательно, является более электрохимически активным металлом. При контакте с медью хром поляризуется положительно (приобретает положительный заряд), а медь поляризуется
отрицательно (приобретает отрицательный заряд).
Во влажной атмосфере будет разрушаться хром, а на поверхности меди будет происходить восстановление молекулярного кислорода
в соответствии с уравнениями реакций
Cr 0 − 3e = Cr 3+ × 4
анодное окисление :
катодное восстановление : O 2 + 4e + 2H 2 O = 4OH − × 3
3O 2 + 4Cr + 6H 2 O = 4Cr (OH) 3
17
(41)
Из уравнения (41) видно, что продуктом контактной коррозии двух
металлов Cu – Cr является малорастворимый гидроксид хрома (III).
В кислом водном растворе разрушению также подвергается хром,
а на поверхности меди произойдет катодное восстановление ионов
водорода в соответствии с уравнениями реакций
Cr 0 − 3e = Cr 3+ × 2
анодное окисление :
катодное восстановление : 2H + + 2e = H 2 ↑ × 3
+
3Cr + 6H = Cr
3+
(42)
+ 3H 2 ↑
В кислой водной среде разрушение хрома, контактирующего
с медью, сопровождается выделением газообразного водорода на поверхности меди и образованием в водном растворе растворимой соли
хрома.
Ответ: контактная электрохимическая коррозия двух металлов Cr – Cu
сопровождается разрушением хрома, медь от коррозии защищена.
Варианты заданий
Вариант № 1
В 500 г воды растворили 8 г сульфата меди (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,01 г/см3. Ответ: 0,1 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата меди по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,054 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 4,27.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата меди при добавлении к раствору соляной кислоты, карбоната
натрия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
18
6. К раствору сульфата меди (II) добавили водный раствор аммиака. Образуется осадок голубого цвета. В избытке аммиака осадок растворяется с образованием комплексного соединения. Напишите соответствующие реакции. Дайте название образовавшемуся комплексному соединению, укажите его координационное число. Напишите
реакции первичной и вторичной диссоциации комплексного соединения и выражение для константы нестойкости.
7. В раствор сульфата меди поместили несколько гранул металлического цинка. Раствор постепенно теряет голубую окраску и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие химические реакции и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции растворения металлической
меди в разбавленной азотной кислоте и концентрированной серной
кислоте. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного медного
электрода и серебряного электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы серебра (I) с концентрацией 0,0001 моль/л. Составьте схему
и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,224 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора сульфата меди c инертными электродами. Определите
силу тока в цепи, необходимую для выделения 50 % меди, содержащейся в 500 мл 0,1 М раствора, если время электролиза составляет
2 часа. Какой объем газа выделится в процессе электролиза в пересчете на нормальные условия? Чему равна масса вступившей в реакцию
воды? Ответ: I = 0,67 А; V(O2) = 0,28 л; m(H2O) = 0,45 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cu – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 2
В 200 г воды растворили 310 мг сульфата никеля (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,01 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата никеля (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
3,5 ⋅ 10–3 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,46.
19
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата никеля при добавлении к раствору серной кислоты, карбоната калия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. Дайте название комплексному соединению состава:
[Ni(NH3)4]SO4. Определите степень окисления и координационное число
комплексообразователя. Напишите уравнения первичной и вторичной
диссоциации этого комплексного соединения.
7. В исходный раствор сульфата никеля поместили мелкодисперсный алюминий. При нагревании раствор постепенно теряет зеленую
окраску и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие
химические реакции и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического никеля с разбавленной и концентрированной азотной кислотой,
с разбавленной и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их
методом электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из стандартного никелевого электрода и никелевого электрода, погруженного
в раствор сульфата никеля с концентрацией 0,0001 моль/л. Составьте
схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,118 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора сульфата никеля c инертными электродами. Определите
силу тока в цепи, необходимую для выделения 50 % никеля, содержащегося в 200 мл 0,01 М раствора, если время электролиза составляет
2 часа. Какой объем газа выделится в процессе электролиза в пересчете на нормальные условия? Чему равна масса разложившейся воды?
Ответ: I = 0,027 А; V(O2) = 11,2 ⋅ 10–3 л; m(H2O) = 18 ⋅ 10"3 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ni – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 3
В 500 г воды содержится 1,39 г карбоната калия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,02 моль/л.
20
2. Напишите реакцию гидролиза карбоната калия по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
10 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 11,3.
4. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
карбоната калия, если раствор нагреть или добавить к нему разбавленную серную кислоту? Напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
карбоната калия при добавлении к раствору гидроксида калия, ацетата
натрия, хлорида меди (II)? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. В водных растворах солей калия возможно образование комплексных соединений, в которых ион K+ входит в состав внешней сферы комплексной соли. Напишите координационную формулу трихлоротриаминплатината (II) калия. Укажите степень окисления и координационное число металла-комплексообразователя. Напишите уравнения
первичной и вторичной диссоциации этого соединения, а также выражение для константы нестойкости.
7. Карбонат калия получили при взаимодействии супероксида калия (KO2) с диоксидом углерода. Напишите соответствующую реакцию, уравняйте ее методом электронного баланса. Укажите, к какому
типу окислительно-восстановительных реакций относится это взаимодействие.
8. К водному раствору карбоната калия последовательно добавили: нитрат кальция, газообразный диоксид углерода, металлический
натрий. Напишите химические реакции, которые будут происходить
в этой системе. Окислительно-восстановительные реакции уравняйте
методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного медного
электрода и железного электрода, погруженного в раствор сульфата
железа (II) с концентрацией 0,01 М. Составьте схему гальванического
элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,839 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора карбоната калия
с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой 4 А
в течение 2 часов. Определите массы и объемы образовавшихся
21
продуктов в пересчете на нормальные условия. Чему равна масса
разложившейся воды? Ответ: m(H2) = 0,298 г; m(O2) = 2,38 г; m(H2O) =
= 2,68 г; V(H2) = 3,3 л; V(O2) = 1,6 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cr – Fe в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 4
рида кобальта с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,089 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора хлорида кобальта с инертными электродами. Определите силу тока в цепи, необходимую для выделения 90 % кобальта, содержащегося в 300 мл 0,01 М раствора, если время электролиза составляет 4 часа (расчет провести без учета гидролиза). Какой объем
газа выделится в процессе электролиза в пересчете на нормальные условия? Ответ: I = 0,036 А; V(Cl2) = 0,06 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Co – Al в кислой среде и атмосфере.
В 450 г воды растворили 234 мг хлорида кобальта (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,004 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида кобальта (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,02 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,1.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида кобальта при добавлении к раствору серной кислоты, сульфида калия, нитрата цинка? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Назовите комплексную соль состава [Co(NH3)4SO4]Cl. Напишите
уравнения первичной и вторичной диссоциации этого комплексного
соединения, выражение константы нестойкости.
7. В раствор хлорида кобальта поместили мелкодисперсный алюминий и нагрели раствор. Напишите все возможные реакции, которые
могут протекать в этой системе, и уравняйте их методом электронного
баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического кобальта с концентрированной азотной кислотой, с разбавленной
и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного кобальтового электрода и кобальтового электрода, погруженного в раствор хло-
В 500 г воды растворили 1,27 г хлорида железа (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,02 моль.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида железа (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,006 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 5,92.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида железа (II) при добавлении к раствору соляной кислоты, сульфита натрия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Напишите координационную формулу хлорида пентаамминцианожелеза (II). Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации
этого комплексного соединения, выражение константы нестойкости.
7. В исходный раствор хлорида железа (II) поместили при нагревании магниевую стружку. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
22
23
Вариант № 5
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического железа с концентрированной азотной кислотой, с разбавленной соляной и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом
электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из железных электродов, погруженных в растворы хлорида железа (II) с различной концентрацией. Составьте схему и рассчитайте отношение концентраций в этих растворах, если ЭДС гальванического элемента составляет 88,5 мВ. Ответ: [C2]/[C1] = 1000.
10. В водный раствор хлорида железа (II) поместили платиновые
электроды и пропускали ток силой 4 А в течение часа. Составьте уравнения всех возможных процессов, протекающих при электролизе этого раствора. Определите массу и объем газа, выделившегося на катоде,
в пересчете на нормальные условия. Ответ: m(Cl2) = 5,3 г; V(Cl2) = 1,7 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Fe – Ni в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 6
В 600 г воды растворили 8,2 г сульфата алюминия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,039 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата алюминия по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
1,0 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 3,1.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок, который растворяется
в избытке щелочи. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата алюминия при добавлении к раствору соляной кислоты, ацетата натрия, хлорида цинка? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. К раствору сульфата алюминия добавили водный раствор гидроксида калия. Наблюдается образование осадка – гидроксида алюми24
ния. В избытке щелочи осадок растворяется с образованием комплексной соли – гексагидроксоалюмината натрия. Напишите соответствующие реакции. Укажите координационное число и степень окисления
металла-комплексообразователя.
7. В исходный раствор сульфата алюминия поместили магниевую
стружку и нагрели его. Напишите все возможные реакции, которые
могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического алюминия с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с разбавленной соляной и концентрированной серной кислотами. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из водородных электродов, погруженных в растворы серной кислоты с различной концентрацией. Составьте схему гальванического элемента
и рассчитайте концентрацию второго раствора, если ЭДС этого гальванического элемента составляет 118 мВ, концентрация первого раствора 0,01 моль/л. Ответ: C2 = 1 моль/л.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора сульфата алюминия с инертными электродами. Определите массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали ток силой 3 А в течение двух часов. Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: m(H2) = 0,22 г; m(O2) = 1,8 г; m(H2O) = 2,0 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cu – Al в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 7
В 800 г воды растворили 152 мг хлорида магния.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,002 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида магния по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,014 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,55.
25
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида магния при добавлении к раствору азотной кислоты, ацетата
калия, хлорида железа (II)? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Количественное определение ионов Mg2+ в природной воде
можно выполнить методом объемного титрования, используя в качестве реагента комплексообразователь трилон Б (двунатриевую
соль этилендиаминотетрауксусной кислоты). Напишите структурную формулу трилона Б и реакцию взаимодействия ионов Mg2+
с этим реагентом.
7. К исходному раствору хлорида магния добавили избыток карбоната натрия. При этом выпадает осадок. Напишите соответствующую реакцию. Рассчитайте массу образовавшегося осадка. Ответ:
m = 0,134 г.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического магния с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной и разбавленной серной кислотой. Уравняйте реакции методом электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из магниевых электродов, погруженных в растворы хлорида магния с различной концентрацией. Составьте схему гальванического элемента
и рассчитайте концентрацию первого раствора, если ЭДС этого гальванического элемента составляет 118 мВ, а концентрация второго раствора 1 моль/л. Ответ: 10–4 моль/л.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора хлорида магния с инертными электродами. Определите
массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали ток
силой 5 А в течение 2 часов. Чему равна масса воды, разложившейся
при катодном восстановлении? Ответ: m(H2) = 0,37 г; m(Cl2) = 13,1 г;
m(H2O) = 6,7 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Mg – Fe в кислой среде и атмосфере.
26
Вариант № 8
В 600 г воды растворили 2,8 г хлорида хрома (III).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,03 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида хрома по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
5,7 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 2,77.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида хрома при добавлении к раствору соляной кислоты, сульфида
натрия, хлорида железа? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Напишите реакцию образования комплексной соли гексагидроксохромата (III) калия. Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя. Напишите реакции первичной
и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости для этого соединения.
7. В исходный раствор хлорида хрома поместили металлический
алюминий и нагрели его. Напишите все возможные реакции, которые
могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического хрома с концентрированной и разбавленной азотной кислотой, с концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из магниевого электрода,
погруженного в раствор хлорида магния с концентрацией 0,1 М, и хромового электрода, погруженного в раствор хлорида хрома с концентрацией 0,0001 М. Составьте схему этого гальванического элемента
и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 1,57 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора хлорида хрома с инертными электродами. Определите
27
массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали ток
силой 5 А в течение часа. Чему равна масса воды, разложившейся при
катодном восстановлении? Ответ: m(H2) = 0,19 г; m(Cl2) = 6,64 г; m(H2O) =
= 3,42 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cr – Fe в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 9
В 700 г воды растворили 11,27 г сульфата цинка.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,1 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата цинка по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,005 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 5,3.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата цинка при добавлении к раствору соляной кислоты, сульфида
калия, хлорида хрома? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Напишите реакцию получения комплексной соли сульфата тетраамминцинка. Определите степень окисления и координационное
число комплексообразователя. Напишите реакции первичной и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости.
7. В исходный раствор сульфата цинка поместили металлический
магний и нагрели его. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного
баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического цинка с концентрированной и разбавленной азотной кислотой, с концентрированной и разбавленной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
28
9. Гальванический элемент составлен из цинкового электрода,
погруженного в раствор сульфата цинка с концентрацией 0,1 М, и хромового электрода, погруженного в раствор сульфата хрома (III) с концентрацией 0,0001 М. Составьте схему гальванического элемента
и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,03 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора сульфата цинка, если анод цинковый. Через раствор пропускали ток силой 2 А
в течение 3 часов. Определите массы образовавшихся продуктов. Чему
равна масса разложившейся воды? Ответ: m(H2) = 0,22 г, m(H2O) = 1,98 г,
масса цинкового анода уменьшится на 7,15 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cr – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 10
В 500 г воды содержится 1,22 г силиката натрия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,02 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза силиката натрия по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
56 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 12,04.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора серной кислоты выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
силиката натрия при добавлении к раствору гидроксида натрия, нитрита калия, хлорида цинка? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. К какому типу относится комплексное соединение Na2[SiF6]?
Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя. Дайте название соединению. Напишите реакцию щелочного гидролиза этой соли с образованием в растворе гидратированной
окиси кремния (IV).
7. Силикат натрия получили сплавлением сульфата натрия с белым песком и углем. Напишите соответствующую реакцию и уравняй29
те ее методом электронного баланса. Учтите, что в процессе реакции
образуются два газообразных вещества.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического
серебра с концентрированной азотной кислотой и с концентрированной
серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из водородного электрода,
погруженного в раствор силиката натрия с концентрацией 0,02 М,
и стандартного серебряного электрода. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. При решении задачи учтите рассчитанное в задании 3 значение pH раствора силиката натрия.
Ответ: 1,5 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора силиката натрия с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой
2 А в течение 3 часов. Определите массы и объемы образовавшихся
продуктов в пересчете на нормальные условия. Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: m(H2) = 0,22 г; m(O2) = 1,76 г; m(H2O) = 1,98 г;
V(H2) = 2,5 л; V(O2) = 1,2 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ag – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 11
В 400 г воды содержится 152 мг хлорида олова (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,002 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида олова (II) по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
12 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 3,62.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему разбавленного раствора гидроксида натрия выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие
реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида олова при добавлении к раствору соляной кислоты, ацетата
30
натрия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. Напишите реакцию образования комплексной соли тетрагидроксостаната (II) натрия. Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя. Напишите реакции первичной
и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости.
7. В исходный раствор хлорида олова поместили металлический
магний и нагрели раствор. Напишите соответствующую реакцию
и уравняйте ее методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического олова с концентрированной и разбавленной азотной кислотой, с концентрированной серной кислотой и водным раствором гидроксида натрия. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового
электрода и водородного электрода, погруженного в раствор хлорида
олова (II) с концентрацией 0,002 моль/л. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. При решении задачи учтите рассчитанное в задании 3 значение pH раствора хлорида олова (II).
Ответ: 0,55 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида олова
с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой 4 А
в течение 2 часов. Определите массы и объемы образовавшихся продуктов в пересчете на нормальные условия. Ответ: m(Cl2) = 10,6 г; V(Cl2) =
= 3,3 л; m(Sn) = 17,7 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Sn – Cu в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 12
В 250 г воды содержится 491 мг нитрата свинца (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 5,9 ⋅ 10–3 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата свинца по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,75 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 4,35.
31
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора гидроксида калия выпадает осадок. Объясните
наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата свинца при добавлении к раствору азотной кислоты, ацетата
калия, хлорида железа (III)? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. Напишите реакцию получения комплексной соли тетрайодоплюмбата (II) калия. Определите степень окисления и координационное число комплексообразователя. Напишите реакции первичной и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости.
7. В исходный раствор нитрата свинца поместили железный гвоздь
и нагрели раствор. Составьте окислительно-восстановительные реакции, которые могут протекать в этой системе, уравняйте их методом
электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического свинца с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной серной кислотой и водным раствором гидроксида калия. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного свинцового электрода и стандартного серебряного электрода. Составьте схему
гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,93 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора нитрата свинца с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой 2 А
в течение 4 часов. Определите массы и объемы образовавшихся продуктов в пересчете на нормальные условия. Ответ: m(O2) = 2,4 г; V(O2) =
= 1,7 л; m(Pb) = 30,8 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Pb – Ag в кислой среде и атмосфере.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,021 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 8,32.
4. При добавлении к приготовленному раствору индикатора фенолфталеина раствор приобретает малиновое окрашивание. Нагревание усиливает окрашивание. Объясните наблюдаемое явление.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
ацетата калия при добавлении к раствору азотной кислоты, сульфита
калия, сульфата железа (II), гидроксида натрия? Ответ подтвердите
соответствующими химическими реакциями.
6. Напишите реакцию образования в водном растворе комплексной соли диацетатоаргентата (I) калия. Приведите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости этого соединения.
7. 147,5 мг металлического калия растворили в 500 мл воды. Напишите соответствующую реакцию, рассчитайте молярную концентрацию продукта в полученном растворе. (Изменением объема раствора в процессе реакции пренебречь.) Ответ: 7,6 ⋅ 10–3 моль/л.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического калия с разбавленной азотной кислотой, с концентрированной серной кислотой и водой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного водородного электрода и водородного электрода, погруженного в раствор гидроксида калия с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,649 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора ацетата калия
с инертными электродами при условии, что в щелочной среде на аноде
окисляется ацетат-анион по уравнению реакции
В 500 г воды содержится 0,49 г ацетата калия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,01 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза ацетата калия по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
2CH 3COO − − 2е – = CH 3 − CH 3 + 2CO 2
Через раствор пропускали ток силой 1 А в течение 5 часов. Определите массы и объемы образовавшихся продуктов в пересчете на нормальные условия. (Эквивалент диоксида углерода принять равным
1 моль.) Определите массу воды, разложившейся на катоде.
Ответ: m(H2) = 0,187 г; V(H2) = 2,09 л; m(CO2) = 8,2 г; V(CO2) = 4,2 л;
m(H2O) = 3,4 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного
процессов при коррозии пары Zn – Ag в кислой среде и атмосфере.
32
33
Вариант № 13
Вариант № 14
В 600 г воды содержится 194,4 мг гидрокарбоната кальция.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,002 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза гидрокарбоната кальция по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,33 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 8,82.
4. При добавлении к приготовленному раствору индикатора фенолфталеина раствор приобретает малиновое окрашивание. Нагревание усиливает окрашивание. Объясните наблюдаемое явление.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
гидрокарбоната кальция при добавлении к раствору соляной кислоты,
сульфита натрия, сульфата никеля (II), гидроксида натрия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Количественное определение ионов Ca2+ в природной воде можно выполнить методом объемного титрования с использованием в качестве реагента-комплексообразователя трилона Б (двунатриевой соли
этилендиаминотетрауксусной кислоты). Напишите структурную формулу
трилона Б и реакцию взаимодействия ионов Ca2+ с этим реагентом.
7. 48 мг металлического кальция растворили в 600 мл воды. Через
раствор пропустили диоксид углерода; при этом образовался осадок,
который растворился при дальнейшем пропускании углекислого
газа. Напишите соответствующие реакции, рассчитайте молярную концентрацию гидрокарбоната кальция в полученном растворе.
Ответ: 0,002 моль/л.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического кальция с разбавленной азотной кислотой, с концентрированной
и разбавленной серной кислотой и водой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из водородного электрода,
погруженного в раствор 0,1 н. серной кислоты, и стандартного цинкового электрода. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,701 В.
34
10. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида кальция с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой
3 А в течение 3 часов. Определите массы и объемы образовавшихся
продуктов в пересчете на нормальные условия. Ответ: m(H2) = 0,336 г;
m(Cl2) = 11,93 г; V(H2) = 3,8 л; V(Cl2) = 3,8 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Fe – Ni в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 15
В 450 г воды содержится 322 мг нитрата марганца (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,004 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата марганца по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,007 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,55.
4. При добавлении к приготовленному раствору гидроксида калия выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите
соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата марганца при добавлении к раствору азотной кислоты, ацетата натрия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. Напишите реакцию образования комплексной соли нитрата гексааминмарганца (II). Приведите уравнения первичной и вторичной
диссоциации, выражение константы нестойкости этого соединения.
7. В исходный раствор нитрата марганца поместили алюминиевый стержень. Напишите соответствующую реакцию и уравняйте ее
методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического марганца с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной и разбавленной серной кислотой. Уравняйте их
методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного свинцового электрода и стандартного марганцевого электрода. Составьте схему
гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 1,05 В.
35
10. Составьте схему электролиза водного раствора нитрата марганца с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой
1 А в течение 4 часов. Определите массы и объемы образовавшихся
продуктов в пересчете на нормальные условия. Ответ: m(H2) = 0,15 г;
m(O2) = 1,2 г; V(H2) = 1,68 л; V(O2) = 0,84 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Pb – Mn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 16
В 300 г воды содержится 0,924 г силиката калия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,02 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза силиката калия по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
56 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 12,04.
4. При нагревании приготовленного раствора и при добавлении
к нему раствора серной кислоты выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующую реакцию.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
силиката калия при добавлении к раствору гидроксида натрия, ацетата
калия, хлорида никеля (II)? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Отверждение жидкого стекла (30%-ного по массе водного раствора силиката калия) протекает быстрее в присутствии комплексной
соли гексафторсиликата натрия. Напишите координационную формулу этого соединения и реакцию разложения в концентрированной соляной кислоте с выделением плавиковой кислоты и фтористого кремния.
7. Силикат калия получили сплавлением сульфата калия с белым
песком и углем. Напишите соответствующую реакцию и уравняйте ее
методом электронного баланса. Учтите, что в процессе реакции образуются два газообразных вещества.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического олова с концентрированной азотной кислотой и с концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
36
9. Гальванический элемент составлен из стандартного медного
электрода и водородного электрода, погруженного в раствор силиката
калия с концентрацией 0,02 М. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. При решении задачи учтите рассчитанное в задании 3 значение pH раствора силиката калия. Ответ: 1,05 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора силиката калия с инертными электродами. Через раствор пропускали ток силой 2 А
в течение 2 часов. Определите массы и объемы образовавшихся продуктов в пересчете на нормальные условия. Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: m(H2) = 0,15 г; m(O2) = 1,2 г; V(H2) = 1,68 л;
V(O2) = 0,84 л; m(H2O) = 1,35 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Mg – Cr в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 17
В 300 г воды растворили 121,5 мг хлорида меди (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,01 г/см3. Ответ: 0,003 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида меди по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,3 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 5,04.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида меди при добавлении к раствору соляной кислоты, карбоната
калия, хлорида цинка? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Составьте координационную формулу хлорида триаквахлоромеди (II). Напишите реакцию образования, уравнения первичной и вторичной диссоциации этого комплексного соединения, выражение константы нестойкости.
7. В раствор хлорида меди поместили несколько гранул металлического алюминия. Раствор постепенно теряет голубую окраску
37
и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие химические реакции и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции растворения металлической
меди в разбавленной азотной кислоте и концентрированной серной
кислоте. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного медного
электрода и никелевого электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы никеля (II) с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему
и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,679 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора хлорида меди c инертными электродами. Определите силу
тока в цепи, необходимую для выделения 50 % меди, содержащейся
в 500 мл 0,1 М раствора, если время электролиза составляет 2 часа.
Какой объем газа выделится в процессе электролиза в пересчете на
нормальные условия? Ответ: m(Cu) = 1,6 г; I = 0,67 A; V(Cl2) = 0,56 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ni – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 18
В 250 г воды растворили 458 мг нитрата никеля (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 1,5 ⋅ 10–2 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата никеля (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
2,8 ⋅ 10 –3 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,37.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата никеля при добавлении к раствору азотной кислоты, гидрокарбоната натрия, хлорида кобальта? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Напишите реакцию получения нитрата гексаамминникеля (II).
Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации этого комплексного соединения, выражение константы нестойкости.
38
7. В исходный раствор нитрата никеля поместили мелкодисперсный алюминий. При нагревании раствор постепенно теряет зеленую
окраску и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие
химические реакции и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического никеля с разбавленной и концентрированной азотной кислотой,
с разбавленной и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их
методом электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из стандартного никелевого электрода и никелевого электрода, погруженного
в раствор нитрата никеля с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,089 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора нитрата никеля (II) c инертными электродами. Определите силу тока в цепи, необходимую для выделения 40 % никеля,
содержащегося в 250 мл 0,01 М раствора, если время электролиза составляет 4 часа. Какой объем газа выделится в процессе электролиза в пересчете на нормальные условия? Чему равна масса разложившейся воды?
Ответ: I = 0,013 A; m(Ni) = 0,059 г; V(O2) = 11,2 ⋅ 0–3 л; m(H2O) = 0,018 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ni – Cu в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 19
В 300 г воды растворили 0,714 г нитрата хрома (III).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,01 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата хрома (III) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
10 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 3.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении
к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые
явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата хрома (III) при добавлении к раствору азотной кислоты, кар39
боната натрия, хлорида железа (III)? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Составьте координационную формулу нитрата триакватриамминхрома (III). Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации
этого комплексного соединения, выражение константы нестойкости.
7. В исходный раствор нитрата хрома (III) поместили металлический алюминий и нагрели его. Напишите все возможные реакции,
которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического хрома с концентрированной азотной кислотой и с концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из цинкового электрода,
погруженного в раствор нитрата цинка с концентрацией 0,01 М, и хромового электрода, погруженного в раствор нитрата хрома с концентрацией 0,0001 М. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора нитрата хрома (III) с инертными электродами. Определите массу разложившейся воды, если через раствор пропускали ток
силой 3 А в течение часа. Чему равны массы и объемы продуктов электролиза в пересчете на нормальные условия? Ответ: m(H2) = 0,11 г;
m(O2) = 0,9 г; V(H2) = 1,23 л; V(O2) = 0,62 л; m(H2O) = 0,99 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cr – Ag в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 20
В 400 г воды растворили 73,4 мг нитрата кобальта (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,001 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата кобальта (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,35 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 5,46.
40
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата кобальта при добавлении к раствору серной кислоты, сульфита калия, нитрата свинца? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. К раствору нитрата кобальта (II) добавили избыток концентрированного раствора аммиака. В присутствии молекулярного кислорода происходит образование комплексной соли: нитрата гидроксопентаамминкобальта (III). Напишите соответствующую реакцию. Укажите координационное число, состав внешней и внутренней сферы этого
комплексного соединения.
7. Исходный раствор нитрата кобальта нагрели до температуры,
близкой к кипению, и поместили в него мелкодисперсный алюминий.
Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этой
системе. Уравняйте реакции методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического кобальта с концентрированной азотной кислотой, с разбавленной
и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного кобальтового электрода и кобальтового электрода, погруженного в раствор нитрата кобальта с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,089 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора нитрата кобальта (II) с инертными электродами. Определите силу тока в цепи, необходимую для выделения 90 % кобальта,
содержащегося в 300 мл 0,01 М раствора, если время электролиза составляет 4 часа. Какой объем газа выделится в процессе электролиза
в пересчете на нормальные условия? Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: m(Co) = 0,16 г; I = 0,036 A; V(O2) = 0,03 л; m(H2O) =
= 0,049 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Co – Al в кислой среде и атмосфере.
41
Вариант № 21
В 500 г воды растворили 340 мг хлорида цинка.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,005 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида цинка по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся
продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,02 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,0.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида цинка при добавлении к раствору азотной кислоты, карбоната
калия, хлорида хрома? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. К раствору хлорида цинка добавили водный раствор гидроксида калия до образования осадка. В избытке гидроксида калия осадок
растворяется с образованием комплексного соединения. Напишите соответствующие реакции. Дайте название образовавшемуся комплексному соединению, укажите его координационное число. Напишите
реакции первичной и вторичной диссоциации комплексного соединения и выражение для константы нестойкости.
7. В исходный раствор хлорида цинка при нагревании поместили
металлический магний. Напишите все возможные реакции, которые
могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического цинка с концентрированной и разбавленной азотной кислотой, с концентрированной и разбавленной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из цинкового электрода,
погруженного в раствор хлорида цинка с концентрацией 0,0001 М,
и хромового электрода, погруженного в раствор хлорида хрома (III)
с концентрацией 0,1 М. Составьте схему гальванического элемента
и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,118 В.
42
10. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида цинка, если анод цинковый. Через раствор пропускали ток силой 1 А в течение 4 часов. Определите массы разложившихся веществ, массы
и объемы образовавшихся газов при нормальных условиях. Ответ:
m(Zn) = 4,8 г; m(H2O) = 2,7 г; m(H2) = 0,15 г; V(H2) = 1,67 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ni – Zn в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 22
В 250 г воды содержится 0,41 г ацетата натрия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,02 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза ацетата натрия в молекулярной
и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,015 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 8,48.
4. При добавлении к приготовленному раствору индикатора фенолфталеина раствор приобретает малиновое окрашивание. Нагревание усиливает окрашивание. Объясните наблюдаемое явление.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
ацетата натрия при добавлении к раствору серной кислоты, силиката
калия, хлорида железа (II), гидроксида натрия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Кристаллический ацетат натрия добавили к водному раствору
нитрата свинца (II). В присутствии ацетат-ионов происходит образование комплексной соли тетраацетоплюмбата (II) натрия. Составьте координационную формулу этого соединения. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости.
7. Металлический натрий растворили в водном растворе уксусной кислоты. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этой системе.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического натрия с разбавленной азотной кислотой, с концентрированной
и разбавленной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного
баланса.
43
9. Гальванический элемент составлен из стандартного водородного электрода и водородного электрода, погруженного в раствор гидроксида натрия с концентрацией 0,01 моль/л. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 0,708 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора ацетата натрия
с инертными электродами при условии, что в щелочной среде на аноде
окисляется ацетат-анион по уравнению реакции:
2CH 3COO − − 2е – = CH 3 − CH 3 + 2CO 2
Через раствор пропускали ток силой 0,5 А в течение 4 часов. Чему
равны объемы выделившихся газов при нормальных условиях? Ответ:
V(H2) = 0,84 л; V(CO2) = 1,68 л; V(C2H6) = 0,84 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cu – Al в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 23
7. В исходный раствор хлорида марганца (II) поместили металлический магний. Магний растворяется. При нагревании растворение
происходит быстрее. Напишите реакции, которые приводят к растворению магния, уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического марганца с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной и разбавленной серной кислотой. Уравняйте реакции методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из медного электрода, погруженного в раствор сульфата меди (II) с концентрацией 0,01 моль/л,
и стандартного марганцевого электрода. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте его ЭДС. Ответ: 1,46 В.
10. Составьте схему электролиза водного раствора хлорида марганца (II) с инертными электродами. Через раствор пропускали ток
силой 0,5 А в течение 4 часов. Определите массы и объемы образовавшихся продуктов в пересчете на нормальные условия. Ответ:
m(H2) = 0,075 г; m(Cl2) = 2,66 г; V(H2) = 0,84 л; V(Cl2) = 0,84 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ag – Mn в кислой среде и атмосфере.
В 300 г воды содержится 378 мг хлорида марганца (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,01 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида марганца (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,004 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,40.
4. В каком направлении сместится равновесие гидролиза хлорида
марганца (II) при нагревании и добавлении к приготовленному раствору гидроксида калия? Напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида марганца (II) при добавлении к раствору разбавленной серной кислоты, ацетата калия, нитрата алюминия? Ответ подтвердите
соответствующими химическими реакциями.
6. К водному раствору хлорида марганца (II) добавили избыток
гидроксида натрия. В щелочной среде возможно образование комплексной соли состава Na[Mn(OH)3]. Дайте название этому соединению.
Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражение константы нестойкости данного соединения.
В 400 г воды растворили 304 мг сульфата железа (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,005 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата железа (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,012 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,22.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата железа (II) при добавлении к раствору серной кислоты, силиката натрия, нитрата алюминия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
44
45
Вариант № 24
6. Качественное определение ионов Fe2+ в водном растворе осуществляется добавлением красной кровяной соли (гексацианоферрата
(III) калия). В результате реакции образуется осадок интенсивно-синего цвета: берлинская лазурь (гексацианоферрат (III) железа (II)). Напишите соответствующую качественную реакцию. Укажите степень окисления и координационное число металла-комплексообразователя в этих
комплексных соединениях.
7. В исходный раствор сульфата железа (II) поместили алюминиевый стержень и нагрели раствор. Напишите все возможные реакции,
которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического железа с концентрированной азотной кислотой, с разбавленной серной и концентрированной серной кислотами. Уравняйте их методом
электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из железных электродов, погруженных в растворы сульфата железа (II)
с различной концентрацией. Составьте схему и рассчитайте отношение концентраций в этих растворах, если ЭДС этого гальванического
элемента составляет 236 мВ. Ответ: C2/C1 = 108.
10. Через раствор сульфата железа (II) с концентрацией 0,005 М
пропускали постоянный ток силой 5 А в течение 2 часов. Составьте
уравнения всех возможных процессов, которые могут протекать при
катодном восстановлении с учетом гидролиза и значения показателя
кислотности этого раствора. Определите массу продукта анодного окисления. Чему равна масса воды, разложившейся на аноде? Ответ:
m(O2) = 2,98 г; m(H2O) = 3,36 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Fe – Ag в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 25
В 500 г воды растворили 6,5 г хлорида никеля (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 9,6 ⋅ 10–2 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида никеля (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
46
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,001 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида никеля (II) при добавлении к раствору соляной кислоты, гидрокарбоната натрия, нитрата алюминия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Составьте координационную формулу и определите координационное число хлорида тетраамминникеля (II). Напишите химическую
реакцию, с помощью которой можно обнаружить ион Ni+2 в составе
этой соли.
7. В исходный раствор хлорида никеля (II) поместили магниевую
стружку. При нагревании раствор постепенно теряет зеленую окраску
и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие химические реакции и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического
никеля с разбавленной и концентрированной азотной кислотой, с разбавленной и концентрированной серной кислотой, водным горячим раствором нитрата серебра. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного никелевого электрода и алюминиевого электрода, погруженного в раствор хлорида алюминия с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 1,47 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе водного раствора хлорида никеля (II) c никелевыми электродами.
Определите массу образовавшегося продукта, если электролиз проводили в течение 2 часов при силе тока 1 А. Ответ: m(Ni) = 2,2 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Ni – Fe в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 26
В 350 г воды растворили 2,1 г сульфата магния.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,05 моль/л.
47
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Sn – Mg в кислой среде и атмосфере.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата магния по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,003 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 5,82.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата магния при добавлении к исходному раствору серной кислоты, растворов силиката калия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите
соответствующими химическими реакциями.
6. К какому типу принадлежит комплексное соединение
[Pt(NH3)4Br2]SO4? Определите степень окисления и координационное
число комплексообразователя. Дайте название этому соединению. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации, выражение
константы нестойкости.
7. К исходному раствору сульфата магния добавили избыток карбоната натрия. При этом выпадает осадок. Напишите соответствующую реакцию. Рассчитайте массу образовавшегося осадка. Ответ:
m(MgCO3) = 1,47 г.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического магния с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной и разбавленной серной кислотой, водным раствором хлорида олова (II). Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Концентрационный гальванический элемент составлен из магниевых электродов, погруженных в растворы сульфата магния с различной концентрацией. Составьте схему гальванического элемента
и рассчитайте концентрацию первого раствора, если ЭДС этого гальванического элемента составляет 236 мВ, а концентрация второго раствора 0,2 моль/л. Ответ: C1 = 2 ⋅ 10–9 моль/л.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора сульфата магния с инертными электродами. Определите
массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали ток
силой 5 А в течение 0,5 часа. Чему равна масса разложившейся воды?
Ответ: m(H2) = 0,093 г; m(O2) = 0,74 г; m(H2O) = 0,84 г.
В 700 г воды растворили 1,138 г хлорида железа (III).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,01 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза хлорида железа (III) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
86 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 2,06.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
хлорида железа (III) при добавлении к раствору соляной кислоты, ортофосфата натрия, бромида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Присутствие ионов железа (III) в водном растворе можно обнаружить действием избытка роданида калия (KCNS). Роданид калия взаимодействует с ионами железа (III) с образованием ярко-красной комплексной соли гексароданоферрата (III) калия. Напишите соответствующую реакцию. Укажите координационное число комплексного аниона,
состав внешней и внутренней сферы комплексной соли.
7. В исходный раствор хлорида железа (III) при нагревании поместили алюминиевый порошок. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического железа с концентрированной азотной кислотой, с разбавленной соляной и концентрированной серной кислотой, водным раствором хлорида меди. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из железного электрода,
погруженного в раствор хлорида железа (III) с концентрацией 0,1 моль/л,
48
49
Вариант № 27
и медного электрода, погруженного в раствор хлорида меди (II)
с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого
гальванического элемента. Ответ: 0,31 В.
10. Через раствор хлорида железа (III) с молярной концентрацией
0,01 моль/л пропускали постоянный электрический ток силой 2 А
в течение 4 часов. Составьте уравнения всех возможных процессов,
протекающих при электролизе раствора с инертными электродами.
Определите массу и объем газа, выделившегося на аноде, в пересчете
на нормальные условия. Для решения задачи учтите гидролиз по первой ступени и pH раствора хлорида железа (III), рассчитанный в задании 3. Ответ: m(Cl2) = 10,6 г; V(Cl2) = 3,3 л.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Fe – Pb в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 28
и наблюдается выделение газа. Напишите соответствующие химические реакции, уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции растворения металлической
меди в разбавленной азотной кислоте и концентрированной серной
кислоте. Уравняйте эти реакции методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из медного электрода, погруженного в раствор нитрата меди (II) с концентрацией 0,02 моль/л,
и свинцового электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы
свинца (II) с концентрацией 0,0002 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 0,53 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора нитрата меди c инертными электродами. Определите силу
тока в цепи, необходимую для выделения 70 % меди, содержащейся
в 600 мл 0,02 М раствора, если время электролиза составляет 1,5 часа.
Какой объем газа выделится в процессе электролиза в пересчете на
нормальные условия? Чему равна масса воды, разложившейся на аноде? Ответ: I = 0,3 A; V(O2) = 9,4 ⋅ 10–2 л; m(H2O) = 0,151 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Cu – Ni в кислой среде и атмосфере.
В 600 г воды растворили 2,27 г нитрата меди (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,01 г/см3. Ответ: 0,02 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза нитрата меди (II) по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,1 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 4,70.
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
нитрата меди (II) при добавлении к раствору азотной кислоты, карбоната натрия, сульфата цинка? Ответ подтвердите соответствующими
химическими реакциями.
6. Дайте название комплексному соединению: [Cu(H2O)4](NO3)2.
Определите тип комплексного соединения, степень окисления комплексообразователя, координационное число. Составьте уравнения первичной и вторичной диссоциации.
7. В раствор нитрата меди (II) поместили несколько гранул металлического алюминия. Раствор постепенно теряет голубую окраску
В 800 г воды растворили 653 мг йодида алюминия.
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,002 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза йодида алюминия по первой ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
6 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 3,92.
4. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
йодида алюминия при добавлении к раствору азотной кислоты, нитрита натрия, хлорида никеля? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
5. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемые явления и напишите соответствующие реакции.
50
51
Вариант № 29
6. Гидроксид алюминия растворяется в избытке щелочи с образованием комплексной соли: гексагидроксоалюмината калия. Напишите
уравнения реакций: образования соли, первичной и вторичной диссоциации комплексной соли; выражение для константы нестойкости.
7. В исходный раствор йодида алюминия поместили металлический кальций и нагрели раствор. Напишите все возможные реакции,
которые могут протекать в этом растворе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического алюминия с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с разбавленной соляной и концентрированной серной кислотой. Уравняйте их методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного алюминиевого электрода и свинцового электрода, погруженного в раствор нитрата свинца с концентрацией 0,1 моль/л. Составьте схему гальванического элемента и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента.
Ответ: 1,5 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора йодида алюминия с инертными электродами. Определите массы образовавшихся продуктов, если через раствор пропускали
ток силой 2,5 А в течение трех часов. Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: m(I2) = 35,6 г; m(H2) = 0,28 г; m(H2O) = 5,04 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Fe – Al в кислой среде и атмосфере.
Вариант № 30
В 300 г воды растворили 139,5 мг сульфата кобальта (II).
1. Рассчитайте молярную концентрацию приготовленного раствора, если его плотность равна 1,0 г/см3. Ответ: 0,003 моль/л.
2. Напишите реакцию гидролиза сульфата кобальта (II) по первой
ступени в молекулярной и ионной форме. Дайте название образовавшимся продуктам.
3. Рассчитайте pH приготовленного раствора, если известно, что
к моменту установления равновесия в реакцию гидролиза вступило
0,02 % от общего количества растворенной соли. Ответ: pH = 6,22.
52
4. При нагревании приготовленного раствора или при добавлении к нему раствора щелочи выпадает осадок. Объясните наблюдаемое явление и напишите соответствующие реакции.
5. В каком направлении сместится равновесие реакции гидролиза
сульфата кобальта при добавлении к раствору серной кислоты, карбоната калия, хлорида алюминия? Ответ подтвердите соответствующими химическими реакциями.
6. Дайте название комплексному соединению [Co(NH3)5Cl]SO4.
Определите тип комплексного соединения, степень окисления комплексообразователя, координационное число. Составьте уравнения первичной и вторичной диссоциации. Напишите химическую реакцию,
с помощью которой можно доказать присутствие SO 24 – -иона во внешней сфере этого комплексного соединения.
7. В исходный раствор сульфата кобальта поместили магниевую
стружку и нагрели раствор. Напишите все возможные реакции, которые могут протекать в этой системе, и уравняйте их методом электронного баланса.
8. Напишите химические реакции взаимодействия металлического кобальта с концентрированной и разбавленной азотной кислотой,
с концентрированной серной кислотой. Уравняйте эти реакции методом электронного баланса.
9. Гальванический элемент составлен из стандартного серебряного электрода и кобальтового электрода, погруженного в раствор нитрата кобальта с концентрацией 0,001 моль/л. Составьте схему и рассчитайте ЭДС этого гальванического элемента. Ответ: 1,17 В.
10. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе раствора сульфата кобальта с графитовыми электродами. Определите силу тока в цепи, необходимую для выделения 60 % кобальта,
содержащегося в 500 мл 0,003 М раствора, если время электролиза составляет 0,5 часа. Какой объем газа выделится в процессе электролиза
в пересчете на нормальные условия? Чему равна масса разложившейся воды? Ответ: I = 0,096 A; V(O2) = 0,01 л; m(H2O) = 0,016 г.
11. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов при коррозии пары Co – Fe в кислой среде и атмосфере.
53
ПРИЛОЖЕНИЕ
Константы диссоциации некоторых слабых
кислот в водных растворах при 25 °С
Электролит
Азотистая кислота
Аминоуксусная кислота
(глицин)
Кремниевая кислота
Масляная (бутановая)
кислота
Муравьиная кислота
Ортоборная кислота
НNО2
Числовое значение
констант диссоциации
К = 4,0 ⋅ 10−4
NH2CH2COOH
К = 1,7 ⋅ 10−10
H2SiO3
К1 = 2,2 ⋅ 10−10
К2 = 1,6 ⋅ 10−12
Формула
C3H7COOH
HCOOH
H3ВO3
Ортофосфорная кислота
H3PO4
Сернистая кислота
H2SO3
Сероводородная кислота
H2 S
Циановодородная
(синильная) кислота
HCN
Угольная кислота
Уксусная кислота
Фторводородная кислота
Хлорноватистая кислота
Таблица 1
H2CO3
CH3COOH
HF
HOCl
54
К = 1,5 ⋅ 10−5
К = 1,76 ⋅ 10−4
К1 = 5,8 ⋅ 10−10
К2 = 1,8 ⋅ 10−13
К3 = 1,6 ⋅ 10−14
К1 = 7,7 ⋅ 10−3
К2 = 6,2 ⋅ 10−8
К3 = 2,2 ⋅ 10−13
К1 = 1,7 ⋅ 10−2
К2 = 6,2 ⋅ 10−8
К1 = 5,7 ⋅ 10−8
К2 = 1,2 ⋅ 10−15
Константы диссоциации некоторых слабых
оснований в водных растворах при 25 °С
Электролит
Формула
Al(OH)3
Таблица 2
Числовое значение
констант диссоциации
К3 = 1,38 ⋅ 10−9
Алюминия гидроксид
Аммиак
(гидроксид аммония)
Серебра гидроксид
Бария гидроксид
Кальция гидроксид
Кобальта (II) гироксид
Хрома (III) гидроксид
Меди (II) гидроксид
Железа (II) гидроксид
NH4OH
К = 1,8 ⋅ 10−5
Ag(OH)
Ba(OH)2
Ca(OH)2
Co(OH)2
Cr(OH)3
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Железа (III) гидроксид
Fe(OH)3
Магния гидроксид
Марганца (II) гидроксид
Никеля (II) гидроксид
Mg(OH)2
Mn(OH)2
Ni(OH)2
Свинца (II) гидроксид
Pb(OH)2
Олова (II) гидроксид
Цинка гидроксид
Sn(OH)2
Zn(OH)2
К = 5,0 ⋅ 10−3
K2 = 2,3 ⋅ 10−1
К2 = 4,0 ⋅ 10−2
К2 = 7,94 ⋅ 10−5
К3 = 1,02 ⋅ 10−10
К2 = 3,4 ⋅ 10−7
К2 = 6,2 ⋅ 10−8
К2 = 1,82 ⋅ 10−11
К3 = 1,35 ⋅ 10−12
К2 = 2,5 ⋅ 10−4
К2 = 5,0 ⋅ 10−4
К2 = 8,31 ⋅ 10−4
К1 = 9,55 ⋅ 10−4
К2 = 3,0 ⋅ 10−8
К2 = 3,5 ⋅ 10−10
К2 = 4,0 ⋅ 10−5
К = 7,2 ⋅ 10−10
К1 = 4,3 ⋅ 10−7
К2 = 5,6 ⋅ 10−11
К = 1,75 ⋅ 10−5
К = 7,2 ⋅ 10−4
К = 3,0 ⋅ 10−8
55
Таблица 3
Стандартные электродные потенциалы металлов (ϕ ) при 25 °С
0
Элемент
Электродный процесс
0
ϕ ,В
Li
Li − e ↔ Li
+
−3,04
Cs
Cs − e ↔ Cs+
−3,03
Rb
+
−2,98
K
Rb − e ↔ Rb
+
K−e ↔ K
−2,93
+2
Ba
Ba − 2e ↔ Ba
Sr
Sr − 2e ↔ Sr+2
Ca
Ca − 2e ↔ Ca
−2,91
−2,89
+2
−2,87
+
−2,71
Na
Na − e ↔ Na
Mg
Mg − 2e ↔ Mg+2
Таблица 4
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы
(ϕ0) при 25 °С
Элемент
Al
As
Au
Ba
Bi
Br
Cl
−2,37
Al − 3e ↔ Al
+3
−1,66
Ti
Ti −2e ↔ Ti
+2
−1,63
Co
Mn
Mn − 2e ↔ Mn+2
−1,18
Cr
Al
Zn
Zn −2e ↔ Zn
+2
−0,76
Cr
Cr − 3e ↔ Cr+3
−0,74
Fe
+2
Fe − 2e ↔ Fe
−0,44
Cd
Cd − 2e ↔ Cd+2
−0,40
Co
+2
−0,28
+2
−0,26
+2
−0,14
+2
Ni
Sn
Co − 2e ↔ Co
Ni − 2e ↔ Ni
Sn − 2e ↔ Sn
Pb
Pb − 2e ↔ Pb
−0,13
H
H2 − 2e ↔ 2H+
0,00
Sb
Sb − 3e ↔ Sb+3
+0,20
Bi
Bi − 3e ↔ Bi+3
+0,317
Cu
Hg
Ag
Pt
Au
+2
+0,34
+2
+0,79
+
+0,80
+2
+1,18
Cu − 2e ↔ Cu
Hg − 2e ↔ Hg
Ag − e ↔ Ag
Pt −2e ↔ Pt
Au − 3e ↔ Au
56
+3
Cu
F
Fe
H
Hg
I
2H+ + 2e− = H2 / ϕ = ϕ0 – 0,059 pH
ϕ0 , В
−2,35
+0,56
+1,50
+1,69
−2,90
+0,21
+1,07
+1,34
+1,36
+1,49
+0,63
+1,19
−0,28
+1,81
−0,74
−0,13
+1,33
+0,15
+0,34
+0,52
+2,87
−0,44
−0,04
+0,77
−2,25
0,000
Hg2+2 + 2e− = 2Hg
Hg+2 + 2e− = Hg
2Hg+2 + 2e− = Hg2+2
I2(к) + 2e− = 2I−
−
2IO3 + 12H+ + 10e− = I2(к) + 6H2O
2HIO + 2H+ + 2e− = I2(к) + 2H2O
+0,79
+0,85
+0,92
+0,54
+1,19
+1,45
Электродный процесс
AlO2− + 2H2O + 3e− = Al + 4OH−
H3AsO4 + 2H+ + 2e− = HAsO2 + 2H2O
Au+3 + 3e− = Au
Au+ + e− = Au
Ba+2 + 2e− = Ba
Bi+3 + 3e− = Bi
Br2(ж) + 2e− = 2Br−
HOBr + H+ + 2e− = Br− + H2O
Cl2(г) + 2e− = 2Cl−
HOCl + H+ + 2e− = Cl− + H2O
ClO3− + 3H2O + 6e− = Cl− + 6OH−
ClO4− + 2H+ + 2e− = ClO3− + H2O
Co+2 + 2e− = Co
Co+3 + e− = Co2+
Cr+3 + 3e− = Cr
−2
CrO4 + 4H2O + 3e− = Cr(OH)3 + 5OH−
Cr2O7−2 + 14H+ + 6e− = 2Cr+3 + 7H2O
Cu+2 + e− = Cu+
Cu+2 + 2e− = Cu
Cu+ + e− = Cu
F2 + 2e− = 2F−
Fe+2 + 2e− = Fe
Fe+3 + 3e− = Fe
Fe+3 + e− = Fe+2
H2 + 2e− = 2H−
+1,50
57
Окончание табл. 4
Элемент
Mn
N
O
Электродный процесс
MnO4− + e− = MnO4−2
−
MnO4 + 2H2O + 3e− = MnO2 + 4OH−
MnO2 + 4H+ + 2e− = Mn+2 + 2H2O
MnO4− + 8H+ + 5e− = Mn+2 + 4H2O
MnO42− + 4H+ + 2e− = MnO2 + 2H2O
NO3− + 4H+ + 4e− = NO + 2H2O
NO3− + 2H+ + 2e− = NO2− + H2O
NO3− + 2H+ + e− = NO2 + H2O
ϕ0 , В
+0,56
+0,60
+1,23
+1,51
+2,257
+0,96
+0,835
+0,78
O2 + 4H+ + 4e− = 2H2O / ϕ = ϕ0 – 0,059 pH
+1,23
+
P
Pb
S
Se
Sn
Te
Zn
−
O2 + 2H + 2e = H2O2
H2O2 + 2H+ + 2e− = 2H2O
H3PO4 + 2H+ + 2e− = H3PO3 + H2O
Pb+2 + 2e− = Pb
PbO2 + 4H+ + 2e− = Pb+2 +2H2O
Pb+4 + 2e− = Pb2+
–2
PbO2 + SO4 + 4H+ + 2e− = PbSO4 + 2H2O
S + 2e− = S−2
−2
SO4 +4H+ + 2e− = H2SO3 + H2O
SO4−2 +2H+ + 2e− = SO3−2 + H2O
S2O8−2 +2e− = 2SO4−2
Se + 2H+ + 2e− = H2Se
Sn+2 + 2e− = Sn
Sn+4 + 2e− = Sn+2
Te + 2H+ + 2e− = H2 Te
−2
ZnO2 + 2H2O + 2e− = Zn + 4OH−
Zn2+ + 2e− = Zn
58
+0,68
+1,78
−0,28
−0,13
+1,449
+1,69
+1,685
−0,447
+0,17
+0,36
+2,010
−0,40
−0,14
+0,15
−0,72
−1,22
Рекомендуемая литература
1. Глинка Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии / Н. Л. Глинка. –
М.: Интеграл-пресс, 2005. – 240 с.
2. Химия. Сборник задач и упражнений: учеб. пособие для студентов технических вузов строительного профиля / под ред. Л. И. Акимова. – СПб.: СПбГАСУ,
2008. – 268 с.
3. Инчик В. В. Строительная химия: учеб. пособие / В. В. Инчик. – М.;
СПб.: Изд-во АСВ; СПбГАСУ, 1995. – 128 с.
4. Константы неорганических веществ: справочник / под ред. Р. А. Лидина. – М.: Дрофа, 2008. – 685 с.
Оглавление
Введение .................................................................................................................. 3
Пример оформления расчетно-графической работы ....................................... 4
Варианты заданий ............................................................................................. 18
Приложение ....................................................................................................... 54
Рекомендуемая литература ................................................................................... 59
−0,76
59
РЕАКЦИИ В ВОДНЫХ СРЕДАХ
Методические указания
Составители:
Сувернева Ольга Леонидовна,
Гончарова Ирина Викторовна,
Халина Ольга Михайловна,
Абакумова Римма Алексеевна
Редактор О. Д. Камнева
Корректоры М. А. Молчанова, А. А. Стешко
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати 09.11.11. Формат 60×84 1/8. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. 3,5. Тираж 500 экз. Заказ 131. «С» 68.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 5.
60