Материал: Строение вещества

Варианты контрольных заданий

Вариант	Номер задачи
1	2.1	2.16	2.31	2.46
2	2.2	2.17	2.32	2.47
3	2.3	2.18	2.33	2.48
4	2.4	2.19	2.34	2.49
5	2.5	2.20	2.35	2.50
6	2.6	2.21	2.36	2.51
7	2.7	2.22	2.37	2.52
8	2.8	2.23	2.38	2.53
9	2.9	2.24	2.39	2.54
10	2.10	2.25	2.40	2.55
11	2.11	2.26	2.41	2.56
12	2.12	2.27	2.42	2.57
13	2.13	2.28	2.43	2.58
14	2.14	2.29	2.44	2.59
15	2.15	2.30	2.45	2.60

ПРИЛОЖЕНИЕ

Константы диссоциации некоторых слабых электролитов

в водных растворах при 25⁰С

Электролит			К
Азотистая кислота	HNO2		2,6 ∙10-5
Аммония гидроксид	NH4OH		4 ∙10-4
Борная кислота	H3BO3	K1	5,8 ∙10-4
Бромноватистая кислота	HOBr		2,1 ∙ 10-9
Водорода пероксид	H2O2	K1	2,6 ∙10-12
Кремниевая кислота	H2SiO3	K1 K2	2,2 ∙10-10 1,6 ∙10-12
Муравьиная кислота	HCOOH		1,8 ∙10-4
Сернистая кислота	H2SO3	K1 K2	1,6 ∙ 10-2 6,3 ∙10-8
Сероводород	H2S	K1 K2	6 ∙10-8 1 ∙10-14
Угольная кислота	H2CO3	K1 K2	4,5 ∙10-7 4,7 ∙10-11
Уксусная кислота	CH3COOH		1,8 ∙10-5
Фосфорная кислота	H3PO4	K1 K2 K3	7,5 ∙ 10-3 6,3 ∙10-8 1,3 ∙10-12
Циановодород	HCN		7,9 ∙10-10
Щавелевая кислота	H2C2O4	K1 K2	5,4 ∙10-2 5,4 ∙10-5

Список рекомендуемой литературы

1. 
   Карапетьянц М.Х., Дракин С.И.. Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 2001.- 632 с.
   
2. 
   Зайцев О.С. Задачи и вопросы по химии.- М.: Химия, 1985.- 301 с.
   
3. 
   Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.- Л.: Химия, 2004.- 270 с.
   
4. 
   Гольбрайх З.Е. Сборник задач и упражнений по химии.- М.: Высшая школа, 2004.- 224 с.
   

Задание № 7 по теме «Окислительно–восстановительные реакции. Электрохимия»

1. 
   Примеры решения задач
   

1. 
   Пример решения задания 1
   

Подберите коэффициенты в следующих реакциях ионно-электронным методом. Укажите окислитель и восстановитель, определите направление реакции и вычислите ЭДС.

Решение:

Для подбора коэффициентов к уравнениям ОВР этим методом рекомендуется следующая последовательность действий.

1. Представим схему реакции в ионно-молекулярном виде, записывая в виде ионов только сильные и хорошо растворимые электролиты.

КМnО₄ +Н₂С₂О₄ +H₂SO₄ → МnSО₄ + СО₂ + K₂SO₄ +Н₂О

K⁺+ МnО₄^-+H₂C₂O₄ +2H⁺+SO₄^2-→Мn²⁺+ SO₄^2- +СО₂ +2K⁺+SO₄^2- + H₂O

2. В ионно-молекулярном уравнении ОВР, выделим молекулы и ионы, в которых происходит изменение степеней окисления элементов:





3. Составим материальный баланс для всех элементов в схемах превращений.

Реакция идет в водном растворе в кислой среде, поэтому атомы кислорода и водорода уравниваются молекулами воды (где имеется недостаток атомов кислорода) и ионами водорода, противоположными стороне реакции.

В схеме (а) сначала уравниваются атомы углерода , а затем атома водорода

В схеме (б) в левой части имеется 4 атома кислорода, а в левой их нет. Поэтому в правую часть схемы добавляем 4 молекулы воды, а в левую 8 ионов водорода МпО₄^-+8H⁺→Мп²⁺+4Н₂О.

4. Составим баланс по зарядам. В схеме (а) подсчитаем суммарные заряды частиц в левой и правой частях схемы и уравняем их путем вычитания определённого числа электронов. В схеме (а) суммарный заряд частиц в левой части равен нулю, в правой - плюс двум. Равенство зарядов будет наблюдаться в том случае, если из левой части схемы убрать два электрона:

Н₂С₂О₄ –2e^-→2СО₂ +2Н⁺(процесс окисления).

восстановитель

В схеме (б) МпО₄^-+8H⁺→ Мп²⁺+4Н₂О подсчитываем суммарные заряды частиц в левой и правой частях схемы.

Суммарный заряд частиц в левой части равен (+7), а в правой (+2). Равенство зарядов будет соблюдаться в том случае, если к левой части уравнения прибавить пять электронов:

МпО₄^-+8H⁺+5ē→Mп²⁺ +4H₂O(процесс восстановления).

окислитель

5. Уравняем число отданных и принятых электронов, найдя наименьшее общее кратное соответствующих чисел и множители к ним. В рассматриваемом примере наименьшее общее кратное для чисел 2 и 5 равно 10. Поэтому для процесса окисления дополнительным множителем будет 5, а для процесса восстановления - дополнительный множитель 2.

6. С учётом этих множителей произведём суммирование левых и правых частей полученных

уравнений:

5 | Н₂С₂О₄-2 ē→2CO₂+ 2Н⁺

2 | МпО₄^- + 8H⁺+ 5 ē→Мп²⁺+4H₂O
5Н₂С₂О₄+ 2МпО₄^-+ 16H⁺→10CО₂ +10Н⁺+2Мn²⁺+8H₂O

После приведения подобных членов получим сокращённое ионно-молекулярное уравнение рассматриваемой реакции:

5Н₂С₂О₄+2МпО₄^- +6Н⁺→10CО₂+2Мп²⁺+8H₂O

Коэффициенты этого уравнения соответствуют коэффициентам молекулярного уравнения:

5 Н₂С₂О₄+2KМпО₄+3H₂SO₄=10СО₂ + 2МпSО₄ +K₂SO₄ +8H₂O

Проверка правильности подобранных коэффициентов производится по равенству числа атомов всех элементов в обеих частях уравнения.

ЭДС = ∆φ = φ_окс – φ_восс = 1,51-(-0,49) = 2 В; ∆φ > 0, следовательно, реакция идёт в прямом направлении.

Если реакция протекает в щелочной среде, то для составления материального баланса используются частицы ОН^-и Н₂О.

В ту часть схемы, в которой не хватает атомов кислорода, добавляют удвоенное число ОН^- - групп. В противоположную часть схемы записывают молекулы воды, число которых равно половине количества ОН^- - ионов.

Например

(процесс окисления)

2. 
   Пример решения задания 2
   

Вычислите Э.Д.С. гальванического элемента, составленного из стандартных цинкового и оловянного электродов. Определите направление тока во внешней цепи указанного гальванического элемента. На каком электроде будет идти растворение металла?

Решение:

Табличное значение стандартного электродного потенциала цинка -0,76 В, а олова -0,13 В.

Электродвижующая сила (Э.Д.С.) равна разности двух электродных потенциалов. ЭДС = ∆φ = φ_катода – φ_анода

ЭДС = ∆φ = φ_{окислитель} – φ_{восстановитель}

Т.к. φ_{окислитель} > φ_{восстановитель,} то вычитаем из большей алгебраической величины меньшую:

-0,13 - (-0,76) = 0,63 В.

ЭДС цинково-оловянного гальванического элемента равна 0,63 В.

ē



Zn|Zn ⁺²||Sn ⁺²|Sn

-0,76B -0,13B

Цинковая пластина заряжена более отрицательно, чем оловянная. Между ними возникает разность потенциалов. При замыкании системы в цепь электроны с цинковой пластины за счёт разности потенциалов переходят на оловянную. Растворение металла будет наблюдаться на цинковом электроде

Zn - 2ē → Zn²⁺ (окисление восстановителя);

на оловянном электроде

Sn²⁺ +2ē → Sn⁰ (восстановление окислителя)

3. 
   Пример решения задания 3
   

Хром находится в контакте с медью. Какой из металлов будет окисляться при коррозии, если эта пара металлов попадет в кислую среду (НCI)? Дайте схему образующегося при этом гальванического элемента.

Решение:

Исходя из положения металлов в ряду напряжений, определяем, что хром является более активным металлом (φ_Cr+3/Cr=-0,74 В) и в образующейся гальванической паре будет анодом. Медь является катодом ( ). Хромовый анод растворяется, а на медном катоде выделяется водород.