17 Определите факторы эквивалентности и молярные эквивалентные массы солей

17. Определите факторы эквивалентности и молярные эквивалентные массы солей, вступающих в реакции: Fe(OH)2CH3COO + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + CH3COOH + 2H2O; Fe(OH)2NO3 + HNO3 = FeOH(NO3)2 + H2O; Fe(OH)2NO3 + 2HNO3 = Fe(NO3)3 + 2H2O

Решение
Представленные реакции являются кислотно-основным взаимодействием. Один из участников реакции — одноосновная азотная кислота, эквивалент которой равен 1. Поэтому эквивалент соли будет определяться тем, какое ее количество реагирует с 1 молем азотной кислоты.
1) Fe(OH)2CH3COO + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + CH3COOH + 2H2O
В этой реакции 1 моль одноосновной кислоты HNO3 эквивалентен 1/3 моля дигидроксида ацетата железа.
Фактор эквивалентности: f(Fe(OH)2CH3COO) = 1/3
Молярная масса эквивалента:
Mэ(Fe(OH)2CH3COO) = 1/3M(Fe(OH)2CH3COO) = 148,9 / 3 = 49,6 г/моль.
2) Fe(OH)2NO3 + HNO3 = FeOH(NO3)2 + H2O
В этой реакции 1 моль одноосновной кислоты HNO3 эквивалентен 1 молю Fe(OH)2NO3.
Фактор эквивалентности: f(Fe(OH)2NO3) = 1
Молярная масса эквивалента:
Mэ(Fe(OH)2NO3) = M(Fe(OH)2NO3) = 151,9 г/моль.
3) Fe(OH)2NO3 + 2HNO3 = Fe(NO3)3 + 2H2O
В этой реакции 1 моль одноосновной кислоты HNO3 эквивалентен 1/2 моля Fe(OH)2NO3.
Фактор эквивалентности: f(Fe(OH)2NO3) = 1/2
Молярная масса эквивалента:
Mэ(Fe(OH)2NO3) = 1/2M(Fe(OH)2NO3) = 151,9 / 2 = 76,0 г/моль.

30. Сколько протонов и нейтронов содержат ядра изотопов? Составьте электронную формулу данного атома, подчеркните валентные электроны. Распределите электроны этого атома по квантовым ячейкам. К какому электронному семейству относится этот элемент?

Решение
и
Количество протонов равно заряду ядра. Для обоих изотопов число протонов равно 25.
Количество нейтронов равно массе изотопа минус заряд ядра.
n1 = 55 – 25 = 30 (для первого изотопа).
n2 = 56 – 25 = 31 (для второго изотопа).
Электронная формула атома марганца:
1s2 2s22p6 3s23p63d5 4s2
Распределение электронов по квантовым ячейкам:

Марганец относится к d-семейству, так как валентные электроны находятся на d-подуровне.

54. Что такое энергия ионизации? Какой из металлов – калий, рубидий, цезий или франций – легче всего окисляется? Почему?

Решение
Энергия ионизации — энергия, необходимая для удаления одного электрона, находящегося в основном состоянии, из атома. Энергия ионизации является одной из главных характеристик атома, от которой в значительной степени зависят природа и прочность образуемых атомом химических связей. От энергии ионизации атома существенно зависят также восстановительные свойства соответствующего простого вещества.
Чем меньше энергия ионизации, тем легче атом отдает электрон и тем выше его восстановительная способность. В группах периодической системы с увеличением порядкового номера элемента увеличивается радиус атома, так как растет число электронных слоев. Внешние электроны удаляются от ядра на все большее расстояние и их связь с ядром ослабевает. Энергия ионизации поэтому уменьшается и восстановительная способность атомов возрастает.
Поэтому легче всего в данном ряду окисляется франций, поскольку его валентный 7s-электрон находится далеко от ядра и слабее всего с ним связан.

89. Вычислите изменение энтропии при стандартных условиях для реакций: 2CH4(г) = С2H2(г) + 3H2(г); С(графит) + O2(г) = CO2(г)

Решение
1) 2CH4(г) = С2H2(г) + 3H2(г)
S0р = S0(С2H2(г)) + 3S0(H2(г)) – 2S0(CH4(г)) =
= 186,19 + 3 ∙ 130,52 – 2 ∙ 186,90 = 203,95 Дж/К.
В этой реакции энтропия увеличивается, поскольку в левой части 2 моль газа, а в правой – 4 моль. Степень неупорядоченности возрастает.
2) С(графит) + O2(г) = CO2(г)
S0х.р. = S0(CO2(г)) – S0(С(графит)) – S0(O2(г)) =
= 213,68 – 5,74 – 205,04 = 2,9 Дж/К.
В этой реакции энтропия практически не изменяется, поскольку в левой части есть 1 моль газов, в правой тоже 1 моль.

111. Разложение гемиоксида азота протекает по уравнению 2N2O 2N2 + O2. Константа скорости данной реакции 510–4, начальная концентрация N2O 4,0 моль/л. Определите скорость реакции в начальный момент времени и при разложении 25% N2O

Решение
Уравнение реакции:
2N2O 2N2 + O2
Скорость реакции равна:
= k[N2O]2, где k – константа скорости.
В начальный момент [N2O]0 = 4,0 моль/л.
0 = 510–4 · 4,02 = 0,008.
В момент, когда прореагировало 25% N2O, его концентрация составит:
[N2O]1 = 4,0 · (1 – 0,25) = 3,0 моль/л.
Скорость реакции:
1 = 510–4 · 3,02 = 0,0045.
Ответ: скорость реакции в начальный момент времени 0,008; скорость реакции при разложении 25% N2O 0,0045.

140. Эндотермическая реакция разложения пентахлорида фосфора протекает по уравнению PCl5(г) PCl3(г) + Cl2(г), H = +92,59 кДж. Как надо изменить: а) давление, б) концентрации реагирующих веществ, чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения PCl5?

Решение
Уравнение реакции:
PCl5(г) PCl3(г) + Cl2(г), H = +92,59 кДж
Согласно принципу Ле-Шателье, при внешнем воздействии на равновесную систему равновесие смещается в сторону ослабления этого воздействия.
Чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения PCl5, необходимо уменьшить давление, так как в левой части 1 моль газов, а в правой части – 2 моль.
Чтобы сместить равновесие в сторону прямой реакции разложения PCl5, необходимо увеличить концентрацию PCl5 или уменьшить концентрацию продуктов реакции, отводя их из реакционной сферы.

164. Сливают растворы: а) BaCl2 и Na2CO3; б) KCl и NaOH; в) избыток KOH и Pb(NO3)2; г) NaHCO3 и NaOH. В каких случаях произойдут реакции? Составьте для них молекулярные и ионно-молекулярные уравнения

а) BaCl2 и Na2CO3
Молекулярное уравнение:
BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3 + 2NaCl
Ионно-молекулярное уравнение:
Ba2+ + CO32– = BaCO3
б) KCl и NaOH
Реакция не идет, так как в ходе реакции не образуются малорастворимые, малодиссоциирующие или газообразные вещества.
в) избыток KOH и Pb(NO3)2
Молекулярное уравнение:
4KOH + Pb(NO3)2 = K2[Pb(OH)4] + 2KNO3
Ионно-молекулярное уравнение:
4OH– + Pb2+ = [Pb(OH)4]2–
Образуется комплексное соединение.
г) NaHCO3 и NaOH
Молекулярное уравнение:
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
Ионно-молекулярное уравнение:
HCO3– + OH– = CO32– + H2O

208. Исходя из степени окисления хрома в веществах Cr, KCrO2, K2Cr2O7, определите, какое из них может быть только восстановителем, только окислителем или проявляет окислительно-восстановительную двойственность? На основании электронных уравнений расставьте коэффициенты в уравнениях реакций, идущих по схемам. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое восстанавливается?

Решение
В хроме Cr степень окисления хрома равна нулю. Хром является металлом, может только отдавать электроны, т. е. являться восстановителем.
В KCrO2 степень окисления хрома +3, поэтому данное соединение может быть и окислителем, и восстановителем.
В K2Cr2O7 степень окисления хрома +6 (высшая), поэтому в реакциях K2Cr2O7 может быть только окислителем.
1) H2O2 + KMnO4 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O + O2
Электронно-ионные схемы:
2| MnO4– + 8H+ + 5e– Mn2+ + 4H2O
5| H2O2 – 2e– O2 + 2H+
————————————————-
2MnO4– + 16H+ + 5H2O2 2Mn2+ + 8H2O + 5O2 + 10H+
Уравнение реакции:
5H2O2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5O2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Окислитель – KMnO4 в кислой среде, восстанавливается до MnSO4. Восстановитель – пероксид водорода, окисляется до воды.
2) S + H2SO4(конц.) SO2 + H2O
Электронно-ионные схемы:
1| S + 2H2O – 4e– SO2 + 4H+
2| SO42- + 4H+ + 2e– SO2 + 2H2O
———————————————-
S + 2H2O + 2SO42– + 8H+ SO2 + 4H+ + 2SO2 + 4H2O
Уравнение реакции:
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
Окислитель – H2SO4. восстанавливается до SO2. Восстановитель – S, окисляется до SO2.

225. В какой пробирке происходит реакция при внесении оловянных пластинок в растворы сульфата железа (II) и нитрата свинца? Напишите молекулярные и электронные уравнения реакций

Решение
Запишем значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов.
E0(Sn2+/Sn) = –0,140 B
E0(Fe2+/Fe) = –0,473 B
E0(Pb2+/Pb) = –0,126 B
Сравнивая потенциалы, можно сделать вывод, что железо – более активный металл, чем олово, а свинец – менее активный. Значит, олово будет вытеснять свинец:
Sn + Pb(NO3)2 = Sn(NO3)2 + Pb
Электронные уравнения:
Sn0 – 2e– = Sn2+ — окисление
Pb2+ + 2e– = Pb0 — восстановление

251. Стальные гвозди во влажном воздухе покрываются ржавчиной. Напишите электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии стали во влажном воздухе и в кислоте

Решение
В стали содержатся примеси как других металлов, так и неметаллические (углерод, сера и т. д.). В результате образуются окислительно-восстановительные пары и взаимодействие железа с кислородом в присутствии водяных паров ускоряется.
Коррозия во влажном воздухе:
Fe – 2e– = Fe2+ — на аноде
O2 + 2H2O + 4e– = 4OH– – на катоде
2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
В дальнейшем Fe(OH)2 окисляется кислородом:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Смесь гидроксидов железа высыхает с образованием ржавчины:
Fe(OH)2 + 2Fe(OH)3 = Fe3O4 + 4H2O
Коррозия в кислой среде:
Fe – 2e– = Fe2+ – на аноде
2H+ + 2e– = H2 – на катоде
Схема реакции:
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
Литература
Ахметов А. С. Общая и неорганическая химия: учеб. для вузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высшая школа, Академия, 2010. – 743 с.
Глинка Н. Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов. – изд. 17-е. – М.: ЮРАЙТ, 2010. – 702 с.
Зайцев О. С. Химия. – М.: Академия, 2008. – 544 с.
Князев Д. А., Смарыгин С. Н. Неорганическая химия: учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2006. – 430 с.
Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1989. – 448 с.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

шесть + одиннадцать =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector