Рассчитать константу равновесия в реакции цементации

CuSO_4(р-р) + Fe_(к) < = > FeSO_4(р-р) + Cu_(к),

Протекающей при стандартных условиях.

 

Дано: Уравнение реакции	Решение   Записываем реакцию в ионном виде:
Кс –?

 

Fe^o_(к) + Cu⁺²_(р-р) + SO <=> Fe⁺²_(р-р) + SO + Cu^o_(к) – полное ионное уравнение.

Cu⁺²_(р-р) + Fe^o_(к) < = > Fe⁺²_(р-р) + Cu⁰_(к) – сокращенное ионное уравнение

 

НОК ДМ

окис-ль Сu⁺² + 2ē = Cu 1 = 0,34 В (см. табл. 11.1)

восст-ль Fe⁰ – 2ē = Fe⁺² 1 = –0,44 В (см. табл. 11.1)

Cu⁺² + Fe⁰ = Cu⁰ + Fe⁺²

ε⁰ = – ; ε⁰ = 0,34 – (–0,44) = 0,78 В.

 

.

 

Так как приведенная реакция является окислительно-восстанови-тельной, то

 

= ,

где n – НОК.

= = 10²⁶

 

Высокое значение К_с свидетельствует о прктически полном смещении равновесия вправо.

Ответ: К_с = 10²⁶

УРОВЕНЬ С

1. Определить состав смеси (% масс.) карбоната магния и оксида магния, если при прокаливании смеси получено 40 см³ оксида углерода (IV) (н.у.), а при взаимодействии продукта, полученного после прокаливания, с ортофосфорной кислотой получено 0,8 г ортофосфата магния. Составить уравнения реакций.

Дано: MgO и MgCO3 V = 40 см^3 m = 0,8 г	Решение: m смеси = m (MgO)исх + мас. мас.
ω –? ω –?

 

Массу MgCO₃ в смеси определяем используя уравнение реакции, протекающей при прокаливании:

 

MgCO₃ MgO + CO₂. (12.1)

84,3 г 22,4 л

m 0,04 л,

 

где = 84,3 г/моль, V = 0,04 л,

откуда

 

m = = 0,15 г.

 

Используем уравнение (12.1) также для расчета m _MgO, полученного по реакции (12.1):

 

MgCO₃ MgO + CO₂

84,3 г 40,3 г

0,15 m_MgO, уравнения (12.1),

 

где = 40,3 г/моль,

откуда m _MgO (12.1) = = 0,07 г.

После прокаливания смесь состоит только из MgО (m _MgO(общ) =
= m _MgO (12.1) + m _MgO(исх)).

При взаимодействии продукта, полученного после прокаливания с ортофосфорной кислотой, протекает реакция

 

3MgO + 2H₃PO₄ = Mg₃(PO₄)₂ + 3H₂O.

 

Составляем пропорцию:

 

3∙ 40,3 г 262,9 г

m _MgO(общ) 0,8 г,

 

где М _MgО = 40,3 г/моль, М = 262,9 г/моль,

откуда m _MgO(общ) = г.

 

m _MgO(исх) = m _MgO(общ) – m _MgO (12.1) = 0,37 – 0,07 = 0,3 г.

 

Таким образом

 

m _смеси = m _MgO(исх) + = 0,30 + 0,15 = 0,45 г.

 

Состав исходной смеси

 

ω = мас.

 

ω = 100 – 66,7 = 33,3 % мас.

 

2. Составить схему получения металлического кадмия из 10 г смеси оксидов CdO и ZnO гидрометаллургическим методом.
В качестве растворителя оксидов использовать разбавленную серную кислоту. Определить состав смеси (% мас.) и массу полученного кадмия, если в качестве восстановителя CdO использовали СО, а объем образовавшегося СО₂ составляет 300 см³ (н.у.).

Дано: m CdO + ZnO = 10 г V = 300 см^3	Решение Составляем схему разделения оксидов и записываем уравнения реакций по стадиям: 1. Растворение оксидов кадмия и цинка в H2SO4:
ω –? ω –? m Cd –?

 

CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O;

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O.

 

2. Осаждение гидроксидов кадмия и цинка гидроксидом натрия при стехиометрическом соотношении солей и гидроксида натрия:

 

CdSO₄ + 2NaOH = Cd(OH)₂↓ + Na₂SO₄;

ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

 

3. Растворение амфотерного гидроксида цинка в избытке щелочи:

 

Zn(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Zn(OH)₄].

избыток растворимая соль

 

Так как Na₂[Zn(OH)₄] – растворимая соль, то в осадке остается только гидроксид кадмия.

4. Отделение осадка Cd(OH)₂ от раствора фильтрацией, промывка, сушка.

5. Разложение осадка Cd(OH)₂ при нагревании:

 

Cd(OH)₂ СdO + H₂O↑.

 

6. Восстановление CdO оксидом углерода (II) при нагревании:

 

CdO + CO Cd + CO₂.

 

112,4 г 22,4 л

m _Cd 0,3 л,

 

где m _Cd = 112,4 г/моль,

откуда

m = = 1,5 г.

Определяем содержание СdO в смеси:

 

CdO Cd

128,4г 112,4 г

m _CdO 1,5 г,

 

где M _CdO = 128,4 г/моль,

 

откуда m = = 1,71 г.

Определяем

 

ω = = ·100 = 17,1 %.

 

ω = 100 – 17,1 = 82,9 %.

 

Ответ: ω = 82,9 %, ω = 17,1 %; m = 1,5 г.

3. При растворении 0,5 г алюминиевой бронзы, состоящей из меди и алюминия, в хлороводородной кислоте выделилось 43,56 см³ водорода, собранного над водой и измеренного при 300 К и
740 мм рт. ст. Давление паров воды при 300 К равно 26,74 мм рт. ст. Определить состав сплава (% мас.).

Дано: m бронзы = 0,5 г HCl – растворитель V = 43,56 см^3 Т = 300 К Р = 740 мм рт. ст. Р = 26,74 мм рт. ст.	Решение   В соответствии со следствием из ряда стандартных электродных потенциалов металлов в хлороводородной кислоте могут растворяться только те металлы, у которых   < 0.

 

Определяем стандартные электродные потенциалы:

 

= + 0,34 В, = –1,67 В.

 

Следовательно, в хлороводородной кислоте из сплава будет растворяться только алюминий.

Уравнение реакции имеет вид

 

Al + HCl = AlCl₃ + H₂↑.

 

НОК ДМ

Al – 3e = Al³⁺ 1 2

H⁺ + e = H 3 6

2Al + 6H⁺ = 2Al³⁺ + 3H₂

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑.

 

Массу алюминия в сплаве можно рассчитать по полученному уравнению реакции:

 

2М_Al – 3 · 22400 см³ Н₂.

m _Al – .

 

Откуда

 

, (12.2)

 

где М _Al = 27 г/моль

Объем водорода при н.у. рассчитываем по объединенному уравнению газового состояния:

 

.

 

Откуда

 

= =

= .

 

где .

Подставляя величину в формулу (12.2), получаем

 

.

 

Рассчитываем содержание металлов в сплаве:

 

мас.

 

мас.

 

Ответ: мас., мас.

 

КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

УРОВЕНЬ А

 

1. Назвать следующие комплексные соединения: K₃[Fe(CN)₆]; [PtCl ₃(NH₃)₃]Cl; [Co(NO₂)₃(NH₃)₃].

Ответ:

а) K₃[Fe(CN)₆] – гексацианоферрат (III) калия.

б) [Pt(NH₃)₃Cl ₃]Cl – хлорид трихлоротриамминплатины (IV).

в) [Co(NH₃)₃(NO₂)₃] – тринитротриамминкобальт.

 

2. Написать формулы следующих химических соединений: