Указать окислитель и восстановитель.

Определить С_эк(Na₂S), если на взаимодействие с 4 г KMnO₄ ушло 250 см³ раствора Na₂S.

Дано: 4 г = 250 см^3 = 0,25 л
Уравнять реакцию и указать окислитель и восстановитель.

Решение

 

Na₂S^-2 + KMn⁺⁷O₄ + H₂O→ Mn⁺⁴O₂ + Na₂S⁺⁶O₄ + KOH.

 

НОК ДМ

восст-ль S^-2 – 8e = S⁺⁶ 3

окисл-ль Mn⁺⁷ + 3e = Mn⁺⁴ 8

3S^-2 + 8Mn⁺⁷ = 3Sº + 8Mn⁺⁴

 

Переносим полученные коэффициенты в молекулярное уравнение. Уравниваем число ионов К⁺ и определяем количество воды → 4Н₂О:

 

3Na₂S +8KMnO₄ + 4H₂O = 8MnO₂ + 3 Na₂SO₄ + 8KOH.

По закону эквивалентов

 

n _эк(Na₂S) = n _эк(KMnO₄);

;

 

= , г/моль,

 

где n _e – число электронов, принятых одной молекулой KMnO₄.

 

г/моль.

 

= моль/л.

 

Ответ: моль/л.

 

Уравнять реакцию

Mn(OH)₄ + HCl → MnCl₂ + H₂O + Cl₂.

Указать окислитель и восстановитель.

Определить объем газа (н.у.), выделяющийся при взаимодействии 8 г гидроксида марганца (IV) с соляной кислотой.

Дано: m = 8 г	Решение   Mn^+4(OH)4 + HCl^-1→Mn^+2Cl2 + Cl2^0 +H2O.
V –?

 

НОК ДМ

восст-ль Cl^-1 – e = Cl⁰ 2

окисл-ль Mn⁺⁴ + 2e = Mn⁺² 1

2Cl^-1 + Mn⁺⁴ = Cl₂⁰ + Mn⁺²

Переносим полученные коэффициенты в молекулярное уравнение, окончательно уравниваем его, учитывая при этом количество ионов Cl^-1, необходимое для получения MnCl₂:

 

Mn(OH)₄ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 4H₂O.

 

М – V _o

123 г – 22,4 л

8 г – х л

х = = 1,46 л.

 

Ответ: V = 1,46 л.

 

Уравнять реакцию

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

Указать окислитель и восстановитель.

Определить массу оксида марганца (IV), необходимую для восстановления 150 см³ 1 н раствора KСlO₃.

Дано: V = 150 см^3= 0,15 л с эк(KClO3) = 1 моль/л	Решение   Mn^+4O2 + KCl^+5O3 + KOH → → K2Mn^+6O4 + KCl^- + H2O
m –?

НОК ДМ

восст-ль Mn⁺⁴ – 2e = Mn⁺⁶ 3

окисл-ль Cl⁺⁵ + 6e = Cl^- 1

3Mn⁺⁴ + Cl⁺⁵ = 3Mn⁺⁶ + Cl^-

 

Переносим полученные коэффициенты в молекулярное уравнение, уравниваем число К⁺, а затем Н и О:

3MnO₂ + KClO₃ + 6KOH = 3K₂MnO₄ + KCl + 3H₂O/

 

По закону эквивалентов

 

n _эк(KClO₃) = n _эк(MnO₂);

 

V · с _эк(KClO₃) = ;

 

M _эк(MnO₂) г/моль;

 

m = V · с _эк(KClO₃)∙ ;

 

m = 0,15·1∙43,5 = 6,5 г.

 

Ответ: m = 6,5 г.

МЕТАЛЛЫ VIII ГРУППЫ

УРОВЕНЬ А

1. Определить заряд комплексного иона, степень окисления и координационное число комплексообразователя в соединении Na₃[Co(CN)₆].

Решение

 

Заряд комплексного иона [Co(CN)₆]^3- равен суммарному заряду ионов внешней сферы, но противоположен ему по знаку.

Степень окисления комплексообразователя определяется по заряду комплексного иона: х –

х + 6∙(-1) = -3, откуда х = 3, таким образом, заряд комплексообразователя Со³⁺. Координационное число комплексообразователя (Со³⁺) равно суммарному числу лигандов (СN^-), окружающих комплексообразователь, т.е. кч = 6.

 

Ответ: [Co(CN)₆]^3-, Со³⁺, кч = 6.

Написать сокращенные электронные формулы атомов железа и иридия и указать расположение валентных электронов по подуровням.

 

Решение

 

Ответ:

 

3. Раствор содержит ионы Fe²⁺, Pd²⁺, Ni²⁺ в одинаковой концентрации. В какой последовательности эти ионы будут выделяться при электролизе, если напряжение достаточно для выделения любого металла?

Решение

 

Приведенные ионы будут восстанавливаться на катоде в порядке уменьшения их стандартных электродных потенциалов:

 

= 0,83 В, = –0,25 В, = –0,44 В.

 

Ответ: ионы будут восстанавливаться в следующей последовательности: Pd²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺ (+0,83; -0,25; -0,44 В).

УРОВЕНЬ В

1. Используя справочные значения изменений стандартных энергий Гиббса образования веществ, определить возможность самопроизвольного протекания реакции:

OsО_4(к) +4Н_2(г) = Os_(к) + 4Н₂О_(ж) при стандартных условиях. Ответ мотивировать расчетом Δ_rG°(298K).

 

Дано: Уравнения химической реакции.	Решение Возможность самопроизвольного протекания реакции при 298К определяется знаком величины изменения энергии Гиббса для данной реакции:
D rG ^o(298 K) –?

 

если Δ _rG °(298 К) < 0, то самопроизвольное протекание реакции при заданных условиях возможно;

если Δ _rG °(298 К) > 0, то при заданной температуре реакция невозможна._.

Значение Δ _rG °(298 К) определяем по первому следствию из закона Гесса:

 

D _rG ^o(298 K) = [D _fG ^o(298 K, Os_(к)) + 4D _fG ^o(298 K, H₂O_(ж))] –

– [D _fG ^o(298 K, OsO_4(к)) + 4D _fG ^o(298 K, Н_2(г))].

 

	OsО4(к)	+ 4Н2 (г)	= Os(к)	+ 4 Н2О(ж)
D fG ^o(298 K) кДж/моль	-302,5			4(-237,3)

 

Тогда:

 

Δ _rG °(298 К) = 4(-237,3) – (-302,5) = -646,7 кДж.

 

Ответ: так как Δ _rG °(298 К) < 0, то самопроизвольное протекание реакции возможно.

2. Вычислить концентрацию ионов железа в 0,01 М растворе K₃[Fe(CN)₆], содержащем, кроме того, 0,02 моль/л цианида калия. Константа нестойкости иона [Fe(CN)₆]^3- в водном растворе равна 1^.10^-31.

Дано: с = 0,01 моль/л, с KCN = 0,02 моль/л, Кн = 1^.10^-31.	Решение   Первичная диссоциация комплексных солей протекает по типу диссоциации сильных электролитов:
[Fe^3+] –?

K₃[Fe(CN)₆] = [Fe(CN)₆]^3-+3К⁺.

 

Концентрация комплексного иона [Fe(CN)₆]^3- равна 0,01 моль/л, так как из одной молекулы комплексной соли образуется один комплексный ион.

Константа нестойкости комплексного иона [Fe(CN)₆]^3- характеризует следующий равновесный процесс:

 

[Fe(CN)₆]^3- <=>Fe³⁺ + 6CN^- (вторичная диссоциация); (19.1)

 

. (19.2)

 

Присутствие цианида калия в растворе смещает равновесие диссо-циации комплексного иона (19.1) влево вследствие возрастания концентрации одноименного иона CN^-, образующегося при диссоциации KCN:

 

КCN = К⁺ + СN^-.

 

После смещения равновесия устанавливается новое равновесие. Концентрацию Fe³⁺ в новом равновесии принимаем равной х моль/л.

Общая равновесная концентрация [CN^-] равна сумме концентраций CN^-, образовавшихся при диссоциации КCN и [Fe(CN)₆]^3-:

 

[CN^-] = +

из [Fe(CN)₆]^3- из КCN

 

= 6 х, моль/л;

из [Fe(CN)₆]^3-

= ·α· = 0,02·1·1 = 0,02 моль/л,

из КCN

так как КCN сильный электролит, α = 1, = 1.

Тогда

 

[CN^-] = (6 х + 0,02) моль/л.

 

Вследствие малого значения х принимаем

 

6 х + 0,02 ≈ 0,02 моль/л.

 

Таким образом, выражение (19.2) примет вид

 

,

 

откуда

 

х = [Fe³⁺] = 1,56·10^-23 моль/л.

 

Ответ: [Fe³⁺] = 1,56·10^-23 моль/л.

 

3. Составить схемы электролиза и написать уравнения электродных процессов водных растворов солей: а) сульфата кобальта (II), б) хлорида палладия (II) (анод инертный). Какие продукты выделяются на аноде и катоде?

Дано: а)CoSO4, б) PdCl2. Анод инертный.	Решение   а) CoSO4= Co^2+ + SO4^2^-,   K(-) A(+) инертный Co^2+ + 2ē = Co SO4^2- 2H2O + 2 ē = H2 + 2OH^- 2H2O – 4ē = O2 + 4H^+
1. Схема электролиза –? 2. Продукты электролиза –?

 

На катоде выделяется Co и Н₂, на аноде выделяется О₂.

 

б) PdCl₂ = Pd²⁺ + 2Cl^-

K(-) A(+) инертный

Pd²⁺ + 2ē = Pd 2Cl ^- – 2ē = Cl₂

H₂O H₂O

 

На катоде выделяется Pd, на аноде выделяется Cl₂.

 

УРОВЕНЬ С