Определить, образуется ли осадок хлорида свинца (II), если к 0,05 М раствору нитрата свинца (II) добавить равный объем 0,02 М раствора хлороводородной кислоты.

Дано: с = 0,02 M с = 0,05 M	Решение   При сливании растворов протекает следующая реакция:   Pb(NO3)2 + 2HCl = PbCl2 + 2HNO3.   Осадок PbCl2 образуется только в случае, если
Образуется ли осадок – ?

с · с > ПР = 2·10 (таблица).

С учетом увеличения объема раствора при сливании в 2 раза:

с = с · ·n = = 2,5·10^-2 моль/л;

с = с · ·n = = 1·10^-2 моль/л;

с ·с = 2,5·10 ·(1·10 )² = 2,5·10 .

Так как 2,5·10 < 2·10^-5 (ПР ), то осадок PbCl₂ не образуется.

Ответ: осадок PbCl₂ не образуется .

3. Составить схему коррозионного ГЭ, возникающего при контакте оловянной пластинки площадью 35 см² с медной в растворе соляной кислоты. Написать уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии.

а) Вычислить объемный и весовой показатели коррозии, если за 70 мин в процессе коррозии выделилось 1,5 см³ газа (н.у.).

б) Вычислить весовой и глубинный показатели коррозии, если за 80 мин потеря массы корродируемого металла составила 5,6 ∙10^{-3 г. Плотность металла 7,3 г/см3}.

Решение

По таблице находим значения стандартных электродных потенциалов олова (II) и меди (II):

= – 0,14 В, = 0,34 В.

Так как < , то анодом в коррозионном ГЭ будет олово, катодом – медь.

Составим схему коррозионного ГЭ:

А(-)Sn │ HCl │ Cu(+)K

или

А(-)Sn │ H⁺ │ Cu(+)K

Cоставляем уравнения электродных процессов и суммарной реакции процесса коррозии:

На A(-)Sn – 2ē = Sn²⁺

На К(+)2Н⁺ + 2ē = Н₂

Sn + 2H⁺ = Sn²⁺ + H₂

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂ – суммарная реакция процесса коррозии.

а) Рассчитываем объемный показатель коррозии (K_V) по формуле

Дано: τ = 70 мин Vгаза = 1,5см3 S = 35 см 2	KV = , см3/м2∙час.   При расчете KV принимаем: S – площадь поверхности анода, м2; τ – время процесса коррозии, ч; Vгаза – объем выделившегося газа, см3.
KV –? Km – ?

Из уравнения суммарной реакции процесса коррозии следует, что при коррозии выделяется водород. Следовательно, V_газа = .

Тогда

K_V = = 367,3 см³/м²∙ч.

Рассчитываем весовой показатель коррозии K_m по формуле

K_m = , г/м²∙ч.

В процессе коррозии разрушению подвергается олово и выделяется водород.

Следовательно:

М_эк(Ме) = М_эк(Sn) = = 59,5 г/моль,

= 11200 см³/моль.

K_m = = 1,95 г/м²∙ч.

Ответ: K_V = 367,3 см³/м²∙ч.

K_m = 1,95 г/м²∙ч.

б) Рассчитываем весовой показатель коррозии K_m по формуле

Дано: τ = 80 мин 5,6∙10-3 г S = 35 см 2 ρMe = 7,3 г/см3	Km = , г/м2∙ч.   Коррозии подвергается олово. Тогда потеря массы металла   .
Km – ? П – ?

При расчете K_m принимаем

– г; S – м², τ – ч.

Тогда

K_m = = = 1,2 г/м²∙ч.

Рассчитываем глубинный показатель коррозии по формуле

П = = мм/год.

Ответ: K_m = 1,2 г/м²∙ч, П = 1,44 мм/год.

МЕТАЛЛЫ V–VI ГРУППЫ

УРОВЕНЬ А

1. Определить степень окисления всех элементов в соединениях WO₂, WBr₅, (NH₄)₂WO₄.

Ответ:

+4 -2 +5-1 -3+1 +6-2

WO₂, WBr₅, (NH₄)₂WO₄

Как изменяются кислотно-основные свойства гидроксидов хрома с увеличением его степени окисления в ряду

Сr⁺², Сr⁺³, Сr⁺⁶?

Ответ: В указанном ряду с увеличением степени окисления хрома кислотные свойства гидроксидов усиливаются, а основные свойства ослабевают: (Cr(OH)₂ Сr(OH)₃ H₂CrO₄).

основание HCrO₂ кислота

амфотер. гидроксид

Написать сокращенную электронную формулу атомов вольфрама, ванадия и ниобия и указать расположение валентных электронов по подуровням.

Ответ:

УРОВЕНЬ В

1. Можно ли восстановить оксид хрома (III) до металла при стандартных условиях:

а) цинком;

б) кремнием.

Ответ подтвердить расчетом Δ_rG^o(298 K) по Δ_fG^o(298 K, B).

Дано: Cr2O3(к) Zn(к) Si(к)	Решение   а) Составляем уравнение реакции и рассчитываем изменение стандартной энергии Гиббса ΔrGº(298 K) реакции, используя I следствие из закона Гесса. Значения стандартных энергий Гиббса образования веществ ΔfGº (298 K,B) берем из таблицы.
Cr – ?

Cr₂O_3(к) + 3Zn_(к) = 2Сr_(к) + 3ZnO_(к),

Δ_fGº(298 K) – 1058,97 0 0 3(-320,7)

кДж/моль

Δ_rGº(298 K) = [3Δ_fGº(298 K, ZnO_(к)) + 2Δ_fGº(298 K, Сr_(к))] –
– [Δ_fGº(298 K, Cr₂O_3(к)) + 3Δ_fGº(298 K, Zn_(к))] =

= 3(–320,7) – (–1058,97) = 96,87 кДж.

Так как Δ_rGº(298 K) > 0, то при стандартных условиях реакция невозможна.

б) Аналогично

2Cr₂O_3(к) + 3Si_(к) = 4Сr_(к) + 3SiО_2(к)

Δ_fGº(298K) 2(–1058,97) 0 0 3(-856,7)

кДж/моль

Δ_rGº(298 K) = [3Δ_fGº(298 K, SiO_2(к)) + 4Δ_fGº(298 K, Cr_(к))] –

– [2Δ_fGº(298 K, Cr₂O_3(к)) + 3Δ_fGº(298 K, Si_(к))] =

= 3(–856,7) – 2(–1058,97) = –452,16 кДж.

Так как Δ_rGº(298 K) < 0, то самопроизвольное протекание реакции при стандартных условиях возможно.

Ответ: при стандартных условиях возможно восстановление хрома из оксида хрома (III) только кремнием.

2. Определить рН раствора, при котором установилось равновесие: 2CrO + 2H⁺ <=> Cr₂O + H₂O. Равновесные концентрации ионов Cr₂O и CrO соответственно равны 4,5 и
0,001 моль/л. Константа равновесия К_с = 1,1·10¹⁸.

Дано: [Cr2O ] = 4,5 моль/л [CrO ] = 0,001 моль/л Кс = 1,1·1018	Решение 2CrO + 2H+ <=> Cr2O + H2O рН = -lg[H+] Kc = ;
рН – ?

[H⁺] = = .

рН = -lg2,02·10^-6 = 5,7.

Ответ: рН = 5,7.

3. Шестивалентный элемент образует оксид, содержащий 20,71 % мас. кислорода. Вычислить молярную массу эквивалента элемента и назвать элемент.

Дано: 20,71 % мас. В = 6	Решение По закону эквивалентов:   nэк(О2) = nэк(Э);   ;
Мэк(Э) – ? Э – ?

М_эк(О) = 8 г/моль;

М_эк(Э) = ;

m_окс = m_э + ;

m_э = 100 – = 100 – 20,71 = 79,29 г.

М_эк(Э) = = 30,63 г/моль; М_эк(Э) = ,

где В – валентность элемента.

М_э = М_эк(Э)∙В = 30,63∙6 = 183,77 г/моль, что соответствует молекулярной массе атома вольфрама .

Ответ: М_эк(Э) = 30,63 г/моль; элемент – W.

УРОВЕНЬ С

Уравнять реакцию

Cr(NO₃)₃ + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + KBr + KNO₃ + H₂O ,