XI. Электрохимические процессы. Электролиз. Коррозия металлов

Электрохимическиминазываются процессы, протекающие на электродах с участием электрического тока. Они подразделяются на две группы:

1) процессы, происходящие в гальванических элементах и сопровождающиеся возникновением электрической энергии за счёт химических процессов;

2) процессы, протекающие в электролизёрах под действием электрической энергии от внешнего источника тока, вызывающей химические реакции на электродах.

Гальванический элемент(химический источник электрической энергии ХИЭЭ) — это устройство, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую. Состоит из двух электродов - металлов, погружённых в растворы электролитов.

Электродным потенциаломназывают скачок потенциала, возникающий на границе металл-раствор электролита. Электродные потенциалы зависят от ряда факторов (природы металла, концентрации, температуры и др.). Поэтому обычно определяют относительные электродные потенциалы в определенных условиях - так называемые стандартные электродные потенциалы.

Стандартным электродным потенциаломназывается потенциал данного электрода при концентрациях (активностях) всех веществ, участвующих в электродном процессе, равных единице.

Основная характеристика гальванического элемента - электродвижущая сила (ЭДС) - равна разности его электродных потенциалов:

Е= φ₂-φ₁

где φ₂ и φ₁ — соответственно потенциал более отрицательного и более положительного электрода.

Если металлы расположить в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов, то можно получить ряд стандартных электродных потенциалов, или электрохимический ряд напряжений металлов.

Зная стандартный электродный потенциал металла, можно рассчитать по уравнению Нернста его электродный потенциал при любой концентрации ионов в растворе.

Уравнение Нернстаφ = φ⁰ + (RT/nF) -ln a,

где φ - электродный потенциал, В; φ⁰- стандартный электродный потенциал -потенциал электрода при активности ионов, равной единице 1; R — универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(мольхК); Т — абсолютная температура, К; п - заряд иона; F - постоянная Фарадея, 96500 Кл/моль; а - активность ионов в растворе.

Для температуры 298 К уравнение Нернста при переходе от натурального логарифма к десятичному принимает более простой вид:

φ = φ°+(0,059/п) -lgC_m, где С_т - моляльность, моль/кг.

Зависимость электродного потенциала от концентраций веществ, участвующих в электродных процессах, и от температуры

φ = φ°+(2,3RT/zF) • lg ([Ox]/[Red]),

где z - число электронов, участвующих в электродном процессе; [Ох] и [Red] -произведения концентраций (активностей) веществ, принимающих участие в процессе в окисленной (Ох) и в восстановленной (Red) формах.

Электролиз- окислительно-восстановительные реакции, протекающие на электродах, если через раствор или расплав электролита пропускают постоянный электрический ток.

Катод— отрицательно заряженный электрод, на поверхности которого избыток электронов. На катоде протекает восстановление.

Анод— положительно заряженный электрод. У анода недостаток электронов. На аноде протекает окисление.

Количественно процесс электролиза характеризуется законами Фарадея.

1-й закон— масса вещества, образующегося на электродах, прямо пропорциональна количеству пропущенного электричества.

11-й закон —для разряда одного моля ионов на электроде необходимо пропустить через электролит количество электричества, равное заряду иона, умноженному на постоянную Фарадея.

Объединённый закон(общая формулировка): масса электролита, подвергшаяся превращению при электролизе, а также массы образующихся на электродах веществ прямо пропорциональны количеству электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита, и эквивалентным массам соответствующих ей веществ

т = (Э х I х τ) /F,

где m - масса вещества, выделившегося на электроде, г; Э - его эквивалентная масса; / - сила тока, А; τ - время электролиза, с; F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Коррозия— это химическое и электрохимическое разрушение металлов и их сплавов в результате воздействия на них окружающей среды.

Классификация коррозионных процессов

1. По характеру изменения поверхности металла либо по степени изменения
физико-механических свойств:

а) сплошная коррозия - разрушению подвергается вся поверхность металла;

б) местная (локальная) коррозия - на поверхности металла обнаруживаются
поражения в виде отдельных пятен;

в) подповерхностная коррозия — разрушение идёт преимущественно под
защитным покрытием;

г) избирательная коррозия - разрушается один из компонентов сплава;

д) межкристаллитная коррозия - разрушение метаяла по границе кристаллитов
(зёрен) с потерей его механической прочности;

е) щелевая коррозия — разрушение металла под прокладками, в зазорах,
резьбовых креплениях и др. соединениях.

2. По виду коррозионной среды:

а) газовая;

б) в жидкостях неэлектролитах;

в) в жидкостях электролитах;

г) атмосферная;

д) подземная (почвенная);

е) блуждающими токами (электрокоррозия).

3. По механизму взаимодействия металла со средой:

а) химическая коррозия - взаимодействие металлов с сухими газами или
жидкостями, которые не проводят электрический ток (бензин, керосин и др.);

б) электрохимическая коррозия - разрушение металла, который находится в
контакте с другим металлом в присутствии воды или раствора электролита;

в) биохимическая коррозия - разрушение металла под влиянием
жизнедеятельности микроорганизмов;

г) радиационная коррозия — разрушение металла под действием радиоактивного
излучения.

4. По характеру дополнительных воздействий, которым подвергаются металлы
одновременно с воздействием агрессивной среды:

а) коррозия под напряжением - растягивающие напряжения приводят к
коррозионному растрескиванию;

б) коррозия при трении - возникает при перемещении двух поверхностей
относительно друг друга в условиях воздействия коррозионной среды;

в) кавитационная коррозия - разрушение поверхности металла, вызываемое
одновременным коррозионным и механическим воздействием агрессивной
среды.

305. Составьте схему электролиза расплава хлорида калия и рассчитайте объём
хлора, выделившегося в процессе, если было взято вещество массой 149 г.

306. Составьте схему электролиза раствора хлорида калия и вычислите объём
водорода, выделившегося при нормальных условиях в случае, когда растворено
вещество количеством 2 моль.

307. Вычислите массу газа, выделившегося у анода при электролизе раствора
серной кислоты, проводившегося 5 мин при силе тока равной 2 А.

308. Вычислите объём газа, выделившийся при электролизе раствора сульфата
меди (II), если при этом образовалось 16 г меди на катоде.

309. При пропускании постоянного тока силой 6,4 А в течение 30 мин через
расплав хлорида трёхвалентного металла на катоде выделилось 1,07 г металла.
Определите состав соли, подвергшийся электролизу.

310.Напишите схему электролиза расплава хлорида натрия. Сколько молей
хлора получится на аноде, если подвергнуть электролизу 1 моль хлорида
натрия?

311.Вычислите время, необходимое для выделения железа массой 2,8 г из
раствора сульфата железа (II) силой тока в 10 А.

312. Раствор хлорида никеля (II), содержащий соль массой 130 г, подвергался
электролизу силой тока 5 А в течение 5,36 ч. Вычислите массу соли,
оставшейся в растворе после электролиза.

313. Какое количество электричества надо пропустить через раствор сульфата
меди (II), чтобы на аноде выделилось 22,4 л кислорода (н. у.)?

314.Вычислите массу серебра, выделившуюся при пропускании через раствор
нитрата серебра тока в 8 А в течение 15 мин.

315.Определите силу тока, если за 40 мин электролиза раствора серной
кислоты выделился водород (н. у.) объёмом 0,48 л.

316. При электролизе раствора хлорида натрия массой 200 г выделился хлор
объёмом 6,72 л (н. у.). Вычислите массовую долю соли в исходном растворе.

317. Вычислите массу меди, выделившуюся при пропускании тока силой 5 А
через раствор хлорида меди (II) в течение 25 с.

318. Какова сила тока при электролизе, если за 50 мин выделилась вся медь из
120 мл раствора сульфата меди (II) эквивалентной концентрации 0,4 моль/л?

319. Какая масса йода выделяется при электролизе раствора, содержащего 166 г
йодида калия?

320. Какая масса металла выделяется при электролизе 56 г расплава гидроксида

калия?

321. При электролизе водного раствора хлорида натрия на аноде выделилось
2,8 л кислорода (условия нормальные). Сколько водорода выделилось на
катоде?

322. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном соприкосновении,
погружены в раствор поваренной соли: Cr/Mg, Cr/Fe, Cr/Al. Укажите пару, где
будет корродировать хром.

323. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном контакте, погружены в
раствор серной кислоты. Укажите пару, где цинк не будет разрушаться: Zn/Ag,
Zn/Cu, Zn/Al, Zn/Fe.

324. Какой из предложенных металлов: 1) Рb; 2) Сu; 3) Ni; 4)Na; 5) Li первым
осадится на катоде при электролизе раствора смеси солей: Pb(NO₃)₂; Cu(NO₃)₂;

Ni(NO₃)₂; NaNO₃; LiNO₃?

325. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном соприкосновении,
погружены в раствор поваренной соли: Fe/Cu, Fe/Zn, Fe/Al, Fe/Mg. Укажите
пару, где не будет разрушаться железо.

326. В каком случае при электролизе раствора соли не происходит выделения
металла: 1) AgNO₃; 2) CuSO₄; 3) FeSO₄; 4) NaNO₃? Составьте схемы
электролиза.

327. Следующие пары металлов, находящиеся в тесном контакте, погружены в
раствор серной кислоты. Укажите пару, где железо не будет разрушаться:
Fe/Cu, Fe/Ag, Fe/Zn, Fe/Au.

328. Имеются пары металлов (Fe/Cu, Fe/Ag, Fe/Sn, Fe/Al), погружённые в
раствор соляной кислоты. В каком случае не будет протекать коррозия железа?

329. При электролизе водного раствора хлорида калия образовалось 112 кг
гидроксида калия. Какие газы выделились и каков их объём (н. у.)?

330. Вычислите ЭДС и определите направление тока во внешней цепи данного
гальванического элемента

Fe | Fe²⁺ || Ag⁺| Ag,

учитывая, что концентрация ионов Fe²⁺ и Ag⁺ соответственно равна 0,1 моль/л и 0,01 моль/л.

331. Установить, в каком направлении возможно самопроизвольное протекание
реакции

2NaCl + Fe₂(SO₄)₃ = 2FeSO₄ + С1₂ + Na₂SO₄?

332. В каком направлении будет протекать реакция

СrС1₃ + Вr₂ + КОН -> К₂СrО₄ + КВr + Н₂О?

333. Вычислите окислительно-восстановительный потенциал для системы

МnО₄^- + 8Н⁺ + 5е^- = Мn²⁺ + 4Н₂О, концентрации ионов МnО₄^- и Мn²⁺ принять равными 1 моль/л.

334. Определить направление возможного самопроизвольного протекания
реакции 2Hg + 2Ag⁺ = 2Ag + Hg₂²⁺ при следующих концентрациях (в моль/л)
участвующих в реакции ионов: a) [Ag⁺] = 10^-4, [Hg₂²⁺] = 10^-1; б) [Ag⁺] = 10^-1, [Hg₂²⁺] = 10^-4 .

335. Определить ЭДС гальванического элемента

Ag | AgNO₃ (0,001 М) || AgNO₃ (0,1 М) | Ag.

В каком направлении будут перемещаться электроны во внешней цепи при работе этого элемента?

336. Гальванический элемент состоит из металлического цинка, погружённого в
0,1 М раствор нитрата цинка, и металлического свинца, погружённого в 0,02 М
раствор нитрата свинца. Вычислить ЭДС элемента, написать уравнения
электродных процессов, составить схему элемента.

337. При 298 К и активности ионов 0,005 потенциал электрода Сu²⁺ | Сu равен
+0,2712 В. Вычислите стандартный потенциал медного электрода.

338. При электролизе водного раствора SnCl₂ на аноде выделилось 4,48 л хлора
(условия нормальные). Найти массу выделившегося на катоде олова.

339. Вычислите эквивалентную массу металла, зная, что при электролизе
раствора хлорида этого металла затрачено 3880 Кл электричества и на катоде
выделяется 11,742 г металла.

340. Чему равна сила тока при электролизе раствора в течение 1 ч 40 мин 25 с,
если на катоде выделилось 1,4 л водорода (н. у.)?

XII. Неметаллы

Неметаллических элементов по сравнению с металлическими элементами относительно немного.

В периодах слева направо у атомов неметаллов увеличиваются заряды ядер и уменьшаются атомные радиусы, а в группах сверху вниз атомные радиусы также возрастают. Поэтому атомы неметаллов сильнее, чем атомы металлов, притягивают наружные электроны. В связи с этим у неметаллов преобладают окислительные свойства, т. е. способность присоединять электроны. Самым сильным окислителем является фтор F.

Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение (F₂, O₂, С1₂, Br₂, N₂, I₂), а менее типичные - немолекулярное (С, В, Si). Этим объясняется резкое отличие их свойств.

С металлами типичные неметаллы образуют соединения с ионной связью: NaCl, KI, BaO, Na₂S и др. Реагируя между собой, неметаллы образуют соединения с ковалентной полярной (Н₂О, НС1, МН₃, HF и др.) и неполярной (СО₂, СН₄, CS₂) химической связью.

С водородом неметаллы образуют летучие соединения общей формулы RH_X: HF, HC1, НВr, HI, H₂S, NH₃, CH₄ и др.

С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды (SO₂, SО₃, Р₂О₃, P₂O₅, CO₂, Н₂О₃, N₂O₅ и др.), которым соответствуют кислоты (H₂SO₃, H₂SO₄, Н₃РО₃, Н₃РО₄, Н₂СО₃, HNO₂, HNO₃), из них наиболее сильные те, в которых неметалл имеет более высокую степень окисления.

Углерод. Кремний

341. Сколько м³ оксида углерода (IV) (н. у.) можно получить из известняка массой 1 т, содержащего 95% карбоната кальция? Какой объём раствора

NH₄OH (пл. 0,9) с массовой долей NH₄OH 25% потребуется для поглощения всего оксида углерода (IV) (в расчёте на среднюю соль)?

342. При нагреве 10%-ного раствора карбоната калия плотностью 1,089 г/мл
выделилось 8,84 л газа. Какой объём (в литрах) раствора соли нагревали?

343. На карбонат кальция массой 60 г подействовали раствором
хлороводородной кислоты объёмом 50 мл с массовой долей НС1 20%.
Плотность раствора 1,1 г/см . Рассчитайте объём выделившегося газа.

344. Вычислите массу раствора НС1 с массовой долей 10%, затраченную на
растворение образца мрамора массой 5 г, содержащего 20% примесей.

345. Вычислите массовую долю (в %) карбоната кальция, если на растворение
известняка массой 6 г был израсходован 1 М раствор соляной кислоты объёмом
50 мл.

346. При разложении смеси карбонатов кальция и магния массой 14,2 г
выделился диоксид углерода объёмом 3,36 л. Определите массовую долю
карбонатов в смеси.

347. Какая масса известняка с массовой долей карбоната кальция 95%
расходуется на производство гашёной извести массой 60 кг с массовой долей
гидроксида кальция 86%?

348. Какой объём оксида углерода (IV) при н. у. потребуется для получения
гидрокарбоната кальция из 7,4 г гидроксида кальция?

349. Какой объём кислорода (н. у.) необходим для полного сгорания 20 л
оксида углерода (II), содержащего 5% азота?

350. Какой объём (н. у.) оксида углерода (IV) можно получить при
взаимодействии 60 г мрамора, содержащего 8% некарбонатных примесей, с
избытком азотной кислоты?

351. Какой объём оксида углерода (IV) (н. у.) выделится при сжигании 400 г
угля, содержащего 6% негорючих примесей?

352. Сколько карбоната кальция прореагировало с соляной кислотой, если при
этом выделилось 43,2 кг оксида углерода (IV)?

353. Сколько водорода при н. у. выделяет 1 кг кремния при растворении его в
растворе щелочи?

354. Сколько килограммов оксида кремния (IV) и кокса (содержащего 95%
углерода) потребуется для получения 80 кг карбида кремния?

355. Кремний в промышленности получают восстановлением кремнезема
коксом в дуговых электрических печах: SiO₂ + 2С = Si + 2CO. Какую массу
кремнезема можно восстановить с помощью кокса массой 80 кг, если массовая
доля углерода в коксе составляет 92%?

356. При сплавлении песка массой 18 кг с известняком образовалось силиката
кальция массой 29 кг. Вычислите массовую долю (в %) оксида кремния (IV) в
песке.

357. При сжигании кремневодорода массой 6,2 г получено оксида кремния (IV)
массой 12 г. Плотность кремневодорода по воздуху равна 2,14. Выведите
молекулярную формулу кремневодорода.

358.Сколько граммов силицида магния требуется для получения газа силана
объёмом 5,6 л (н. у.) и какой объём серной кислоты (пл. 1,3) с массовой долей
H₂SO₄ 40% при этом израсходуется?

359. При нагревании 20 г гидрокарбоната натрия выделилось 2,24 л оксида
углерода (IV) при н. у. Какая массовая доля (в %) гидрокарбоната разложилась?

360. 62,5 г мрамора, содержащего 20% примесей, обработали избытком соляной
кислоты. Образовавшийся газ пропустили через раскалённый уголь. Какой газ и
в каком объёме при этом образуется?

Азот. Фосфор

361. Сколько литров и молей аммиака требуется для получения 6,3 кг азотной
кислоты, считая потери в производстве равными 5%?

362. В раствор дигидроортофосфата аммония массой 200 г с массовой долей
4,6% пропущен газ, полученный при взаимодействии хлорида аммония массой
5,35 г с гидроксидом калия массой 10 г (н. у.). Вычислите массу
образовавшейся соли.

363. Какой объём оксида азота (I) (н. у.) можно получить при разложении 40 г
нитрата аммония, если объёмная доля его выхода составляет 96%?

364. При разложении дихромата аммония массой 25,2 г выделился азот
объёмом 1,792 л (н. у.). При этом образовался также оксид хрома (III).
Вычислите массовую долю (в %) выхода азота.

365. Аммиак объёмом 44,8 л растворили в воде массой 200 г. Определите
массовую долю (в %) аммиака в растворе.

366. При сгорании гидразина массой 12 г выделяется вода массой 13,5 г и азот
объёмом 8,4 л при н. у. Выведите формулу гидразина, если его плотность по
водороду равна 16. Сколько атомов водорода приходится на один атом азота?

367. При взаимодействии магния массой 3,648 г с азотом получается нитрид
магния массой 5,048 г. Найдите его формулу.

368. Какая масса азотной кислоты получится при действии серной кислоты на
селитру массой 1 т, содержащей 95% нитрата натрия, если производственные
потери составляют 2%?

369. Сколько литров азотной кислоты с массовой долей HNO₃ 48% можно
получить из аммиака объёмом 44,8 л (н. у.)?

370. Определите массу нитрата натрия, требуемую для получения раствора
азотной кислоты массой 200 кг с массовой долей HNO₃ 20%.

371. На нейтрализацию раствора, содержащего 10,5 г азотной кислоты,
израсходовано 6,17 г гидроксида двухвалентного металла. Определите
эквивалент гидроксида, напишите его формулу.

372. Сколько 60%-ной ортофосфорной кислоты можно приготовить из 400 кг
фосфорита, содержащего 75% Са₃(РО₄)₂?

373. Сколько граммов гидроксида натрия потребуется для того, чтобы 100 г
дигидроортофосфата натрия превратить в гидроортофосфат натрия?

374. Сколько килограммов 80%-ного раствора серной кислоты требуется для
получения ортофосфорной кислоты из 200 кг фосфорита, содержащего 78%
ортофосфата кальция?

375. Какую массу оксида фосфора (V) содержит фосфорит массой 10 кг с
массовой долей Са₃(РО₄)₂ 60%?

376. Вычислите массовую долю (в %) выхода фосфора по отношению к
теоретическому, если получено фосфора массой 24,8 кг из ортофосфата кальция
массой 155 кг.

Кислород. Сера

377. Оксид серы (IV) получен при сжигании сероводорода объёмом 179,2 л
(н.у.) в избытке кислорода и пропущен через раствор объёмом 2 л с массовой
долей NaOH 25% (ρ = 1,28 г/см³). Какая соль получена при этом и чему равна её
масса?

378. Сероводород объёмом 5,6 л был окислен при н. у. избытком кислорода.
Выделившийся при этом газ растворён в воде массой 60 г. Какова массовая
доля (в %) раствора полученной кислоты?

379. Серную кислоту долгое время получали исключительно нитрозным
методом, сущность которого заключается в окислении оксида серы (IV)
оксидом азота (IV) в присутствии воды: SO₂ + NO₂ + H₂O = H₂SO₄ + NO.
Концентрация кислоты, получаемой этим методом, 75-76%, что вместе с
содержанием в ней оксидов азота ограничивает её применение. Какая масса
оксида серы (IV) и воды прореагировала, если было получено 100 л серной
кислоты с массовой долей 74% (ρ = 1,66 кг/л)?

380. На реакцию с образцом технического сульфита натрия массой 9 г
затратили раствор массой 40 г с массовой долей перманганата калия 7,9%.
Определите массовую долю сульфита натрия в техническом сульфите. Реакция
между перманганатом калия и сульфитом натрия протекает в присутствии
серной кислоты.

381. Рассчитайте массу сульфата бария, образующегося при взаимодействии
200 г 7%-ного раствора серной кислоты с раствором хлорида бария,
содержащим 2 моль этой соли.

382. Вычислите количество (моль) хлората калия, из которого получен
кислород объёмом 448 л (н. у.) при выходе продукта 80%.

383. Сколько граммов сульфида алюминия образуется в результате
взаимодействия 10,8 г алюминия с 9,6 г серы?

384. При окислении металла (II) массой 12 г получен продукт массой 16,8 г.
Вычислите объём кислорода, затраченного на реакцию при н. у.

385. Вычислите количество (моль) хлората калия, из которого получен
кислород объёмом 448 л (н. у.) при выходе продукта 80%.

386. Хлорат калия подвергли термическому разложению в присутствии МnО₂.
Полученный остаток растворили в воде и добавили к нему избыток раствора
нитрата серебра, получив осадок 43,05 г. Определите объём (н. у.)
выделившегося при разложении хлората калия кислорода.

387. Вычислите объём оксида углерода (IV), получившегося при сгорании
углерода массой 24 г в кислороде объёмом 36л при и. у.

388.Вычислите массу раствора (массовая доля H₂S составляет 25%),
затраченную на реакцию с раствором хлорида меди (II), если в осадок выпало
вещество массой 4,8 г.

389.Через раствор щелочи массой 300 г с массовой долей NaOH 20% пропущен
сероводород объёмом 40 л. Какая соль образовалась? Вычислите её массу.

390.Цинковую обманку массой 48,5 г обожгли, полученный газ окислили, и
продукт растворили в воде массой 180 г. Вычислите массовую долю
полученного раствора (ответ округлите до целого числа).

391. Какое количество (моль) серной кислоты можно получить из элементной
серы массой 192 г, если массовая доля выхода последней стадии 95%?

392. Массовая доля FeS₂ в пирите составляет 90%. Вычислите массу пирита,
затраченного на производство SO₂ массой 2 кг. Выход продукта составлял 92%.

393. Вычислите массу серы, прореагировавшей с водородом, полученным
взаимодействием цинка массой 13 г с избытком разбавленной серной кислоты.
Массовая доля выхода продукта 75%.

Галогены

394. Хлороводород, полученный действием серной кислоты на хлорид натрия,
окислен МnO₂. Образовавшийся при этом хлор вытеснил 25,4 г йода из
раствора йодида натрия. Вычислите массу хлорида натрия, вступившего в
реакцию.

395. Хлор, полученный при электролизе раствора NaCl с массовой долей 50%,
пропустили через раствор йодида калия. В результате реакции образовалось
бурое вещество массой 25,4 г. Вычислите массу взятого раствора хлорида
натрия.

396. К раствору массой 60 г с массовой долей КС1 15% прилили раствор массой
200 г с массовой долей AgNO₃ 10%. Вычислите массу выпавшего осадка (ответ
округлите до целого числа).

397. Сколько миллилитров концентрированной соляной кислоты (р=1190 кг/м³)
потребуется в реакции с КМnО₄ для получения 56 л хлора (н. у.)?

398. При взаимодействии бромида калия с хлором получено 160 г брома.
Сколько литров хлора вступило в реакцию?

399. Вычислите массу хлора, прореагировавшую с йодидом калия, если масса
полученного йода равна 25,4 г при выходе продукта 90%.

400.При переработке плавикового шпата массой 500 кг, содержащего 95%
фторида кальция, получен фтороводород массой 242 кг. Какова массовая доля
(%) выхода продукта?

401.Хлороводород, полученный при действии серной кислоты на NaCl массой
58,5 г, растворили в воде массой 146 г. Вычислите массовую долю (%) НСl в
растворе.

402. Через раствор, содержащий 33,6 г гидроксида калия, при 90°С пропустили
хлор массой 30 г. Вычислите массу образовавшейся соли кислородсодержащей
кислоты.

403.Смешали хлороводород массой 7,3 г и аммиак массой 4 г. Вычислите
массу образовавшегося вещества.

404. Сколько граммов флюорита CaF₂ потребуется для получения 20 л
фтороводорода?

405.Какой объём хлора может быть получен при взаимодействии 2 моль
хлороводорода и 3 моль оксида марганца (IV)?

XIII. Металлы

Металлические элементы в основном расположены в левой и нижней частях периодической системы.

Атомы металлических элементов в отличие от неметаллических обладают значительно большими размерами атомных радиусов. Поэтому атомы металлов сравнительно легко отдают валентные электроны. Вследствие этого они обладают способностью образовывать положительно заряженные ионы, а в соединениях проявляют только положительную степень окисления. Многие металлы, например медь Сu, железо Fe, хром Сr, титан Ti, проявляют в соединениях разную степень окисления.

Так как атомы металлов сравнительно легко отдают валентные электроны, то в свободном состоянии они являются восстановителями. Восстановительная способность разных металлов неодинакова. В электрохимическом ряду напряжений металлов она возрастает от золота Аu до калия К.

Общность физических свойств металлов (высокая электрическая проводимость, теплопроводность, ковкость, пластичность) объясняется общностью строения их кристаллических решёток. По некоторым характерным физическим свойствам металлы в значительной степени отличаются друг от друга, например по плотности, твёрдости, температурам плавления.

Самый лёгкий из металлов - литий Li, а самый тяжёлый - осмий Os. Самые мягкие - щелочные металлы. Они легко режутся ножом.

Самый легкоплавкий металл - ртуть Hg, самый тугоплавкий металл -вольфрам W.

Металлы главных подгрупп

406. При взаимодействии щелочного металла массой 1,95 г с водой выделился
водород, занимающий при н. у. объём 560 мл. Какова относительная атомная
масса взятого металла?

407.Смесь металлов натрия и кальция массой 6,3 г растворили в воде, при этом
выделился газ объёмом 3,36 л (н. у.). Сколько граммов каждого из металлов
содержалось в смеси?

408. Определите массовую долю (в %) карбоната калия и гидроксида калия в
смеси, если при действии избытка серной кислоты на эту смесь выделилось
13,4 л газа (н. у.) и образовалось 32,4 г воды.

409. В 500 мл воды бросили кусочек натрия массой 46 г. Вычислите массовую
долю раствора щелочи.

410. При взаимодействии щелочного металла массой 1,95 г с водой выделился
водород, занимающий при н. у. объём 560 мл. Какова относительная атомная
масса взятого металла?

411. Какой объём водорода (н. у.) выделится при действии избытка воды на
сплав, содержащий 9,2 г натрия и 7,8 г калия?

412. Сколько килограммов гидроксида калия можно получить путём
добавления гашёной извести к 100 кг поташа, если практический выход
гидроксида калия составил 95%?

413. Калий массой 3,9 г растворили в воде объёмом 206,2 мл. Определите
массовую долю полученного раствора.

414. Через раствор, содержащий 120 г гидроксида натрия, пропустили оксид
углерода (IV), полученный при действии избытка соляной кислоты на 400 г
карбоната кальция. Какая соль при этом образовалась? Определите её
количество.

415. Сколько граммов 10%-ного раствора гидроксида натрия потребуется для
нейтрализации 196 г 10%-ного раствора серной кислоты?

416. При разложении 14,2 г смеси карбонатов кальция и магния выделилось
6,6г оксида углерода (IV). Определите массовую долю (в %) карбонатов
кальция и магния в смеси.

417. Сколько граммов гидроксида кальция следует прибавить к раствору
гидрокарбоната кальция с массовой долей Са(НСО₃)₂ 5% массой 162 г для
образования средней соли?

418. Сколько граммов гидрокарбоната кальция содержалось в растворе, если на
реакцию затрачено раствора кислоты (пл. 1,024) с массовой долей 5% объёмом
10мл?

419. Какая масса гидрокарбоната кальция должна прореагировать с гашёной
известью, чтобы получилось СаСО₃ массой 350 г?

420. Сколько граммов кальция вступило в реакцию с водой, если в результате
реакции получили 36 г гидроксида кальция?

421. Какую массу (г) соды требуется прибавить к воде, содержащей 50 г
хлорида магния для её умягчения?

422. Сколько литров водорода образовалось при взаимодействии 108 г
алюминия с раствором гидроксида натрия (н. у.)?

423. 10 г смеси меди и алюминия обработали соляной кислотой, при этом
выделилось 6,72 л водорода. Определите состав смеси.

424. К раствору, содержащему хлорид алюминия массой 32 г, прилили раствор,
содержащий сульфид калия массой 33 г. Какой осадок образуется? Определите
массу осадка.

425. Выведите формулу вещества с относительной молекулярной массой 213, в
котором массовые доли алюминия, азота и кислорода составляют
соответственно 12,67; 19,72 и 67,6%.

426. При обработке смеси алюминия и магния раствором гидроксида натрия
выделилось 11,2 л водорода, а при обработке такого же количества этой же
смеси соляной кислотой выделился водород объёмом 33,6 л (н. у.). Определите
состав смеси.

427. Составьте термохимическое уравнение, если при сгорании алюминия
массой 28 г в кислороде выделяется 860 кДж теплоты.

428. 10 г смеси железа и алюминия обработали щелочью, при этом выделилось
6,72 л водорода. Определите состав смеси.

429. Сколько алюминия требуется для получения водорода, необходимого для
восстановления оксида меди (II), получающегося при разложении малахита
(СuОН)₂СО₃ массой 6,66 г?

430. Смесь алюминия и меди обработали раствором щелочи. Выделившийся газ
после сжигания на воздухе привёл к образованию воды массой 27 г. Вычислите
массу алюминия в смеси.

431. Какой объём водорода выделится при взаимодействии алюминия массой
27 г с раствором гидроксида натрия (массовая доля NaOH 20%) объёмом
140мл?

432. Сколько требуется хлорида алюминия для приготовления 0,2 М раствора
объёмом 0,5 л?

433. Вычислите объём водорода, образующегося при действии избытка водного
раствора щелочи на сплав массой 100 г, если содержание алюминия в сплаве
составляет 81% (масс.). Другие компоненты сплава с водным раствором
щелочи не реагируют.

Металлы побочных подгрупп

434. При растворении в соляной кислоте 1,82 г смеси алюминия с неизвестным
металлом, стоящим в ряду стандартных электродных потенциалов после
водорода, выделилось 0,672 л водорода. Чтобы окислить эту смесь,
потребовалось 0,56 л кислорода (н. у.). Какой металл был взят? Определите
массовую долю металла в смеси.

435. Рассчитайте, какая масса меди потребуется для реакции с избытком
концентрированной азотной кислоты для получения 4 л (н. у.) оксида азота
(IV), если объёмная доля выхода оксида азота (IV) составляет 96%?

436. Смесь меди и оксида меди (II) массой 61,95 г обработали серной кислотой
(конц.). При этом выделился газ объёмом 8,673 л (н. у.). Определите массовую
долю оксида меди в смеси.

437. При растворении куска меди массой 10 г в избытке серной кислоты (конц.)
выделился оксид серы (IV) количеством 0,125 моль. Вычислите массовую долю
меди во взятом образце.

438. Вычислите массу меди, растворённой в серной кислоте объёмом 1 л с
массовой долей H₂SO₄ 40% (ρ = 1,3 г/см³).

439. При сжигании меди массой 6,4 г в хлоре объёмом 33,6 л (н. у.) получили
соль, которую растворили в воде массой 256,5 г. Вычислите массовую долю
раствора соли.

440. Какой объём водорода (н. у.) потребуется для восстановления оксида меди
(II), полученного при термическом разложении гидроксида меди (II) массой
19,6 г?

441. Вычислите массовую долю (в %) меди в смеси с железом и алюминием,
если при действии на смесь массой 26 г раствора гидроксида натрия выделился
водород объёмом 13,44 л (н. у.), а при действии соляной кислоты без доступа
воздуха - водород объёмом 17,92 л.

442. Какой объём раствора серной кислоты (конц.) плотностью 1,84 г/см^л,
массовая доля H₂SO₄ в котором составляет 98%, необходим для растворения
серебра массой 5,4 г?

443. При обработке смеси порошков цинка и меди массой 20 г раствором
соляной кислоты выделился водород объёмом 3,36 л при н. у. Вычислите
массовую долю цинка в смеси.

444. Вычислите массу раствора технической кислоты с массовой долей НСl
30%, затраченной на растворение цинка массой 200 г с массовой долей
примесей 35% (ответ округлите до целого числа).

445. При растворении ртути массой 50 г в избытке серной кислоты (конц.)
выделился газ объёмом 1,4 л (н. у.). Вычислите массовую долю примесей в
ртути.

446. Один из сплавов содержит алюминий (массовая доля 10%), цинк (массовая
доля 4%), магний (массовая доля 86%). Какой объём водорода выделится при
н.у. при растворении в соляной кислоте такого сплава массой 75 г?

447. При обработке сплава цинка с медью массой 20 г соляной кислотой
выделилось 2,8 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю (в %) меди в
сплаве.

448. Сколько граммов цинка нужно растворить в кислоте для получения 10 л
водорода?

449. Минерал содержит 72,36% железа и 27,64% кислорода. Определите
формулу минерала.

450. При реакции железа массой 8 г с хлором получили хлорид железа (III),
который растворили в воде массой 200 г. Какова массовая доля полученного
раствора? (Ответ округлите до второго знака после запятой).

451. Железо массой 14 г сплавили с серой массой 6,4 г. Вычислите массу
непрореагировавшего вещества.

452. Вычислите массу карбида железа, образовавшуюся при восстановлении
оксида железа (III) массой 320 г оксидом углерода (II). Восстановление
протекает с массовой долей выхода 80%, а образование карбида- 2%.

453. При обработке образца смеси железа и цинка хлороводородной кислотой
выделилось 0,896 л водорода, а при действии раствора щелочи на такой же

образец смеси - 0,448 л водорода. Определите массовые доли (в %) компонентов смеси.

454. Сколько железа (кг) можно получить из 500 кг красного железняка (Fe₂O₃),
содержащего 10% примесей?

455. На техническое железо массой 3 г подействовали избытком раствора
соляной кислоты, в результате чего выделился газ объёмом 1,12 л (н. у.).
Определите массовую долю (%) чистого железа в техническом.

456. Каков состав (в % по массе) алюминиево-медного сплава, если при
обработке 1 г его избытком кислоты выделилось 1,18л водорода?

XIV. Осуществите следующие превращения

457. КМnО₄ → О₂ → СuО → Н₂О → NaOH

458. S → FeS → H₂S → SO₂ → H₂SO₄

459. H₂S → S → ZnS → ZnO → ZnSO₄

460. FeS₂ → SO₂ → SO₃ → K₂SO₄ → BaSO₄

461. N₂ → NH₃ → NO → HNO₃ → NO₂

462. NH₃ → NO₂ → NO → NaNO₃ → HNO₃

463. NH₃ → NH₄C1 → NH₄OH → NH₄HCO₃ → NH₃

464. C1₂ → HC1O → HC1 → NH₄C1 → AgCl

465. NaCl → C1₂ → HC1 → СuСl₂ → Сu

466. HC1 → CuCl₂ → C1₂ → HC1 → MgCl₂

467. H₂ → HC1 → FeCl₂ → Fe → FeCl₃

468. Сu → Cu(NO₃)₂ → NO₂ → HNO₃ → NO

469. (NH₄)₂SO₄ →NH₄C1 → HC1 → C1₂ → NH₄Cl

470. Zn(NO₃)₂ → Na₂[Zn(OH)₄] → Na → NaOH → Zn(OH)₂

471. Ca → Ca₃P₂ → PH₃ → P₂O₅ → K₃PO₄

472. P → P₂O₅ → H₃PO₄ → K₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂

473. CO₂ → Na₂CO₃ → CO₂ → Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃

474. CaCb → CaCO₃ → CaO → CaCO₃ → Na₂CO₃

475. Si → Ca₂Si → SiH₄ → CaSiO₃ → CaO

476. Si → SiO₂ → Na₂SiO₃ → H₂SiO₃ → Si

477. Na₂C0₃ → NaHCO₃ → CaCO₃ → KHCO₃ → KC1

478. MgCO₃ → MgO → MgCl₂ → Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₂

479. Ca → CaH₂ → Ca(OH)₂ → Ca(HSO₃)₂ → CaSO₃

480. Al → A1₂O₃ → A1(OH)₃ → A1C1₃ → A1₂(SO₄)₃

481. A1(OH)₃ → A1C1₃ → Al → A1(OH)₃ → NaAlO₂

482. A1₂O₃ → Na[Al(OH)₄] → A1(NO₃)₃ → A1₂O₃ → KAlO₂

483. Fe → FeSO₄ → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃

484. Fe → Fe₂(SO₄)₃ → Fe → Fe(OH)₂ → Fe(NO₃)₂

485. Сu → Cu(OH)₂ → Cu(NO₃)₂ → (CuOH)Cl → CuCl₂

486. Сu → CuS → СuО → Сu → Cu(NO₃)₂

487. Ag → AgNO₃ → O₂ → SO₂ → H₂SO₄

488. С → CH₄ → CH₃C1 → C₂H₆

489. CH₄ → C₂H₄ → C₂H₆ → CO₂

490. C₂H₆ → C₂H₅Cl → C₂H₄ → C₂H₅OH

491. CaCO₃ → CaC₂ → C₂H₂ → CH₃COH

492. C₆H₆ → C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂ → C₆H₅NH₃C1

493. (C₆H₁₀O₅)_n → C₆H₁₂O₆ → CO₂ → CO

494. CH₄ → HCOH → C₆H₁₂O₆ → C₂H₅OH

495. C₂H₆ → C₂H₅Cl → C₂H₅OH → CH₃COOH

496. CaC₂ → C₂H₂ → C₂H₄ → (-CH₂ - CH₂-)_n

497. C₂H₅OH → CH₃COOH → CH₄ → CO₂

498. CH₄ → HCOH → CH₃OH → CH₃C1

499. CH₃C1 → C₂H₆ → C₂H₅OH → C₂H₅ONa

500. CH₃COOH → СН₃СООС₅Н₁₁ → С₅Н₁₁ОН → С₅Н₁₁ОК

501. СН₄ → С₂Н₄ → С₂Н₂ → СН₃СОН

502. н-С₆Н₁₄ → С₆Н₆ → C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂

503. С₂Н₂ → С₂Н₄Вr₂ → СН₃СОН → С₂Н₅ОН

504. СН₄ → С₂Н₂ → СН₃СОН → Ag

505. С₂Н₂ → СН₃СОН → С₂Н₅ОН → С₂Н₅Вr

506. СН₃СОН → СН₃СООН → С1СН₂СООН → С1СН₂СООСН₃

507. С₂Н₅ОН → СН₃СООН → СН₃СООС₂Н₅ → СН₃СООН

508. СН₃ОН → СН₃СООСН₃ → СН₃ОН → НСОН

509. С₂Н₆ → С₂Н₅С1 → С₂Н₄ → СН₂ОН-СН₂ОН

510. CH₃COONa → СН₄ → С₂Н₂ → С₂Н₆

511. СН₄ → СН₃Вr → С₂Н₆ → С₂Н₅Сl

512. СаС₂ → С₂Н₂ → С₆Н₆ → С₆Н₆С1₆

513. С₂Н₂ → С₆Н₆ → С₆Н₅СН₃ → С₆Н₅СООН

514. С₂Н₆ → С₂Н₅Вr → С₂Н₄ → С₂Н₄Вr₂

515. С₂Н₅ОН → С₂Н₄ → С₂Н₄Вr₂ → С₂Н₂

516. Вr₂ → С₂Н₅Вr → С₄Н₁₀ → С₄Н₉Сl

517. С₆Н₅ОН → C₆H₅ONa → С₆Н₅ОН → С₆Н₂Вr₃ОН

518. С₆Н₁₂ → С₆Н₆ → C₆H₅NO₂ → C₆H₅NH₂

519. С₆Н₁₄ → С₃Н₈ → СН₄ → С₂Н₂

XV. Органические соединения

520. Какой объём воздуха потребуется, чтобы сжечь 50 м³ газа, содержащего
90% метана, 5% этана, 3% оксида углерода (IV) и 2% азота?

521. Газ, полученный при взаимодействии 19,2 г. бензола с избытком брома в
присутствии катализатора до бромбензола, растворили в воде. Определите
объём раствора гидроксида калия с массовой долей 0,08 и плотностью
1,092 г/мл, необходимый для нейтрализации полученного раствора.

522. При сжигании 8,6 г углеводорода получили 26,4 г оксида углерода (IV) и
12,6 г воды. Найдите молекулярную формулу этого углеводорода, если его
плотность по отношению к воздуху равна 2,966. Напишите структурные
формулы всех изомеров углеводорода и назовите их.

523. Какой объём (н. у.) займёт газ, образовавшийся при пропускании 112 л
водорода над углеродом при 500°С в присутствии никелевого катализатора?
Полученный газ полностью сжигают, а продукты горения пропускают через 2 л
10%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1,1 г/мл). Какая соль и в каком
количестве образуется в растворе?

524. Продукты полного сгорания 6,72 л (н. у.) смеси этана и пропана
обработали избытком известковой воды, при этом образовалось 80 г осадка.
Каков количественный состав исходной смеси?

525. Газ ставропольского месторождения состоит (% объёмн.) из: метана - 97,7;
этана - 0,2; пропана - 0,1. Сколько воды и диоксида углерода образуется при
сгорании 1 m³ ставропольского газа?

526. Сколько кубических метров природного газа (н. у), содержащего
4,48% этана (по объёму), необходимо взять для получения 20 кг 90%-ного
раствора уксусной кислоты?

527. При сгорании одного моля предельного углеводорода образовалось три
моля воды и 88 г оксида углерода (IV). Какова молярная масса сгоревшего
соединения?

528. В реакцию вступил бензол массой 156 г и азотная кислота массой 140 г.
Вычислите непрореагировавшую массу вещества, взятого в избытке.

529. Определите молекулярную формулу предельного углеводорода, если
известно, что при полном сгорании 8,6 г его образовалось 13,44 л (н. у.) оксида
углерода (IV). Рассчитайте молекулярную массу углеводорода.

530. 100 мл метана, содержащего примесь азота, сожгли в избытке кислорода и
затем из полученной смеси газов поглотили оксид углерода (IV) при помощи
щёлочи. При этом объём газа уменьшился на 95 мл. Какова объёмная доля
примеси азота во взятом метане?

531. При сжигании газа количеством 1 моль образовался диоксид углерода
объёмом 22,4 л (н. у.) и вода массой 36 г. Выведите формулу соединения и
вычислите объём кислорода, затраченный на полное сгорание газа объёмом 1 л
(н. у.).

532. При пропускании этилена через бромную воду масса раствора увеличилась
на 7 г. Сколько литров газа вступило в реакцию и сколько граммов
1,2-дибромэтана образовалось (н. у.)?

533. Смесь этана и этилена объёмом 200 мл (н. у.) обесцветила бромную воду
массой 25 г. Рассчитайте объёмную долю этилена в смеси, если массовая доля
брома в бромной воде равна 3,2%.

534. Смесь бутана и 2-бутена массой 5,28 г обесцветили 32 г 10%-ного раствора
брома в СС1₄. Найдите массу бутана, содержащегося в смеси.

535. Какой объём этилена (н. у.) необходимо пропустить через 600 г 1,2%-ного
раствора бромной воды для её обесцвечивания?

536.После завершения гидрирования смеси пропана с этиленом массой 6,4 г
получили газ массой 6,6 г. Определите объёмную долю пропана в исходной
смеси газов.

537. Сколько по объёму ацетилена и водорода можно получить из 1042 м³
природного газа, который содержит в объёмных долях 0,96, или 96% (по
объёму) метана?

538. Сколько по объёму ацетилена (н. у.) можно получить при взаимодействии
51,2 кг карбида кальция с водой, если выход ацетилена составляет в массовых
долях 0,84, или 84%, по сравнению с теоретическим?

539. При пропускании смеси этилена и ацетилена в раствор брома образовалось
12,56 г смеси дибромэтана и тетрабромэтана, а при пропускании такого же
количества этой смеси в аммиачный раствор оксида серебра образовалось 4,80 г
осадка. Определите массовую долю этилена в его смеси с ацетиленом.

540. Определите молекулярную формулу и молекулярную массу диенового
углеводорода, если при сгорании его массой 2 г образовалась вода массой 2,12 г
и диоксид углерода массой 6,47 г.

541. Для нейтрализации 11,40 г столового уксуса понадобилось 18,24 мл
водного раствора гидроксида натрия, содержащего в литре 0,5 моль этого
основания. Вычислите массовую долю (%) уксусной кислоты в этом образце
столового уксуса.

542. При гидрировании 3,9 г ацетилена образовалась смесь этана и этилена.
При пропускании этой смеси через раствор брома образовалось 9,4 г
дибромэтана. Определите массовую долю этана в его смеси с этиленом.

543. Сколько литров раствора, содержащего в массовых долях 0,96, или 96%
этанола (ρ = 0,8 г/см³) можно получить из 1000 м³ этилена (н. у.)?

544. Сколько по объёму воздуха потребуется для окисления метанола, если
нужно получить 1 т раствора, содержащего в массовых долях 0,4, или 40%,
метаналя?

545. При сожжении парафинового углеводорода массой 51 г образовалась вода
массой 73,6 г. Выведите формулу углеводорода и вычислите его молярную
массу.

546. Определите объём воздуха (н. у.) с объёмной долей кислорода 0,21,
необходимый для сжигания 80 л (н. у.) смеси пропана и бутана, содержащей
60% бутана и 40% пропана по объёму.

547. При сжигании газа количеством 1 моль образовался диоксид углерода
объёмом 22,4 л (н. у.) и вода массой 36 г. Выведите формулу соединения и
вычислите объём кислорода, затраченный на полное сгорание газа объёмом 1 л
(н. у.).

548. Из природного газа объёмом 300 л (н. у.) получили ацетилен. Объёмная
доля метана в газе 96%. Определите объём образовавшегося ацетилена, если
его выход 65%.

549. На нейтрализацию смеси фенола с этанолом затратили раствор объёмом
50 мл с массовой долей гидроксида натрия 18% и плотностью 1,2 г/мл. Такая
же масса смеси прореагировала с металлическим натрием массой 9,2 г.
Определите массовые доли фенола и этанола в смеси.

550. Сколько граммов ацетальдегида образовалось при окислении этилового спирта (массовая доля выхода ацетальдегида - 75% от теоретического), если известно, что при взаимодействии такого же количества спирта с металлическим натрием выделилось 5,6 л водорода (н. у.)?