Окислительно-восстановительные процессы

ХИМИЯ

Методические указания

для самостоятельной работы студентов

очной и заочной форм обучения

Часть 2

Факультеты: ИСФ, ЭЭФ, ФПМ и ИТ, ФЭ

Для всех направлений бакалавриата

Вологда

УДК 620.1

Химия: Методические указания для самостоятельной работы студентов очной и заочной форм обучения. Часть 2. – Вологда: ВоГТУ, 2012, - 36 с.

Вторая часть методических указаний включает в себя контрольные вопросы и задачи по основным модулям курса общей химии 2 части программы. В каждом модуле предлагается 25 задач различной степени сложности. В конце методических указаний приведена таблица с вариантами выполнения работ для студентов-заочников.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: Тихановская Г.А., канд. биол. наук, доцент

Воропай Л.М., канд. хим. наук, доцент

Мальцева С.Б., канд. техн. наук, доцент

Фокичева Е.А., канд. техн. Наук, доцент

Ерехинская О.П., ассистент

Рецензент: Лебедева Е.А. канд. техн. наук, доцент кафедры ВиВ

Вологодского государственного технического университета

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

II часть методических указаний для студентов очной и заочной форм обучения включает следующие обязательные модуля курса общей химии: окислительно-восстановительные процессы; гальванический элемент; процессы электролиза; коррозия металлов; комплексные соединения; химия элементов s, р, d-семейства; химия органических соединений.

В каждом модуле предлагается 25 задач различной степени сложности, которые рекомендуется прорешать на выбор всем студентам.

Последняя задача в контрольной работе для студентов заочников различных специальностей дается по выбору препода­вателя в соответствии с профессиональной подготовкой будущих специалистов.

Поэтому в методических указаниях представлено несколько задач под одинаковыми номерами (225-250).

В конце указаний приведена таблица с вариантами вы­полнения контрольных работ для студентов-заочников.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

1. Закончить уравнения реакций и расставить коэффициенты. В каком направлении протекает реакция?

Cu₂S + HNO₃ Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + NO₂ + ...

2. Закончить уравнения реакций и расставить коэффициенты. В каком направлении протекает реакция?

As₂S₃ + HNO₃ + H₂O H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO.

3. Может ли перманганат калия окислить в кислой среде производные Сr (III) до Cr (VI)? Покажите на примере.

4. Может ли концентрированная азотная кислота окис­лить свинец до PbO₂; олово - до SnO₂? Приведите при­меры.

5. Можно ли использовать PbO₂ в качестве окислителя для осуществления в стандартных условиях реакций:

а) Mn²⁺ + 4H₂O – 5e = MnO + 8H⁺;

б) 2Cr³⁺ + 7H₂O – 6e = Cr₂O + 14H⁺.

6. В каком направлении при стандартных условиях проте­кают реакции:

а) P₂S₃ + HNO_{3 конц.}(+H₂O?) H₃PO₄ + H₂SO₄ + NO;

б) P₂S₅ + HNO_{3 конц.}(+H₂O?) H₃PO₄ + H₂SO₄ + NO₂.

7. В каком направлении при стандартных условиях проте­кают реакции:

а) NH₄HS + HNO_{3 конц., изб.} N₂ + H₂SO₄ + NO;

б) FeSO₄ + HNO₃ Fe(NO₃)₃ + NO₂ + H₂SO₄ + H₂O.

8. В каком направлении при стандартных условиях проте­кают реакции:

а) FeS₂ + HNO_{3 конц} Fe(NO₃)₃ + NO + H₂SO₄ + H₂O;

б) H₂S + HNO_{3 конц., изб.} H₂SO₄ + NO + H₂O.

9. Напишите уравнения реакций взаимодействия между:

а) йодидом водорода и азотистой кислотой, при этом азотистая кислота восстанавливается до оксида азота (II);

б) медью и концентрированной азотной кислотой.

10. Напишите следующие уравнения реакций:

а) сульфида кадмия с азотной кислотой, при этом об­разуется элементарная сера и оксид азота (II);

б) алюминия с дихроматом калия, в сернокислой сре­де, при этом дихромат калия восстанавливается до сульфата хрома (III).

11. Закончите уравнения реакций окисления - восстановле­ния с участием KMnO₄, учитывая при этом, что в KMnO₄ в кислой среде восстанавливается до , в щелочной - до .

а) H₃PO₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ H₃PO₄ +...

б) Na₃AsO₃ + KMnO₄ + KOH Na₃AsO₄ + ...

12. По приведенным ниже электронно-ионным схемам ре­акций составьте уравнения окислительно-восстанови­тельных реакций (в молекулярном виде):

а) 10Fe²⁺ – 10e^– = 10Fe³⁺;

2MnO + 10e^– + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 8H₂O;

б) 3Mg⁰ – 6e^– = 3Mg²⁺;

SO + 6e^– + 8H⁺ = S⁰ + 4H₂O;

13. Какой из окислителей - MnO₂, PbO₂, K₂Cr₂O₇ - являет­ся наиболее эффективным по отношению к Hcl при по­лучении cl₂?

14. В каком направлении будет протекать реакция?

СrCl₃ + Br₂ + KOH K₂CrO₄ + KBr + H₂O

15. Можно ли при стандартных условиях окислить хлорид водорода до cl₂ с помощью серной кислоты? Ответ под­твердите расчетом .

16. Какой объем 2 Н Нbr необходим для взаимодействия с 0,25 моль K₂Cr₂O₇:

Нbr + K₂Cr₂O₇ Kbr + CrBr₃ + Br₂ + H₂O

Какой объем брома при этом выделится?

17. Какую массу Al можно окислить с помощью 0,1 л 0,25 Н K₂Cr₂O₇ по реакции: Al+K₂Cr₂O₇+H₂SO₄ Al₂(SO₄)₃+Cr₂(SO₄)₃+K₂SO₄+H₂O

18. К подкисленному раствору KJ добавлено 0,04 л 0,3 Н KNO₂:

KJ + KNO₂ + H₂SO₄ J₂ + K₂SO₄ + NO + H₂O

Вычислите массу выделившегося йода и объем NO.

19. Смешаны подкисленные растворы: а) KNO₃ и KMnO₄; б) Fe₂(SO₄)₃ и K₂Cr₂O₇. Между какими из этих ве­ществ будет протекать реакция и чем это определя­ется?

20. Могут ли одновременно существовать в растворе HJ и HClO₃, Hbr и KMnO₄?

21. Будет ли азотистая кислота: а) окисляться действием KMnO₄ в нейтральной и кислой средах; б) восстанав­ливаться до NO сернистой кислотой? Для возможных случаев напишите уравнения реакций.

22. В кислый раствор, содержащий смесь солей Kcl, Kbr и KJ добавлено достаточное количество KNO₂. Записать редокси-цепи, выражающие взаимодействие NO₂-иона с каждым по отдельности галогенид-ионом (один из электродов NO + 2H⁺/NO + H₂O). Сопоставлением электродных потенциалов установить, какой из галоге­нид-ионов будет окисляться до свободного состояния и какие не будут. Для окисляющегося галогенид-иона на­писать молекулярное уравнение реакции.

23. В подкисленный раствор смеси солей Kcl, Kbr и KJ прибавлен в достаточном количестве раствор KMnO₄. Записать редокси-цепи для каждого галогенид-иона, обозначить электродные потенциалы, отметить знаки полюсов, направление перемещения электронов: вы­числить ЭДС цепей. Все ли галогенид-ионы могут быть окислены до свободного состояния действием перман­ганат-иона? Написать соответствующие ионные уравне­ния реакций окисления-восстановления. Какая из трех рассматриваемых реакций будет протекать наиболее и какая наименее интенсивно?

24. К раствору сульфида натрия прибавлена азотная кис­лота. Жидкость мутнеет вследствие образования сво­бодной серы. Написать ионное уравнение реакции. За­писать редокси-цепь, отвечающую данному случаю. Указать электрод-восстановитель и электрод-окисли­тель, направление перемещения электронов и ЭДС цепи.

25. Можно ли окислить Cr₂(SO₄)₃ действием KMnO₄ в кис­лой среде с получением K₂Cr₂O₇? Записать электрон­но-ионные уравнения фаз восстановления и окисления (по типу ВФ₂–ne^– ОФ₂ и ОФ₁+ne^– ВФ₁). Записать редокси-цепь, указать знаки полюсов. Вывести моле­кулярное уравнение протекающей реакции.