Вычислите массовую долю, моляльную концентрацию и мольную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 40 г NaOH в 1000 г воды

Решение:

Массовая доля – масса растворенного вещества, которая приходится на 1 г раствора:

w = m(в-ва)/m(р-ра) = 40/(1000+40) = 0,038.

Моляльная концентрация - количество молей растворенного вещества в 1 кг растворителя:

СН = [m(в-ва)×1000]/[M(в-ва)×m(р-ля)] = (40 г×1000 г/кг)/(40г/моль×1000г) = 1 моль/кг

Мольная доля – отношение количества молей данного компонента к общему числу молей всех компонентов в системе:

N(в-ва) = n(в-ва)/[n(в-ва) + n(р-ля )] =

= [m(в-ва)/M(в-ва)]/[m(в-ва)/M(в-ва) + m(р-ля)/M(р-ля)] =

= (40 г/40 г/моль)/( 40 г/40 г/моль + 1000 г/18 г/моль) =

= 1 моль/(1 моль + 55,56 моль) = 0,018.

4. Составьте уравнения электролитической диссоциации указанных соединений: а) NH4NO3; б) KH2PO3; в) (Cr(OH)2)2SO4.

Решение:

Электролитическая диссоциация – распад молекул электролитов на ионы под действием полярных молекул растворителя:

а) NH4NO3 Û NH4+ + NO3-;

б) KH2PO3 Û K+ + H2PO3-;

H2PO3- Û Н+ + HPO32-;

HPO32- Û Н+ + PO33-

в) (Cr(OH)2)2SO4 Û 2Cr(OH)2+ + SO42-.

Cr(OH)2+ Û Cr(OH)2+ + OH-

Cr(OH)2+ Û Cr 3+ + OH-

5. Cоставьте молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза солей и укажите рН среды: а) NH4Cl; б) K3PO3; в) Na2SO4.

Решение:

а) NH4Cl + H2O Û NH4OH + HCl;

NH4+ + Cl-+ H2O Û NH4OH + H+ + Cl-;

NH4+ + H2O Û NH4OH+ H+ .

В результате гидролиза в растворе кислая среда - рН < 7

б) K3PO3 + H2O Û K2HPO3 + KOH;

3K+ + PO33- + H2O Û 3K+ + HPO32- + OH- ;

PO33- + H2O Û HPO32- + OH-.

В результате гидролиза в растворе щелочная среда - рН > 7.

В данном случае соль образована многоосновной слабой кислотой, и поэтому гидролиз аниона осуществляется ступенчато и в определенных условиях может продолжаться. В обычных условиях гидролиз дальше не идет.

2-я ступень гидролиза:

K2HPO3 + H2O Û KH2PO3 + KOH;

2K+ + HPO32- + H2O Û 2K+ + H2PO3- + OH- ;

HPO32- + H2O Û H2PO3- + OH-.

3-я ступень гидролиза:

KH2PO3 + H2O Û H3PO3 + KOH;

K+ + H2PO3- + H2O Û K+ + H3PO3- + OH- ;

H2PO3- + H2O Û H3PO3 + OH-.

в) Na2SO4

В случае в) соль образована сильным основанием и сильной кислотой, поэтому гидролизу не подвергается.

6.Определите pH, pOH, [H+], [OH-] 0,00001 молярного раствора КОН. a=1

Решение:

Составим уравнение диссоциации КОН:

КОН Û К+ + ОН-.

По уравнению реакции видно, что концентрация ОН- равна концентрации КОН, если степень диссоциации a = 1.

Тогда [OH-] = 0,00001моль/л;

рОН = 5;

рН = 14 – рОН = 14 – 5 = 9;

[H+] = 10-9.

7. Определите степени окисления подчеркнутых элементов в соединениях:

а) CaCr2O7, б) KClO3, в) K2S .

Решение:

Все молекулы электрически незаряжены. Сумма зарядов всех элементов, входящих в состав молекулы, равна нулю. Зная степени окисления двух элементов в составе молекулы из трех элементов, можно определить степень окисления третьего элемента. Обозначим неизвестную степень окисления через «x». Составим уравнение, в котором сумма зарядов всех атомов в молекуле равна нулю и решим его.

а) Ca+2Cr2xO7-2. 2 + 2x +(-2)×7 = 0, x = +6;

б) K+ClxO3-2, 1 + x + (-2)×3 = 0, x = +5;

в) K2+Sx, 2 + x = 0, x = -2.

8. Определите, какие реакции являются окислительно-восстановительными: а) NH4NO3 = N2O + 2H2O; б) Fe + S = FeS

в) HCl + AgNO3 = AgCl + HNO3

Решение:

Окислительно-восстановительной называется реакция, в которой имеет место изменение степени окисления элементов. Определим степени

окисления элементов в левой и правой частях уравнений.

а) N-3H4+N+5O3-2 = N2+O-2 + 2H2+O-2.

Данная реакция является внутримолекулярной окислительно-восстановительной. N-3 - восстановитель, окисляется до N+, N+5 – окислитель восстанавливается до N+.

б) Fe0 + S0 = Fe+2 S-2.

Реакция б) относится к типу межмолекулярных окислительно-восстановительных реакций. Fe0 – восстановитель, окисляется до Fe+2, S0 – окислитель, восстанавливается до S-2.

в) H+Cl- + Ag+N+5O3-2 = Ag+Cl- + H+N+5O3-2.

Реакция в) не является окислительно-восстановительной, так как в ходе ее протекания степени окисления элементов не изменяются.

9. Какие свойства – окислителя, восстановителя или двойственные могут проявлять следующие вещества: а) H3AsO3, б) NH3, в) Sb2O5

Решение:

Высшая степень окисления элемента равна номеру группы, в которой находится элемент. Элемент в высшей степени окисления может выполнять только функцию окислителя в окислительно-восстановительной реакции.

Низшая степень окисления элемента равна : для металлов - нулю; для неметаллов - разности между номером группы, в которой находится элемент и 8 (N° группы – 8). Элемент в низшей степени окисления может выполнять только функцию восстановителя в окислительно-восстановительной реакции.

Элементы в промежуточной степени окисления могут выполнять функцию и окислителя и восстановителя.

а) H3As+3O3,

Низшая степень окисления As-3 , высшая степень окисления As+5. As+3 – промежуточная степень окисления – может как понижать степень окисления – выполнять роль окислителя, так и повышать степень окисления – выполнять роль восстановителя.

б) N-3H3,

N-3 - низшая степень окисления – может только повышать степень окисления – выполнять роль восстановителя.

в) Sb2+5O5 .

Sb+5 - высшая степень окисления – может только понижать степень окисления – выполнять роль окислителя.

10. Расставьте коэффициенты в уравнении окислительно-восстановительной реакции методом электронно-ионных уравнений: KMnO4 + KNO3 + H2SO4 ® MnSO4 + KNO3 + K2SO4 + H2O.

Решение:

KMn+7O4 + KN+3O3 + H2SO4 ® Mn+2SO4 + KN+5O3 + K2SO4 + H2O.

Окислителем является Mn+7, в составе иона MnO4-.

Восстановителем является N+3 , в составе иона NO3-.

2| MnO4- + 8H+ +5e = Mn2+ + 4H2O - восстановление окислителя

5| NO3- + H2O - 2e = NO3- + 2H+ - окисление восстановителя

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

2MnO4- + 16H+ + 5e×2 + 5NO2- + 5H2O - 2e×5 = 2Mn2+ + 5NO3-+ 10H+ +8H2O

2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + 5KNO3 + K2SO4 + 3H2

11. Составьте уравнения возможных реакций: а) Сu + KCl Þ ; б) Mn + AgNO3 Þ; в) Сd + H2SO4(разб)Þ; г) Na + H2SO4(конц) Þ; д) K + HNO3(очень разб) Þ.

Решение:

а) Металлы вытесняют из растворов солей менее активные металлы, расположенные в ряду напряжений правее вытесняемого металла:

Сu + KCl Þ

Реакция невозможна, так как калий – активный металл, расположенный в ряду напряжений левее меди.

б) Mn + 2AgNO3 Þ Mn(NO3)2 + 2Ag;

Mn – 2e Þ Mn+2;

Ag+ + 1e Þ Ag.

в) С кислотами, в которых окислителем является катион водорода Н+, реагируют металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода. При этом образуются соль и газообразный водород.

Сd + H2SO4(разб)Þ Сd SO4 + H2;

Сd –2e Þ Сd+2;

2H+ + 2e Þ H2.

г) С кислотами, в которых окислителем является анион кислотного остатка, реагируют все металлы, кроме золота и платины. При этом образуются соль, вода и продукт восстановления кислотного остатка, природа которого зависит от положения металла в ряду напряжений, концентрации кислоты, температуры и других факторов.

2Ag + 2H2SO4(конц) Þ Ag2SO4 + 2H2O + SO2;

Вычислите массовую долю, моляльную концентрацию и мольную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 40 г NaOH в 1000 г воды - student2.ru Ag –1e Þ Ag+ ; 2

SO42- + 4H+ + 2e Þ SO2 + 2H2O. 1

 
  Вычислите массовую долю, моляльную концентрацию и мольную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 40 г NaOH в 1000 г воды - student2.ru

2Ag + SO42- + 4H+ Þ 2Ag+ + SO2 + 2H2O.

д) 8K + 10HNO3(очень разб) Þ 8KNO3 + NH4NO3 + 3H2O;

Вычислите массовую долю, моляльную концентрацию и мольную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 40 г NaOH в 1000 г воды - student2.ru K –1e Þ K+ 8

Вычислите массовую долю, моляльную концентрацию и мольную долю гидроксида натрия в растворе, содержащем 40 г NaOH в 1000 г воды - student2.ru NO3- + 10H+ + 8e Þ NH4 + + 3H2O 1

8K + NO3- + 10H+ Þ NH4 + + 3H2O + 8K+.

12. Вычислите Э.Д.С. гальванического элемента, образованного медным электродом с концентрацией ионов меди(II) 0,1 моль/л, и алюминиевым электродом с концентрацией ионов алюминия(III) 0,0001 моль/л. Составьте уравнения электродных процессов.

Решение:

Al | AlCl3 || CuCl2 | Cu

В данном гальваническом элементе более активным металлом является алюминий, выступающий в роли анода, а медь – катода.

Анод в процесе работы окисляется:

Al – 3e Þ Al3+.

На катоде идет восстановление:

Cu2+ +2e Þ Cu.

Величина электродного потенциала определяется по уравнению Нернста:

E = E° + (0,059/n) lg[Mn+].

ECu = 0,34 + (0,059/2) lg10-1 = 0,31 B.

EAl = -1,66 + (0,059/3) lg10-4 = -1,74 B.

Э.Д.С. = Екатода – Еанода = 0,31 – (-1,74) = 2,05 В.

13. Определите массу веществ, выделившихся на золотых электродах в процессе электролиза сульфата меди при силе тока 2 А в течение 40 минут. Составьте уравнения электродных процессов.

Решение:

Составим уравнения электродных процессов:

CuSO4 Û Cu 2+ + SO4 2-

H2O Û H+ + OH-

Сu2+, H+ , H2O H2O, OH-, SO4 2-

На катоде (-): На аноде(+):

Сu2+ + 2е Þ Cu; 2H2O – 4e Þ O2 + 4H+.

Масса вещества, выделяющаяся на электродах, прямо пропорциональна количеству электричества, пропущенному через раствор.

m(Cu) = kIt = (A(Cu)/2F)It = (63,55/(2×96500))×2×2400 = 1,58 г.

m(O2) = kIt = (A(O)/2F)It = (16/(2×96500))×2×2400 = 0,40 г

14. Цинк покрыт серебром. Какой из металлов будет корродировать в случае нарушения покрытия? Составьте уравнения электронных реакций контактной коррозии этих металлов а) в соляной кислоте; б) в атмосферных условиях.

Решение:

При контакте двух металлов в среде электролита всегда образуется гальванический элемент. При этом разрушается более активный металл, который выполняет роль анода. В случае контакта цинка с серебром корродирует болоее активный цинк. Пассивное серебро является катодом. На катоде идут процессы восстановления.

а) В кислой среде:

Zn ôHCl ôAg

На катоде: На аноде:

2H+ + 2e Þ H2; Zn –2e Þ Zn2+.

Полное уравнение: Zn + 2HCl Þ ZnCl2 + H2­

б) В атмосферных условиях – в присутствии атмосферного кислорода и влаги воздуха:

Zn ôH2O + O2 ôAg

На катоде: На аноде:

2H2O + O2 + 4e Þ 4OH-; Zn –2e Þ Zn2+.

Полное уравнение: Zn + 2H2O + O2 Þ 2Zn(OH)2.

Наши рекомендации