Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 icon

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006





НазваниеМетодические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006
страница3/3
В.И. Ермолаева
Дата конвертации04.04.2013
Размер0.76 Mb.
ТипМетодические указания
1   2   3
Раздел 2. Окислительно-восстановительные реакции.

Пример 1.

Допишите уравнение окислительно-восстановительной реакции, подберите коэффициенты, используя метод электронно-ионных полуреакций.

K2Cr2O7 + H2SO4 + H2S → Cr2(SO4)3 + S↓ + …

Решение

Подбор коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионных полуреакций (или электронно-ионного баланса) складывается из нескольких этапов.

Первым этапом, поскольку молекулярное уравнение реакции с указанием формы существования окислителя, восстановителя и среды дано в условии задачи, будет:

а) написание формул реагентов в ионно-молекулярном виде с указанием только тех ионов или формульных единиц, которые принимают участие в реакции в качестве окислителя, восстановителя и среды. При этом следует учесть, что малорастворимые соли, слабые электролиты и газообразные вещества записываются в молекулярном виде:

Cr2O72− + H+ + H2S → …

( здесь Cr2O72− - окислитель, H+ - кислотная среда, H2S – восстановитель, слабый электролит);

б) составление электронно-ионных уравнений полуреакций восстановления и окисления с учетом изменения степени окисления восстановителя: и окислителя: и баланса электронов подбором дополнительных множителей, чтобы соблюдалось равенство отданных и принятых электронов.

Зачастую ион-окислитель и продукт его восстановления отличаются по содержанию кислорода. Поэтому при составлении уравнений полуреакций в зависимости от характера среды в них включают пары:

для кислотной среды – Н+ и Н2О, для щелочной среды – ОН и Н2О, для нейтральной среды – только молекулы Н2О.

В
1


данной реакции ионы кислорода, потерянные окислителем (превращение Cr2O72− в Cr3+) и не существующие в свободном виде в растворе, в кислотной среде связываются с катионами Н+ с образованием воды:

полуреакция Cr2O72− + 14Н+ + 6е = 2Cr3+ + 7Н2О 1

в


осстановления окислителя

полуреакция H2S − 2е = S↓ + 2Н+ 3

окисления восстановителя


В методе полуреакций можно не определять степени окисления элементов (Cr6+ и S2-), поскольку определение количества принятых и отданных электронов следует из закона сохранения заряда:

Cr2O72− + 14 Н+ + x  2Cr3+ + 7Н2О

[(-2) + 14(+1) + x]e = [2(+3)]e

x = +6e,

откуда следует, что данная полуреакция является полуреакцией восстановления, а ион Cr2O72− - окислитель.

в) суммирование уравнений полуреакций и приведение подобных:

Cr2O72− + 8Н+ + 3H2S = 2Cr3+ + 7Н2О + S↓

г)перенос коэффициентов в молекулярное уравнение реакции, дополнение записи отсутствующими в уравнении, записанном в ионно-молекулярной форме, веществами (в данном случае это – К2SO4) и подбор к ним коэффициентов.

Окончательное уравнение реакции имеет вид:

K2Cr2O7 + 4H2SO4 +3H2S → Cr2(SO4)3 + S↓ + 7Н2О + К2SO4.

Метод полуреакций применим только к окислительно-восстановительным реакциям, протекающим в растворах.


Раздел 3. Химия элементов.

3.1. Химические превращения веществ.

Пример 1.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

CaCO3 CaOCaC2 CO2 C Ca(HCO3)2 CaCO3.

Укажите условия протекания реакций.

Решение.

1. CaCO3 CaO + CO2.

2. CaO + 3 C CaC2 + CO.

3. 2 CaC2 + 5 O2 2 CaO + 4 CO2.

4. CO2 + 2 Mg 2 MgO + C.

5. a) C + O2 CO2.

б) 2 CO2 + Ca(OH)2  Ca(HCO3)2(раствор).

6. Ca(HCO3)2 (р-р) CaCO3 +H2O + CO2.

или: Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2  2 CaCO3 +2 H2O,

или: Ca(HCO3)2 + Na2CO3  CaCO3 + 2 NaHCO3.

Пример 2 .

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения веществ:

Na2CO3NaHCO3CaCO3 KHCO3KClKOHKH

Укажите условия протекания реакций.


Решение.

1. Na2CO3 + H2O + CO2  2NaHCO3,

CO32- + H2O + CO2  2HCO3-.

2. 2 NaHCO3 + Ca(OH)2  Na2CO3 + CaCO3+ 2 H2O,

2 HCO3- + Ca2+ + 2OH-  CO32- + CaCO3+ 2 H2O.

3. a) CaCO3 CaO + CO2,

б) CO2 + KOH  KHCO3,

CO2 + OH-  HCO3-.

  1. KHCO3 + HCl  KCl + H2O + CO2,

HCO3- + H+  H2O + CO2.

  1. 2 H2O + KCl H2 + 2KOH + Cl2.

6. a) 4 KOH 4 K + O2 + 2 H2O,

б) 2 K + H2  2KH.


3.2. Стехиометрические расчеты.

3.2.1. Расчеты по уравнениям реакций.

Пример 1.

Хлороводород, полученный при слабом нагревании хлорида натрия и концентрированной серной кислоты (массовая доля H2SO4 ω=98%, плотность раствора H2SO4 ρ =1841 г/л), растворили в 1 л воды и получили раствор с массовой долей ωHCl = 25%. Рассчитайте массу NaCl и объем H2SO4, израсходованных на получение хлороводорода.

Решение.

При слабом нагревании NaCl и H2SO4(конц) образуется кислая соль:


NaCl + H2SO4 NaHSO4 + HCl

1 моль 1 моль 1 моль

58,5 г 98 г 36,5 г

 моль моль моль


Из уравнения реакции следует:

 моль(NaCl) = моль(H2SO4) = моль(HCl).

Количество образовавшегося хлороводорода моль находим из выражения для массовой доли HCl ωHCl = 0,25:

ωHCl ==0,25

(здесь 1000 представляет массу 1 л воды, плотность которой равна 1000г/л), откуда получаем:

=9,13 моль, масса хлороводорода mHCl= MHCl = 9,1336,5 = 333,2г, масса хлорида натрия mNaCl = MNaCl = 9,1358,5=534,1г, масса серной кислоты

m H2SO4 =  M H2SO4 =9,1398=894,74г.

Объем израсходованного раствора H2SO4 находим, зная массовую долю и плотность раствора: V= л

Ответ: mNaCl = 534,1 г, V= 0,496 л.

Пример 2.

Сплав дуралюмин содержит алюминий, магний и медь. Для анализа взят кусочек сплава массой 6,8 г. Этот кусочек поместили в соляную кислоту, получив водород объемом 8,176 л (н.у.) и нерастворимый осадок массой 0,2 г. Рассчитайте массовые доли металлов в сплаве.

Решение.

Из трех компонентов сплава с соляной кислотой реагируют только два: алюминий и магний: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 (a)

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2 (б)

Нерастворимый осадок – это медь, следовательно, m(Cu) = 0,2 г.

Рассчитываем массу алюминия и магния в сплаве:

m(Al + Mg) = m(сплава) – m(Cu); m(Al + Mg) = (6,8 – 0,2) г = 6,6 г.

Определяем количество моль вещества водорода, полученного при растворении сплава:

,

где Vm – молярный объем водорода при нормальных условиях.



Пусть x – масса алюминия в сплаве, то есть m(Al) = x, y - количество моль водорода, полученного по реакции (а), то есть y = a(H2).

Тогда масса магния будет равна

m(Mg) = m(Al + Mg) – m(Al); m(Mg) = (6,6 – x)

Количество водорода, полученного по реакции (б), будет равно:

б (H2) = (H2) – а(H2) = (0,365 – y) моль

Вычисляем количество магния и алюминия:





Из уравнения реакции (а) следует



или

Из уравнения (б) следует

 (Mg) = б(H2) (в) или (г)

Решая систему уравнений (в) и (г), получаем

x = 6,48, то есть m(Al) = 6,48 г.

Тогда m(Mg) = m(Al + Mg) – m(Al) = (6,6 – 6,48) г = 0,12 г.

Рассчитываем массовые доли металлов в сплаве:

, или 95,3%;

, или 1,8%;

, или 2,9%.

Ответ: w(Al) = 95,3%, w (Mg) = 1,8%, w(Cu) = 2,9%.

Пример 3.

В медицине применяют спиртовой раствор йода в соотношении

C2H5OH:I2, равном 230:127. Каковы масса, количество вещества и число молекул йода в аптечном пузырьке, масса раствора в котором равна 35,7 г?

Решение.

Сумма массовых частей обоих веществ в данном растворе составляет 230+127=357, что соответствует массе раствора m, в котором йоду соответствует 127 массовых частей. Рассчитываем массу йода m2 в аптечном пузырьке, в котором масса раствора равна m1=35,7 г, составив пропорцию:

, откуда .

Рассчитываем количество моль вещества йода и число молекул N:

 = m/M = 12,7г/254 г/моль = 0,05 моль. Здесь M = 254 г/моль – молярная масса йода ; N = 0,05 моль∙6,02∙1023 моль-1 = 3∙1022 молекул.

Ответ: масса йода m2=12,7 г, количество вещества йода n=0,05 моль и число молекул N = 3∙1022 молекул.

3.2.2. Расчеты по закону эквивалентов.

Пример 1.

Определите молярную массу эквивалента трехвалентного металла, если при взаимодействии с соляной кислотой 1,47г этого металла вытеснили 2 л водорода, собранного над водой и измеренного при давлении р = 101,3 кПа и температуре T=291 К. Давление насыщенного пара воды при указанной температуре равно 2070,0 Па. Назовите металл.

Решение

Молярную массу эквивалента металла Мэкв можно выразить из уравнения, выражающего закон эквивалентов:

,

отсюда:

,

где -молярный объем химического эквивалента водорода, который равен частному от деления молярного объема водорода при нормальных условиях (VM) на число эквивалентности Н2 (zэкв), т.е. .

VM при нормальных условиях в соответствии с законом Авогадро равен 22,4 л/моль, число эквивалентности zэкв, показывающее сколько химических эквивалентов содержится в одной формульной единице вещества − . Следовательно: .

- объем собранного над водой водорода, приведенного к нормальным условиям, находим из уравнения объединенного газового закона

,

где: -парциальное давление водорода, собранного над водой, равное разности общего давления (101,3 кПа) и парциального давления воды при температуре 291 К



Следовательно, .

Подставляем найденные величины в формулу для определения молярной массы металла и получаем:



Молярная масса металла ММе= zэквМэквМе . Согласно условию zэкв = 3 (металл трехвалентный). Находим молярную массу эквивалента металла

ММе = 3∙8,99 = 26,98г/моль. В таблице Д.И. Менделеева находим искомый металл – это Al. Уравнение взаимодействия алюминия с соляной кислотой имеет следующий вид: 2Al + 6HCl = 2AlСl3 + 3H2.

Ответ: молярная масса эквивалента металла 8,99г/моль экв.

Искомый металл алюминий.

Рекомендуемая литература

  1. Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу общей химии. / Ф.З. Бадаев, А.М. Голубев, В.М. Горшкова и др. ; Под ред. В.И. Ермолаевой. - М.: Изд. МГТУ, 2003.

  2. Ю.М. Коренев, А.Н. Григорьев, Н.Н. Желиговская, К.М. Дунаева. Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями. – М.: Мир, 2004.

  3. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Задачи по общей и неорганической химии.- М.: Владос, 2004.

  4. Р.А. Лидин, Л.А. Андреева, В.А. Молочко. Справочник по неорганической химии.- М.: Химия, 1987.

  5. А.А. Гуров, Ф.З. Бадаев, Л.П. Овчаренко, В.Н. Шаповал. Химия. Учебник для вузов. - М.: Изд. МГТУ, 2004.



1   2   3

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания к выполнению домашнего задания по курсу химии
Методические указания предназначены для студентов всех факультетов, изучающих базовый курс химии

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания и контрольные задания для студентов Заочной формы обучения. 2006 г

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания и задания по выполнению домашней контрольной работы для студентов-заочников по дисциплине

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания и задания к выполнению контрольной работы для студентов специальности 060800 заочной формы обучения

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания по выполнению контрольных работ (группа мз-з, вво-1)
Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Бухгалтерский учет»

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания и контрольные задания для студентов-заочников Салаватского индустриального колледжа по специальности 1806 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» 2006

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМолекулярная физика и термодинамика методические указания к выполнению рассчетно-графического задания по физике №2 Иваново 2008
Молекулярная физика и термодинамика. Предназначены для обеспечения самостоятельной работы студентов

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconЗадачи: сформировать и углубить знания учащихся по общей и неорганической химии

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconУрока: I. Повторение. Проверка домашнего задания. Ответы на вопросы в конце домашнего параграфа

Методические указания к выполнению домашнего задания по неорганической химии москва 2006 iconМетодические указания по выполнению контрольной работы Д



База данных защищена авторским правом © 2016
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
поиск