Окислительно-восстановительные реакции органических веществ

Тип работы:
Контрольная
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Контрольная работа по общей химии

12. Органическое вещество в виде летучей жидкости массой 0,1437 г при 250С и Р=99,2 кПа превращено в пар, занимающий объем 22,9 мл. Найдите молярную массу этого вещества.

Решение:

Уравнение состояния идеального газа (принимаем, что наш пар подчиняется этому уравнению) Клапейрона-Менделеева:

где — давление газа, Па; - объем газа, м3; - число молей газа; - универсальная газовая постоянная; - абсолютная температура.

При этом

где — масса газа, г; - его молярная масса.

или это 298,15 K.

Тогда.

Ответ:.

39. Сколько м3 пропена С3Н6 сгорело, если в результате образовалось 50 кг паров воды, если t = 300С, Р = 1,1атм?

Решение:

Уравнение реакции:

в уравнении.

Тогда использовав уравнение Клапейрона-Менделеева

и;

;

Получим

; или это 303,15 K;;

Ответ:.

62. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Какие электроны этих атомов являются валентными?

Решение:

Элемент с порядковым номером 14 — кремний. Его электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p2

Так как последний электрон находится на p-подуровне, то кремний относится к электронному p-семейству. Распределение электронов по квантовым ячейкам у атома кремния в нормальном состоянии:

Валентные электроны для кремния — s- и p-электроны внешнего электронного уровня.

Элемент с порядковым номером 40 — цирконий. Его электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d2. Так как последний электрон находится на d-подуровне, то цирконий относится к электронному d-семейству. Распределение электронов по квантовым ячейкам у атома циркония в нормальном состоянии:

Валентные электроны для циркония — d-электроны предвнешнего и s-электроны внешнего электронного уровней.

Электронные и электронно-графические формулы элементов составлялись с учетом принципа Паули, правила Хунда и правила Клечковского.

87. Чем объясняется последовательное изменение окислительной способности свободных галогенов и восстановительной способности галогенид-ионов от фтора к йоду? Приведите примеры иллюстрирующих реакций.

Решение:

В ряду галогенов F2 — Cl2 — Br2 — I2 химическая активность и окислительная способность галогенов уменьшается, в связи с увеличением радиуса и уменьшением первого потенциала ионизации. Это можно проследить на примере реакции взаимодействия галогенов с водородом. Фтор взаимодействует с водородом с взрывом, выделяя при этом большое количество энергии. Хлор при обычных условиях очень медленно взаимодействует с водородом, но на прямом солнечном свету или при нагревании реакция идет также с взрывом. Реакция водорода и хлора протекает по цепному механизму, поэтому для нее необходимо инициирование (нагревание или освещение). Взаимодействие брома и йода с водородом происходит лишь при нагревании. Йод с водородом реагирует не полностью, т.к. йодоводород, образующийся при этом легко разлагается и равновесие сильно смещено в сторону исходных продуктов: Н2 + I2 < => 2НI

Свойства галогенов

F2

Cl2

Br2

I2

Радиус, нм

0,072

0,099

0,114

0,133

Первый потенциал ионизации кДж/моль (атомов)

1682

1255

1142

1008

Сродство к электрону, кДж/моль

332,7

348,7

325

290

Относительная электроотрицательность (по Полингу)

4,0

3,01

2,8

2,6

Химическая активность галогенов от фтора к йоду уменьшается. Поэтому более активный галоген (имеющий наиболее высокое значение элетроотрицательности) вытесняет менее активный галоген из его соединений с металлами. Так, фтор вытесняет все другие галогены из их галогенидов, хлор — бром и иод, а бром — только иод:

2NаBr + С12 = 2NаС1 + Br2

2NаI + С12 = 2NаС1 + I2

2КI + Br2 = 2КBr + I2

2КBr + I2 ?

Галогеноводородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства. Так как сродство к электрону (СЭ) в ряду галогенид-ионов уменьшается от Cl2 к I2, то восстановительные свойства в ряду HCl? HBr — HI увеличиваются:

HCl + H2SO4 (конц.) ?

2НBr + H2SO4(конц.) = Br2 + SО2 + 2H2O

8НI + H2SO4(конц.) = 4I2 + H2S + 4H2O

В связи с усилением восстановительных свойств галогеноводородов от НС1 к HI падает устойчивость водных растворов галогеноводородных кислот к воздействию кислорода воздуха. При хранении на воздухе концентрированных растворов иодоводорода происходит его окисление:

4HI + О2 = I2 + 2Н2О

При этом раствор иодоводородной кислоты постепенно буреет:

HI + I2 = Н[I3]

Более медленно протекает аналогичный процесс и водном растворе НBr

Задания

Подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.

112. Реакции № 12, 37, 62

Решение:

№ 12:

2Mn (NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi (NO3)3+ 5NaNO3 + 7H2O

Восстановитель: Mn (NO3)2

Окислитель: NaBiO3

Окисление:

Mn2+ + 4H2O? 5e- > MnO4- + 8H+

2

Восстановление:

BiO3- + 6H+ + 2e- > Bi3+ + 3H2O

5

2Mn2+ + 8H2O + 5BiO3- + 30H+ > 2MnO4- + 16H+ + 5Bi3+ + 15H2O

2Mn2+ + 5BiO3- + 14H+ > 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O

№ 37:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

Восстановитель: HNO2

Окислитель: HNO2

Данная окислительно-восстановительная реакция относится к реакциям диспропорционирования, т.к. молекулы одного и того же вещества (HNO2) способны окислять и восстанавливать друг друга. Это происходит потому, что вещество HNO2 содержит в своем составе атомы азота в промежуточной степени окисления (3+). Следовательно, степень окисления способна как понижаться, так и повышаться.

Окисление:

NO2- + H2O? 2e- > NO3- + 2H+

1

Восстановление:

NO2- + 2H+ + e- > NO + H2O

2

3NO2- + H2O + 4H+ > NO3- + 2H+ + 2NO + 2H2O

3NO2- + 2H+ > NO3- + 2NO + H2O

№ 62:

NH3 + KMnO4 + KOH = KCl + K2MnO4 + H2O

Некорректное условие — ошибка в реагентах (NH3) и продуктах реакции (KCl). Возможное правильное условие:

KCl + 8KMnO4 + 8KOH = KClO4 + 8K2MnO4 + 4H2O

Восстановитель: KCl

Окислитель: KMnO4

Окисление:

Cl- + 8OH-? 8e- > ClO4- + 4H2O

1

Восстановление:

MnO4- + e- > MnO42-

8

Cl- + 8OH- + 8MnO4- > ClO4- + 4H2O + 8MnO42-

143. При сгорании 1 л бутана С4Н10 выделилось 119,1 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования бутана. Условия нормальные.

Решение:

Уравнение реакции:

;

При сгорании выделяется теплоты, а при сгорании — теплоты, тогда

119,2/2=x/0,0446;

x=2,65 (кДж).

Ответ: выделится.

162. Возможно ли при 2000С протекание следующей реакции:

СО + 0,5О2 = СО2?

Решение:

Возможно ли при 2000С протекание следующей реакции: СО + 0,5О2 = СО2?

О принципиальной возможности и направлении процесса позволяют судить величина и знак? G (энергия Гиббса).

?G = ?H — T? S,

где ?H — изменение энтальпии реакции; ?S — изменение энтропии реакции; Т — температура.

— стандартная энтальпия образования вещества

— стандартная энтропия образования вещества

п — количество вещества

СО (газ)

О2 (газ)

СО2 (газ)

, кДж/моль

-110,5

0

-393,5

, Дж/моль·К

197,9

205

213,6

При ?G<0 реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.

Ответ: возможно, так как — отрицательная величина.

189. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 140 до 1700?

Дано:

Решение:

Согласно правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два — четыре раза. Уравнение, которое описывает это правило следующее:

,

где? скорость реакции при температуре Т1,? скорость реакции при температуре Т2,? ? температурный коэффициент реакции.

Отсюда:

,

? = 3

Т1 = 140о

Т2 = 170о

-?

Ответ: Скорость реакции увеличится в 27 раз.

222. Как повлияет на выход хлора в системе:

4 HCl(г) + О2(г) 2 Cl2(г) + 2 Н2О(ж), Q = 202,4 кДж,

а) повышение температуры в системе,

б) уменьшение общего объема смеси,

в) уменьшение концентрации кислорода,

г) увеличение общего объема реактора,

д) введение катализатора?

Решение:

4HCl(г) + О2(г) 2Cl2(г) + 2Н2О(ж), Q = 202,4 кДж

Прямая реакция происходит с выделением тепла, т. е. является экзотермической (Q > 0), следовательно, обратная реакция будет протекать с поглощением тепла, т. е. является эндотермической (Q < 0). Согласно принципу Ле Шателье, если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы компенсировать изменение.

а) повышение температуры в системе будет способствовать сдвигу равновесия в сторону реакции, протекающей с поглощением тепла (эндотермической), т. е. в сторону реакции образования исходных веществ — выход хлора при этом уменьшится.

б) уменьшение общего объема смеси приведет к смещению равновесия в сторону реакции, протекающей с образованием меньшего числа молей газообразных веществ, т. е. в сторону прямой реакции — выход хлора при этом увеличится.

в) при уменьшении концентрации кислорода равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ — выход хлора при этом уменьшится.

г) при увеличении общего объема реактора давление в системе уменьшится, потому равновесие сдвинется в сторону увеличения числа газовых молей, т. е. в сторону обратной реакции — выход хлора при этом уменьшится.

д) катализатор одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции и поэтому на смещение равновесия влияния не оказывает, а только способствует более быстрому его достижению, поэтому введение катализатора на выход хлора не повлияет.

237. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов гальванического элемента, у которого один электрод цинковый с концентрацией ионов цинка 10-2 моль/л, а второй — водородный с концентрацией ионов водорода 10-2 моль/л. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.

Решение:

Схема химической цепи:

поток электронов

Электрод восстановитель (донор электронов) Электрод окислитель (акцептор электронов

где и — соответственно потенциалы положительного и отрицательного электродов.

Ответ: Э.Д.С. равно.

262. Напишите уравнения реакций процессов, протекающих на электродах при электрохимической защите стальных труб.

Решение:

Одним из вариантов электрохимической защиты стальных труб есть протекторная защита. Если в качестве протектора взять цинк, то уравнения реакций процессов, протекающих на электродах будут следующие:

анодный процесс:

Zn — 2e- = Zn2+;

катодный процесс: в кислой среде —

+ + 2е- = Н2^;

в нейтральной среде —

½О2 + Н2О + 2е- = 2ОН-.

286. Вычислить рН 0,001 М раствора фтористоводородной кислоты и 0,1 М раствора гидроксида натрия.

Решение:

Электролиты HF и NaOH есть сильными и потому в растворе диссоциируют полностью.

Для указанных растворов имеем:

Ответ: 3 и 9.

312. Слили 30 г 2%-ного раствора ацетата свинца Pb (CH3COO)2 и 50 мл 1 М раствора иодоводородной кислоты HI. Определите массу осадка иодида свинца.

Решение:

Уравнение реакции:

в уравнении.

Теперь рассчитаем какой реагент в избытке:

=

— находится в избытке, расчеты ведем по

; так как, то

Ответ:.

337. В 70 г бензола С6Н6 растворено 2,09 г некоторого вещества. Раствор кристаллизуется при 4,250С. Установить молекулярную массу растворенного вещества. tкрист. бензола= 5,50С.

Решение:

Криоскопическая константа выражается формулой

где Ккр — криоскопическая константа; - величина, получаемая опытным путем — понижение точки замерзания раствора, состоящего из т кг растворенного неэлектролита и L кг растворителя; М — масса 1 моль неэлектролита, кг. Криоскопическая константа бензола Ккр = 5,1°.

Отсюда

Ответ:.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой