Общая химия

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова

(технический университет)

 

общая химия

 

Сборник задач

Санкт-Петербург

УДК 541.1.076 (075.80)

ББК 24.1

О28

 

 

Авторы-составители:

Д.Э.Чиркст, Т.Е.Литвинова, О.В.Черемисина, Н.Я.Дубровская, И.И.Иванов, Л.В.Григорьева

Приведены краткий теоретический материал, примеры решения задач и задания по основным разделам общей химии: основным законам, строению вещества,… Сборник задач предназначен для студентов всех специальностей, изучающих…  

ББК 24.1

 

ISBN 5-94211-216-9

Ó Санкт-Петербургский горный институт им. Г.В.Плеханова, 2003 г.

1. Основные классы неорганических соединений. Номенклатура

 

К основным классам неорганических соединений относятся оксиды, гидроксиды, кислоты, соли. Рассмотрим основы номенклатуры и характерные свойства каждого из этих классов соединений.

Оксиды. Оксидами называют соединения, состоящие из кислорода и какого-нибудь элемента El. Общую формулу оксидов можно записать как El_xO_y, где х и y – наименьшие целые числа, кратные валентности кислорода и элемента соответственно, например, .

Названия оксидов дают по следующей схеме:

Оксид _______________________________ (____________).

^{название элемента степень окисления элемента}

Например, N₂O – оксид азота (I), СО – оксид углерода (II), Fe₂O₃ – оксид железа (III), SO₃ - оксид серы (VI).

По химическим свойствам оксиды делят на две группы: солеобразующие и несолеобразующие. Первой группе соответствуют соли, вторая группа (в нее входят СО, NO и др.) солей не образует. Солеобразующие оксиды подразделяют на основные, амфотерные и кислотные оксиды.

Основные оксиды образованы металлами и взаимодействуют с кислотами с образованием солей:

Fe₂O₃ + 6 HCl ® 2 FeCl₃ + 3H₂O.

Оксиды элементов I и II групп главных подгрупп периодической системы (за исключением бериллия и магния) взаимодействуют с водой с образованием соответствующих гидроксидов

CaO + H₂O ® Ca(OH)₂

и с кислотными оксидами с образованием солей

Na₂O + CO₂ ® Na₂CO₃.

Амфотерные оксиды также образованы металлами и обладают одновременно свойствами и основных, и кислотных оксидов. Отличительным признаком амфотерных оксидов является способность взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами с образованием солей:

ZnO + H₂SO₄ ® ZnSO₄ + H₂O;

ZnO + 2 KOH ® K₂ZnO₂ + H₂O (при сплавлении);

ZnO + 2 KOH + H₂O ® K₂[Zn(OH)₄] (в растворе).

Наиболее распространенными представителями амфотерных оксидов являются ZnO, Al₂O₃, Cr₂O₃.

Кислотные оксиды, в основном, образованы неметаллами (SO₃, CO₂), но некоторые высшие оксиды металлов тоже являются кислотными (например, CrO₃, Mn₂O₇ и др.). Главный отличительный признак кислотных оксидов – их способность взаимодействовать со щелочами с образованием солей:

CO₂ + 2 NaOH ® Na₂CO₃ + H₂O,

CrO₃ + 2 KOH ® K₂CrO₄ + H₂O.

Газообразные кислотные оксиды взаимодействуют с водой с образованием соответствующих кислот

SO₂ + H₂O ® H₂SO₃.

Гидроксиды. Гидроксидами называют соединения, состоящие из положительного иона металла или иона аммония NH₄⁺ и одной или нескольких гидроксогрупп (OH^–). Общую формулу гидроксида можно записать как Me(OH)_x, где х – степень окисления металла. Например, NaOH, Fe(OH)₂, Al(OH)₃.

Названия гидроксидов дают по следующей схеме:

Гидроксид_____________________________ (____________).

^{название металла степень окисления металла}

Например, NaOH – гидроксид натрия, Fe(OH)₂ – гидроксид железа (II), Al(OH)₃ – гидроксид алюминия.

С точки зрения теории электролитической диссоциации, основания и щелочи способны диссоциировать в растворе с образованием гидроксид-ионов (OH^–). По химическим свойствам гидроксиды делят на щелочные, основные и амфотерные гидроксиды.

Щелочные гидроксиды (щелочи) образованы элементами I и II группы главной подгруппы периодической системы элементов, за исключением бериллия и магния. Все щелочи, в отличие от остальных гидроксидов, растворимы в воде. Нерастворимые гидроксиды могут быть получены путем воздействия щелочей на соответствующие соли:

CuSO₄ + 2 NaOH ® Na₂SO₄ + Cu(OH)₂¯.

Все гидроксиды взаимодействуют с кислотами с образованием солей:

Fe(OH)₃ + 3 HNO₃ ® Fe(NO₃)₃ + 3 H₂O;

Zn(OH)₂ + 2 HCl ® ZnCl₂ + H₂O.

Амфотерныегидроксиды могут взаимодействовать как с кислотами, так и со щелочами, образуя соли. К амфотерным гидроксидам, в частности, относятся Be(OH)₂, Zn(OH)₂, Al(OH)₃, Cr(OH)₃. Реакция амфотерного гидроксида со щелочью в растворе и в расплаве идет по-разному. В растворе образуются гидроксокомплексы:

Zn(OH)₂ + 2 NaOH ® Na₂[Zn(OH)₄],

в расплаве – обычные соли:

Zn(OH)₂ + 2 NaOH ® Na₂ZnO₂ + Н₂О.

Кислоты. Кислотами называют вещества, состоящие из отрицательного иона кислотного остатка и положительного иона водорода (одного или нескольких). Общую формулу кислоты можно записать в виде H_xAn, где х – модуль заряда аниона кислотного остатка An^x-. С точки зрения теории электролитической диссоциации, к кислотам относятся вещества, способные диссоциировать в растворе с образованием ионов водорода.

По наличию атома кислорода в кислотном остатке различают бескислородные кислоты (HCl, H₂S) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄).

По числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться металлами, различают кислоты одноосновные (HCl, HNO₃), двухосновные (H₂S, H₂SO₄), трехосновные (H₃PO₄) и т.д.

Все кислоты взаимодействуют с гидроксидами металлов и с активными металлами с образованием солей:

H₂SO₃ + 2 NaOH ® Na₂SO₃ + H₂O;

2 HCl + Zn ® ZnCl₂ + H₂­.

При составлении названия кислот используется корень русского названия элемента, образующего кислоту (центрального атома), с добавлением суффикса, окончания или приставки в зависимости от состава кислоты и степени окисления центрального атома.

Бескислородные кислоты называют по схеме: элементоводородная кислота. Например, HCl – хлороводородная кислота (соляная), H₂S – сероводородная кислота, H₂Te – теллуроводородная кислота.

Кислородсодержащие кислоты получают название в зависимости от степени окисления центрального атома. При максимальной степени окисления (высшие кислоты) используют окончание -ная или -вая. Например, HNO₃ – азотная кислота, H₂SO₄ – серная кислота, H₂CrO₄ – хромовая кислота. Если центральный атом имеет минимальную положительную степень окисления, используют суффикс -ист. Например, HNO₂ – азотистая кислота, H₂SO₃ – сернистая кислота.

Для обозначения степеней окисления атомов галогенов используют следующие суффиксы: -н ® -оват ® -ист ® -оватист (степень окисления в ряду понижается). Например, HCl⁺⁷O₄ – хлорная, HCl⁺⁵O₃ – хлорноватая, HCl⁺³O₂ – хлористая, HCl⁺O – хлорноватистая кислота.

Приставками орто- и мета- обозначают кислоты, образованные элементом с одинаковой степенью окисления и разной основностью. Например, H₃PO₄ – ортофосфорная кислота, HPO₃ – метафосфорная кислота.

Если в молекуле кислоты атом кислорода замещен на серу со степенью окисления –2, в названии употребляют приставку тио-. Например, H₂SO₃S (H₂S₂O₃) – тиосерная кислота, H₂CS₃ – тритиоугольная кислота.

Приставку ди- вводят для обозначения кислот с двумя атомами, образующими кислотный остаток. Например, H₂P₂O₇ – дифосфорная кислота, H₂Cr₂O₇ – дихромовая кислота.

Соли. Солями называют сложные вещества, состоящие из катиона металла и аниона кислотного остатка. Общую формулу соли можно записать как Me_xAn_y, где х и y – наименьшие целые числа, кратные зарядам катиона и аниона соответственно. Соли можно рассматривать как продукты полного или частичного замещения в молекуле кислоты атомов водорода атомами металлов или как продукт замещения гидроксогрупп в молекуле гидроксида металла кислотными остатками.

При полном замещении (нейтрализации) образуются средние соли:

2 NaOH + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + 2 H₂O.

При неполной нейтрализации многоосновной кислоты гидроксидом металла образуются кислые соли:

H₃PO₄ + KOH ® KH₂PO₄ + H₂O.

При неполной нейтрализации гидроксида металла кислотой образуются основные соли:

Fe(OH)₃ + 2 HCl ® FeOHCl₂ + 2 H₂O.

Разновидностью основных солей являются оксосоли, образующиеся при отщеплении молекулы воды от основной соли:

Bi(OH)₂Cl ® BiOCl + H₂O.

В ряде случаев образуются двойные соли, имеющие два разных катиона металла и один кислотный остаток, например KAl(SO₄)₂.

Названия солей составляют из названия кислотного остатка и названия металла в родительном падеже; в скобках указывают степень окисления металла, если их несколько. Например, Fe₂(SO₄)₃ - сульфат железа (III), NaCl – хлорид натрия. Название аниона соли дают, исходя из латинского корня кислотообразующего элемента, с добавлением приставки или суффикса в зависимости от наличия кислорода в кислотном остатке, степени окисления кислотообразующего элемента и состава кислотного остатка.

Кислотные остатки бескислородных кислот обозначают, добавляя к латинскому корню кислотообразующего элемента суффикс –ид. Например, Cl^- - хлорид, NaCl – хлорид натрия; S^2- - сульфид, NiS – сульфид никеля (II).

Кислотные остатки кислородсодержащих кислот называют, учитывая степень окисления. Если кислотообразующий элемент находится в высшей степени окисления, к латинскому корню кислотообразующего элемента добавляют суффикс –ат. Например, SO₄^2- - сульфат, K₂SO₄ - сульфат калия; NO₃^- - нитрат, NH₄NO₃ - нитрат аммония; CrO₄^2- - хромат, BaCrO₄ - хромат бария.

Если кислотообразующий элемент находится в низшей степени окисления, к латинскому корню кислотообразующего элемента добавляют суффикс –ит. Например, SO₃^2- - сульфит, BaSO₃ - сульфит бария; NO₂^- - нитрит, NаNO₃ - нитрит натрия; CrO₂^- - хромит, KCrO₂ - хромит калия.

В обозначении анионов орто- и метакислот сохраняют приставки орто- и мета-. Например, PO₄^3- - ортофосфат, Na₃PO₄ - ортофосфат натрия; PO₃^- - метафосфат, NaPO₃ - метафосфат натрия. Названия кислотных остатков тиокислот имеют приставку тио-. Например, SSO₃^2- (S₂O₃^2-) – тиосульфат, Na₂S₂O₃ – тиосульфат натрия.

Если кислотный остаток содержит два атома кислотообразующего элемента, то к названию аниона добавляют приставку ди-. Например, Cr₂O₇^2- - дихромат, Na₂Cr₂O₇ – дихромат натрия.

Для обозначения степеней окисления атомов галогенов используют следующие приставки и суффиксы: пер-….-ат ® -ат ® -ит ® гипо-…..-ит (степень окисления в ряду понижается). Например, Cl⁺⁷O₄^- – перхлорат, Cl⁺⁵O₃^- – хлорат, HCl⁺³O₂^- – хлорит, Cl⁺O^- – гипохлорит.

Для названия анионов кислых солей используют приставку гидро-, количество атомов водорода в составе соли указывают греческими числительными (ди, три, тетра и т.д.). Например, HCO₃^- - гидрокарбонат, NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия, Ba(HCO₃)₂ – гидрокарбонат бария, H₂PO₄^- - дигидроортофосфат, KH₂PO₄ - дигидроортофосфат калия.

Катионам основных солей дают названия с приставкой гидроксо-, количество гидроксогрупп в составе соли указывают греческими числительными (ди, три, тетра и т.д.). Например, FeOHCl – хлорид гидроксожелеза (II), (NiOH)₂SO₄ - сульфат гидроксоникеля, Al(OH)₂NO₃ - нитрат дигидроксоалюминия.

Для названия катионов оксосолей используют корень латинского названия металла с добавлением суффикса –ил. Например, BiO⁺ - висмутил, BiOCl – хлорид висмутила; UO₂²⁺ - уранил, UO₂Cl₂ – хлорид уранила.

Название двойным солям дают, руководствуясь вышеперечисленными правилами, называя сначала анион, а затем катионы в направлении справа налево. Например, KAl(SO₄)₂ – сульфат алюминия, калия.

Для солей характерны реакции с кислотами, щелочами, металлами, друг с другом, если в результате реакции образуются осадок, газ или малодиссоциированное соединение. Следует помнить, что более сильная кислота вытесняет более слабую из состава соли, более активный металл замещает менее активный, при действии на соли щелочей могут получаться осадки нерастворимых гидроксидов металлов.

Задание I. по названию вещества написать его формулу.

 

1. Азотистая кислота.	14. Вольфрамат цезия.
2. Азотная кислота.	15. Вольфрамовая кислота.
3. ацетат гидроксосвинца (II).	16. Германат кальция.
4. Ацетат натрия.	17. Гидрокарбонат калия.
5. Ацетат свинца (II).	18. Гидрокарбонат кальция.
6. Бериллат натрия.	19. Гидроксид алюминия.
7. Бромат серебра.	20. Гидросульфат лития.
8. Бромид алюминия.	21. Гидросульфат марганца (II).
9. Бромид кобальта (II).	22. Гидросульфид натрия.
10. Бромноватая кислота.	23. Гидросульфит лития.
11. Бромноватистая кислота.	24. Гидротеллурид калия.
12. Бромоводородная кислота.	25. Гидрофосфат цинка.
13. Висмутат натрия.	26. Гидродихромат калия.
27. Гидродихромат натрия.	68. Нитрат гидроксокобальта (II).
28. Гипобромит стронция.	69. Нитрат гидроксохрома (III).
29. Гипоиодит магния.	70. Нитрат кобальта (III).
30. Гипохлорит кальция.	71. Нитрат свинца (IV).
31. Дисерная кислота.	72. Нитрит калия.
32. Дифосфорная кислота.	73. Нитрит магния.
33. Дихромовая кислота.	74. Оксалат аммония.
34. Дигидростибиат калия.	75. Ортоарсенат калия.
35. Дигидростибиат натрия.	76. Ортоборат калия.
36. Дисульфат аммония.	77. Плюмбат свинца (II).
37. Дифосфат кальция.	78. Ортосиликат алюминия.
38. Дихромат аммония.	79. Ортофосфат бария.
39. Дихромат алюминия.	80. Ортофосфат гидроксоталлия (III).
40. Дихромат калия.	81. Ортофосфат дигидроксохрома (III).
41. Иодат бария.	82. Ортофосфористая кислота.
42. Иодид гидроксосвинца (II).	83. Периодат бария.
43. Иодид кадмия.	84. Перманганат калия.
44. Иодид кобальта (II).	85. Перманганат магния.
45. Иодид сурьмы.	86. Перманганат натрия.
46. Иодная кислота.	87. Перренат натрия.
47. Иодноватая кислота.	88. Перхлорат лития.
48. Иодноватистая кислота.	89. Роданид калия.
49. Карбонат гидроксомагния.	90. Селенат лития.
50. Карбонат гидроксомеди (II).	91. Селеноводородная кислота.
51. Карбонат калия.	92. Сернистая кислота.
52. Перманганат магния.	93. Сульфат аммония.
53. Метаалюминат натрия.	94. Сульфат бария.
54. Метаарсенат калия.	95. Сульфат гидроксожелеза (II).
55. Метаборат натрия.	96. Сульфат гидроксожелеза (III).
56. Висмутат аммония.	97. Сульфат гидроксохрома (III).
57. Висмутат стронция.	98. Сульфат дигидроксохрома (III).
58. Метаниобат калия.	99. Сульфат железа (III).
59. Оловянная кислота.	100. Сульфат ртути (I).
60. Станнат аммония.	101. Сульфат ртути (II).
61. Метафосфат дигидроксохрома (III).	102. Сульфат свинца (IV).
62. Метафосфат натрия.	103. Сульфид свинца (II).
63. Метафосфорная кислота.	104. Теллурат кобальта (III).
64. Молибдат аммония.	105. Теллурид кальция.
65. Молибденовая кислота.	106. Тиокарбонат натрия.
66. Ниобат калия.	107. Тиосульфат натрия.
67. Нитрат бария.	108. Тиоугольная кислота.
109. Тритиоугольная кислота.	122. Хлорид калия.
110. Угольная кислота.	123. Хлорид олова (II).
111. Уксусная кислота.	124. Хлорид хрома (III).
112. Формиат серебра.	125. Хлорит железа (II).
113. Фторид водорода.	126. Хлорит калия.
114. Фторид кислорода.	127. Хлорит магния.
115. Фтороводородная кислота.	128. Хлорная кислота.
116. Хлорат кальция.	129. Хлорноватистая кислота.
117. Хлорид висмута.	130. Хромат гидроксоцинка.
118. Хлорид гидроксокальция.	131. Хромит железа (II).
119. Хлорид железа (III).	132. Хромит калия.
120. Хлорид меди (II).	133. Цианид калия.
121. Хлорид натрия.	134. Цинкат натрия.

 

 

Задание II. Назвать соединения.

 

135. (CdOH)3PO4.	158. BiCl3.
136. (CuOH)2CO3.	159. Ca(BiO3)2.
137. (MgOH)2CO3.	160. Ca(ClO)2.
138. (NH4)2C2O4.	161. Ca(ClO3)2.
139. (NH4)2Cr2O7.	162. Ca(HCO3)2.
140. Na2Cr2O7.	163. Ca2P2O7.
141. (NH4)2SnO3.	164. CaOHCl.
142. (NH4)2SO4.	165. Ca(H2PO4)2.
143. (ZnOH)2CrO4.	166. CaCrO4.
144. [Cr(OH)2]2SO4.	167. CaC2O4.
145. [Cr(OH)2]3PO4.	168. CaTe.
146. Al(OH)3.	169. CdI2.
147. AlOHSO4.	170. Cd(HS)2.
148. Al(OH)2NO3.	171. CH3COOH.
149. AlBr3.	172. Co(NO3)3.
150. BaCrO4.	173. CoBr2.
151. BaCr2O7.	174. CoI2.
152. Ba(HSO3)2.	175. CoTe.
153. Ba(IO3)2.	176. Cr(H2PO4)3.
154. Ba(NO3)2.	177. CrCl3.
155. Ba3(PO4)2.	178. CrOHSO4.
156. BaSO3.	179. CuCl2.
157. BaSO4.	180. OF2.
181. Fe(ClO2)2.	219. Na2CrO4.
182. Fe(CrO2)2.	220. KHTe.
183. Fe(HCO3)3.	221. K2MnO4.
184. Fe2(SO4)3.	222. K2H2P2O7.
185. FeCl3.	223. KMnO4.
186. FeOHSO4.	224. KNbO3.
187. [Fe(OH)2]2SO4.	225. KNO2.
188. H2CrO4.	226. Li2SeO4.
189. H2CSO2.	227. LiClO4.
190. H2O.	228. LiHSO4.
191. H2Se.	229. Mg(IO)2.
192. H2SnO3.	230. MgMnO4.
193. H2SO3.	231. Mn(HSO4)2.
194. H2SO4.	232. Na2BeO2.
195. H2S2O3.	233. Na2S2O3.
196. H2S2O8.	234. NaH2SbO4.
197. H2WO4.	235. NaAlO2.
198. H3PO3.	236. NaAlSiO4.
199. HClO.	237. Na3BO3.
200. HClO3.	238. NaCl.
201. HClO4.	239. Na2CrO4.
202. HF.	240. NaHS.
203. HgSO4.	241. NaMnO4.
204. Hg2Cl2.	242. Pb(SO4)2.
205. HIO3.	243. Pb3O4.
206. HNO2.	244. Pb(OH)CH3COO.
207. H3PO3.	245. Pb(OH)I.
208. HPO3.	246. PbS.
209. K2CO3.	247. SbI3.
210. K2CrO4.	248. Sn(NO3)4.
211. K2Cr2O7.	249. SnCl2.
212. K3AsO4.	250. Sr(BiO3)2.
213. K3BO3.	251. CrOH(NO3)2.
214. KAsO3.	252. SbONO3.
215. KClO2.	253. ZrOCl2.
216. KCN.	254. UO2(NO3)2.
217. KCNS.	255. NaUO2(CH3COO)3.
218. KCrO2.

 

Задание III. Написать в молекулярной и ионно-молеку­лярной формах уравнения реакций.

 

256. Нитрат свинца (II) + иодид калия.

257. Сульфид калия + серная кислота.

258. Карбонат калия + соляная кислота.

259. сульфат меди (II) + гидроксид натрия.

260. карбонат кальция + соляная кислота.

261. сульфит натрия + серная кислота.

262. бромид алюминия + нитрат серебра.

263. сульфид натрия + серная кислота.

264. сульфид железа (II) + соляная кислота.

265. формиат калия + азотная кислота.

266. хлорид аммония + гидроксид кальция.

267. соляная кислота + гидроксид бария.

268. плавиковая кислота + гидроксид калия.

269. гидроксид железа (III) + азотная кислота.

270. уксусная кислота + гидроксид аммония.

271. азотистая кислота + гидроксид аммония.

272. сероводород + гидроксид аммония.

273. гидрокарбонат натрия + соляная кислота.

274. хлорид железа (III) + гидроксид калия.

275. ацетат свинца + сульфат натрия.

276. гидросульфат калия + серная кислота.

277. нитрат цинка + избыток гидроксида натрия.

278. гидроксид кальция + оксид углерода (IV).

279. нитрат бария + сульфат натрия.

280. хлорид бария + сульфат алюминия.

281. нитрат свинца + сульфат железа (III).

282. сульфат хрома (III) + гидроксид аммония.

283. карбонат натрия + ортофосфорная кислота.

284. Нитрат дигидроксовисмута + азотная кислота.

285. Хлорид гидроксомагния + соляная кислота.

 

Задание IV. Cоставить молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют ионно-молекулярные уравнения.

 

286. H+ + OH- ® H2O.	291. SO32- + 2 H+ ® SO2 + H2O.
287. Pb2+ + S2- ® PbS¯.	292. Pb2+ + CrO42- ® PbCrO4¯.
288. ClO- + H+ ® HClO.	293. HCO3- + OH- ® CO32- + H2O.
289. CO32- + 2H+ ® CO2 + H2O.	294. ZnOH+ + H+ ® Zn2+ + H2O.
290. CH3COOH + OH- ® CH3COO- + H2O.	295. Mg2+ + CO32- ® MgCO3¯.
296. Cu2+ + S2- ® CuS¯.	306. HCO3- + H+ ® H2O + CO2.
297. SiO32- + 2 H+ ® H2SiO3.	307. Cu2+ + 2OH- ® Cu(OH)2¯.
298. CaCO3 + 2H+ ® Ca2+ + H2O.	308. Pb2+ + 2 I- ® PbI2¯.
299. Al(OH)3 + OH- ® [Al(OH)4]-.	309. Sr2+ + SO42- ® SrSO4¯.
300. Pb2+ + 2 I- ® PbI2¯.	310. Sr2+ + CO32- ® SrCO3¯.
301. Fe(OH)3 + 3H+ ® Fe3+ + 3H2O.	311. 2Ag+ + SO42- ® Ag2SO4¯.
302. Cd2+ + 2OH- ® Cd(OH)2¯.	312. Ba2+ + CO32- ® BaCO3¯.
303. H+ + NO2- ® HNO2.	313. Cd2+ + 2 OH- ® Cd(OH)2¯.
304. Zn2+ + H2S ® ZnS¯ + 2 H+.	314. CuOH+ + H+® Cu2+ + H2O.
305. Ag+ + Cl- ® AgCl¯.	315. NH4+ + OH- ® NH4OH.

 

 

Задание V. Закончить и уравнять реакцию.

 

316. AgNO3 + H2S ® …	340. CdCl2 + H2S ® …
317. AgNO3 + K2Cr2O7 ® …	341. CH3COOAg + H2S ® …
318. AgNO3 + K2CrO4 ® …	342. CH3COOH + Ba(OH)2 ® ...
319. Al(OH)3 + H2SO4 ® …	343. CH3COOH + NH4OH ®
320. Al2(SO4)3 + AgNO3 ® …	344. CH3COOK + H2SO4 ® …
321. AlBr3 + AgNO3 ® …	345. HCOOK + H2SO4 ® …
322. AlI3 + AgNO3 ® …	346. CH3COOPb + Na2CrO4 ® …
323. Ba(NO3)2 + Cr2(SO4)3 ® …	347. CH3COOPb + Na2SO4 ® …
324. Ba(NO3)2 + K2CrO4 ® …	348. Cr2(SO4)3 + NaOH ® …
325. Ba(NO3)2 + Na2SO4 ® …	349. Cr2(SO4)3 + NH4OH ® …
326. Ba(OH)2 + CO2 ® …	350. Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 ® …
327. BaCl2 + Al2(SO4)3 ® ...	351. Cu(NO3)2 + H2S ® …
328. BaCl2 + Na3PO4 ® …	352. Cu(NO3)2 + Na2S ® …
329. BaCl2 + CH3COOAg ® ...	353. CuSO4 + NaOH ® …
330. Bi(OH)(NO3)2 + HNO3 ® …	354. CuSO4 + NH4OH ® …
331. Ca(NO3)2 + H2C2O4 ® …	355. CuSO4 + Ba(OH)2 ® …
332. Ca(NO3)2 + Na2SO4 ® …	356. Fe(OH)3 + H2SO4 ® …
333. Ca(NO3)2 + Na3PO4 ® …	357. Fe2(SO4)3 + NaOH ® …
334. Ca(OH)2 + CO2 ® …	358. FeCl3 + KOH ® …
335. CaCl2 + H2SO4 ® …	359. FeOHCl2 + HCl ® ...
336. CaCO3 + CH3COOH ® …	360. FeS + HCl ® …
337. CaCO3 + HCl ® …	361. H2S + NH4OH ® ...
338. CaCO3 + CO2 + H2O ® ...	362. HCOOK + HNO3 ® ...
339. Cd(NO3)2 + Na2S ® …	363. HF + KOH ® …
364. Hg(NO3)2 + H2S ® ...	385. Na2HPO4 + NaOH ® …
365. HNO2 + NH4OH ® …	386. NaHSO4 + NaOH ® …
366. K2CO3 + H3PO4 ® …	387. NaHSO4 + Ba(NO3)2 ® ...
367. K2CO3 + HCl ® …	388. NaOH + H2SO3 ® …
368. KHSO3 + H2SO4 ® ...	389. NaOH + H2SO4 ® …
369. KOH + HCN ® …	390. NH4Cl + Ca(OH)2 ® ...
370. KOH + H3PO4 ® …	391. NH4Cl + NaOH ® …
371. Mg(NO3)2 + (NH4)2C2O4 ® ...	392. NH4Cl + Sr(OH)2 ® …
372. MgCO3 + HCl ® …	393. NH4Cl + Ba(OH)2 ® …
373. MgOHCl + HCl ® .	394. Ni(NO3)2 + KOH ® …
374. MnCl2 + NH4OH ® …	395. NiSO4 + (NH4)2S ® …
375. Na2S + H2SO4 ® …	396. Pb(NO3)2 + Fe2(SO4)3 ® …
376. Na2S + NiSO4 ® …	397. Pb(NO3)2 + K2CrO4 ® …
377. Na2S + CdSO4 ® …	398. Pb(NO3)2 + KI ® …
378. Na2SiO3 + H2SO4 ® …	399. Pb(NO3)2 + Na2S ® ...
379. Na2SO4 + BaCl2 ® …	400. Pb(NO3)2 + NaCl ® …
380. Na2SO4 + H2SO4 ® …	401. Sr(NO3)2 + H2SO4 ® ...
381. Na2SO4 + Pb(NO3)2 ® ...	402. Zn(NO3)2 + KOH ® …
382. Na2SO4 + BaCl2 ® …	403. Zn(OH)2 + H2SO4 ® …
383. NaHCO3 + HCl ® …	404. Zn(OH)2 + NaOH(избыток) ® ...
384. NaHCO3 + NaOH ® ...	405. Zn(OH)2 + NaOH ® …

 

2. Строение атома

 

Атом любого элемента состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, в целом атом – система электронейтральная. Заряд ядра равен порядковому номеру элемента в таблице Д.И.Менделеева. Состояние электрона в атоме описывается при помощи набора четырех квантовых чисел: главного n, орбитального l, магнитного m_l и спинового m_s. Определенные значения трех квантовых чисел (n, l,m_l) описывают состояние электрона, называемое атомной орбиталью (АО).

Главное квантовое число n определяет энергию АО и номер энергетического уровня, на котором находится электрон, и может принимать целочисленные значения от единицы до бесконечности.

Орбитальное квантовое число l определяет форму АО и энергетический подуровень, оно может принимать значения от нуля до n-1. Исторически атомным орбиталям со значениями l, равным 0, 1, 2, 3 присвоены буквенные обозначения s-, p-, d-, f-. В графических схемах электронного строения атомов каждая орбиталь обозначается символом .

Магнитное квантовое число m_l определяет пространственную ориентацию АО и отчасти ее форму, оно может принимать значения от –l до +l.

Спиновое квантовое число m_s характеризует собственный момент импульса и связанный с ним магнитный момент и может принимать значения ±1/2.

Последовательность распределения электронов в атоме по мере увеличения значений l и n выражается электронными или электронно-графическими формулами.

При заполнении АО действует принцип Паули, из которого следует, что в атоме не может быть двух электронов, характеризующихся одинаковым набором значений четырех квантовых чисел. Состояние электронов в атоме должно отличаться значением хотя бы одного квантового числа.

Заполнение энергетических подуровней подчиняется правилу Хунда, согласно которому электроны в основном состоянии в атоме располагаются так, чтобы модуль суммарного спина всех электронов подуровня был максимальным. Например, четыре валентных p-электрона атома кислорода размещаются в квантовых ячейках следующим образом:

 

 

Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней в атомах выражается правилом Клечковкого: порядок заполнения определяется возрастанием суммы n+l, а при одинаковом ее значении первым заполняется подуровень с меньшим значением n в этой сумме. Например,

1s®2s®2p®3s®3p®4s®3d®4p®5s®4d®5p®6s®5d¹(La)®4f

(лантаноиды)®5d®6p®7s®6d¹(Ac)®5f(актиноиды)®6d®…

Принадлежность элемента к электронному семейству определяется характером заполнения энергетических подуровней: s-элементы – заполнение внешнего s-подуровня (например, литий 1s²2s¹), р-элементы – заполнение внешнего p-подуровня (например, фтор – 1s²2s²2p⁵), d-элементы – заполнение предвнешнего d-подуровня (например, ванадий – 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d³), f-элементы – заполнение f-подуровня второго снаружи уровня (например, неодим – 1s² 2s² 2p² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f⁴).

Для d- и f-элементов возможны отклонения от описанного способа заполнения АО – так называемый провал электрона. Это явление связано с тем, что для атома устойчивым состоянием является полностью или наполовину заполненная АО, т.е. d¹⁰, d⁵, f¹⁴, f⁷. В ситуации, когда до достижения такого состояния не хватает одного электрона, он переходит («проваливается») с предыдущего уровня. Например, электронный паспорт серебра 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d⁹ с учетом провала электрона примет вид 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰.

Если на валентных энергетических уровнях имеются вакантные АО, то при получении электронами порции энергии (возбуждении атома) становится возможным «разъединение» валентных электронов, т.е. их переходы с тех подуровней, где все АО заняты полностью (¯­) или частично (­), на другие валентные подуровни того же уровня, имеющие незаполненные АО. При этом с тех АО, которые в основном (соответствующем минимальной энергии атома) состоянии были заняты полностью, «уходит» по одному электрону последовательно, т.е. возможно несколько возбужденных состояний. Возбуждение меняет валентное состояние атома (число его неспаренных электронов).

Пример 1. Составить электронную формулу атома брома и графическую схему заполнения электронами валентных орбиталей в нормальном и возбужденном состояниях.

Решение. 1. Порядковый номер брома – 35, следовательно атом брома имеет 35 электронов. Бром находится в IV периоде периодической системы, следовательно, АО с n, равным 1; 2 и 3 заполнены полностью. Бром относится к p-элементам, следовательно, заполнен 4s-подуровень. В ряду 4p-элементов бром – пятый элемент, следовательно, на 4p-подуровне – пять электронов. Таким образом, электронная формула брома имеет вид 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵.

2. Валентными орбиталями в этом атоме являются орбитали внешнего (четвертого) электронного слоя, т.е. 4s-, 4p- и незаполненные 4d-орбитали. Графически схема заполнения электронами этих орбиталей имеет вид

в таком состоянии бром имеет валентность 1, которой соответствуют степени окисления -1 и +1.

3. При затрате некоторой энергии спаренный p-электрон перейдет на свободную d-орбиталь. В этом первом возбужденном состоянии

бром имеет валентность 3, которой соответствует степень окисления +3.

4. При передаче атому брома еще некоторого количества энергии следующий p-электрон также перейдет на свободную d-орбиталь. Во втором возбужденном состоянии

бром имеет валентность 5, которой соответствует степень окисления +5.

5. При передаче атому брома еще некоторого количества энергии s-электрон также перейдет на свободную d-орбиталь. В третьем возбужденном состоянии

 

бром имеет валентность 7, которой соответствует степень окисления +7.

Пример 2. Составить электронные формулы атома селена в состояниях Se^-2 и Se⁺⁴ и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей.

Решение. 1. Cоставим электронную формулу атома селена (см. пример 1): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁴. Графическая схема заполнения электронами валентных орбиталей имеет вид

2. Для получения Se^-2 необходимо к атому селена добавить два электрона на 4p-орбиталь (согласно правилу Клечковского). Тогда графическая схема примет вид

Электронная формула Se^-2 – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶.

3. Для получения Se⁺⁴ необходимо убрать четыре электрона с 4p-орбитали, атома селена:

Электронная формула Se⁺⁴ – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁰.

Пример 3. Составить полную электронную формулу элемента, валентные электроны которого имеют конфигурацию 3d⁶, определить, к какому периоду таблицы Д.И.Менделеева принадлежит данный элемент.

Решение. Согласно правилу Клечковского 3d-элементы находятся в четвертом периоде таблицы Д.И.Менделеева. На данной орбитали находится шесть электронов, значит, это шестой по счету среди 3d-элементов, т.е. железо, полная электронная формула которого 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶.

Задание I. Составить электронные формулы элементов, графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей в спокойном и возбужденном состояниях, указать, к какому типу эти элементы относятся.

 

1. B, Al, Th. 2. Po, Ba, Lu. 3. Mg, Pm, Be. 4. Br, Co, Hf. 5. C, Tm, As. 6. Nd, Ca, V. 7. Ta, O, Ce. 8. Y, Rb, S.

9. At, Xe, Lr. 10. Cs, U, H. 11. Cl, Cu, Bi. 12. Na, Ac, Fe. 13. Pb, Ra, Dy. 14. Ag, Re, In. 15. Cd, K, Pa. 16. P, Se, Li.

17. Yb, Mn, Sn. 18. Mo, La, N. 19. Pu, Ni, Sb. 20. Au, Np, Rn. 21. Cr, Tl, Cm. 22. Si, I, Zr. 23. Tb, Sr, Bk. 24. Fr, Ti, W.

25. He, Hg, Gd. 26. Pt, Ne, Sm. 27. Ga, Ru, Ho. 28. Sc, Pr, Os. 29. Ar, Ir, Eu. 30. Zn, Rh, Er. 31. Kr, Pd, Am. 32. Ge, Cf, F.

 

Задание II. Составить электронные формулы атомов в указанных состояниях и графические схемы заполнения электронами валентных орбиталей.

 

33. Li+, C+2. 34. O-2, F-. 35. Na+, N-3. 36. Ca+2, C+4. 37. Al+3, B-3. 38. C-4, Ba+2. 39. S+6, P-3. 40. P+5, Cl-1.

41. I+5, Fe+3. 42. Be+2, Co+3. 43. Cr+6, Cu+2. 44. I-, P+3. 45. Cr+3, Br+3. 46. Ag+, Sn+4. 47. Zn+2, S-2. 48. K+, Fe+2.

49. Zr+4, Pb+2. 50. N+5, Br-. 51. Ni+2, Cl+5. 52. Se-2, Cs+. 53. Te-2, Sr+2. 54. Bi+3, Si-4. 55. B+3, Sc+2. 56. Mg+2, Mn+7.

57. Cd+2, Sn+2. 58. Nb+3, Hg+. 59. Tl+, V+3. 60. Ti+4, Mn+2. 61. Os+3, Au+3. 62. Rb+, Ce+3. 63. Fr+1, Y+3. 64. H+, Re+7.

 

Задание III. Исходя из состояния валентных электронов, составить электронную формулу элемента в нулевой степени окисления. Определить, к какому периоду таблицы Д.И.Менделеева принадлежит данный элемент.

 

65. 4d1. 66. 3d10. 67. 4s13d10. 68. 5d2. 69. 6p2. 70. 6s14f145d10. 71. 4s23d5. 72. 4s13d5.

73. 7s26d1. 74. 5d3. 75. 6s24f2. 76. 6p1. 77. 5s14d5. 78. 4f3. 79. 6d15f3. 80. 5s24d5.

81. 5d8. 82. 5s14d10. 83. 5s24d10. 84. 5s2. 85. 5p3. 86. 6p4. 87. 4d6. 88. 5d6.

89. 5f7. 90. 5d6. 91. 5f2. 92. 4d7. 93. 5d14f7. 94. 4f10. 95. 4d8. 96. 5p6.

3. Основные понятия и законы химии

 

Моль, молярная масса.Известно, что любое вещество состоит из атомов, химические процессы протекают благодаря взаимодействию атомов. Из практических соображений было введено понятие моля. Условились считать, что 1 моль вещества содержит 6,02×10²³ частиц, любых – атомов, молекул, ионов. Число 6,02×10²³ называется числом Авогадро. Математически понятие моля можно записать в виде формулы

,

где n – количество вещества, моль; N – число частиц (молекул, атомов, ионов); N_A – число Авогадро.

Массу 1 моль вещества называют молярной массой M. Молярная масса в неорганической химии является характеристикой вещества, непосредственно связанной с его количественным составом и численно равна молекулярной массе (массе одной молекулы) вещества, выраженной в углеродных единицах. Молярная масса любого вещества

,

где n_i – стехиометрический индекс в формуле вещества; М_i – молярная масса элемента, входящего в соединение, г/моль (см. таблицу элементов Д.И.Менделеева).

Масса и количество вещества связаны зависимостью

.

Молярная масса вещества может быть определена экспериментально. Для газов ее находят, например, по относительной плотности газа D, которая представляет собой соотношение молярных масс двух газов, одна из которых обычно известна:

.

Наиболее часто используют плотность газа по воздуху D_возд, тогда М₂ = М_воздD_возд (М_возд = 29 г/моль), или по водороду , тогда М₂ = .

Основные газовые законы.Состояние газа характеризуется его температурой, давлением и объемом. Если температура газа 0 °С (273,15 K), а давление 1 атм (1,013×10⁵ Па = 760 мм рт. ст.), то условия, при которых находится газ, называют нормальными.

Взаимосвязь между объемом и количеством вещества газа описывается законом Авогадро: в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется молярным объемом газа V_M. При нормальных условиях V_M = 22,4 л и количество вещества газа в молях может быть вычислено по уравнению

.

Взаимосвязь между количеством вещества, температурой, давлением и объемом газа устанавливает уравнение Менделеева – Клапейрона:

,

где P – давление, Па; V – объем, м³; n – количество вещества, моль; m – масса, г; М – молярная масса газа, г/моль; R – универсальная газовая постоянная, в системе СИ R = 8,314 Дж/(моль×K).

На практике чаще всего приходится иметь дело со смесью газов. Каждый газ вносит свой вклад в общее давление системы – парциальное давление. Парциальным называется давление, которое производил бы этот газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси. Парциальное давление может быть вычислено через объемное содержание газа в газовой смеси или через мольную долю газа. Соответственно

;

где V_i – объем данного газа; SV_i – общий объем газовой смеси; n_i – количество вещества данного газа; Sn_i – сумма числа молей всех компонентов газовой смеси; x_i – мольная доля газа, ; P – общее давление смеси газов.

Общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих данную смесь:

P = Sp_i.

Если газ собран над жидкостью, то при расчетах его парциального давления следует иметь в виду, что оно равно разности общего давления и парциального давления пара жидкости. Например, для газа, собранного над водой,

.

Закон эквивалентов.Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой Э называется масса одного эквивалента вещества. Эквивалентнымобъемом газа называется объем, занимаемый при данных условиях одним эквивалентом вещества. Эквивалент (эквивалентную массу) можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент (эквивалентная масса) которого известен, по законуэквивалентов: массы взаимодействующих веществ A + B ® C + D пропорциональны их эквивалентным массам:

.

На основе закона эквивалентов можно вычислить эквивалентную массу вещества:

где М – молярная масса элемента, оксида, кислоты, основания или соли, г/моль; Z – степень окисления элемента в продукте реакции, произведение числа атомов элемента и степени окисления элемента в оксидах, основность кислоты, кислотность основания, произведение числа атомов металла и степени окисления металла в соли.

Пример 1. Определить массовую долю алюминия в его оксиде и вычислить, сколько алюминия теоретически можно выделить из 15 т боксита с содержанием Al₂O₃ 87 %.

Решение. Найдем молярную массу Al₂O₃:

.

Примем количество вещества Al₂O₃ равным 1 моль, тогда количество вещества алюминия будет равно 2 моль. Масса оксида алюминия составит 102 г, а масса алюминия 2×27 = 54 г. Вычислим массовую долю алюминия в его оксиде:

.

Вычислим массу чистого Al₂O₃ в боксите и массу алюминия, которую можно получить из 15 т боксита:

;

.

Пример 2. При прокаливании 10 г некоторого вещества было получено 6,436 г CuO и 3,564 г CO₂. Записать формулу соединения.

Решение. 1. Найдем количество вещества оксида меди (II):

В 1 моль CuO содержится по 1 моль Cu и О, следовательно n_(Cu) = = n_{(O, CuO)} = 0,081 моль.

2. Найдем количество вещества оксида углерода (IV):

В 1 моль CO₂ содержится 1 моль C и 2 моль О, следовательно n_(C) = 0,081 моль, = 2×0,081 = 0,162 моль.

3. Общее количество вещества кислорода n_(O) = 0,081 + + 0,162 = 0,243 моль.

4. Запишем соотношение количества вещества элементов:

n_(Cu):n_(C):n_(O) = 0,081:0,081:0,243 = 1:1:(0,243/0,081) = 1:1:3.

Полученные целые числа представляют собой стехиометрические индексы формулы вещества. Следовательно, химическая формула искомого вещества CuCO₃.

Пример 3.Соединение серы с фтором содержит 62,8 % серы и 37,2 % фтора. Данное соединение при объеме 118 мл в газообразном состоянии (температура 7 °С, давление 96,34 кПа) имеет массу 0,51 г. Какова истинная формула соединения?

Решение. 1. Рассчитаем истинную молярную массу соединения по уравнению Менделеева – Клапейрона:

.

2. Пусть x и y – количество атомов соответственно серы и фтора в молекуле S_xF_y. Зная процентное содержание каждого элемента в соединении и его молярную массу, вычислим

3. Таким образом, простейшая формула соединения SF, а его молярная масса М = 32 + 19 = 51 г/моль. Так как соотношение истинной и простейшей молярных масс , то в искомой формуле содержится в 2 раза больше атомов каждого вида. Значит, формула соединения S₂F₂.

Пример 4. При окислении 2,81 г кадмия получено 3,21 г оксида кадмия. Вычислить эквивалентную массу кадмия и определить его валентность.

Решение. 1. По массе кадмия и массе его оксида найдем массу кислорода: m_(O) = m_(CdO) - m_(Cd) = 3,21 - 2,81 = 0,4 г.

2. Образование оксида кадмия можно записать в виде схемы реакции Cd + O ® CdO, для которой составим пропорцию согласно закону эквивалентов:

3. Сравнивая численные значения эквивалентной массы и молярной массы кадмия, найдем . Следовательно, валентность кадмия 2.

Пример 5. Оксид марганца (IV) при прокаливании теряет кислород, образуя Mn₃O₄. Какой объем кислорода при температуре 27 °С и давлении 1,1 атм выделится из 0,58 кг MnO₂?

Решение. 1. Запишем уравнение реакции разложения

,

из которого следует, что 3 моль MnO₂ дают 1 моль кислорода.

Найдем количество вещества MnO₂:

следовательно, образуется

.

2. Учитывая, что 1 атм = 101325 Па, по уравнению Менделеева – Клапейрона получим

Пример 6. К раствору, содержащему 0,2 моль хлорного железа (FeCl₃), прибавили 0,24 моль гидроксида натрия. Какое количество гидроксида железа при этом получилось?

Решение. Из уравнения реакции

FeCl₃ + 3 NaOH ® Fe(OH)₃ + 3 NaCl

следует, что 1 моль FeCl₃ взаимодействует с 3 моль NaOH. Следовательно, для реакции с 0,2 моль хлорного железа требуется 0,2×3 = 0,6 моль гидроксида натрия.

По условию задачи, количество вещества NaOH составляет 0,24 моль, т.е. он в недостатке. Дальнейший расчет ведем по гидроксиду натрия. Составим пропорцию:

3 моль NaOH - 1 моль FeCl₃

0,24 моль NaOH - х моль FeCl₃,

из которой количество вещества гидроксида железа (III)

Задание. Решить задачи.

1. Состав минерала гематита выражается соотношением m_(Fe):m_(O) = 7:3. Сколько граммов железа можно получить из 50 г этого минерала?

2. В промышленном масштабе оксид кадмия получают сжиганием кадмия в избытке сухого воздуха. Определить количественный состав оксида кадмия и вывести его формулу, если при сжигании 2,1 г кадмия получается 2,4 г оксида.

3. Криолит имеет состав AlF₃∙3NaF. Вычислить массовую долю фтористого алюминия в криолите.

4. Дать название соединения и рассчитать процентное содержание в нем хрома и оксида хрома (VI): K₂Cr₂O₇.

5. Для анализа хлорида меди и определения его количественного состава в раствор, содержащий 0,4 г хлорида меди, влили раствор нитрата серебра. Образовался осадок хлорида серебра массой 0,849 г. Определить количественный состав и вывести формулу хлорида меди.

6. После предварительной очистки боксита был получен безводный продукт, состоящий в основном из оксида алюминия и содержащий 0,3 % оксида кремния (IV) и 0,048 % оксида железа (III). Каково процентное содержание кремния и железа в данном продукте?

7. Сколько марганца можно выделить методом алюмотермии из 20 кг пиролюзита, содержащего 87 % оксида марганца (IV)?

8. Дать химическое название минерала и рассчитать массовую долю хлора в карналлите KMgCl₃∙6H₂O.

9. Дать название соединения и рассчитать массовую долю никеля в (NiOH)₂SO₄.

10. Сколько концентрата с содержанием меди 60 % можно получить из 1 т руды, содержащей 3 % халькозина (Cu₂S) и 2 % ковеллина (CuS)?

11. Дать химическое название минерала и рассчитать процентное содержание меди в хризоколле CuSiO₃∙2H₂O.

12. Какую массу железа можно получить из 2 т железной руды, содержащей 94 % Fe₃O₄.

13. Какую массу алюминия можно получить из 1 т нефелина NaAlSiO₄?

14. Составить формулу дигидроксосульфата железа (III) и рассчитать процентное содержание в нем оксида серы (VI).

15. Соединение KHSO₄ можно представить себе как составленное из K₂O и SO₃. Найти процентное содержание оксида серы (VI) в этом соединении и назвать его.

16. Написать формулу сульфата железа (III) и рассчитать содержание железа в этом соединении.

17. Определить, сколько серебра и оксида серебра можно получить из 10 кг хлорида серебра.

18. Вычислить содержание оксида меди (II) и дать название соединению (CuOH)₂CO₃.

19. Дать химическое название соединению FeCl₃·6H₂O и рассчитать процентное содержание хлора.

20. Дать название соединению (NiOH)₃(PO₄) и рассчитать процентное содержание в нем никеля.

21. Вещество состоит из серы и углерода. Для определения его количественного состава взято 0,3045 г этого вещества. Вся сера, содержавшаяся во взятой пробе, переведена в сульфат бария, масса которого 1,867 г. Найти количественный состав вещества и указать его формулу.

22. Вещество состоит из алюминия и хлора. Из некоторого количества вещества получено 1,7196 г AgCl и 0,2038 г Al₂O₃. Найти количественный состав и установить формулу вещества.

23. При восстановлении 2,4 г оксида меди водородом получено 0,54 г Н₂О. Найти количественный состав и написать формулу оксида.

24. Бертолетова соль при нагревании разлагается на кислород и хлорид калия. Вычислить количественный состав бертолетовой соли и вывести ее формулу, если при разложении 1,02 г соли получено 0,62 г KCl.

25. Вещество состоит из калия, серы и кислорода. Сера и кислород, содержавшиеся в 0,871 г этого вещества, были выделены в виде BaSO₄ массой 1,167 г. Найти количественный состав и установить формулу вещества.

26. При разложении некоторого количества вещества, состоящего из меди, углерода, кислорода и водорода, получено 1,432 г CuO, 0,396 г CO₂ и 0,159 г воды. Найти количественный состав и формулу вещества.

27. Вещество состоит из меди и серы. Из 0,667 г этого вещества получено 0,556 г CuO. Вычислить процентный состав и записать формулу вещества.

28. Когда к раствору 0,408 г хлорида меди добавили раствор нитрата серебра, образовался осадок хлорида серебра массой 0,86 г. Вычислить количественный состав хлорида и установить его формулу.

29. При анализе образца железной руды массой 125 г в нем обнаружили 58 г магнетита Fe₃O₄. Вычислить массовую долю железа в образце руды.

30. Составить истинную формулу соединения, содержащего 1,59 % водорода, 22,21 % азота и кислород. Молярная масса соединения 63 г/моль.

31. Установить истинную формулу соединения, содержащего 3,03 % водорода, 31,62 % фосфора и кислород. Молярная масса соединения 80 г/моль.

32. Какова истинная формула соединения, содержащего 6,75 % водорода, 39,97 % углерода и кислород. Относительная плотность паров этого вещества по углекислому газу равна 4,091.

33. При сгорании 10,5 л органического вещества получили 16,8 л оксида углерода (IV), приведенного к нормальным условиям, и 13,5 г воды. Плотность этого вещества 1,875 г/см³. Вывести формулу данного вещества.

34. Определить химическую формулу вещества, в состав которого входят пять массовых частей кальция и три массовых части углерода.

35. Вещество состоит из 32,8 % Na, 12,9 % Al, 54,3 % F. Записать формулу вещества.

36. Найти простейшую формулу вещества, состоящего из углерода, водорода, серы, ртути и хлора, на основании следующих данных: а) при окислении 3,61 г вещества получено 1,72 г оксида углерода (IV) и 0,90 г воды; б) из 0,722 г вещества получено 0,467 г сульфата бария; в) из 1,0851 г вещества получено 0,859 г хлорида серебра.

37. При обжиге пирита выделяется газ, содержащий 40 % серы и 60 % кислорода и имеющий плотность по воздуху при н.у. 2,76. Установить формулу газа.

38. Качественный анализ показал, что малахит состоит из меди, углерода, кислорода и водорода. При разложении некоторого количества малахита было получено 0,48 г оксида меди (II), 0,132 г оксида углерода (IV) и 0,053 г воды. Вывести формулу малахита.

39. Алюмокалиевые квасцы содержат 8,23 % калия, 5,7 % алюминия, 13,5 % серы, 27,0 % кислорода и 45,5 % воды. Какова формула квасцов?

40. При получении стали особенно нежелательны примеси серы и фосфора. Фосфор в стали содержится в виде кислородного соединения, содержащего 43,66 % фосфора и 56,34 % кислорода. Плотность данного соединения по воздуху в нормальных условиях 4,9. Вывести формулу данного кислородного соединения фосфора.

41. На завод доставлена руда, содержащая 696 т магнитного железняка. Из этой руды выплавили 504 т железа. Записать формулу магнитного железняка, если известно, что он состоит только из железа и кислорода.

42. Найти формулу кристаллогидрата хлорида бария, зная, что 36,6 г соли при прокаливании теряют в массе 5,4 г.

43. Найти простейшую формулу вещества, содержащего (по массе) 43,4 % натрия, 11,3 % углерода и 45,3 % кислорода.

44. Вещество содержит (по массе) 40,21 % калия, 26,80 % хрома и 32,99 % кислорода. Найти его простейшую формулу.

45. Соединение содержит 46,15 % углерода. Остальное – азот. Плотность по воздуху равна 1,79. найти истинную формулу соединения.

46. При полном сжигании 2,66 г некоторого вещества получилось 1,54 г СО₂ и 4,48 г SO₂. Найти простейшую формулу вещества.

47. Найти молекулярную формулу соединения бора с водородом, если масса 1 л этого газа равна массе 1 л азота, а содержание бора в веществе 78,2 %.

48. Соединение серы с фтором содержит 62,8 % S и 37,2 % F. Объем данного соединения в форме газа 118 мл, при 7 °С и 98,64 кПа его масса равна 0,51 г. Какова истинная формула соединения?

49. Найти формулу вещества, содержащего 85,71 % С и 14,29 % Н, если плотность этого газа по воздуху равна 4,83.

50. При полном сгорании органического вещества массой 13,8 г получили 26,4 г оксида углерода (IV) и 16,2 г воды. найти молекулярную формулу вещества, если плотность его пара по водороду 23.

51. Химическое соединение состоит (по массе) из 25,48 % меди, 12,82 % серы, 25,64 % кислорода и 36,06 % воды. Найти формулу соединения и назвать его.

52. Установить формулу газообразного вещества, содержащего (по массе) 20 % водорода и 80 % углерода, если его плотность по водороду 15.

53. При полном сгорании 0,23 г вещества, состоящего из углерода, водорода и кислорода, получилось 0,27 г воды и 224 мл углекислого газа (объем газа измерен при нормальных условиях). Установить молекулярную формулу вещества, если плотность его пара по воздуху 1,59.

54. В состав соединения входят углерод, водород и азот. Углерод составляет в нем 79,12 %. Масса азота, полученного из 0,546 г соединения, равна 0,084 г. Молярная масса вещества 182. Вывести его формулу.

55. Установить формулу кристаллогидрата, содержащего 8,11 % Al, 28,83 % O, 14,41 % S и 48,65 % H₂O.

56. Какова формула вещества, содержащего 42,9 % SiO₂ и 57,1 % MgO?

57. Определить формулу кристаллогидрата, содержащего 16,08 % Na, 4,2 % C, 16,78 % O и 62,94 % H₂O.

58. Установить формулу кристаллогидрата, содержащего 16,08 % Na, 11,94 % S, 23,89 % O и 47 % H₂O.

59. Вычислить молярную массу бензола, если 1,1 л его паров при 91 °С и 81313 Па имеет массу 2,31 г.

60. Масса 584 мл газа при 21 °С и нормальном давлении равна 1,44 г. Вычислить молярную массу газа.

61. Масса 0,36 л паров вещества при 98 °С и 98,642 кПа равна 1,8 г. Вычислить молярную массу вещества.

62. Масса 454 мл газа при 44 °С и 97309 Па равна 1,19 г. Вычислить молярную массу газа.

63. Вычислить массу 1 м³ воздуха при 37 °С и 83200 Па.

64. Вычислить объем, который занимает при 27 °С и 760 мм рт. ст. 1 кг воздуха.

65. Баллон емкостью 20 л содержит 3 кг кислорода. Вычислить давление в баллоне при 20 °С.

66. Вычислить, при каком давлении 5 кг азота займут объем 50 л, если температура равна 500 °С?

67. Баллон емкостью 10 л при 27 °С содержит 3×10²³ молекул кислорода. Вычислить давление кислорода в баллоне.

68. колба емкостью 0,75 л, наполненная кислородом при 20 °С, имеет массу 132 г. Масса пустой колбы 130,79 г. Вычислить давление кислорода в колбе.

69. Стальной баллон для хранения сжатых газов содержит 64 кг кислорода. Определить массу углекислого газа, которым наполнен такой же баллон при тех же условиях.

70. Некоторый газ собрали в закрытый цилиндр объемом 41 л при температуре 627 °С и давлении 1,2 атм. Масса газа, находящегося в цилиндре, 42,7 г. Найти молярную массу газа и определить, что это за газ, если в его состав входит сера.

71. Для анализа при 25 °С и 779 мм рт. ст. пробу газа отобрали в колбу емкостью 100 мл. Масса колбы с газом 16,392 г, масса пустой колбы 16,124 г. Определить молярную массу газа.

72. Колбу емкостью 232 мл заполнили некоторым газом при температуре 17 °С и давлении 752 мм рт. ст. Масса колбы увеличилась на 0,27 г. Вычислить молярную массу газа.

73. Для анализа состава газа был наполнен газометр емкостью 20 л при давлении 1,025 атм и температуре 17 °С. Масса газометра увеличилась на 10 г. Вычислить молярную массу газа.

74. Цилиндр емкостью 1 л наполнили газом при температуре 21 °С и давлении 1,05 атм. Масса газа, находящегося в цилиндре, 1,48 г. Вычислить молярную массу газа.

75. Определить, сколько молекул содержится в 3 л некоторого газа при давлении 1520 мм рт. ст. и температуре 127 °С.

76. Установить, при какой температуре находится 0,2 г некоторого газа, занимающего объем 0,32 л, если давление газа 1,5 атм, а его плотность по воздуху 1,52.

77. Какова температура газа, если его давление составляет 30 атм, масса 1,5 кг, объем 170 л, плотность по воздуху 1,08?

78. При давлении 98,7 кПа и температуре 91 °С газ занимает объем 680 мл. Найти объем газа при нормальных условиях.

79. В баллоне находится газ при температуре 27 °С. Определить, какая часть газа останется в баллоне, если при открытом баллоне повысить температуру газа на 100 °С.

80. Давление газа в закрытом сосуде при 12 °С равно 100 кПа. Каким станет давление газа, если нагреть сосуд до 303 К?

81. Объем 0,111 г некоторого вещества 26 мл при 17 °С и 104 кПа. Вычислить молярную массу газа.

82. При –23 °С объем газа 8 л. При какой температуре объем газа станет равным 10 л, если давление оставить неизменным?

83. В закрытом баллоне емкостью 40 л находится 77 г СО₂. Манометр, подключенный к баллону, показывает давление 106,6 кПа. Вычислить температуру газа в баллоне.

84. При 27 °С объем газа равен 600 мл. Какой объем газ займет при увеличении температуры на 30 К, если давление оставить неизменным.

85. Найти массу 1 м³ воздуха при 17 °С и давлении 624 мм рт. ст.

86. Газ при 10 °С и давлении 960 гПа занимает объем 50 мл. при каком давлении газ будет занимать объем 10 мл, если его температура повысилась на 10 К?

87. Определить молярную массу органического вещества, зная, что 0,39 г его паров при температуре 87 °С и давлении 936 мм рт. ст. занимают объем 120 мл.

88. Вычислить массу 3 м³ кислорода при температуре 27 °С и давлении 780 мм рт. ст.

89. Вычислить массу кислорода, заполнившего газометр емкостью 14,5 л при температуре 17 °С и давлении 16 атм.

90. Определить молярную массу газа, 0,96 г которого занимают объем 0,41 л при температуре 27 °С и давлении 1,2 атм.

91. Сосуд емкостью 5 л содержит 7 г азота при 273 К. Определить давление газа. При какой температуре оно станет равным 1 атм?

92. В сосуде емкостью 15 л находится 21 г азота при 400 К. Определить давление газа.

93. Сколько весит 1 л газа при нормальных условиях, если плотность его по воздуху 1,52?

94. В сосуде емкостью 15 л находится 21 г азота при 273 К. Определить давление газа.

95. Литр некоторого газа весит при нормальных условиях 2,86 г. Определить молярную массу газа и его плотность по воздуху.

96. 2,8 л газа весят при нормальных условиях 2 г. Определить молярную массу газа и его плотность по воздуху.

97. Определить массу 190 мл паров бензола при температуре 97 °С и давлении 740 мм рт. ст.

98. Какой объем занимают 4,2 г азота при температуре 16 °С и давлении 771 мм рт. ст.?

99. Вычислить молярную массу неизвестного газа и его плотность по воздуху, зная, что масса 0,5 л этого газа при нормальных условиях 0,5804 г.

100. Определить молярную массу эфира, зная, что 312 мл его паров при температуре 47 °С и давлении 800 мм рт. ст. весят 0,925 г.

101. Найти массу 1 л воздуха при температуре 40 °С и давлении 939 мм рт. ст.

102. Определить молярную массу вещества, если масса 312 мл его паров при температуре 40 °С и давлении 939 мм рт. ст. равна 1,79 г.

103. 52,5 г азота занимают при температуре 7 °С объем 41 л. определить давление газа.

104. Определить молярную массу газа, 0,96 г которого занимают объем 0,41 л при температуре 27 °С и давлении 1,2 атм.

105. Вычислить массу кислорода, заполнившего газометр емкостью 14,5 л при температуре 17 °С и давлении 16 атм.

106. В закрытом сосуде емкостью 3 л смешаны 0,5 л азота и 2,5 л водорода. Их начальное давление равно 103,5 и 93,7 кПа соответственно. Определить парциальные давления газов и общее давление смеси.

107. Смешали 2 л углекислого газа (= 1 атм) и 5,6 л азота (= 96,9 кПа). Каковы парциальные давления газов в смеси и общее ее давление?

108. Вычислить объемные доли (в процентах) неона и аргона в смеси, если их парциальное давление соответственно 203,4 и 24,6 кПа.

109. Вычислить объемные доли (в процентах) оксидов углерода (II) и (IV), парциальное давление которых соответственно 0,24 и 0,17 кПа.

110. Общее давление смеси аргона и водорода составляет 108,6 кПа. Какова объемная доля аргона, если парциальное давление водорода 105,2 кПа?

111. В сосуде емкостью 6 л находится азот под давлением 3×10⁶ Па. После добавления кислорода давление смеси увеличилось до 3,4×10⁶ Па. Какова объемная доля кислорода в смеси?

112. В газгольдере над водой при температуре 25 °С находится 5,2 л кислорода под давлением 102,4 кПа. Каков объем сухого кислорода, если давление насыщенного водяного пара при той же температуре 3,164 кПа?

113. В результате реакции 4,45 г металла с водородом образовалось 5,1 г гидрида. Определить эквивалентную массу металла.

114. При взаимодействии 0,385 г металла с хлором образовалось 1,12 г хлорида этого металла. Вычислить эквивалентную массу данного металла.

115. Для реакции 0,44 г металла с бромом потребовалось 3,91 г брома. Определить эквивалентную массу металла.

116. Определить эквивалентную массу двухвалентного металла и назвать его, если для полного сгорания 3,2 г металла потребовалось 0,26 л кислорода, измеренных при нормальных условиях.

117. При пропускании сероводорода через раствор, содержащий 7,32 г хлорида двухвалентного металла, было получено 6,133 г его сульфида. Определить эквивалентную массу металла.

118. При разложении 4,932 г оксида металла получено 0,25 л кислорода, приведенного к нормальным условиям. Определить эквивалентную массу металла.

119. При взаимодействии пластинки металла массой 10,2 г с раствором сульфата меди (II) масса пластинки увеличилась на 1,41 г. Вычислить эквивалентную массу металла.

120. В оксиде свинца содержится 7,14 % (по массе) кислорода. Определить эквивалентную массу свинца.

121. соединение металла с галогеном содержит 64,5 % (по массе) галогена, оксид того же металла содержит 15,4 % (по массе) кислорода. Определить эквивалентную массу галогена и назвать его.

122. На восстановление 6,33 г оксида металла израсходовано 0,636 л водорода, приведенного к нормальным условиям. Определить эквивалентную массу металла.

123. Вычислить эквивалентную массу металла, 2 г которого соединяются с 1,39 г серы или с 6,95 г брома.

124. Установлено, что 0,321 г алюминия и 1,168 г цинка вытесняют из кислоты одинаковое количество водорода. Найти эквивалентную массу цинка, если эквивалентная масса алюминия 8,99 г/экв.

125. Сколько литров водорода, приведенного к нормальным условиям, потребуется для восстановления 112 г оксида металла, содержащего 71,43 % металла? Какова эквивалентная масса металла?

126. Вычислить молярную и эквивалентную массу двухвалентного металла, если 2,2 г его вытесняют из кислоты 0,81 л водорода при 22 °С и 102,9 кПа. Назвать металл.

127. Вычислить эквивалентную массу кислоты, если на нейтрализацию 0,234 г ее потребовалось 28,9 мл раствора гидроксида натрия концентрацией 0,1 моль/л.

128. На нейтрализацию 2 г основания потребовалось 3,04 г соляной кислоты. Вычислить эквивалентную массу основания.

129. Вычислить эквивалент ортофосфорной кислоты в реакциях:

K₂CO₃ + 2 H₃PO₄ ® 2 KH₂PO₄ + CO₂ + H₂O;

K₂CO₃ + H₃PO₄ ® K₂HPO₄ + CO₂ + H₂O;

3 K₂CO₃ + 2 H₃PO₄ ® 2 K₃PO₄ + 3CO₂ + 3 H₂O.

130. Вычислить эквивалент карбоната калия в реакциях

K₂CO₃ + HI ® KHCO₃ + KI;

K₂CO₃ + 2 HI ® H₂CO₃ + 2 KI.

131. В технике оксид меди получают прокаливанием меди при недостатке воздуха. Определить эквивалентную массу меди, если при прокаливании 8 г меди получается 9 г оксида меди.

132. Минерал халькозин (медный блеск) содержит 20 % серы. Определить эквивалентную массу металла и формулу халькозина.

133. Одним из способов получения металлов является восстановление их оксидов водородом. Рассчитать эквивалентную массу металла, если известно, что на восстановление 3,4 г оксида металла потребовалось столько водорода, сколько его выделяется при реакции 6,54 г цинка с кислотой.

134. Вычислить эквивалентную массу металла, если из 4,93 г хлорида металла по реакции с нитратом серебра получилось 8,61 г хлорида серебра.

135. В азотной кислоте растворили 0,58 г меди. Полученную соль прокалили, получив 0,726 г оксида меди. Вычислить эквивалентную массу меди.

136. В кислоте растворили 1,02 г металла. При этом выделилось 0,94 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалентную массу металла.

137. Одной из операций при получении стали бессемеровским методом является соединение основных оксидов металлов с оксидом кремния (IV) по уравнению MnО + SiO₂ → MnSiO₃. При использовании 100 г шлака, содержащего 25 % оксида кремния (IV), эквивалентная масса которого 15 г/моль, образовалось 109,2 г силиката марганца. Рассчитать эквивалентную массу силиката марганца.

138. Для восстановления 15,9 г хлорида железа было израсходовано 2,8 л водорода, приведенного к нормальным условиям. Рассчитать эквивалентную массу хлорида железа.

139. При сгорании 5,0 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.

140. Установлено, что 1,0 г некоторого металла соединяется с 8,89 г брома или с 1,78 г серы. Найти эквивалентные массы брома и металла, зная, что эквивалентная масса серы равна 16,0 г/экв.

141. Из 0,493 г хлорида металла после обработки нитратом серебра образовалось 0,861 г хлорида серебра. Вычислить эквивалентную массу металла.

142. Металл образует два хлорида с содержанием хлора 37,45 и 54,51 %. Вычислить эквиваленты металла в каждом соединении, приняв эквивалентную массу хлора равной 35,5 г/экв.

143. При взаимодействии 0,8 г гидразина и 2,45 г серной кислоты образовалось 3,25 г соли. Вычислить эквивалентные массы гидразина и образовавшейся соли.

144. На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,0 г гидроксида натрия. Определить эквивалентную массу кислоты.

145. Металл образует два хлорида, содержащие соответственно 73,86 и 84,96 % металла. Вычислить эквивалентные массы металла в каждом соединении.

146. Эквивалентная масса металла 8,99 г/экв. Какой объем водорода при 3 °С и 106,6 кПа выделится при взаимодействии 0,449 г металла с соляной кислотой?

147. На нейтрализацию 1 г кислоты пошло 1,247 г КОН. Найти эквивалентную массу кислоты.

148. Из 2,5 г некоторого металла получили фосфат этого металла. Какова масса фосфата металла, если эквивалентная масса металла равна 4,5 г/моль?

149. Найти эквивалентную массу металла, если из 1,35 г его оксида получено 3,15 г нитрата.

150. При взаимодействии 6 г некоторого вещества с 2,768 г хлороводородной кислоты получили 4,43 г соли. Вычислить эквивалентные массы вещества и соли.

151. При 700 °С восстанавливают хлорид железа (степень окисления железа неизвестна) до металлического железа. Какова эквивалентная масса хлорида железа и какова его формула, если на восстановление 15,9 г этого хлорида израсходовали 2,8 л водорода, приведенного к нормальным условиям?

152. Металл образует два хлорида с содержанием хлора 37,45 и 54,51 %. Вычислить эквиваленты металла в каждом соединении, считая эквивалентную массу хлора равной 35,5.

153. На восстановление 8 г оксида металла до металла потребовалось 2,24 л водорода, приведенного к нормальным условиям. Найти эквивалентную массу металла.

154. Некоторое количество металла соединяется с 0,0312 г кислорода или с 0,3125 г одного из галогенов. Вычислить эквивалентную массу галогена и определить, что это за галоген.

155. Сколько металла вступило в реакцию с кислотой, если при этом выделилось 250 мл водорода, приведенного к нормальным условиям? Эквивалентная масса металла равна 9 г/экв.

156. Вычислить эквивалентную массу металла и его оксида, если 0,18 г металла соединяется с 84 мл кислорода, приведенного к нормальным условиям.

157. На нейтрализацию 2 г щелочи потребовалось 0,25 г кислоты, эквивалентная масса которой 100,5 г/моль. Определить эквивалентную массу щелочи.

158. Определить эквивалентные массы некоторого металла и никеля, если 0,075 г металла вытесняют из раствора никелевой соли 0,1835 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл водорода, приведенного к нормальным условиям.

159. Кусок металла, эквивалентная масса которого 29,335 г/моль, вытесняет из кислоты 105 мл водорода, приведенного к нормальным условиям. Определить эквивалентную массу металла.

160. Определить эквивалентную массу щелочи, зная, что 0,2 г ее взаимодействуют с 0,271 г хлорного железа, эквивалентная масса которого 54,08 г/экв.

161. При восстановлении 1,252 г оксида металла получено 1 г металла. Определить эквивалентные массы металла и его оксида.

162. При синтезе аммиака израсходовано 22,4 мл азота, приведенного к нормальным условиям. Сколько аммиака может быть при этом теоретически получено?

163. При сжигании 3 кг каменного угля получили 5,3 м³ CO₂, приведенного к нормальным условиям. Какова массовая доля углерода в данном образце каменного угля?

164. Какой объем воздуха, приведенного к нормальным условиям, потребуется для обжига пирита по реакции 4 FeS₂ + 11 O₂ ® ® 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂, чтобы получить 1000 м³ оксида серы (IV). Объемное содержание кислорода в воздухе 21 %.

165. Вычислить, какой объем воздуха, приведенного к нормальным условиям, потребуется для обжига 2 т пирита, содержащего 92 % FeS₂. Объемное содержание кислорода в воздухе 21 %.

166. Какая масса раствора серной кислоты концентрацией 70 % потребуется для получения ортофосфорной кислоты из 200 кг фосфорита, содержащего 70 % Ca₃(PO₄)₂, по реакции Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ ® 2H₃PO₄ + 3CaSO₄?

167. Для получения оксида магния из металлического магния потребовалось 5 л воздуха, измеренных при температуре 27 °С и давлении 1,3 атм. В воздухе содержится 21 % кислорода. Сколько оксида магния можно при этом получить?

168. Основной минерал, содержащий олово, – касситерит (SnO₂). Металлическое олово из него получают восстановлением коксом. При этом выделяется оксид углерода (IV). Какой объем оксида углерода выделится при восстановлении 3,02 кг касситерита, если процесс вести при температуре 127 °С и давлении 1,5 атм?

169. Какой объем печных газов (25 °С, 760 мм рт. ст.), содержащих 10 % сернистого газа*, получается при обжиге 1 т серного колчедана, содержащего 45 % серы, если при этом 1,6 % серы не сгорает?

170. При прокаливании доломита CaCO₃∙MgCO₃ образуется углекислый газ. Рассчитать объем углекислого газа, если процесс протекает при температуре 227 °С и давлении 1,4 атм.

171. При действии воды на карбид кальция образовалось 50 л ацетилена, измеренных при температуре 17 °С и давлении 1,5 атм. Какова масса полученного ацетилена?

172. При обжиге известняка образуются негашеная известь (СаО) и углекислый газ. Сколько известняка, содержащего 92 % карбоната кальция, потребуется для получения 112 л углекислого газа, измеренного при температуре 127 °С и давлении 11 атм.?

173. Для производства серной кислоты взяли 224 л сернистого газа, измеренного при температуре 37 °С и давлении 1,8 атм. Сколько серной кислоты при этом получится, если выход готового продукта составляет 80 % от теоретического?

174. При коррозии железа выделилось 0,422 л водорода, измеренного при 7 °С и давлении 741 мм рт. ст. определить, какое количество железа прокорродировало, если первоначально образуется соединение железа (II).

175. Какой объем углекислого газа необходимо отвести из печи при обжиге 1 т кальцита СаСО₃ при 800 °С и давлении 800 мм рт. ст.?

176. Какой объем сернистого газа может быть получен при обжиге 1 т хвостов флотации сульфидных руд, содержащих 70 % пирита, если газ собирают в емкости под давлением 2 атм при температуре 30 °С? Обжиг пирита производится по реакции 4 FeS₂ + 11 O₂ ® 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂.

177. Сульфид натрия получают в промышленности по реакции Na₂SO₄ + 2 C ® Na₂S + 2 CO₂. Какой объем углекислого газа следует отвести из печи при получении 1 т сульфида натрия с содержанием чистого вещества 68 % при 1200 °С и давлении 820 мм рт. ст.?

178. Горячий KOH реагирует с хлором по реакции 6 KOH + 3 Cl₂ ® 5 KCl + KClO₃ + 3 H₂O. Сколько KOH потребуется для взаимодействия с 0,8 л хлора при 7 °С и 98,64 кПа?

179. При прокаливании пирита (FeS₂) массой 20 т был получен оксид серы (IV) объемом 7000 м³, приведенного к нормальным условиям. Определить чистоту пирита и объем воздуха, необходимый для обжига пирита?

180. Сколько граммов кальция вступило в реакцию с водой, если объем выделившегося водорода при 25 °С и 99,3 кПа равен 480 мл?

181. Порошок латуни (сплав меди с цинком) массой 10 г обработали избытком соляной кислоты и получили 1,3 л водорода, измеренного при 18 °С и 90000 Па. Каков процентный состав сплава?

182. В электрической печи из 20 кг технического оксида кальция было получено 16 кг карбида кальция по реакции: СаО + 3 С = СаС₂ + СО. Определить массовую долю примесей в оксиде кальция и теоретический объем СО при температуре 546 °С и давлении 101,3 кПа, а также массу необходимого для реакции углерода.

183. Для очистки типографского шрифта от вредных примесей цинка в его расплав добавляют хлорид аммония, который реагирует с находящимся в сплаве цинком по реакции 2 NH₄Cl + Zn → → ZnCl₂ + 2 NH₃ + H₂­. Образующийся хлорид цинка всплывает на поверхность расплава в виде шлака. Хлорид аммония добавляют в расплав из расчета 2,5 кг на 1 кг цинка. Соответствует ли это количество NH₄Cl теоретическому?

184. Соляной кислотой обработали 100 г почвы. При этом получили 500 мл углекислого газа, измеренного при 25 °С и 1 атм. Определить процентное содержание карбонатов в почве.

185. Хлороводород, образовавшийся при действии серной кислоты на 19 г безводного хлорида магния, пропустили через раствор, содержащий 10 г гидроксида калия. Раствор выпарили. Какое вещество и в каком количестве при этом получилось?

186. При действии на 5,1 г плотного известняка избытком соляной кислоты выделилось 1,12 л СО₂, приведенного к нормальным условиям. Сколько процентов карбоната кальция содержится в данном известняке?

187. Для получения оксида магния из металлического магния потребовалось 5 л воздуха, измеренных при температуре 27 °С и давлении 1,3 атм. В воздухе содержится 21 % кислорода. Сколько оксида магния можно при этом получить?

188. Навеску 9,13 г магнезита обработали избытком азотной кислоты. Выделившийся газ поглотили раствором гидроксида натрия. Масса раствора щелочи после поглощения ею газа увеличилась на 4,4 г. Определить процентное содержание карбоната магния в магнезите.

189. Составить уравнение реакции горения сероуглерода и вычислить измеренный при 100 °С и 780 мм рт. ст. объем газообразных продуктов, которые получаются сжиганием 25 г CS₂.

190. Вычислить объем кислорода, полученный при разложении 15 г бертолетовой соли KClO₃ при 25 °С и 1 атм.

191. Чистый металлический порошок цинка массой 50 г внесли в раствор комплексной соли золота K[Au(CN)₂] при перемешивании раствора. Вес металлического осадка после опыта составил 69,7 г. Сколько граммов цинка перешло в раствор и каково содержание золота в осадке?

192. Какая масса известняка, содержащего 90 % карбоната кальция, потребуется для получения 7 т негашеной извести (СаО)?

193. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке после смешения растворов, содержащих 15 г хлорида бария и 11 г сульфата натрия?

194. Смешали два раствора, содержащих 8,55 г нитрата свинца (II) и 3,75 г соляной кислоты. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке?

195. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 14 г оксида кальция и 32 г азотной кислоты?

196. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 4 г оксида магния и 10 г серной кислоты?

197. Смешаны растворы, содержащие 17 г нитрата серебра и 15,9 г хлорида кальция. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке?

4. Растворы

 

4.1. Концентрации растворов

Раствор – гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов, состав которой может непрерывно изменяться в определенных пределах. По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми.

В растворах выделяют растворитель и растворенное вещество. Растворителем называют компонент, который образует непрерывную среду. остальные компоненты, которые распределены в среде растворителя в виде дискретных частиц, называются растворенными веществами. Состав раствора (концентрация) чаще всего выражается следующими способами.

· Массовая доля или процентное содержание – соотношение масс растворенного вещества m_в и раствора m_р-р, выраженное в долях или процентах:

. (4.1)

· Концентрация, выраженная в граммах на литр, показывает, какая масса растворенного вещества m_в, выраженная в граммах, содержится в единице объема раствора V_р-р:

(4.2)

· Молярная концентрация, или молярность, – число молей растворенного вещества n_в в 1 дм³ (1 л) раствора:

. (4.3)

· Моляльная концентрация, или моляльность, – число молей растворенного вещества, приходящееся на 1 кг растворителя:

. (4.4)

· Мольная доля или мольные проценты – число молей компонента (растворителя или растворенного вещества), содержащееся в одном моле раствора:

. (4.5)

· Нормальная концентрация, или нормальность, – количество эквивалентов n_эв растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора:

, (4.6)

где z – количество обменных эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1 моль вещества.

Для кислот z соответствует основности кислоты, т.е. числу атомов водорода в составе кислоты, обмениваемых в данной реакции на металл или нейтрализуемых основанием.

Для оснований z соответствует кислотности основания, т.е. числу гидроксильных групп в составе основания, обмениваемых на кислотный остаток или нейтрализуемых кислотой.

Для солей z рассчитывают как произведение числа атомов и степени окисления металла в составе соли.

Для окислителей и восстановителей в окислительно-восстановительных реакциях z – изменение их степени окисления в ходе реакции.

Пример 1. Раствор серной кислоты в воде с концентрацией 16 % (по массе) имеет плотность d = 1,109 г/см³. Выразить концентрацию этого раствора всеми возможными способами.

Решение. 1. Выделим мысленно 1 кг раствора и установим его объем:

.

2. Определим массу растворенного вещества (H₂SO₄) по формуле (4.1):

3. По формуле (4.2) рассчитаем концентрацию раствора серной кислоты

4. Найдем число молей серной кислоты:

5. По формуле (4.3) вычислим молярную концентрацию раствора серной кислоты:

6. Найдем массу растворителя (Н₂О):

7. По формуле (4.4) вычислим моляльную концентрацию раствора серной кислоты:

8. Найдем число молей воды:

9. По формуле (4.5) вычислим мольную долю серной кислоты:

10. По формуле (4.6) определим нормальную концентрацию раствора серной кислоты (для серной кислоты количество обменных эквивалентов в 1 моль вещества z = 2):

Пример 2. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 10 % (d = 1,066 г/см³) требуется для приготовления 200 мл 1 н. раствора?

Решение. 1. найдем массу серной кислоты, содержащейся в 200 мл 1 н. раствора. Для этого вычислим молярную концентрацию раствора по формуле (4.3): а также количество вещества серной кислоты и ее массу .

2. Подставим найденную массу серной кислоты в уравнение (4.1) и вычислим объем 10-процентного раствора:

Пример 3. Какой объем воды следует добавить к 500 мл раствора, содержащего 40 г сульфата никеля, чтобы понизить его концентрацию до 0,05 моль/л?

Решение. По уравнению (4.3) вычислим объем 0,05 М раствора:

и объем воды:

.

Пример 4. Найти молярную концентрацию раствора карбоната натрия, полученную при смешивании 600 мл 2,15-процентного раствора (d = 1,02 /см³) и 200 мл 8,82-процентного раствора (d = 1,09 г/см³).

Решение. Количество вещества карбоната натрия в каждом из смешиваемых растворов соответственно

Молярная концентрация полученного раствора

Пример 5. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 0,42 моль/л потребуется для нейтрализации 20 мл раствора гидроксида калия концентрацией 6 % (d = 1,053 г/см³)?

Решение 1. Составим уравнение реакции:

2KOH + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + 2H₂O.

2. С учетом уравнения (4.1) найдем количество вещества KOH

3. По уравнению реакции на 2 моль KOH приходится 1 моль Н₂SO₄, следовательно, для реакции с 0,02 моль гидроксида калия требуется 0,01 моль серной кислоты.

4. По уравнению (4.3) найдем объем раствора серной кислоты:

Задание I. Выразить концентрацию заданного в табл.4.1 раствора всеми возможными способами.

 

Таблица 4.1

Задача	Вещество	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	H2SO4	15 %	1,1
	H3PO4	2,79 моль/л	1,115
	BaCl2	1,69 моль/л	1,28
	FeSO4	0,3 экв/л	1,02
	AlCl3	0,55 %	1,007
	CaCl2	22 %	1,203
	Na2CO3	0,39 моль/л	1,019
	HCl	0,4 мол. %	1,002
	KOH	3 мол. %	1,073
	NaOH	13 %	1,142
	Al2(SO4)3	0,15 экв/л	1,009
	KMnO4	0,25 экв/л	1,027
	K2Cr2O7	0,18 моль/кг	1,033
	CrCl3	0,6 экв/л	1,022
	CdCl2	0,5 моль/л	1,08
	MnCl2	10 %	1,086
	Hg(NO3)2	0,25 моль/л	1,174
	ZnSO4	1,374 экв/л	1,107
	KOH	34 %	1,336
	MgSO4	20 %	1,219
	H2SO4	1,56 моль/л	1,095
	H3PO4	7,3 мол. %	1,181
	NaBr	5,8 мол. %	1,21
	NaCl	7,1 мол. %	1,147
	HCl	17,4 мол. %	1,149
	H2SO4	3,4 мол. %	1,109
	KOH	6,3 мол. %	1,147
	H2SO4	5,9 мол. %	1,18
	KOH	8,107 экв/л	1,336
	Pb(NO3)2	30 %	1,328
	H3PO4	30 %	1,181
	NaBr	26 %	1,21
	NaCl	15 %	1,109
	КОН	560 г/л	1,411
	H3PO4	855 г/л	1,426

Окончание табл.4.1

Задача	Вещество	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	H3PO4	3 мол. %	1,08
	HNO3	10,4 экв/л	1,31
	H2SO4	40 %	1,303
	ZnSO4	87 г/л	1,084
	H2SO4	30 %	1,218
	КОН	0,12 моль/кг	1,0
	HNO3	10,4 н.	1,31
	NH4OH	9 %	0,961
	NaCl	4,5%	1,03
	CuSO4	1,037 моль/кг	1,206
	FeCl3	1,9 моль/л	1,234
	NH4OH	10 %	0,957
	H2SO4	20 %	1,139
	H3PO4	24 %	1,14
	BaCl2	10 %	1,092

 

Задание II.Решить задачи.

51. Какой объем 88-процентного раствора серной кислоты плотностью 1,8 г/см³ надо взять, чтобы приготовить 2 л этой же кислоты концентрацией 2,36 моль/л?

52. Какое количество миллилитров 12 н. раствора едкого кали (КОН) надо взять, чтобы приготовить 500 мл 15-процентного раствора едкого кали плотностью 1,14 г/см³?

53. Какое количество воды надо добавить к 200 мл 52-процентного раствора едкого натра плотностью 1,35 г/см³, чтобы получить раствор с концентрацией 2,78 моль/л?

54. Раствор серной кислоты концентрацией 3 моль/л имеет плотность 1,18 г/см³. Какое количество воды надо добавить к 118 г этого раствора, чтобы получить раствор с концентрацией 12 %?

55. Сколько воды надо добавить к 125 мл 26-процентного раствора соляной кислоты плотностью 1,13 г/см³, чтобы получить раствор с концентрацией 14,5 %?

56. Какое количество воды надо добавить к 150 г раствора хлорида бария в воде (концентрация 2 экв/л, плотность 1,2 г/см³), чтобы получить раствор с концентрацией 8 %?

57. Какое количество миллилитров раствора фосфорной кислоты, мольная доля которого 0,01 (плотность раствора 1,025 г/см³), надо взять, чтобы получить 200 г раствора с концентрацией 2,6 %?

58. Сколько миллилитров 2,25 М раствора хлорида калия надо взять, чтобы приготовить 1,5 л 6-процентного раствора плотностью 1,04 г/см³?

59. Какой объем раствора соляной кислоты (концентрация 38 %, плотность 1,189 г/см³) потребуется для приготовления 250 мл 0,08 н. раствора?

60. Сколько миллилитров раствора серной кислоты (концентрация 96 %, плотность 1,84 г/см³) потребуется для приготовления 2 л 0,25 н. раствора?

61. Сколько граммов едкого кали надо взять для приготовления 2 л раствора концентрацией 10 % и плотностью 1,09 г/см³?

62. Какой объем раствора серной кислоты (концентрация 98 %, плотность 1,837 г/см³) надо взять для приготовления 500 мл 0,1 н. раствора?

63. Какой объем 3 н. раствора фосфорной кислоты надо взять для приготовления 1 л 0,5 М раствора?

64. Как приготовить 500 мл 0,5 н. раствора соды из 2 н. ее раствора?

65. Сколько миллилитров воды надо прибавить к 300 мл раствора едкого кали, (концентрация 25 %, плотность 1,236 г/см³), чтобы получить 8-процентный раствор?

66. Какой объем азотной кислоты (концентрация 56 %, плотность 1,345 г/см³) потребуется для приготовления 1 л 0,1 М раствора?

67. Сколько миллилитров воды надо прибавить к 100 мл раствора серной кислоты (концентрация 48 %, плотность 1,376 г/см³), чтобы получить 0,5 н. раствор?

68. До какого объема надо разбавить 200 мл 1 н. раствора хлорида натрия, чтобы получить раствор концентрацией 4,5 % и плотностью 1,029 г/см³?

69. Сколько граммов сульфата натрия надо прибавить к 1 л раствора (концентрация 10 %, плотность 1,09 г/см³), чтобы получить 15-процентный раствор?

70. Сколько воды надо прибавить к 200 мл раствора азотной кислоты (концентрация 32 %, плотность 1,193 г/см³), чтобы получить 10-процентный раствор?

71. Сколько раствора соляной кислоты (концентрация 36 %, плотность 1,179 г/см³) потребуется для приготовления 1 л 0,5 н. раствора?

72. Сколько воды надо добавить к 50 мл 2 н. раствора, чтобы получить 0,25 н. раствор?

73. Сколько граммов хлорида аммония надо добавить к 5 л 2,1 М раствора плотностью 1,054 г/см³, чтобы получить 20-процентный раствор?

74. Сколько граммов едкого натра надо взять для приготовления 2 л раствора концентрацией 10 % и плотностью 1,080 г/см³?

75. Как приготовить 1 л 1 н. раствора KOH из 49-процентного раствора той же щелочи плотностью 1,5 г/см³?

76. Имеется раствор серной кислоты (концентрация 80 %, плотность 1,732 г/см³). Как из него приготовить 2 л 6 М раствора H₂SO₄?

77. Сколько серной кислоты (концентрация 60 %, плотность 1,503 г/см³) надо взять для приготовления 10 л 0,1 н. ее раствора?

78. Сколько воды надо испарить, чтобы из 10 л 0,25 М раствора ортофосфорной кислоты получить 6 М раствор?

79. В лаборатории имеется 20 кг 12-процентного раствора поташа K₂CO₃. Сколько килограммов технического поташа, содержащего 8 % посторонних примесей, надо взять для повышения концентрации имеющегося раствора до 20 %?

80. Какой объем раствора карбоната натрия (концентрация 10 %, плотность 1,105 г/см³) требуется для приготовления 5 л 2-процентного раствора плотностью 1,02 г/см³?

81. Сколько граммов хлористого аммония потребуется для приготовления 600 мл 0,5 М раствора?

82. Какую массу нитрата свинца (II) надо взять для приготовления 300 мл 0,2 н. раствора?

83. Сколько граммов медного купороса (пентагидрата сульфата меди (II)) надо взять для приготовления 1 л 2 н. раствора?

84. Какой процентной концентрации получится соляная кислота, если к 100 мл раствора HCl (концентрация 36 %, плотность 1,179 г/см³) прибавить 200 мл воды?

85. Сколько граммов азотной кислоты содержится в 1 л 36-процентного раствора плотностью 1,221 г/см³?

86. Какой процентной концентрации получится раствор, если к 500 мл 30-процентного раствора КОН плотностью 1,288 г/см³ прибавить 500 мл воды?

87. Какой объем аммиака следует растворить в воде при 25 °С и 120 кПа для получения 2 л 10-процентного раствора гидроксида аммония, плотностью 0,96 г/см³?

88. Какая масса сульфита натрия потребуется для приготовления 5 л 8-процентного раствора плотностью 1,075 г/см³?

89. Сколько воды надо прибавить к 50 мл 2 М раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить 0,25 н. раствор?

90. Какой объем воды потребуется для растворения 67,2 л хлороводорода, приведенного к нормальным условиям, для получения 9-процентного раствора плотностью 1,04 г/мл?

91. Сколько граммов десятиводного сульфата натрия нужно растворить в 800 мл воды для получения раствора с концентрацией по безводному сульфату натрия 10 %?

92. Какая масса хлорида калия потребуется для приготовления 200 мл раствора с концентрацией 1,455 моль/л?

93. Необходимо приготовить 100 г раствора хлорида бария с концентрацией 5 %. Какая масса дигидрата хлорида бария потребуется для этого?

94. Какой объем раствора серной кислоты (концентрация 30 %, плотность 1,12 г/см³) потребуется для приготовления 2 л раствора концентрацией 0,4 н.?

95. Какой объем аммиака при температуре 25 °С и давлении 1 атм следует растворить в 1 л воды для получения раствора гидроксида аммония концентрацией 20 %?

96. Рассчитать, какой объем воды следует взять для растворения 16 г СН₃ОН для получения раствора метанола с мольной долей 0,02.

97. Раствор хлорида алюминия в воде имеет концентрацию 2 экв/л и плотность 1,08 г/см³. К 50 г этого раствора добавили 35 мл воды, и его плотность стала 1,035 г/см³. Найти массовую долю хлорида алюминия в новом растворе.

98. Сколько 5-процентного раствора можно приготовить из 1 т плавленого сульфида натрия, содержащего 30 % примесей?

99. Раствор хлорида алюминия в воде имеет концентрацию 2,18 экв/л и плотность 1,08 г/см³. К 50 г этого раствора добавили 35 мл воды и его плотность стала 1,044 г/см³. Найти концентрацию нового раствора в процентах.

100. К 200 мл 0,7 н. раствора серной кислоты прибавили 300 г воды. Рассчитать конечную концентрацию серной кислоты в граммах на литр.

101. Смешали 20 мл 0,5 н. раствора соляной кислоты и 10 мл 0,2 н. раствора гидроксида бария. Какое вещество и в каком количестве будет находиться в растворе в избытке?

102. Раствор хлорида бария содержит 2,3 г бария. Сколько миллилитров 0,5 н. раствора серной кислоты потребуется для осаждения всего бария в виде сульфата?

103. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 мл 0,3 н. раствора серной кислоты прибавить 125 мл 0,2 н. раствора калиевой щелочи?

104. Для осаждения в виде хлорида всего серебра, содержащегося в 100 мл раствора нитрата серебра, потребовалось 50 мл 0,2 н. раствора соляной кислоты. Какова нормальность раствора нитрата серебра, и какая масса хлорида серебра выпала в осадок?

105. На нейтрализацию 31 мл 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 мл раствора серной кислоты. Чему равна нормальность раствора серной кислоты?

106. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г гидроксида натрия в 40 мл?

107. На нейтрализацию 1 л раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия, требуется 50 мл раствора кислоты. Вычислить нормальность раствора кислоты.

108. Какая масса азотной кислоты содержалась в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 мл 0,4 н. раствора гидроксида натрия?

109. Сколько миллилитров 1 н. раствора едкого натра потребуется для полной нейтрализации 300 мл 0,1 М раствора серной кислоты?

110. Смешали 1 л раствора соляной кислоты (концентрация 20 %, плотность 1,098 г/см³) и 1 л раствора соляной кислоты (концентрация 12,5 %, плотность 1,06 г/см³). Какой молярной концентрации раствор получится после смешивания?

111. Сколько миллилитров 0,1 н. едкого натра (NaOH) потребуется для осаждения меди в виде гидроксида из 20 мл раствора сульфата меди, в 1 л которого содержится 10 г меди?

112. Сколько миллилитров соляной кислоты (концентрация 10 %, плотность 1,047 г/ см³) потребуется для нейтрализации раствора, содержащего 8,5 г гидроксида бария?

113. Сколько миллилитров раствора соды, содержащего в 1 л 21,2 г соли, надо добавить к 30 мл 0,2 н. раствора хлорида кальция для полного осаждения кальция в виде карбоната?

114. Сколько граммов гидроксида железа выпадет в осадок, если к 500 мл 0,2 н. раствора хлорида железа (III) добавить избыток щелочи?

115. В каком объемном отношении надо смешать растворы гидроксида бария с концентрацией 95,5 г/л и 0,5 н. соляной кислоты для получения раствора с нейтральной средой?

116. На нейтрализацию 20 мл раствора едкого кали потребовалось 13 мл 0,2 н. раствора кислоты. Сколько граммов едкого кали содержится в 1 л раствора?

117. Сколько миллилитров раствора нитрата серебра, содержащего 5 г/л серебра, надо добавить к 10 мл 0,2 н. раствора хлорида натрия, чтобы полностью удалить из раствора ионы хлора?

118. Сколько миллилитров 2 н. серной кислоты потребуется для превращения 1,56 г гидроксида алюминия в сульфат алюминия?

119. Сколько граммов карбоната кальция можно растворить в 100 мл соляной кислоты (концентрация 20 %, плотность 1,1 г/см³)? Вычислить объем, который займет выделившийся газ при нормальных условиях.

120. К 5 г цинка прибавили 100 мл 10,2-процентной соляной кислоты (плотность раствора 1,05 г/см³). Какое вещество и в каком количестве осталось в избытке? Вычислить объем водорода, выделившегося при 20 ºС и 750 мм рт. ст.

121. На нейтрализацию 20 мл раствора гидроксида калия (концентрация 5,66 %, плотность 1,053 г/см³) пошло 12,1 мл раствора серной кислоты плотностью 1,052 г/см³. Определить процентную концентрацию раствора серной кислоты.

122. Какое количество миллилитров 0,5 н. раствора сульфата натрия надо долить к 100 мл раствора хлорида бария (концентрация 16 %, плотность 1,156 г/см³), чтобы полностью осадить сульфат-ион?

123. На нейтрализацию 50 мл раствора фосфорной кислоты плотностью 1,01 г/см³ израсходовано 31,2 г 1 н. раствора гидроксида натрия плотностью 1,04 г/см³. Определить процентную концентрацию фосфорной кислоты.

124. 10 г сплава меди с цинком обработали соляной кислотой. При этом выделилось 570 мл водорода, измеренных при температуре 27 ºС и давлении 10⁵ Па. Определить состав сплава и выразить его в массовых и мольных долях.

125. При растворении 15 г сплава серебра с алюминием раствором едкого натра выделилось 13 мл водорода, измеренного при температуре 57 ºС и давлении 15×10⁵ Па. Определить состав сплава и выразить его в массовых и мольных долях.

126. При растворении в азотной кислоте 5 г сплава меди и золота выделилось 0,99 мл оксида азота (II), измеренных при температуре 37 ºС и давлении 1,2×10⁵ Па. Определить состав сплава и выразить его в массовых и мольных долях.

127. Для нейтрализации 20 мл 0,1 н. раствора кислоты потребовалось 8 мл раствора гидроксида натрия. Сколько граммов NaOH содержит 1 л этого раствора?

128. Какой объем 0,2 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,51 г гидроксида калия в 30 мл?

129. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 150 мл 0,4 н. раствора соляной кислоты прибавить 250 мл 0,2 н. раствора гидроксида натрия?

130. Смешали 100 мл 1,5 н. раствора и 100 мл 0,5 н. раствора серной кислоты. Рассчитать молярность полученного раствора.

131. К 100 мл раствора едкого натра (концентрация 10 %, плотность 1,109 г/см³) прибавили 200 мл раствора NaOH (концентрация 20 %, плотность 1,219 г/см³). Рассчитать нормальность полученного раствора.

132. К 500 мл раствора хлорида натрия (концентрация 6 %, плотность 1,04 г/см³) прибавили 1 л раствора хлорида калия концентрацией 8 % и плотностью 1,05 г/см³. Рассчитать молярную концентрацию хлорид-иона в растворе после смешения.

133. Смешали два раствора нитрата натрия концентрацией 0,8 и 0,2 моль/л в пропорции 2:1. Рассчитать молярную концентрацию полученного раствора.

134. Определить эквивалентную массу кислоты, если на нейтрализацию раствора, содержащего 0,63 г кислоты, израсходовано 20 мл 0,5 н. раствора щелочи.

135. Смешали 2 л раствора сульфата меди (II) концентрацией 2 % и плотностью 1,02 г/см³ и 1 л раствора хлорида меди (II) концентрацией 0,1 н. Рассчитать молярную концентрацию меди в полученном растворе.

136. К 50 мл раствора NaCl концентрацией 10 г/л прибавили 100 мл раствора NaCl концентрацией 2 г/л. Рассчитать молярную концентрацию полученного раствора.

137. К 100 л раствора соли железа с содержанием по железу 5 г/л прибавили 50 л раствора нитрата железа (III) концентрацией 0,3 моль/л. Рассчитать молярную концентрацию железа в полученном растворе.

138. На нейтрализацию раствора, содержащего 4,05 г кислоты, израсходовано 40 мл раствора едкого натра (NaOH) концентрацией 10 % и плотностью 1,109 г/см³. Определить эквивалентную массу кислоты.

139. К 50 л раствора фосфорной кислоты концентрацией 8 % и плотностью 1,042 г/см³ прибавили 2 л фосфата натрия концентрацией 5 г/л. Рассчитать молярную концентрацию фосфат-иона в полученном растворе.

140. Смешали 54 мл раствора NaOH концентрацией 0,5 % и плотностью 1 г/см³ и 10 мл 2-процентного раствора NaOH плотностью 1,02 г/см³. Рассчитать концентрацию полученного раствора (в процентах).

141. Смешали 120 л раствора с содержанием никеля 0,8 моль/л, 500 л раствора с содержанием никеля 1 г/л и 50 л раствора (концентрация NiSO₄ 14 %, плотность 1,158 г/см³). Рассчитать молярную концентрацию никеля в полученном растворе.

142. На нейтрализацию 10 мл раствора серной кислоты концентрацией 22 % и плотностью 1,155 г/см³ потребовалось 50 мл раствора щелочи концентрацией 41,6 г/л. Определить эквивалентную массу щелочи.

143. Смешали 4 мл серной кислоты (концентрация 40 %, плотность 1,303 г/см³) и 200 мл серной кислоты концентрацией 0,001 моль/л. Рассчитать нормальную концентрацию полученного раствора.

144. Смешали 8 л раствора соляной кислоты концентрацией 4 моль/л и 11 л раствора той же кислоты концентрацией 2 г/л. Рассчитать концентрацию полученного раствора в граммах на литр.

145. Сколько известняка с содержанием карбоната кальция 70 % потребуется для полной нейтрализации 10 л серной кислоты концентрацией 5 г/л?

146. Смешали 7 л раствора магния концентрацией 0,1 моль/л и 5 л раствора соли кальция концентрацией по кальцию 4 г/л. Рассчитать общее содержание металлов в растворе (в молях на литр).

147. К раствору, содержащему 5 г сульфата цинка, объемом 2 л добавили 3 л раствора сульфата меди (II) концентрацией 0,3 моль/л. Рассчитать молярную концентрацию сульфат-иона в полученном растворе.

148. Смешали растворы нитрата аммония концентрацией 0,3 моль/кг и 0,08 моль/л в соотношении 1:3. Рассчитать моляльную концентрацию полученного раствора. Плотность всех растворов принять равной 1 г/см³.

149. К раствору объемом 30 мл, содержащему 10 г серной кислоты в 100 мл раствора, прибавили 40 мл раствора NaOH, содержащего 9 г гидроксида натрия в 100 мл раствора. Найти молярную концентрацию вещества, которое останется в избытке.

150. Смешали раствор нитрата серебра (концентрация 1 %, плотность 1,01 г/см³) и раствор соляной кислоты (концентрация 5 %, плотность 1,02 г/см³) в соотношении 3:4. Рассчитать молярную концентрацию нитрат-иона в полученном растворе.

151. Какой объем раствора серной кислоты (концентрация 10 %, плотность 1,07 г/см³) потребуется для полной нейтрализации 0,5 л раствора NaOH концентрацией 16 г/л?

152. Смешали 10 мл раствора HCl (концентрация 10 %, плотность 1,047 г/см³) и 10 мл раствора HCl (концентрация 6 %, плотность 1,028 г/см³). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию соляной кислоты в полученном растворе.

153. Из раствора нитрата серебра (концентрация 2 %, плотность 1,015 г/см³) по реакции с хлоридом натрия образуется 14,35 г хлорида серебра. Вычислить исходный объем раствора нитрата серебра.

154. Смешали 1 л 1 М раствора CuSO₄ и 2 л 0,5 М раствора CuSO₄. Рассчитать содержание меди в полученном растворе в граммах на литр.

155. Сколько миллилитров 0,5 н. раствора сульфата натрия нужно добавить к 100 мл раствора хлорида бария (концентрация 16 %, плотность 1,156 г/см³), чтобы полностью осадить сульфат-ионы?

156. Металл вытеснил из 100 мл соляной кислоты 348 мл водорода, измеренного при 20 °С и 99,5 кПа. Рассчитать нормальную концентрацию хлорида металла в полученном растворе.

 

 

4.2. Коллигативные свойства растворов

 

Свойства растворов (температура замерзания и кипения, давление насыщенного пара, осмотическое давление) зависят от природы растворителя и концентрации раствора и называются коллигативными свойствами, так как не зависят от природы растворенного вещества.

Закон Рауля.Закон формулируется следующим образом: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества в растворе. Согласно закону, понижение парциального равновесного давления насыщенного пара растворителя над раствором является линейной функцией мольной доли растворенного вещества в растворе:

(4.7)

или

(при n₂ << n₁), (4.8)

где - давление насыщенного пара растворителя над раствором; - давление насыщенного пара над индивидуальным растворителем; х₁ и х₂ – мольные доли растворителя и растворенного вещества в растворе.

Изменение температур фазовых переходов растворов. Повышение температуры кипения

, (4.9)

где - соответственно температуры кипения раствора и индивидуального растворителя; С_m – моляльная концентрация растворенного вещества, моль/кг; K_эб – эбуллиоскопическая константа растворителя, .

Изменение температуры кристаллизации

, (4.10)

где - соответственно температуры кристаллизации раствора и чистого растворителя; С_m – моляльная концентрация растворенного вещества; K_кр – криоскопическая постоянная растворителя, .

Осмотическое давление. Процесс самопроизвольного перехода растворителя в раствор через полупроницаемую мембрану называется осмосом. Давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился, называется осмотическим давлением, которое можно вычислить по формуле

, (4.11)

где – объем 1 моль растворителя, м³.

Для электролитов необходим поправочный множитель i, названный изотоническим коэффициентом:

; (4.12)

;

;

.

Изотонический коэффициент – показатель увеличения (уменьшения) числа частиц вследствие диссоциации (ассоциации). При i > 1 протекает процесс диссоциации, при i < 1 – процесс ассоциации. Численное значение изотонического коэффициента позволяет вычислить степень диссоциации и ассоциации. Соответственно

; ,

где z – число частиц, получающихся из одной частицы при диссоциации; z¢ – число частиц, объединяющихся в одну при ассоциации.

Пример 6. относительное понижение упругости пара над раствором тростникового сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁) в воде составляет 2 %. Определить осмотическое давление этого раствора при температуре 47 ºС. Плотность раствора 1,15 г/см³. Определить изменение температуры плавления и кристаллизации, если K_эб = 0,52 K·кг/моль, K_кр = = 1,86 K·кг/моль, ; ; .

Решение. Из закона Рауля (4.7), (4.8) следует, что мольная доля сахара в растворе составляет 0,02. По формуле (4.9) определим повышение температуры кипения раствора:

.

По формуле (4.10) понижение температуры замерзания раствора:

.

вычислим осмотическое давление по формуле (4.11): .

Пример 7. Раствор магния в олове содержит 0,833 г магния в 100 г олова. Температура плавления олова 505 К, а теплота плавления 7200 Дж/моль. Определить температуру начала кристаллизации этого раствора.

Решение. определим мольную долю х₂ магния в олове:

.

по уравнению (4.10) вычислим температуру кристаллизации расплава:

Пример 8. В системе свинец (II)-серебро (I) при Т = 1490 К закон Рауля справедлив для растворов, содержащих менее 18 % свинца. Давление насыщенного пара над чистым серебром 7,47 Па. Вычислить давление пара серебра над раствором, содержащим 17,5 % свинца.

Решение. выделим мысленно 100 г расплава и примем их за 100 %, тогда . мольная доля свинца в сплаве

.

По уравнению (4.8) вычислим давление пара серебра над расплавом

.

Пример 9. Давление насыщенного пара над раствором, содержащим 5 г едкого натра в 180 г воды, при 100 ºС составляет 0,99·10⁵ Па. Давление насыщенного пара над чистой водой при 100 ºС составляет 1,01·10⁵ Па. Определить состояние едкого натра в растворе.

Решение. Состояние едкого натра в растворе можно оценить по величине изотонического коэффициента i. По закону Рауля (4.8)

Из уравнения (4.12) вычислим

полученное значение i > 1 указывает на наличие диссоциации NaOH. Кажущаяся степень диссоциации

Задание III. Решить задачи.

157. Определить осмотическое давление раствора, содержащего 30 г глицерина в 120 г воды, если плотность этого раствора близка к единице, а температура 27 °С.

158. Определить осмотическое давление раствора хлорида натрия в воде концентрацией 5 %, если плотность раствора 1,04 г/см³, температура 17 °С. Кажущаяся степень диссоциации 95 %.

159. К 100 мл 0,5 М водного раствора сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ добавлено 300 мл воды. Чему равно осмотическое давление полученного раствора при 25 °С?

160. При 293 K давление насыщенного пара над водой равно 2,34 кПа. Сколько граммов глицерина С₃Н₅(ОН)₃ надо растворить в 180 г воды, чтобы понизить давление пара на 133,3 Па?

161. При растворении 13 г неэлектролита в 400 г диэтилового эфира (С₂Н₅)₂О температура кипения раствора повысилась на 0,453 K. Определить молярную массу растворенного вещества.

162. В 60 г бензола растворено 2,09 г некоторого вещества, содержащего 50,69 % С, 4,23 % Н, 45,08 % О. Установить молекулярную формулу вещества. Чистый бензол кристаллизуется при 5,5 °С.

163. Температура кипения водного раствора сахарозы С₁₂Н₂₂О₁₁ 101,4°С. Вычислить молярную концентрацию и массовую долю сахарозы в растворе. При какой температуре этот раствор замерзает?

164. Определить осмотическое давление раствора хлорида бария в воде, если его концентрация 5 %, плотность 1,08 г/см³, температура 7 °С, кажущаяся степень диссоциации 97 %.

165. Определить кажущуюся степень диссоциации хлорида калия в его 0,1 н. водном растворе, если при температуре 27 °С осмотическое давление раствора 4,72×10⁵ Па.

166. Осмотическое давление гипертонического раствора (водный раствор хлорида натрия концентрацией 10 %) при температуре 20 °С составляет 84×10⁵ Па. Найти кажущуюся степень диссоциации соли в этом растворе, если его плотность 1,1 г/см³.

167. Установить концентрацию раствора сульфата натрия в воде и выразить ее всеми способами, если известно, что осмотическое давление раствора при температуре 15 °С составляет 32,5×10⁵ Па, кажущаяся степень диссоциации 91 %.

168. Водный раствор соли хрома (III) имеет осмотическое давление 18,1×10⁵ Па, плотность раствора 1,06 г/см³. Определить концентрацию раствора и выразить ее всеми способами, если соль диссоциирована нацело.

169. Сколько граммов хлорида кальция надо растворить в 1 л воды, чтобы полученный раствор при температуре 27 °С имел осмотическое давление 23,7×10⁵ Па? Кажущаяся степень диссоциации 95 %.

170. Сколько граммов сульфата меди (II) надо растворить в 100 мл воды, чтобы при температуре 7 °С полученный раствор имел осмотическое давление 16×10⁵ Па? Кажущаяся степень диссоциации 87 %.

171. Определить концентрацию хлорид-ионов в растворе хлорида ртути (II), если при температуре 17 °С и концентрации раствора 0,1 моль/л его осмотическое давление 2,62×10⁵ Па.

172. Раствор роданида железа (III) в воде с концентрацией 0,5 моль/л при температуре 27 °С имеет осмотическое давление 15,5×10⁵ Па. Определить концентрацию роданид-ионов в данном растворе.

173. Найти давление паров воды над раствором хлорида натрия концентрацией 5 %, если температура раствора 20 °С, кажущаяся степень диссоциации 98 %, =2,3×10⁵ Па.

174. Определить молярную концентрацию раствора карбамида, если при температуре 35 °С давление паров воды над раствором оказалось на 2 % ниже, чем над индивидуальной водой (=5,55×10⁵ Па). Карбамид в водных растворах не диссоциирует.

175. Вычислить кажущуюся степень диссоциации сульфата калия в его водном растворе концентрацией 3 %, если относительное понижение давления паров воды над раствором составляет 9,23×10^-3Па.

176. Рассчитать давление паров воды над 0,5-процентным раствором хлорида бария при 15 °С, если кажущаяся степень диссоциации 96 %, = 1,683×10⁵ Па.

177. Определить концентрацию сульфата цинка в водном растворе, если относительное понижение давления пара над этим раствором 0,1 %, и соль диссоциирована нацело.

178. Какова концентрация хлорида алюминия в растворе, если относительное понижение давления пара над раствором 0,16 %, степень диссоциации соли 100 %?

179. Осмотическое давление раствора хлорида натрия при температуре 20 °С составляет 8,4×10⁵ па. Определить давление паров воды над этим раствором, если плотность раствора 1,05 г/см³, кажущаяся степень диссоциации соли 92 %, =2,31×10³ Па.

180. Раствор хлорида калия в воде имеет осмотическое давление 9,44×10⁵ Па. Определить давление паров воды над этим раствором, если его температура 27 °С, плотность раствора 1,07 г/см³, кажущаяся степень диссоциации соли 92 %, =3,5×10⁵Па.

181. Определить давление паров воды над раствором глицерина С₃Н₅(ОН)₃, если в 100 г воды растворено 20 г глицерина, плотность раствора 1,1 г/см³, =1,95×10⁵ Па.

182. Определить концентрацию раствора сульфата натрия в воде, если при температуре 22 °С давление паров воды над этим раствором 2,61×10³ Па, кажущаяся степень диссоциации 95,7 %, =2,62×10³ Па.

183. При какой температуре закипит водный раствор хлорида меди (II) концентрацией 2 %, если кажущаяся степень диссоциации 97 %?

184. Найти температуру кипения раствора сульфата натрия в воде, если при 27 °С раствор этой соли имеет осмотическое давление 7,16×10⁵ Па, плотность 1,06 г/см³. Кажущаяся степень диссоциации 96 %.

185. Какой должна быть концентрация раствора хлорида цинка в воде, чтобы этот раствор закипал при температуре 100,52 °С? Соль диссоциирована на 100 %. Выразить концентрацию раствора (плотность 1,04 г/см³) всеми способами.

186. Определить кажущуюся степень диссоциации нитрата натрия, если этот раствор кипит при температуре 100,1 °С, а в 100 г воды растворено 0,85 г соли.

187. Раствор хлорида алюминия в воде концентрацией 0,2 моль/кг кипит при температуре 100,406 °С. Найти осмотическое давление этого раствора при температуре кипения, если его плотность 1,06 г/см³.

188. В 100 г воды содержится 0,58 г хлорида натрия. При какой температуре закипит этот раствор, если кажущаяся степень диссоциации 96 %?

189. Какова кажущаяся степень диссоциации бромида калия в растворе концентрацией 2 %, если он закипает при 100,17 °С.

190. Определить эбуллиоскопическую постоянную этилового спирта, если известно, что раствор, содержащий 0,506 г йодноватой кислоты и 31,8 г этанола, кипит при температуре 78,464 °С. В данных условиях кислота диссоциирована на 32,6 %, а температура кипения чистого этанола 78,3 °С.

191. Вычислить относительное понижение давления водяного пара над раствором хлорида кобальта (II), если при кажущейся степени диссоциации 93 % раствор кипит при температуре 100,30 °С.

192. Определить, сколько граммов глицерина надо добавить к 100 г воды, чтобы получившийся раствор не замерзал до температуры –3,2 °С.

193. При какой температуре начнется кристаллизация воды из раствора хлорида калия концентрацией 3 %, если кажущаяся степень диссоциации 89 %?

194. Определить кажущуюся степень диссоциации сульфата магния в его 0,1 н. растворе плотностью 1,02 г/см³, если этот раствор начинает кристаллизоваться при температуре –0,153 °С.

195. При какой температуре начнет кристаллизоваться раствор сульфата железа (II) концентрацией 2 %, если его температура кипения 100,136 °С?

196. При какой температуре закипит раствор глицерина в воде, если он кристаллизуется при температуре –1,5 °С?

197. Кажущаяся степень диссоциации некоторой соли, диссоциирующей на три иона, составляет 97 %. Определить, при какой температуре начнет кристаллизоваться раствор этой соли в воде, если он закипает при температуре 100,2 °С.

198. Относительное понижение давления паров воды над раствором сульфата калия концентрацией 3 % составляет 9,23×10^-3. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация воды из этого раствора.

199. Раствор хлорида калия в воде концентрацией 0,8 % и плотностью 1,02 г/см³ при температуре 27 °С имеет осмотическое давление 5,13×10⁵ Па. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация этого раствора.

200. Температура кристаллизации бензола +5,5 °С, а раствора, содержащего 0,2242 г камфары в 30,55 г бензола, +5,254 °С. Определить молярную массу камфары, если константа кристаллизации бензола 5,16 K×кг/моль.

201. Раствор некоторого органического вещества в этиловом спирте закипает при температуре 78,41 °С. Определить его молярную массу, если для приготовления раствора было взято 2 г этого вещества, 48 г этилового спирта, температура кипения которого 78,3 °С, K_эб = 1,19 К×кг/моль.

202. Сколько граммов хлористого натрия надо добавить к 100 г воды, чтобы получившийся раствор не замерзал до температуры –1,8 °С? Считать, что соль диссоциировала на 100 %.

203. Сколько сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ надо растворить в 200 г воды, чтобы полученный раствор кипел при температуре 100,3 °С?

204. Сколько граммов хлорида бария, диссоциирующего нацело, надо растворить в 1 л воды, чтобы получившийся раствор замерзал при температуре –3,2 °С?

205. Осмотическое давление раствора глицерина в воде при температуре 7 °С составляет 5,3×10⁵ Па. Определить при какой температуре закипит этот раствор, если его плотность 1,02 г/см³.

206. Определить степень диссоциации бензойной кислоты С₆Н₅СООН, если раствор ее в бензоле кристаллизуется при температуре 5,32 °С. Температура кристаллизации индивидуального бензола 5,5 °С, K_кр = 5,16 К×кг/моль, а для приготовления раствора взято 62,5 г бензола и 0,26 г бензойной кислоты.

207. Определить молярную массу бензойной кислоты, если известно, что ее раствор в бензоле кристаллизуется при температуре 5,18 °С. Для бензола Т_крист = 5,5 °С, K_кр = 5,16 К×кг×моль, а для приготовления раствора взято 100 г бензола и 0,757 г бензойной кислоты. Считать, что в растворе кислота практически не диссоциирована.

208. При какой температуре закипит раствор иодида калия в воде, если для его приготовления взято 300 мл воды и 1,33 г соли, кажущаяся степень диссоциации 98 %?

209. Относительное понижение давления паров воды над раствором некоторой соли составляет 1 %. Определить, при какой температуре закипит этот раствор.

210. Относительное понижение давления паров над раствором некоторого сильного электролита в воде составляет 1,5 %. Определить, при какой температуре начнется кристаллизация этого раствора.

211. Раствор, в 100 мл которого находится 2,3 г вещества, обладает при 298 К осмотическим давлением, равным 618,5 кПа. Определить молярную массу вещества.

212. В 1 мл раствора содержится 10¹⁸ молекул растворенного неэлектролита. Вычислить осмотическое давление раствора при 298 К.

213. В каком отношении должны находиться массы воды и этилового спирта, чтобы при их смешении получить раствор, замерзающий при -20 °С?

214. При 25 °С осмотическое давление некоторого водного раствора 1,24 МПа. Вычислить осмотическое давление раствора при 0 °С.

 

4.3. Водородный показатель

 

Для характеристики кислотно-основных свойств растворов используют водородный показатель рН, равный отрицательному значению десятичного логарифма концентрации ионов водорода. Аналогично рассчитывают гидроксильный показатель рОН, равный отрицательному значению десятичного логарифма концентрации ионов гидроксила:

. (4.13)

Концентрации ионов водорода и гидроксила связаны между собой равновесием диссоциации воды:

Н₂О Û Н⁺ + ОН^-.

Константу равновесия называют ионным произведением воды. При 298 К константа равновесия

.

Прологарифмировав это уравнение, получим

рН + рОН = 14.

В чистой воде (нейтральная среда) рН = рОН = 7. В кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН > 7.

Расчет рН в растворах сильных кислот и оснований. Для сильных кислот и щелочей, полностью диссоциированных на ионы,

[Н⁺] = zC_к и [ОН^-] = zC_щ,

где С_к и С_щ - моляльные концентрации кислоты и щелочи соответственно; z - основность кислоты или кислотность основания.

Разбавление раствора сильного электролита учитывают в кислой и щелочной среде соответственно по уравнениям

рН₂ = рН₁ + lgn,

рН₂ = рН₁ – lgn,

где индекс 1 относится к исходному раствору (до разбавления), индекс 2 – к конечному раствору (после разбавления).

В среде, близкой к нейтральной, необходимо принять во внимание диссоциацию воды, в результате которой образуются ионы Н⁺иОН^-.

(4.14)

.

При смешивании растворов сильных кислот и оснований возможны два варианта:

· если смешивают два кислых или два щелочных раствора, т.е. рН₁ < 7 и рН₂ < 7 или рН₂ > 7ирН₂ > 7, то

; (4.15)

.

· если смешивают кислый и щелочной растворы, т.е. рН₁ < 7 и рН₂ > 7, то конечную концентрацию раствора рассчитывают по веществу, взятому в избытке. При избытке кислоты

при избытке щелочи

.

Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований. Диссоциация многих электролитов протекает не полностью. Отношение числа диссоциированных молей к общему числу молей электролита в растворе называют степенью диссоциации. Для его количественного описания используют константу равновесия, называемую константой диссоциации. Для одноосновной кислоты, диссоциирующей по уравнению, НАn Û Н⁺ + Аn^-, где Аn – кислотный остаток, константа диссоциации

. (4.16)

Так как [An^–] = [H⁺] и [НAn] = C, то

;

(4.17)

,

где С – концентрация слабой кислоты, моль/л.

Для растворов слабых оснований

, (4.18)

где С – концентрация слабого основания, моль/л.

По значению константы диссоциации можно рассчитать степень диссоциации слабого электролита:

.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, например: Н₂S Û НS^- + Н⁺(1-я ступень); НS^- Û S^2- + Н⁺ (2-я ступень).

При расчетах рН обычно учитывают только первую ступень диссоциации, пренебрегая второй и третьей ступенями. Таким образом, уравнения (4.16) и (4.18) справедливы и для многоосновных кислот при использовании первой константы диссоциации K_d1.

Константы диссоциации некоторых слабых кислот и оснований даны в прил.1.

Пример 10. Вычислить рН раствора серной кислоты концентрацией 0,3 % (d = 1,0 г/см³).

Решение. 1. Перейдем к моляльной концентрации серной кислоты. Для этого выделим мысленно 100 г раствора, тогда масса серной кислоты составит 0,3 г, а масса воды – 99,7 г. По уравнению (4.4) вычислим моляльную концентрацию:

2. Согласно уравнению диссоциации H₂SO₄ ® 2H⁺ + SO₄^2-, из 1 моль серной кислоты образуется 2 моль H⁺, следовательно,

3. По уравнению (4.13) вычислим рН = –lg[H⁺] = –lg0,062 = = 1,21.

Пример 11. Вычислить рН раствора гидроксида бария концентрацией 0,0068 экв/л.

Решение. 1. По уравнению диссоциации Ba(OH)₂ ® Ba²⁺ + + 2 OH^- из 1 моль гидроксида бария образуется 2 моль гидроксил-ионов:

2. По уравнению (4.13) найдем рOН = –lg[OH^-] = –lg0,0068 = = 2,17 и вычислим рН = 14 - рОН = 14 – 2,17 = 11,83.

Пример 12. Определить рН, если раствор одноосновной кислоты с рН = 5,5 разбавлен в 100 раз.

Решение. По уравнению (4.14) найдем концентрацию ионов водорода в конечном растворе

и вычислим

рН₂ = –lg[H⁺]₂ = –lg1,15×10^-7 = 6,9.

Пример 13. Определить значение рН при смешении 10 л раствора с рН₁ = 2 и 17 л раствора с рН₂ = 4.

Решение. По уравнению (4.15) найдем концентрацию ионов водорода в конечном растворе

и вычислим рН₃ = –lg[H⁺]₃ = –lg(4,6×10^-3) = 2,33.

Пример 14. Смешали 250 мл раствора с рН = 3 и 300 мл раствора гидроксида калия концентрацией 0,001 моль/л. Определить рН полученной смеси.

Решение. Обозначим объемы смешиваемых растворов V₁ и V₂ соответственно. Найдем число молей OH^-:

Согласно уравнению диссоциации KOH ® K⁺ + OH^-,

Найдем число молей H⁺:

Очевидно, что в избытке находятся гидроксил-ионы. Их остаточную концентрацию в полученном растворе найдем по уравнению

Вычислим

рН₃ = 14 + lg[OH^-]₃ = 14 + lg(9,1×10^-5) = 9,96.

Пример 15. Найти рН раствора борной кислоты с мольной долей 0,0025 (d_р-р = 1,0 г/см³).

Решение. 1. выделим мысленно 1 кг раствора. Запишем

,

где индекс 1 относится к растворителю, т.е. к воде, а индекс 2 – к растворенному веществу, т.е. к H₃BO₃. Так как M₁ = 18 г/моль, М₂ = 61,8 г/моль и

Þ ,

то

.

Вычислим

2. Так как плотность раствора 1 г/см³, то его объем соответствует 1 л, и молярная концентрация численно равна количеству вещества борной кислоты, т.е. С_М(Н₃ВО₃) = 0,138 моль/л.

3. Диссоциация борной кислоты по первой ступени протекает по реакции H₃BO₃ ® H⁺ + H₂BO₃^-, для которой константа диссоциации K_d1 = 7,1×10^-10. Второй и третьей ступенями диссоциации борной кислоты пренебрегаем.

4. В соответствии с уравнениями (4.17) и (4.13) вычислим

рН = –lg[H⁺] = –lg(9,9×10^-6) = 5.

Пример 16. Сколько граммов бутиламина содержится в 1 л его раствора, имеющего рН = 11,5?

Решение. Гидрат бутиламина диссоциирует как основание по уравнению C₄H₉NH₂×H₂O Û C₄H₉NH₃⁺ + OH^-. Константа диссоциации K_d=4,57×10^-4, pK_d = 3,340, гидроксильный показатель рОН = 14 – рН = 2,5.

По формуле (4.18) найдем молярную концентрацию бутиламина

lgC_М = pK_d – 2pOH = 3,34 – 2×2,5 = –1,66;

C_М = 10^-1,66 = 0,022 моль/л.

Масса бутиламина, содержащаяся в 1 л раствора, С_г/л = C_МM, где М – молярная масса бутиламина 73 г/моль. Тогда С_г/л =0,022×73 = 1,6 г/л.

Задание IV. Определить pH предложенного раствора сильного электролита (табл.4.2).

 

Таблица 4.2

Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	Сa(OH)2	0,07 %	1,00
	Ba(OH)2	0,5 %	1,003
	H2SO4	0,01 мол. %	1,0
	Sr(OH)2	5×10-4 н.	1,0
	HCl	1,36 %	1,005
	H2SO4	1,73 %	1,012
	KOH	0,577 %	1,003
	H2SO4	5×10-4 М	1,0
	KOH	0,001 н.	1,0
	HClO4	0,25 М	1,013
	NaOH	2,5×10-3 М	1,0
	HCl	1,0 %	1,003
	HNO3	3 %	1,01
	Ba(OH)2	5 %	1,04
	HCl	0,3 %	1,0
	KOH	5,8 г/л	1,004
	H2SO4	0,05 г/л	1,0
	KOH	0,6 г/л	1,0
	Ba(OH)2	0,1 М	1,02
	H2SO4	0,1 н.	1,0
	H2SO4	0,5 %	1,0
	NaOH	0,5 %	1,0
	HCl	0,01 н.	1,0
	Сa(OH)2	0,02 н.	1,0
	KOH	4 г/л	1,0
	NaOH	5 г/л	1,0
	H2SO4	0,005 М	1,0
	HCl	0,006 М	1,0
	LiOH	0,8 г/л	1,0
	NaOH	0,1 г/л	1,0
	RbOH	1 %	1,0
	CsOH	0,5 %	1,0
	HCl	0,02 мол. %	1,0
	H2SO4	0,6 %	1,003
	HNO3	0,7 мол. %	1,0
	HClO4	0,08 мол. %	1,0
	H2SO4	0,3 %	1,001
Окончание табл.4.2
Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	HNO3	0,05 г/л	1,0
	HNO3	0,6 г/л	1,0
	H2SO4	0,03 н.	1,0
	Сa(OH)2	0,03 %	1,00
	Sr(OH)2	0,3 %	1,001
	Ba(OH)2	0,05 г/л	1,0
	HCl	0,2 %	1,0
	H2SO4	0,0012 М	1,0
	HNO3	0,06 г/л	1,0
	Ba(OH)2	0,1 г/л	1,0
	Sr(OH)2	0,02 н.	1,0
	Сa(OH)2	0,09 г/л	1,0
	CsOH	0,5 %	1,002

 

Задание V. Определить pH следующих растворов.

265. Раствор гидроксида бария концентрацией 0,1 моль/л, если к 1 л этого раствора добавили 7,1 г гидроксида натрия.

266. Раствор серной кислоты концентрацией 0,1 моль/л, если к 1 л этого раствора добавили 7,1 г гидроксида бария.

267. Раствор после выщелачивания боксита по следующим данным: масса руды 1 т; ω(Al₂O₃∙Н₂O) = 80 %; V(NaOH) = 3,1 м³; ω(NaOH) = 15 %.

268. 10-процентный раствор соляной кислоты (d = 1,047 г/мл) при условии, что к 20 л этого раствора прибавили 5 м³ воды, содержащей гидроксид кальция концентрацией 0,02 экв/л.

269. Раствор, содержащий 4 г KOH и 5 г NaOH в 1 л воды.

270. Раствор, содержащий 0,005 моль/л серной кислоты и 0,006 моль/л соляной кислоты.

271. Раствор после выщелачивания по реакции Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + H₂SO₄ → Li₂SO₄ + Al₂O₃∙4SiO₂∙H₂O↓, если масса руды 1 т, w(Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂) = 70 %; V(H₂SO₄) = 4 м³; w(H₂SO₄) = = 5 %, d = 1,032 г/мл.

272. Раствор после выщелачивания руды, если масса руды 1 т, в руде содержится 6 % Cu₄(SO₄)(OH)₆; w(H₂SO₄) = 3 %, d = 1,03 г/мл, V(H₂SO₄) = 3 м³.

273. Раствор, полученный при разбавлении 20 л 10 % соляной кислоты (d = 1,047 г/мл) пятью кубометрами воды.

274. Рассчитать рН раствора азотнокислых стоков, если 10 л 5-процентной азотной кислоты сброшены в резервуар емкостью 5 м³.

275. Раствор соляной кислоты, если к 100 мл этого раствора, содержащего 5 мг HCl, прибавили 5 мг нитрата свинца (II).

276. Раствор объемом 10 м³, содержащий по 50 г серной и дихромовой кислот.

277. Щелочные стоки объемом 5 л, содержащие 2 мэкв щелочи.

278. Раствор дихромовой кислоты, если в нем содержится 2 мг/мл Cr (VI).

Задание VI. Определить pH и степень диссоциации предложенного раствора слабого электролита при температуре 25 °С (табл.4.3.)

 

Таблица 4.3

 

Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	NH4OH	2 %	0,989
	CH3COOH	0,12 %	1,0
	HCOOH	4,5 %	1,01
	CH3COOH	2 %	1,001
	NH4OH	2,35 %	0,988
	C6H5NH3OH	93,02 г/л	-
	N2H5OH	5 %	1,01
	C6H5OH	5 %	1,02
	HCOOH	0,5 %	-
	CH3COOH	0,65 %	-
	HNO2	0,8 %	-
	HCN	2,7 %	1,01
	C6H5OH	9,4 г/л	-
	NH4OH	0,1 %	-
	HCN	8 %	1,04
	HCOOH	2,3 %	1,005
	CH3COOH	1 %	-

Окончание табл.4.3

Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	Плотность раствора, г/см3
	NH4OH	0,34 %	1,0
	HCOOH	3 %	1,007
	H2S	0,32 н.	-
	NH4OH	0,5 %	1,0
	H3PO4	1 %	1,005
	C9H7NHOH	3 г/л	-
	Лимонная кислота	120 г/л	-
	Бензойная кислота	2 %	1,003
	N2H5OH	0,5 %	-
	HCOOH	4 %	1,01
	C6H5NH3OH	0,56 г/л	-
	CH3NH3OH	24,5 г/л	-
	C3H7NH3OH	23,1 г/л	-
	C4H9NH3OH	13,65 г/л	-
	C5H5NHOH	1 г/л	-
	C2H5NH3OH	0,5 г/л	-
	HNO2	2 %	1,01
	Винная кислота	1 %	1,02
	H3BO3	5 %	1,03
	HBrO	0,1 %	1,0
	H3BO3	10 %	1,04
	C6H5OH	6,5 г/л	-
	H2S	10 г/л	-
	H2CO3	8 %	1,05
	HF	6 %	1,03
	C6H5СН2NH3OH	5 г/л	-
	NH2OH×H2O	6,2 г/л	-
	H3BO3	1,5 %	1,01
	(CH3)2NH2OH	2 г/л	-
	(C2H5)2NH2OH	2,8 г/л	-
	(CH3)3NНOH	3 г/л	-
	C2H5ОNH3OH	1,6 г/л	-
	CS(NH2)2×H2O	20 г/л	-

 

Задание VII. По заданному значению pH (табл.4.4) определить концентрацию предложенного раствора электролита при температуре 25 °С и выразить ее всеми возможными способами (считать, что плотность растворов 1 г/см³).

 

Таблица 4.4

 

Номер задачи	Электролит	рН	Номер задачи	Электролит	рН
	Сa(OH)2	11,0		HClO4	2,35
	Сa(OH)2	11,8		Ba(OH)2	13,8
	Ba(OH)2	12,8		H2SO4	1,2
	KOH	13,1		HCl	1,28
	H2SO4	1,95		HNO3	3,1
	NaOH	12,0		KOH	13,6
	Sr(OH)2	10,7		HNO3	2,03
	H2SO4	2,2		H2SO4	3,2
	HCl	1,2		H2SO4	1,5
	HCl	2,8		KOH	12,03
	H2SO4	1,4		Сa(OH)2	10,9
	LiOH	12,5		Ba(OH)2	13,3
	KOH	13,0		Sr(OH)2	10,7
	NaOH	11,4		H2SO4	1,9
	H2SO4	3,0		Ba(OH)2	11,8
	RbOH	13,0		H2SO4	1,49
	KOH	11,2		HCl	3,26
	CsOH	12,5		NaOH	12,1
	HClO4	1,6		H2SO4	2,6
	HCl	1,95		HCl	2,3
	NaOH	11,5		HNO3	3,03
	H2SO4	1,91		Сa(OH)2	11,4
	HCl	1,56		Ba(OH)2	11,1
	HNO3	1,41		CsOH	11,8
	HNO3	1,32		Sr(OH)2	12,3

 

Задание VIII. По значению pH определить концентрацию предложенного раствора слабого электролита и выразить ее всеми возможными способами (табл.4.5).

 

Таблица 4.5

 

	Номер задачи	Электролит	рН	Плотность раствора, г/см3
	NH4OH	11,5	0,989
	CH3COOH	3,23	1,0
	HCOOH	1,9	1,01
	CH3COOH	2,6	1,001
	NH4OH	13,5	0,988
	C6H5NH3OH	9,3	1,01
	N2H5OH	10,1	1,01
	C6H5OH	5,1	1,02
	HCOOH	2,0	1,001
	CH3COOH	2,9	1,0
	HNO2	1,9	1,0
	HCN	4,6	1,01
	C6H5OH	5,5	1,002
	NH4OH	10,8	1,002
	HCN	4,4	1,04
	HCOOH	2,05	1,005
	CH3COOH	2,8	1,0
	NH4OH	11,1	1,0
	HCOOH	2,9	1,007
	H2S	3,9	1,0
	NH4OH	12,0	1,0
	H3PO4	1,6	1,005
	C9H7NHOH	8,7	1,0
	Лимонная кислота	1,7	1,0
	Бензойная кислота	2,5	1,003
	N2H5OH	10,6	1,001
	HCOOH	3,5	1,0
	C6H5NH3OH	8,1	1,001
	CH3NH3OH	12,2	1,001

Окончание табл.4.5

	Номер задачи	Электролит	рН	Плотность раствора, г/см3
	C3H7NH3OH	12,1	1,002
	C4H9NH3OH	11,9	1,0
	C5H5NHOH	10,92	1,0
	C2H5NH3OH	8,6	1,0
	HNO2	1,2	1,01
	Винная кислота	2,03	1,02
	H3BO3	4,7	1,03
	HBrO	4,6	1,01
	H3BO3	4,9	1,04
	C6H5OH	5,6	1,001
	H2S	3,7	1,0
	H2CO3	3,1	1,05
	HF	1,4	1,03
	C6H5NH2NH3OH	11,0	1,003
	NH2OH×H2O	10,4	1,0
	H3BO3	4,5	1,01
	(CH3)2NH2OH	11,3	1,002
	(C2H5)2NH2OH	11,7	1,0
	(CH3)3NHOH	11,2	1,0
	C2H5ОNH3OH	10,9	1,0
	CS(NH2)2×H2O	9,0	1,01

 

Задание IX. Определить pH при смешивании двух растворов электролитов (табл.4.6).

Таблица 4.6

 

Номер задачи	Первый раствор	Второй раствор
Объем, л	рН	Объем, л	рН
	0,3	7,54	6,23	0,2
	0,75	4,07	5,16	0,55
	1,5	2,48	11,31	1,0
	2,5	3,16	10,05	1,5
	0,25	9,58	10,11	0,25
	1,0	2,56	11,03	1,5

Окончание табл.4.6

Номер задачи	Первый раствор	Второй раствор
Объем, л	рН	Объем, л	рН
	1,2	4,73	5,12	1,3
	3,0	1,25	12,32	2,0
	1,5	12,76	13,05	1,5
	0,5	8,76	6,15	1,0
	0,2	4,11	5,09	0,3
	2,2	3,35	8,65	0,3
	1,25	5,25	6,08	2,25
	0,35	10,17	4,47	0,16
	0,65	2,78	9,13	0,85
	0,25	6,82	5,47	0,75
	0,5	1,76	2,15	2,5
	1,5	11,83	10,48	2,5
	0,5	12,73	2,27	1,25
	15,0	2,17	4,21	3,0
	5,0			200,0
	400,0
	5,0	2,31	4,18	7,2
	2,1	10,81	9,48	10,5
	10,1	9,2		11,2
	0,2	5,48	6,08	12,8
	15,0	3,4	5,8	17,0
	12,3	13,8	10,54	20,5
	0,3	1,8	9,3	5,4
	1,44	7,5	8,5	14,4

 

Задание X. Решить задачи.

459. Смешали 10 л соляной кислоты концентрацией 3,65 г/л и 15 л гидроксида натрия концентрацией 2 г/л. Определить рН полученного раствора.

460. Найти объем раствора с рН = 3,8, если после добавления к нему 0,6 л раствора с рН = 10,5 образовался раствор с рН = 4,2.

461. Вычислить объем раствора 0,005 М соляной кислоты, если после добавления к нему 0,5 л раствора гидроксида бария концентрацией 0,003 моль/л получился раствор с рН = 4,03.

462. Определить объем раствора с рН = 10,13, если после добавления к нему 30 л раствора с рН = 9,76 образовался раствор с рН = 9,92.

463. Смешали 40 м³ раствора с рН = 6,7 и 2000 л раствора с рН = 8,3. Определить рН раствора после смешивания.

464. Определить объем раствора с рН = 13,4, если после добавления к нему 40000 л раствора с рН = 4,8 образовался раствор с рН = 8,5.

465. Определить рН раствора, если к 40 л раствора с рН = 6,7 добавили 2 л раствора с рН = 8,3.

466. Смешали 2 л серной кислоты концентрацией 0,01 моль/л и 3 л щелочи с рН = 12,5. Определить рН полученного раствора.

467. Определить объем раствора с рН = 11,3, если после добавления к нему 0,2 л раствора с рН = 2,9 и 0,5 л раствора с рН = 3,5 образовался раствор с рН = 4,1.

468. Определить объем раствора с рН = 2,14, если после добавления к нему 1,75 л раствора с рН = 11,85 образовался раствор с рН = 10,23.

469. Смешали 0,2 л 0,5 н. HCl и 0,3 л 0,3 М NaOH. Определить рН раствора после смешивания.

470. Определить объем раствора с рН = 10,13, если после добавления к нему 30 л раствора с рН = 9,76 образовался раствор с рН = 9,92.

471. Определить объем раствора с рН = 3,4, если после добавления к нему 9,8 л раствора с рН = 9,8 образовался раствор с рН = 4,6.

472. Определить рН раствора после смешивания 200 мл 0,5 н. раствора серной кислоты и 300 мл раствора едкого натра с концентрацией 0,3 моль/л.

473. Смешали 100 мл 0,015 н. раствора и 100 мл 0,09 н. раствора серной кислоты. Рассчитать рН полученного раствора.

474. Смешали 20 мл 0,5 н. раствора соляной кислоты и 10 мл 0,2 н. раствора гидроксида бария. Найти рН полученного раствора.

475. К 100 мл 0,2-процентного раствора едкого натра (NaOH) прибавили 200 мл 0,1-процентного раствора NaOH. Рассчитать рН полученного раствора.

476. К 200 мл 0,7 н. раствора серной кислоты прибавили 300 г воды. Рассчитать конечную концентрацию серной кислоты и определить рН раствора.

477. Смешали 54 мл 0,5-процентного раствора NaOH и 10 мл 0,2-процентного раствора NaOH. Рассчитать концентрацию полученного раствора и определить его рН.

478. Каким будет рН раствора, если к 500 мл 0,3-про­центного раствора КОН прибавить 500 мл воды?

479. Смешали 4 мл серной кислоты концентрацией 0,46 % и 200 мл серной кислоты концентрацией 0,001 моль/л. Рассчитать рН полученного раствора.

480. Смешали 8 л раствора соляной кислоты концентрацией 0,04 моль/л и 11 л раствора ее же концентрацией 2 г/л. Рассчитать рН полученного раствора.

481. К раствору объемом 30 мл, содержащему 0,109 г серной кислоты в 100 мл раствора, прибавили 40 мл раствора NaOH, содержащего 0,098 г гидроксида натрия в 100 мл раствора. Найти концентрацию (в молях на литр) того вещества, которое останется в избытке, и вычислить рН полученного раствора.

482. Смешали 10 мл 0,12-процентного раствора HCl и 10 мл 0,076-процентного раствора HCl. Рассчитать процентную концентрацию и рН полученного раствора.

483. К 10 мл 6-процентного раствора соляной кислоты плотностью 1,03 г/см³ прибавили 10 мл 1-процентного раствора гидроксида бария плотностью 1,0 г/см³. Вычислить рН образующегося раствора.

Задание XI. Определить pH раствора после разведения (табл.4.7).

 

Таблица 4.7

 

	Номер задачи	pH исходного раствора	Разведение в n раз	Номер задачи	pH исходного раствора	Разведение в n раз
	10,32			11,47
	2,17			1,55
	1,51			13,44
	2,42			12,7
	3,25			3,45

Окончание табл.4.7

	Номер задачи	pH исходного раствора	Разведение в n раз	Номер задачи	pH исходного раствора	Разведение в n раз
	1,48			4,22
	2,5			7,50
	3,13			5,50
	4,85			4,93
	5,0			7,93
	3,5			8,15
	2,38			6,12
	1,15			5,22
	3,0			5,5
	2,25			7,72
	14,0			6,72
	13,5			6,82
	12,85			3,82
	11,12			6,0
	10,48			8,0
	9,54			5,0
	8,99			5,72
	10,95			6,02
	12,96			8,02
	7,93			13,99
	8,02			6,02
	5,02			5,02
	5,75			7,76
	6,75			4,76
	8,22			5,93

 

 

4.4. Гидролиз

Гидролиз – процесс разложения химических соединений в результате реакции с водой. Гидролиз соли – это реакция, обратная процессу образования соли путем нейтрализации кислоты основанием:

нейтрализация Þ

НА + МОН Û МА + Н₂О.

кислота основание Ü гидролиз соль вода

Гидролизуются только соли, содержащие в своем составе ионы слабых электролитов: слабой кислоты или слабого основания.

Правила составления уравнений гидролиза следующие:

1. Записывают уравнение диссоциации соли.

2. Определяют ион слабого электролита, который может гидролизоваться. Ионов сильных кислот и оснований сравнительно немного, наиболее распространенные следует запомнить: анионы NO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Br^-, I^-, ClO₄^-, катионы Na⁺, K⁺ и других щелочных металлов, а также Ba²⁺ и Sr²⁺. Перечисленные ионы не гидролизуются! Все остальные ионы, за редким исключением, образуют слабые электролиты и гидролизуются.

3. Составляют ионное уравнение гидролиза по схеме:

ион слабого электролита + вода Û слабый электролит + ион,

оставшийся от молекулы воды.

4. Записывают молекулярное уравнение гидролиза, добавляя к ионам противоионы.

В зависимости от состава соли различают следующие типы гидролиза:

· Гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой. Гидролизуется анион слабой кислоты.

А^- + Н₂О Û НА + ОН^-. (4.19)

В растворе появляются ионы ОН^-, поэтому среда – щелочная, рН > 7.

Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой. Гидролизуется катион слабого основания.

М⁺ + Н₂О Û МОН + Н⁺.

В растворе появляются ионы Н⁺, поэтому среда кислая, рН < 7.

· Гидролиз соли, образованной двумя слабыми электролитами. Гидролиз протекает как по катиону, так и по аниону

М⁺ + А^- + Н₂О → МОН + НА.

Образующиеся слабые кислота и основание диссоциируют в разной степени, поэтому среда в растворе зависит от их относительной силы. Если кислота сильнее, то ее константа диссоциации больше и среда слабокислая. Если сильнее основание, то среда слабощелочная.

Количественные характеристики гидролиза - константа и степень гидролиза. В большинстве случаев константа гидролиза K_h не превышает 10^–3 и гидролиз солей, образованных одним слабым электролитом, протекает в малой степени. Гидролиз многозарядных ионов в основном проходит по первой ступени. От значения константы гидролиза зависит рН раствора соли.

Степенью гидролиза b (аналогично степени диссоциации) называют отношение числа гидролизованных ионов к общему числу ионов слабого электролита в растворе.

Вычисление количественных характеристик гидролиза производится в зависимости от того, как образована соль:

· Соль образована одним слабым электролитом. Константа гидролиза

, (4.20)

где K_h1 – константа гидролиза по первой ступени, K_w – ионное произведение воды, при 298 K K_W = 10^-14; K_dn – константа диссоциации продукта гидролиза.

Константы диссоциации гидроксокомплексов металлов называют ступенчатыми константами нестойкости, их значения даны в справочнике в таблице констант нестойкости гидроксокомплексов (прил.2).

Степень гидролиза связана с константой гидролиза уравнением

,

где С – концентрация гидролизующегося иона, моль/кг.

В растворах солей, гидролизующихся по аниону, среда щелочная (см. уравнение (67)) и расчет рН ведут по формуле:

.

В растворах солей, гидролизующихся по катиону, среда кислая, согласно уравнению (4.19), и расчет рН ведут по формуле

.

· Соль образована двумя слабыми электролитами. Константа гидролиза

, (4.21)

где K_осн и K_к – константы диссоциации основания и кислоты, образующих соль. Формула (4.21) служит для расчета константы гидролиза по табличным значениям констант диссоциации.

Степень гидролиза

.

Отношение концентраций ионов Н⁺ и ОН^- в растворе соли определяется относительной силой кислоты и основания:

где K_к и K_осн – константы диссоциации слабых кислоты и основания, которыми образована соль.

Таким образом, при 298 К (K_W = 10^-14):

или

.

Константа и степень гидролиза у соли, образованной двумя слабыми электролитами, значительно выше, чем у солей, образованных одним слабым электролитом.

Пример 17. составить молекулярное и ионное уравнения гидролиза, указать характер среды для сульфата железа (II).

Решение. Напишем уравнение диссоциации соли: FeSO₄ ® ® Fe²⁺ + SO₄^2-. Определим сильный и слабый электролиты. Иону Fe²⁺ соответствует слабое основание Fe(OH)₂, иону SO₄^2- – сильная кислота H₂SO₄. Следовательно, гидролиз идет по катиону.

Составим ионное уравнение гидролиза (по первой ступени): Fe²⁺ + HOH ® FeOH⁺ + H⁺. В ходе гидролиза образуются ионы H⁺, среда кислая.

Составим молекулярное уравнение гидролиза и уравняем его как обычную реакцию обмена:

2 FeSO₄ + 2H₂O ® (FeOH)₂SO₄ + H₂SO₄.

Пример 18. составить молекулярное и ионное уравнения гидролиза, указать характер среды для карбоната калия.

Решение. Напишем уравнение диссоциации соли: K₂CO₃ ® ® K⁺ + CO₃^2-. Определим сильный и слабый электролиты. Иону K⁺ соответствует сильное основание KOH, иону CO₃^2- – слабая кислота H₂CO₃. Следовательно, гидролиз идет по аниону.

Составим ионное уравнение гидролиза (по первой ступени): CO₃^2- + HOH ® HCO₃^- + OH^-. В ходе гидролиза образуются ионы OH^-, среда в растворе щелочная.

Составим молекулярное уравнение гидролиза и уравняем его как обычную реакцию обмена:

K₂CO₃ + H₂O ® KHCO₃ + KOH.

Пример 19. составить молекулярное и ионное уравнения гидролиза, указать характер среды для нитрита аммония.

Решение. Напишем уравнение диссоциации соли: NH₄NO₂ ® ® NH₄⁺ + NO₂^-. Определим сильный и слабый электролит. Иону NH₄⁺ соответствует слабое основание NH₄OH, иону NO₂^- – слабая кислота HNO₂. Следовательно, гидролиз идет как по катиону, так и по аниону. Составим ионное уравнение гидролиза:

NH₄⁺ + NO₂^- + HOH ® NH₄OH + HNO₂.

Составим молекулярное уравнение гидролиза и уравняем его как обычную реакцию обмена:

NH₄NO₂ + H₂O ® NH₄OH + HNO₂.

Пример 20. Вычислить рН раствора сульфата аммония концентрацией 0,1 моль/л.

Решение. Составим ионное уравнение гидролиза: NH₄⁺ + H₂O ® NH₄OH + H⁺. Значение константы диссоциации гидроксида аммония K_d = 1,76×10^-5. Вычислим константу гидролиза

Найдем концентрацию ионов аммония. Согласно уравнению диссоциации сульфата аммония (NH₄)₂SO₄ ® 2 NH₄⁺ + SO₄^2-,

Вычислим концентрацию ионов

и

рН = –lg[H⁺] = –lg(1,066×10^-5) = 4,97.

Пример 21. вычислить степень гидролиза карбоната натрия в растворе с рН = 12.

Решение. Составим ионное уравнение гидролиза: CO₃^2- + + H₂O ® HCO₃^- + OH^-. Вторая константа диссоциации угольной кислоты K_d2 = 4,69×10^-11. Первая константа гидролиза по уравнению (4.20)

Из формулы найдем концентрацию карбонат-иона

,

где [OH^-] = 10^-pOH = 10^-(14-12) = 10^-2.

Вычислим степень гидролиза

Задание XII. Составить молекулярные и ионные уравнения гидролиза, указать характер среды.

 

544. (NH4)2S 545. (NH4)2SO3 546. (NH4)3PO4 547. (ZnOH)2SO4 548. Al(NO3)3 549. Al2(SO4)3 550. Al2S3 551. AlCl3 552. Be(NO3)2 553. Ca(NO3)2 554. CdCl2 555. CH3COONH4 556. CoCl2 557. Cr(NO3)3 558. Cr2(SO4)3 559. CrCl3 560. Cs2SO4 561. CsF 562. CuSO4 563. Fe2(SO4)3 564. FeCl3 565. FeBr3 566. Ga(NO3)3

567. HCOOK 568. HCOONH4 569. K2SiO3 570. K2SO3 571. K3AsO4 572. KClO4 573. KCN 574. KH2AsO4 575. KHCO3 576. KMnO4 577. LiCN 578. MgCl2 579. MgSO4 580. MnCl2 581. Na2CO3 582. Na2HAsO4 583. Na2S 584. Na2SiO3 585. Na2WO4 586. Na3PO4 587. NaAlO2 588. NaCl 589. NaClO4

590. NaCN 591. NaH2PO4 592. NaHCO3 593. NaI 594. NaNO2 595. NH4Cl 596. NH4CNS 597. NH4HCO3 598. NH4NO2 599. NiSO4 600. Pb(CH3COO)2 601. Pb(NO3)2 602. PtCl4 603. Rb2S 604. Rb3PO4 605. Rb3SbO4 606. SbCl3 607. SnCl2 608. SnBr2 609. SnSO4 610. SrSO3 611. Zn(CH3COO)2 612. ZnBr2

 

Задание XIII. Написать в молекулярном и ионном виде реакции взаимоусиления гидролиза

613. Ацетат меди + сульфит лития.

614. Ацетат свинца + карбонат натрия.

615. Ацетат цинка + сульфит натрия.

616. Нитрат алюминия + карбонат натрия.

617. Нитрат висмута + сульфид калия.

618. Нитрат железа (III) + сульфид рубидия.

619. Нитрат свинца + карбонат стронция.

620. Нитрат серебра + карбонат натрия.

621. Нитрат хрома (III) + сульфид калия.

622. Сульфат алюминия + сульфид натрия.

623. Сульфат бария + сульфит цезия.

624. Сульфат кобальта + карбонат калия.

625. Сульфат олова + карбонат цезия.

626. Формиат алюминия + карбонат натрия.

627. Формиат меди + сульфит лития.

628. Формиат цинка + сульфид лития.

629. Фторид алюминия + карбонат калия.

630. Хлорид железа (II) + сульфид натрия.

631. Хлорид магния + сульфит рубидия.

632. Хлорид марганца + сульфит натрия.

633. Хлорид никеля + карбонат цезия.

 

Задание XIV. Найти неизвестные величины в предложенных задачах, дополнив табл.4.8.

 

Таблица 4.8

 

Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	рН	b	Плотность раствора, г/см3
	Na2SO3	0,008 М	?	?	-
	Pb(NO3)2	?	5,25	?	-
	Na2CO3	0,006 н.	?	?	-
	Na2C2O4	0,02 М	?	?	-
	Na3PO4	0,02 М	?	?	-
	C6H5ONa	?	?	5 %	-
	Na2S	0,03 М	?	?	-
	(NH4)2SO4	?	5,48	?	-
	NaNO2	0,02 н.	?	?	-
	K2C2O4	0,008 М	?	?	-
	C6H5OK	?	?	0,02 %	-
	K2HPO4	?	7,5	?	-
	[NH3OН]Cl	?	5,5	?	-
	Na2S	0,01 М	?	?	-
	ZnSO4	2 %	?	?	1,019
	Na2CO3	?	11,2	?	-
	(CH3COO)2Ba	0,005 М	?	?	-

 

Окончание табл.4.8

Номер задачи	Электролит	Концентрация раствора	рН	b	Плотность раствора, г/см3
	Na3PO4	0,03 н.	?	?	-
	CdSO4	3 %	?	?	1,028
	KCN	0,02 М	?	?	-
	CuSO4	0,1 М	?	?	-
	ZnCl2	?	5,84	?	-
	Na2C2O4	0,02 М	?	?	-
	K2HPO4	0,03 М	?	?	-
	HCOONa	0,02 М	?	?	-
	Na2CO3	?	?	0,5 %	-
	CdSO4	?	5,6	?	-
	NaBO2	1 г/л	?	?	-
	NaNO2	5 %	?	?	1,01
	NH4Cl	?	5,48	?	-
	ZnCl2	2 %	?	?	1,016
	CH3COONa	0,01 М	?	?	-
	HCOONa	1 %	?	?	1,03
	NH4Cl	%	5,63	?	1,02
	KCN	0,002 н.	?	?	-
	C6H5OK	0,2 М	?	?	-
	HCOOK	1 мол. %	?	?	1,02
	CH3COONa	?	8,72	?	-
	NH4Cl	?	5,41	?	-
	C6H5ONa	?	?	5,6 %	-
	HCOONa	0,01 н.	?	?	-
	NH4CN	?	9,175	?	-
	CH3COONH4	?	?	0,563 %	-
	CrCl3	2 %	?	?	1,014
	Na2Se	11,36 %	?	?	1,1
	Na2SiO3	1 г/л	?	?	-
	Na3BO3	1 г/л	?	?	-
	K2GeO3	18,22 %	?	?	1,1
	NaBrO	1 М	?	?	-
	CoCl2	2,6 %	?	?	1,02

 

4.5. Равновесия в буферных растворах

 

Буферные растворы – растворы, способные поддерживать определенное значение рН при разбавлении, а также при добавлении некоторых количеств сильной кислоты или щелочи. Буферное действие основано на связывании добавляемых ионов Н⁺ или ОН^- в молекулы малодиссоциированных соединений.

Различают следующие типы буферных растворов:

· Смесь слабой кислоты и ее соли (например, уксусная кислота СН₃СООН + ацетат натрия NaCH₃COO). При добавлении сильной кислоты к этому раствору анионы соли связывают ионы Н⁺ в молекулы малодиссоциированной уксусной кислоты:

СН₃СОО^- + Н⁺ Û СН₃СООН.

При добавлении щелочи протекает реакция нейтрализации:

СН₃СООН + ОН^- Û СН₃СОО^- + Н₂О

и раствор имеет

,

где pK_d – показатель константы диссоциации слабой кислоты, pK_d = –lgK_d; С_с и С_к – концентрации соли и килоты соответственно, моль/л.

· Смесь средней и кислой соли или двух кислых солей слабой многоосновной кислоты (например, Na₂CO₃ + NaHCO₃ или Na₂HPO₄ + NaH₂PO₄). Анионы кислой соли реагируют подобно слабой кислоте:

, (4.22)

где С_с и С_к – концентрации кислой и средней соли соответственно, моль/л.

· Кислые соли слабых многоосновных кислот, при добавлении к растворам которых сильных кислот или щелочей, протекают аналогичные реакции:

НСО₃^- + Н⁺ Û Н₂СО₃;

НСО₃^- + ОН^- Û СО₃^2- + Н₂О;

,

где pK_n – показатель константы диссоциации кислоты по соответствующей ступени.

· Смесь слабого основания и его соли (например, NH₄OH + + NH₄Cl). Буферное действие основано на реакциях

NH₄OH + H⁺ Û NH₄⁺ + H₂O;

NH₄⁺ + OH^- Û NH₄OH.

Показатель

,

где pK_d – показатель константы диссоциации слабого основания; С_с и С_осн – концентрации соли и основания соответственно, моль/л.

· Соли слабых кислот и слабых оснований (например, NH₄CH₃COO). Буферное действие обусловлено реакциями

NH₄⁺ + OH^- Û NH₄OH;

CH₃COO^- + H⁺ Û CH₃COOH.

Емкостью буферного раствора Вназывают количество сильной кислоты или щелочи, которое требуется добавить к 1 л раствора для изменения его рН на единицу. Раствор утрачивает буферные свойства при добавлении сильной кислоты или щелочи в количестве, превышающем буферную емкость. Различают буферную емкость раствора по кислоте и по щелочи.

Емкость кислого буфера по щелочи вычисляют по уравнению

.

Таким образом,

(4.23)

Из уравнения

вычислим емкость кислого буфера по кислоте

. (4.24)

Емкости основного буфера по кислоте и по щелочи соответственно

.

Отношение С_с/С_к или С_с/С_осн выбирают в пределах 0,1 < С_с / С_к < 10. По таблицам констант диссоциации (см. прил.1) подбирают слабую кислоту с pK_d=pH ± 1(или слабое основание с pK_d = pOH ± 1). Исходя из заданного рНвычисляют отношение концентраций С_с/С_к (или С_с/С_осн).

Пример 22. Вычислить изменение рН ацетатного буферного раствора, содержащего по 1 моль/л кислоты и соли, после добавления к 1 л раствора 0,1 моль соляной кислоты.

Решение. Вычислим рН данного буферного раствора по формуле (4.22):

После добавления к буферному раствору соляной кислоты концентрация ацетата натрия уменьшится, а концентрация уксусной кислоты увеличится на 0,1 моль/л вследствие протекания реакции

CH₃COONa + HCl ® CH₃COOH + NaCl.

Вычислив для нового раствора

найдем ΔрН = 4,75 - 4,66 = 0,09.

Пример 23. К 0,8 л 0,5 М раствора НСООН (K_d = 1,8×10^-4) добавили 0,2 л 0,4 М раствора NaOH. Вычислить рН образовавшегося формиатного буфера и его буферную емкость по кислоте и щелочи.

Решение. Количество вещества НСООН и NaOH соответственно

Объем буферного раствора

Количество вещества формиата натрия, образующегося по реакции NaOH + HCOOH ® HCOONa + H₂O, моль. Молярная концентрация формиата натрия в буферном растворе

моль/л.

Остаточное количество вещества муравьиной кислоты

.

Ее молярная концентрация в буферном растворе

моль/л.

Буферный раствор имеет

Буферная емкость по кислоте согласно уравнению (4.24)

Буферную емкость по щелочи определим при помощи уравнения (4.23):

Пример 24. Сколько граммов твердого формиата натрия HCOONa надо добавить к 100 мл 0,2 М раствора соляной кислоты, чтобы получить буферный раствор с рН = 4,3?

Решение. При добавлении к раствору соляной кислоты формиата натрия образуется муравьиная кислота по реакции HCOONa + HCl ® HCOOH + NaCl. Ее концентрация

С(HCOOH) = С(HCl) = 0,2 моль/л.

Для образования формиатного буферного раствора необходима определенная концентрация формиата натрия, которую найдем исходя из формулы (4.22):

,

откуда моль/л.

Количество вещества формиата натрия, необходимого для получения данного буферного раствора,

моль,

его масса

г.

Задание XV. Решить задачи.

684. К 200 мл 0,5 н. раствора уксусной кислоты добавили 10 мл 0,8 н. раствора едкого натра. Определить рН полученного раствора.

685. Какой объем 20-процентного раствора уксусной кислоты плотностью 1,026 г/см³ следует прилить к 1 л 0,075 н. раствора ацетата натрия, чтобы получить буферный раствор с рН = 2,75?

686. Рассчитать рН раствора, содержащего 1,5 моль/л ацетата натрия и 0,75 моль/л уксусной кислоты. Как изменится величина рН при добавлении к 50 мл этого раствора 1 мл 2 н. раствора едкого натра?

687. Сколько граммов безводного бензойнокислого натрия необходимо прибавить к 100 мл 0,02 моль/л раствора бензойной кислоты С₆Н₅СООН, чтобы получить буферный раствор с рН = 5?

688. К 25 мл 2-процентного раствора гидроксида аммония плотностью 0,99 г/см³ добавили 1,5 г хлорида аммония. Определить рН полученного раствора, если его плотность равна 1,01 г/см³.

689. Как изменится рН в 0,1 н. растворе уксусной кислоты после добавления к нему кристаллического ацетата натрия до концентрации 0,1 моль/л?

690. Как изменится рН раствора, полученного смешиванием 100 мл 5-процентного раствора муравьиной кислоты плотностью 1,008 г/см³ и 100 мл 7-процентного раствора формиата калия плотностью 1,01 г/см³, если к нему прилить 50 мл 0,2 н. раствора едкого калия?

691. Какой объем 20-процентного раствора фосфорной кислоты (плотность 1,113 г/мл) надо добавить к 2 л раствора едкого кали с концентрацией 0,2 моль/л для получения буферного раствора с рН = 6?

692. Как изменится рН раствора, содержащего в 200 мл 2,14 г хлорида аммония и 2,1 г гидроксида аммония, в результате добавления к нему 10 мл 2 н. раствора соляной кислоты?

693. Какой объем раствора гидроксида бария концентрацией 0,5 моль/л следует добавить к 1,5 л 5-процентного раствора уксусной кислоты плотностью 1,006 г/см³, чтобы получить буферный раствор с рН = 4?

694. Рассчитать рН раствора, полученного смешиванием 10 м³ 2-процентного раствора едкого натра (плотность 1,021 г/см³) и 15 м³ 5-процентного раствора фосфорной кислоты (плотность 1,026 г/см³).

695. Какой объем 20-процентной серной кислоты (плотность 1,139 г/мл) необходимо добавить к 5 л раствора этиламина с концентрацией 0,02 моль/л для получения буферного раствора с рН = 9,8?

696. К 5 л 5-процентного раствора гидроксида аммония плотностью 0,986 г/мл добавили 10 л 3-процентного раствора серной кислоты плотностью 1,019 г/мл. Определить рН полученного раствора.

697. Определить рН борно-натриевого буферного раствора (концентрация Н₃ВО₃ и NaH₂BO₃ 15 и 10 % соответственно, средняя плотность раствора 1,12 г/см³).

698. Рассчитать рН раствора, полученного путем поглощения 20 л углекислого газа 6 л раствора едкого натра с концентрацией 0,1 моль/л. Процесс вели при температуре 25 °С и давлении 1 атм.

699. Определить рН фосфорно-натриевого буфера, если в 1 л раствора содержится 19,6 г фосфорной кислоты и 30 г дигидрофосфата натрия.

700. Объем хлористого водорода, равный 5 м³, был измерен при температуре 100 °С и давлении 1,5 атм. Определить рН раствора, полученного в результате поглощения этого газа 5 м³ раствора гидроксида аммония с концентрацией 0,1 моль/л.

701. Рассчитать рН раствора, в 1 л которого содержится 12,5 г ацетата натрия и 17,5 г уксусной кислоты.

702. Какой объем аммиака должен быть поглощен при 25 °С и давлении 1 атм 2-процентным раствором серной кислоты плотностью 1,012 г/мл в количестве 300 мл, чтобы полученный раствор имел рН = 10?

703. Каков рН аммиачно-хлоридного буфера, содержащего в 1 л 70 г гидроксида аммония и 26,7 г хлорида аммония?

704. Какой объем раствора аммиака (концентрация 4,27 %, плотность 0,98 г/см³) надо добавить к 200 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты, чтобы получить буферный раствор с рН = 8,24?

705. Рассчитать рН смеси карбоната и гидрокарбоната калия с концентрацией по 0,02 моль/л.

706. Какой объем раствора уксусной кислоты (концентрация 6 %, плотность 1,007 г/см³) следует долить к 100 мл раствора едкого натра (концентрация 0,6 %, плотность 1,005 г/см³), чтобы получить буферный раствор с рН = 4,18?

707. Рассчитать рН раствора дигидрофосфата натрия с концентрацией 1 моль/л.

708. Сколько граммов гипобромита натрия NaBrO следует добавить к 10 л 0,5 н. раствора бромноватистой кислоты, константа диссоциации которой равна 2,06×10^-9, чтобы получить буферный раствор с рН = 6,74?

709. Рассчитать рН раствора гидросульфида калия с концентрацией 1 моль/л.

710. Какой объем аммиака должен быть поглощен при 25 °С и давлении 1 атм 2-процентным раствором соляной кислоты (плотность 1,008 г/см³) в количестве 300 мл, чтобы полученный раствор имел значение рН = 10?

711. Каково значение рН аммиачно-хлоридного буфера, содержащего в 1 л 70 г гидроксида аммония и 26,7 г хлорида аммония?

712. Как изменится рН СН₃СООН в 0,2 М растворе, если к 100 мл этого раствора прибавили 30 мл 0,3 М раствора ацетата натрия?

713. Рассчитать рН полученного раствора, если к 100 мл 0,0375 М СН₃СООН прибавили 0,102 г CH₃COONa.

714. Вычислить рН раствора, полученного смешиванием 25 мл 0,2 М СН₃СООН и 15 мл 0,1 М CH₃COONa.

715. Вычислить рН полученного раствора, если в 1 л воды содержится 60,05 г СН₃СООН и 82,03 г CH₃COONa.

716. Вычислить рН раствора, если к 2 л воды прибавили 23 г НСООН и 21 г НСООК.

717. Вычислить рН раствора, полученного смешиванием 15 мл 0,1 М НСООН и 12 мл 0,2 М HCOONa.

718. Какой объем 0,2 М NaOH надо прибавить к 40 мл 0,1 М раствора лимонной кислоты, чтобы получить раствор с рН = 3,0?

719. Какой объем раствора NaOH (концентрация 0,4 %) надо прибавить к 23 мл 0,2 М раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить раствор с рН = 2,3?

720. Какую массу гидроксида натрия надо растворить в 100 мл 0,1 М раствора гидрокарбоната натрия, чтобы получить раствор с рН = 10?

721. Какую массу гидрокарбоната натрия надо растворить в 30 мл раствора гидроксида натрия (концентрация 1 %), чтобы получить раствор с рН = 10,0?

722. Как изменится рН 1-процентного раствора НСООН, если к 230 мл этого раствора прибавить 540 мл раствора НСООK концентрацией 0,5 %?

723. Сколько миллилитров 0,2 М HCl надо добавить к 50 мл 0,1 М Na₂CO₃, чтобы получить раствор с рН = 10,5?

 

 

4.6. Равновесия в насыщенных растворах

Насыщенным называют раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. Концентрацию насыщенного раствора называют растворимостью и обозначают S. Растворимость зависит от температуры и состава раствора.

Рассмотрим равновесие между солью, состоящей из катионов металла M^z+ и анионов кислотного остатка A^z-, и ее насыщенным раствором. При этом учтем, что все соли – сильные электролиты, полностью диссоциирующие в растворе:

М_n+А_n-(т) Û n₊М^z+_(р-р) + n_-А^z-_(р-р). (4.25)

Константу данного равновесия называют произведением растворимости соли и обозначают L. Согласно закону действующих масс

L = [M^z+]ⁿ⁺[A^z-]^n-. (4.26)

Это выражение используют для расчета концентрации ионов в насыщенных растворах. Значения произведений растворимости обычно берут в справочнике (прил.3).

Бинарная система соль – вода. Согласно уравнению (4.25), [M^z+] = n₊S и [A^z-] = n_-S. Подставив эти соотношения в (4.26), получим

L = (n₊S)ⁿ⁺(n_-S)^n- = (n_±S)ⁿ,

где n_± = (n₊ⁿ⁺×n_-^n-)^1/n; n = n₊ + n_-.

Таким образом, растворимость соли в воде

.

Многокомпонентная система с одноименными ионами. Рассмотрим расчет растворимости соли М_n+А_n- в системе, содержащей хорошо растворимую соль М¢А_n¢ с одноименным анионом (например, BaSO₄–Na₂SO₄–H₂O). Катионы M^z+переходят в раствор только из осадка, поэтому их концентрация определена растворимостью: [M^z+] = n₊S. Концентрация анионов в растворе складывается из двух составляющих: растворимости труднорастворимой соли n_-S и концентрации соли М¢A_n¢, которую обозначим n¢С¢. После подстановки в формулу (4.26) запишем

L = (n₊S)ⁿ⁺(n_-S + n¢C¢)^n-. (4.27)

Растворимость находят путем решения степенного уравнения (4.27). Если растворимость меньше концентрации соли с одноименным ионом в 100 раз и более, т.е. n_-S < 0,01n¢C¢, то пренебрегают меньшим слагаемым в сумме и получают

.

Аналогично вычисляют растворимость в присутствии одноименного катиона. Следует запомнить, что растворимость в присутствии одноименных ионов всегда понижается.

Условия образования осадков. Если произведение концентраций ионов, образующих труднорастворимую соль, выше равновесного значения, т.е. правая часть в формуле (4.26) больше левой, то в системе образуется осадок. При противоположном знаке неравенства осадок будет растворяться.

Значение рН, при котором из данного раствора начинает выпадать осадок гидроксида, называют рН гидратообразования. Для расчета этой характеристики используют формулы

М(ОН)_z(т) Û М^z+_(р-р) + zOH^-_(р-р);

L = [M^z+][OH^-]^z. (4.28)

Из формулы (4.28) находят концентрацию ионов гидроксила, а затем рН гидратообразования.

Пример 25. Рассчитать растворимость флюорита CaF₂ в воде и в растворе NaF (концентрация 0,1 моль/л).

Решение. 1. Запишем уравнение диссоциации CaF₂, отвечающее равновесному растворению флюорита:

CaF_2(т) ® Сa²⁺_(p-p) + 2F^-_(p-p),

согласно которому [Ca²⁺] = S; [F^-] = 2S.

Составим уравнение произведения растворимости CaF₂

L = [Ca²⁺][F^-]² = S×(2S)² = 4S³,

из которого растворимость флюорита в воде

моль/л.

2. Для расчета растворимости в растворе NaF, которую обозначим S₁, произведем следующие подстановки в уравнение произведения растворимости L = [Ca²⁺][F^-]²: [Ca²⁺] = S₁; [F^-] = 2S₁ + + C_NaF = 0,1 моль/л, так как S₁ << 0,1. Тогда L = S₁(0,1)², откуда

моль/л.

Пример 26. Вычислить рН гидратообразования для раствора сульфата никеля с концентрацией 0,01 моль/л ( = 1,2×10^-16).

Решение. Осадок гидроксида образуется из раствора NiSO₄ в результате установления следующего равновесия:

Ni(OH)₂ ® Ni²⁺ + 2OH^-.

Гидратообразование начинается при условии [Ni²⁺]×[OH^-]² = L, откуда

рОН = -lg[OH^-] = -lg1,09×10^-7 = 6,96;

рH = 14 – рОН = 7,04.

Пример 27. Произойдет ли осаждение малорастворимого AgNO₂ (L = 1,6×10^-4) по реакции AgNO₃ + KNO₂ ® AgNO₂ + KNO₃ при смешивании равных объемов растворов AgNO₃ и KNO₂ (концентрация растворов 0,02 М)?

Решение. Для образования осадка AgNO₂ должно выполняться условие [Ag⁺][NO₂^-] ≥ L. Проверим, выполняется ли это условие. После смешивания равных объемов растворов AgNO₃ и KNO₂ общий объем раствора будет в 2 раза больше каждого из исходных, и концентрации AgNO₃ и KNO₂ соответственно уменьшатся в 2 раза, т.е. будут равны 0,01 моль/л. Так как [Ag⁺][NO₂^-] = 0,01×0,01 = 1×10^-4 < L, осадок не образуется.

Задание XVI. Вычислить растворимость предложенного соединения в воде при температуре 25 °С и в присутствии электролита с одноименным ионом (табл.4.9).

 

Таблица 4.9

 

Номер задачи	Твердая фаза	Электролит	Концентрация раствора
	AgBr	AgNO3	0,01 г/л
	Ag2SO4	K2SO4	0,01 М
	PbI2	KI	0,05 н.
	CaCO3	Na2CO3	0,005 н.
	BaCrO4	K2CrO4	0,001 М
	BaSO4	BaCl2	0,001 г/л
	Ag2CO3	Na2CO3	0,1 %
	CaSO4	K2SO4	0,02 %
	PbBr2	KBr	0,003 н.
	PbSO4	Pb(NO3)2	0,005 М.
	ZnS	ZnCl2	0,09 г/л
	Hg2SO4	Na2SO4	0,001 г/л
	PbCO3	K2CO3	0,02 г/л
	BaSO3	Na2SO3	0,028 М
	AgIO3	KIO3	0,009 н.
	CaHPO4	CaCl2	0,01 г/л
	CuI	KI	0,01 М
	TlI	NaI	0,05 н.
	Hg2I2	Hg2(NO3)2	0,005 н.
	Ag2S	AgNO3	0,001 М
	TlBr	NaBr	0,001 г/л
	BaSO3	Na2SO3	0,003 н.
	Ag3PO4	AgNO3	0,005 М.
	PbS	Pb(NO3)2	0,09 г/л
	CaF2	NaF	0,001 г/л
	LaF3	NaF	0,02 г/л
	Ca3(PO4)2	CaCl2	0,028 М
	Na3AlF6	NaCl	0,1 %
	AgBrO3	NaBrO3	0,02 %
	AgCl	KCl	0,003 н.
	AgI	KI	0,005 М.
	Ag2CrO4	AgNO3	0,09 г/л

 

Окончание табл.4.9

Номер задачи	Твердая фаза	Электролит	Концентрация раствора
	CdCO3	Cd(NO3)2	0,001 г/л
	CuCl	KCl	0,02 г/л
	Hg2Br2	KBr	0,028 М
	Hg2Cl2	KCl	0,009 н.
	PbCl2	KCl	0,01 г/л
	TlCl	KCl	0,01 М
	Ba3(AsO4)2	Ba(NO3)2	0,05 н.
	Ba3(PO4)2	K3PO4	0,005 н.
	Bi2(C2O4)3	Bi(NO3)3	0,001 М
	Li3PO4	K3PO4	0,001 г/л
	In4[Fe(CN)6]3	K4[Fe(CN)6]	0,003 н.
	Na2BeF4	NaNO3	0,01 г/л
	K2SiF6	KNO3	0,01 М
	Hg2CrO4	Hg2(NO3)2	0,05 н.
	SnS	Na2S	0,0005 н.
	Pb3(PO4)2	K3PO4	0,01 М
	Tl2S	Na2S	0,0005 н.
	Zn3(AsO4)2	ZnSO4	0,009 н.

 

Задание XVII. Определить рН гидратообразования предложенных солей (табл.4.10).

 

Таблица 4.10

 

Номер задачи	Соль	Концентрация соли, моль/л	Номер задачи	Соль	Концентрация соли, моль/л
	AlCl3	0,01		CdCl2	0,15
	MgCl2	0,38		Sb(NO3)3	0,002
	Be(NO3)2	0,52		CoSO4	0,006
	MnSO4	0,062		Sc(NO3)3	0,001
	Bi(NO3)3	0,046		Cr2(SO4)3	0,059
	NiCl2	0,031		SnCl2	0,012
	CaCl2	0,023		Cu(NO3)2	0,038
	Pb(NO3)2	0,004		SnCl4	0,003

Окончание табл.4.10

Номер задачи	Соль	Концентрация соли, моль/л	Номер задачи	Соль	Концентрация соли, моль/л
	FeSO4	0,064		LaCl3	0,008
	Sr(NO3)2	0,055		Y(NO3)3	0,0012
	FeCl3	0,26		ZrOCl2	0,056
	Tl(NO3)3	0,001		ZnSO4	0,022

 

Задание XVIII. Решить задачи.

798. Определить концентрацию карбоната натрия, необходимую для того, чтобы снизить растворимость карбоната серебра в 100 раз по сравнению с растворимостью в воде.

799. Чему равно произведение растворимости и растворимость иодида серебра в воде, если концентрация иодида серебра в 0,001 н. растворе иодида калия равна 1,5×10^-13 моль/л?

800. Во сколько раз меньше растворимость гидроксида кобальта (II) в растворе с рН = 12, чем в растворе с рН = 10?

801. Какое из оснований – гидроксид железа (II) или гидроксид железа (III) – и во сколько раз лучше растворимо в щелочном растворе с рН = 9?

802. Определить растворимость и произведение растворимости гидроксида кальция, если его насыщенный раствор имеет рН = 12,4.

803. Определить растворимость гидроксида никеля в воде и в растворе с рН = 1.

804. При каком значении рН растворимость гидроксида кадмия снизится в 20 раз по сравнению с растворимостью в воде?

805. Определить произведение растворимости и растворимость в воде сульфата кальция, если концентрация соли в 0,2 н. растворе серной кислоты составляет 6×10^-5 моль/л.

806. Определить произведение растворимости и растворимость сульфата свинца в воде, если концентрация соли в 0,004 н. растворе серной кислоты равна 8×10^-6 моль/л.

807. Во сколько раз растворимость хлорида серебра в 0,001 н. растворе хлорида натрия меньше, чем в воде?

808. Определить растворимость гидроксида кобальта (II) в воде и в 0,1 н. растворе сульфата кобальта.

809. Определить растворимость гидроксида железа (II) в воде и в 0,05 М растворе сульфата железа (II).

810. Смешаны равные объемы 0,02 н. растворов хлорида кальция и сульфата натрия. Образуется ли при этом осадок сульфата кальция?

811. Во сколько раз растворимость оксалата кальция Са₂С₂О₄ в 0,1 М растворе оксалата аммония меньше, чем в воде?

812. Во сколько раз уменьшится концентрация ионов серебра в насыщенном растворе хлорида серебра, если прибавить к нему столько соляной кислоты, чтобы концентрация хлорид-ионов в растворе стала равной 0,03 моль/л?

813. Растворимость бромида таллия (I) в воде 1,9×10^-3 моль/л. Определить его произведение растворимости и растворимость в 0,1 н. растворе нитрата таллия (I).

814. Растворимость карбоната кальция в воде составляет 4,15×10^-6 моль/л. Определить его произведение растворимости и растворимость в 0,001 М растворе карбоната натрия.

815. К 150 мл насыщенного раствора AgCl прибавили 10 мл раствора NaCl концентрацией 3 %. Сколько молей серебра останется в растворе?

816. К 125 мл насыщенного раствора PbSO₄ прибавлено 5 мл раствора H₂SO₄ концентрацией 0,5 %. Сколько молей свинца останется в растворе?

817. К 20 мл Na₂AsO₄ прилили 30 мл 0,12 М раствора AgNO₃. Какая масса мышьяка останется в растворе?

818. К 50 мл 0,02 М раствора CaCl₂ прибавили 50 мл 0,03 М раствора сульфата калия. Какова остаточная концентрация сульфата кальция?

819. Выпадет ли осадок Mg(OH)₂ при действии на 0,2 М раствор сульфата магния равным объемом 0,2 М раствора гидроксида аммония?

820. Насыщенный раствор CaSO₄ смешали с равным объемом раствора, содержащего 0,0248 г (NH₄)₂C₂O₄ в 1 л. Произойдет ли образование осадка CaC₂O₄?

821. При какой концентрации ионов магния начнется выпадение осадка Mg(OH)₂ из раствора, имеющего рН = 8,7?

822. При какой концентрации хромат-ионов начнется выпадение осадка PbCrO₄ из 0,1 М раствора нитрата свинца (II)?

823. Будет ли осаждаться SrSO₄ при добавлении 5 мл насыщенного раствора сульфата кальция к 20 мл раствора, содержащего 0,5 экв кальция?

824. В 200 мл раствора содержится по 0,02 экв хлорида и оксалата натрия. К раствору добавляют нитрат серебра. Какова будет остаточная концентрация хлорид-ионов и когда начнется осаждение Ag₂C₂O₄?

825. Какое вещество начнет осаждаться первым при постепенном приливании нитрата серебра к раствору, в 1 л которого содержится 0,01 моль KCl и 0,1 моль K₂CrO₄?

826. В 100 мл раствора содержится 0,01 экв. ионов Ba²⁺ и Sr²⁺. Сколько молей K₂CrO₄ следует ввести в раствор, чтобы осадить барий?

827. В 100 мл раствора содержится 0,01 экв. ионов Sr²⁺. Сколько молей K₂CrO₄ следует ввести в раствор, чтобы осадить стронций?

 

 

5. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительными называются химические реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов элементов.

Окисление – процесс отдачи электронов, а восстановление – процесс принятия электронов. Окисление и восстановление взаимосвязаны.

Окислитель – вещество, атомы которого принимают электроны, при этом он восстанавливается.

Восстановитель – вещество, атомы которого отдают электроны, при этом он окисляется.

Все окислительно-восстановительные реакции классифицируют следующим образом:

· Межмолекулярные реакции. Это реакции, в которых окислитель и восстановитель являются различными веществами:

;

где Mn⁺⁴ – окислитель; Cl^–1 – восстановитель.

· Реакции внутримолекулярного окисления. Это реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов различных элементов одного и того же вещества:

,

где Mn⁺⁷ – окислитель; O^-2 – восстановитель.

· Реакции диспропорционирования. В этих реакциях и окислителем, и восстановителем является элемент, находящийся в промежуточной степени окисления в составе одного и того же вещества:

,

где Cl₂⁰ – окислитель и восстановитель.

О возможности того или иного вещества проявлять окислительные, восстановительные или двойственные свойства можно судить по степени окисления элементов, выполняющих эти функции.

Элементы в своей высшей степени окисления проявляют только окислительные свойства, а в низшей степени окисления проявляют только восстановительные свойства. Элементы, имеющие промежуточную степень окисления, могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. Некоторые окислители и восстановители представлены в табл.5.1.

Таблица 5.1

	Вещество	Схемы реакций
соли кислоты, pH < 7 KMnO4
H2O2
Восстановители	Схемы реакций
H2S и ее соли, Na2S2O3
НГ и их соли
Cr+3
HNO2 и ее соли	(HNO3 или ее соли)
H2SO3 и ее соли	(H2SO4 или ее соли)
H2O2

Пример 1. составить электронную схему и закончить уравнение реакции FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → …

Решение. Степени окисления изменяются у железа Fe⁺² и хрома Cr⁺⁶. Составим уравнение баланса электронов, причем расчет ведем на два атома хрома (по числу атомов в молекуле K₂Cr₂O₇):

	6 Fe+2 – ē → Fe+3
	1 2Cr+6 + 6ē → 2Cr+3
6 Fe2+ + 2 Cr+6 → 2 Cr+3 + 6 Fe+3

Расставим полученные коэффициенты в левую и правую части исходного уравнения. Учитывая, что реакция протекает при избытке серной кислоты, конечным продуктом реакции будут сульфаты всех металлов. Водород образует воду. Недостаток сульфат-ионов слева компенсируют 7 моль серной кислоты. В последнюю очередь уравнивают реакцию по водороду (7 Н₂О). Проверку следует вести по кислороду (по 59 атомов слева и справа).

Окончательно

6 FeSO₄ + K₂Cr₂O₇ + 7 H₂SO₄ →

→ 3 Fe₂(SO₄)₃ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 7 H₂O.

Пример 2.Закончить и уравнять реакцию С₆Н₁₂О₆ + + КМnО₄ + Н₂SО₄ → СО₂ + …

Решение. Необходимо составить схему процесса. В кислой среде перманганат-ион восстанавливается до иона марганца со степенью окисления +2. Для уравнивания числа атомов кислорода добавляют воду или ионы Н⁺ в кислой среде или ОН^- в щелочной:

МnО₄^- + 8 Н⁺ + 5 e^- → Мn²⁺ + 4 Н₂О.

Восстановитель С₆Н₁₂О₆ окисляется до СО₂ согласно полуреакции:

С₆Н₁₂О₆ + 6 Н₂О - 24 e^- → 6 СО₂ + 24 Н⁺.

Приведем число электронов к наименьшему общему кратному, в данном случае к 120. Для этого уравнения полуреакций умножим на соответствующие коэффициенты: на 24 и 5. Суммируем уравнения полуреакций, сокращая одинаковые члены в левой и правой частях. В результате получим ионное уравнение реакции

5 С₆Н₁₂О₆ + 24 МnО₄^- + 72 Н⁺ → 30 СО₂ + 24 Мn²⁺ + 66 Н₂О.

Составим молекулярное уравнение реакции путем добавления к ионам имеющихся в растворе противоионов:

5 С₆Н₁₂О₆ + 24 КМnО₄ + 36 Н₂SO₄ =

= 30 СО₂ + 24 МnSO₄ + 66 Н₂О + 12 К₂SО₄.

Задание I. Дописать схемы окислительно-восстановитель­ных реакций и расставить коэффициенты в уравнениях.

1. MnO₂ + KClO₃ + KOH → K₂MnO₄ + KCl + …

2. HgS + HNO₃ + HCl → S + NO + …

3 SO₂ + Br₂ + H₂O → H₂SO₄ + …

4. Mn(OH)₂ + Cl₂ + KOH → MnO₂ + KCl + …

5. K[Cr(OH)₄] + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + …

6. Cl₂ + S + H₂O → H₂SO₄ + …

7. K₂MnO₄ + Cl₂ → KMnO₄ + …

8. KNO₃ → KNO₂ + O₂ + …

9. AgNO₃ → Ag + NO₂ + O₂ + …

10. Pb(NO₃)₂ → PbO + NO₂ + O₂ + …

11. NO₂ + H₂O → HNO₃ + NO + …

12. Ca(OH)₂ + NO₂ → Ca(NO₃)₂ + Ca(NO₂)₂ + …

13. KClO₃ → KClO₄ + KCl + …

14. I₂ + Ba(OH)₂ → Ba(IO₃) ₂ + BaI₂ + …

15. H₂S + O₂ → SO₂ + …

16. S + HNO₃ → H₂SO₄ + NO₂ + …

17. C + HNO_3(K) → CO₂ + NO + …

18. NH₃ + O₂ → NO + …

19. H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → O₂ + …

20. K₃[Cr(OH)₆] + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + …

21. H₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ → S + …

22. KNO₂ + KMnO₄ + H₂O → KNO₃ + …

23. KNO₂ + KMnO₄ + KOH → KNO₃ + …

24. K₄[Fe(CN)₆] + H₂O₂ + H₂SO₄ → K₃[Fe(CN)₆] + …

25. K₃[Fe(CN)₆] + H₂O₂ + KOH →K₄[Fe(CN)₆] + O₂ + …

26. Zn + KClO₃ + KOH → K₂[Zn(OH)₄] + KCl + …

27. Al + KNO₃ + KOH → K₃[Al(OH)₆] + NH₃ + …

28. Al + NaOH + H₂O → Na₃[Al(OH)₆] + …

29. K₂[Sn(OH)₄] + KOH + Bi(NO₃)₃ → K₂[Sn(OH)₆] + Bi + …

30. SnCl₂ + HCl + HNO₃ → H₂[SnCl₆] + NO + …

31. SnCl₂ + HgCl₂ + HCl → Hg + H₂[SnCl₆] + …

32. KNO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → KNO₃ + …

33. Cu₂O + HNO₃ → NO₂ + …

34. FeSO₄ + KClO₃ + H₂SO₄ → KCl + …

35. CuCl₂ + SO₂ + H₂O → CuCl + …

36. CrCl₃ + Br₂ + KOH → K₂CrO₄ + …

37. H₂O₂ + KI + H₂SO₄ → I₂ + …

38. H₂S + H₂O₂ → H₂SO₄ + …

39. H₂S + H₂SO₃ → …

40. H₂O₂ + HIO₃ → I₂ + …

41. H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ →…

42. K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ → SO₂ + …

43. Hg₂(NO₃)₂ + O₂ + HNO₃ → Hg(NO₃)₂ + …

44. NaCrO₂ + H₂O₂ + NaOH → Na₂CrO₄ + …

45. HBr + HBrO₃ → Br₂ + …

46. HClO + H₂O₂ → HCl + …

47. CrO₃ + HCl → Cl₂ + …

48. PH₃ + KMnO₄ + H₂SO₄ → H₃PO₄ + …

49. NaBr + NaBrO₃ + H₂SO₄ → Br₂ + …

50. SnS + HNO₃ → NO + …

51. HgI₂ + H₂O₂ + H₂SO₄ → I₂ + …

52. KMnO₄ + MnSO₄ + H₂O → MnO₂ + …

53. H₂MnO₄ → HMnO₄ + MnO₂ + …

54. Hg + HNO₃(в.р.) → NH₃ + …

55. K₂Cr₂O₇ + SnCl₂ + HCl → K₂[SnCl₆] + …

56. Na[Cr(OH)₄] + NaClO₃ + NaOH → Na₂CrO₄ + NaCl + …

57. FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + …

58. Fe₃O₄ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + …

59. Fe₃O₄ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃ + SO₂ + …

60. CuFeS₂ + HNO₃ → FeSO₄ + CuSO₄ + NO + …

61. As₂S₂ + HNO₃ → H₃AsO₄ + H₂SO₄ + NO + …

62. Zn + HNO₃(в.р.) → N₂ + Zn(NO₃)₂ + …

63. SnCl₂ + Cl₂ + KOH → …

64. MnSO₄ + Br₂ + H₂O → HMnO₄ + …

65. FeSO₄ + KBrO₃ + H₂SO_4(pазб) → …

66. Fe(OH)₃ + Cl₂ + KOH → KClO₃ + …

67. HClO + KI → …

68. HClO + H₂S → …

69. HClO₄ + H₂SO₃ → …

70. HClO₄ + C → …

71. K₂S + KMnO₄ + H₂SO_4(разб.) → …

72. P + KOH + H₂O → K₂HPO₄ + …

73. NO₂ + KOH → KNO₃ + …

74. K₂MnO₄ + H₂SO_4(разб.) → MnO₂ + KMnO₄ + …

75. MnSO₄ + NaBiO₃ + H₂SO_4(разб.) → …

76. KMnO₄ + NaI + H₂O → …

77. MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ → HMnO₄ + …

78. MnSO₄ + KClO₃ + H₂O → HMnO₄ + …

79. KMnO₄ + H₂O₂ + H₂O → …

80. SnCl₂ + NaBiO₃ + HCl_p → SnCl₄ + …

81. Cl₂ + I₂ + H₂O → …

82. HBrO + HBr → …

83. Ca(ClO₂)₂ + NaI + H₂SO₄ → …

84. NaClO + Na₂S + H₂SO_4(разб.) → …

85. NaIO₃ + Cl₂ + KOH → …

86. KClO₃ + S → …

87. NaClO₃ + MnO₂ + NaOH → Na₂MnO₄ + …

88. H₂O₂ + NaI → …

89. H₂O₂ + CrCl₃ + KOH → K₂CrO₄ + …

90. H₂O₂ + KMnO₄ → MnO₂ + …

91. H₂O₂ + K₂Cr₂O₇ + HCl_p → …

92. H₂S + KMnO₄ + H₂O → …

93. SO₂ + KMnO₄ + H₂O → …

94. SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO_4(разб.) → …

95. SO₂ + Br₂ + H₂O → …

96. H₂SO_4(конц.) + Mg → H₂S + …

97. H₂O₂ + SO₂ → …

98. H₂S + SO₂ + NaOH → …

99. PH₃ + KMnO₄ + H₂SO_4(разб.) → H₃PO₄ + …

100. P + KOH → …

Задание II. Написать уравнения окислительно-восстанови­тельных реакций между указанными веществами в серно-кислой (задачи 101-135), соляно-кислой (задачи 136-149), щелочной NaOH KOH (задачи 150-180) и нейтральной (задачи (181-200) средах. Расставить коэффициенты, пользуясь методом ионно-электронного баланса.

101. Перманганат калия и сульфит калия.

102. Перманганат и нитрит калия.

103. Перманганат и гидросульфит калия.

104. Перманганат калия и сульфит железа (II).

105. Перманганат калия и сульфит олова (II).

106. Перманганат калия и пероксид водорода.

107. Перманганат калия и сульфид калия.

108. Перманганат калия и сероводород.

109. Перманганат калия и соляная кислота (концентрированная).

110. Перманганат калия и бромисто-водородная кислота.

111. Перманганат калия и бромисто-водородная кислота.

112. Перманганат калия и иодид калия.

113. Перманганат калия и бромид калия.

114. Перманганат кальция и сульфит калия.

115. Перманганат кальция и хлорид олова (II).

116. Перманганат кальция и нитрит калия.

117. Дихромат калия и сульфит калия.

118. Дихромат калия и нитрит калия.

119. Дихромат калия и сульфат железа (II).

120. Дихромат калия и сульфат олова (II).

121. Дихромат калия и пероксид водорода.

122. Дихромат калия и сульфид натрия.

123. Дихромат калия и диоксид серы.

124. Дихромат калия и бромисто-водородная кислота.

125. Дихромат калия и иодисто-водородная кислота.

126. Дихромат калия и бромид калия.

127. Дихромат калия и иодид калия.

128. Дихромат калия и гидросульфит калия.

129. Хромат калия и сульфит калия.

130. Хромат калия и нитрит калия.

131. Манганат калия и сульфид калия.

132. Манганат калия и иодид калия.

133. Манганат калия и бромид калия.

134. Хлорат калия и сульфат железа (II).

135. Хлорат калия и сульфат олова (II).

136. Переманганат калия и сульфит олова (II).

137. Переманганат калия и хлорид железа (II).

138. Переманганат калия и хлорид олова (II).

139. Дихромат калия и хлорид олова (II).

140. Дихромат калия и соляная кислота (концентрированная).

141. Хромат калия и соляная кислота (концентрированная).

142. Хромат калия и хлорид олова (II).

143. Манганат калия и соляная кислота (концентрированная).

144. Хромат калия и соляная кислота (концентрированная).

145. Бромат калия и хлорид железа (II).

146. Бромат калия и хлорид олова (II).

147. Иодат калия и хлорид олова (II).

148. Диоксид марганца и хлорид железа (II).

149. Диоксид марганца и хлорид олова (II).

150. Иод и бромид олова (II).

151. Перманганат калия и хлорид олова (II).

152. Перманганат калия и сульфат олова (II).

153. Гипохлорит натрия и сульфат олова (II).

154. Гипобромит калия и хлорид олова (II).

155. Гипоиодит калия и сульфат олова (II).

156. Пероксид водорода и алюминий.

157. Бром и сульфат олова (II).

158. Хлор и хлорид олова (IV).

159. Фтор и хлорид олова (IV).

160. Иод и сульфит натрия.

161. Бром и сульфит натрия.

162. Хлор и сульфит натрия.

163. Фтор и сульфит калия.

164. Иод и сера.

165. Пероксид водорода и сера.

166. Гипоиодид калия и алюминий.

167. Гипоиодит бария и алюминий.

168. Пероксид водорода и алюминий.

169. Хлор и сера.

170. Метахромит калия и бром.

171. Сурьма и бром.

172. Арсин и иод.

173. Хлорат натрия и оксид марганца (IV).

174. Иодат калия и хлор.

175. Сероводород и оксид серы (IV).

176. Хлорид олова (II) и хлор.

177. Сульфат хрома (II) и бром.

178. Метахромит натрия и оксид свинца (II).

179. Сульфат марганца (II) и бром.

180. Метахромит марганца (II) и пероксид водорода.

181. Оксид серы (IV) и бром.

182. Сера и хлор.

183. Сероводород и хлор.

184. Перманганат калия и сульфит калия.

185. Пермангнат калия и нитрит кальция.

186. Перманганат калия и оксид азота (IV).

187. Оксид серы (IV) и ортомышьяковая кислота.

188. Гидроксид никеля (II) и гипохлорит натрия.

189. Хлорная кислота и оксид серы (IV).

190. Сульфит железа (III) и оксид серы (IV).

191. Сульфит калия и бром.

192. Перманганат калия и сульфат марганца (II).

193. Метахромит калия и пероксид водорода.

194. Гидроксид железа (II) и кислород.

195. Алюминий и гидроксид натрия.

196. Перманганат калия и сульфат хрома (III).

197. Перманганат калия и иодид калия.

198. Пермангнат калия и пероксид водорода.

199. Сульфит калия и сероводород.

200. Нитрит натрия и иодид калия.

Приложение 1

Константы диссоциации некоторых слабых кислот и оснований

  Окончание прил.1 Название Химическая формула Kd …  

Приложение 2

Константы нестойкости гидроксокомплексов

 

Ион	pKn = -lgKn
CdOH+	2,4
CoOH+	4,4
CrOH+	7,8
CuOH+	6,0
NiOH+	4,6
PbOH+	6,22
ZnOH+	5,7

 

Приложение 3

Произведения растворимости

Окончание прил.3

       

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. НОМЕНКЛАТУРА 3

2. СТРОЕНИЕ АТОМА.......................................................................................... 15

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ............................................ 21

4. РАСТВОРЫ......................................................................................................... 44

4.1. Концентрации растворов............................................................................ 44

4.2. Коллигативные свойства растворов.......................................................... 59

4.3. Водородный показатель............................................................................. 70

4.4. Гидролиз...................................................................................................... 86

4.5. Равновесия в буферных растворах............................................................ 95

4.6. Равновесия в насыщенных растворах........................................................ 103

5. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.................... 111

Приложение 1. Константы диссоциации некоторых слабых кислот и оснований 120

Приложение 2. Константы нестойкости гидроксокомплексов.............................. 122

Приложение 3. Произведения растворимости....................................................... 122

 

* Оксид серы (IV)

Развернуть

Открыть в широком формате