И.В. Морозов, А.И. Болталин, Е.В. Карпова - Окислительно-восстановительные процессы (1097102), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Смесь газообразных D2 и H2 находится в равновесии с водой.= −0.044 B )(D+ + e = 1 2 D2 , E ° +D / D2а) Каково соотношение концентраций H+ и D+?б) Чему равно отношение концентраций [D+]/[H+] еслиp H 2 / p D2 = 100.27. К избытку металлической ртути прилили 0.5М раствор Hg2+. Вычислите равновесныеконцентрации Hg2+ и Hg22+ в полученном растворе.28. Вычислите равновесные концентрации в системе, образованной смешением следующихкомпонентов: Ag+, Hg2+, Ag(мет), Hg(мет), если первоначально a(Ag+), a(Hg2+) = 1, аметаллические ртуть и серебро взяты в избытке. Коэффициенты активности считать равнымиединице.29. а) Каким окислителем: перманганатом калия, бихроматом калия или иодом можно окислить встандартных условиях хлорид-ионы до свободного хлора?б) Можно ли хлорид олова(II) окислить иодом?Ответ подтвердите расчетами.30.
Имеется три железных пластины одинаковых размеров: 1) без защитного покрытия, 2)оцинкованная, 3) лужёная. Со второй и третьей пластины удалили часть защитного покрытия,после чего все три пластины опустили в раствор соляной кислоты. В каком случаерастворение железа будет протекать быстрее, а в каком медленнее?31. Рассчитайте E˚(ЭДС) реакциий5H2O2 + I2 = 2HIO3 + 4H2OH2O2 + I2 = 2HI + O2Какая из реакций более вероятна при рН = 0, если E oH O / H O = 1.77 B , E oO / H O = 0.682 B ,2 2 22 2 2ooE = 1.19B , E= 0.536 B ?IO / II /I−3 2232. Рассчитайте неизвестные значения E o из известных:°°°а) E ClO− / Cl = ? ; если E ClO− / Cl − = 1.380 B , E Cl / Cl − = 1.358 B42°б) E H SO / S = ? ;2 3если42°°E H SO / H S = 0.347 B , E S / H S = 0.142 B2 3 22в) E °IO− / I = ? ; если E °IO− / I − = 1.085 B , E °I / I − = 0.536 B23 2333. а) Можно ли в стандартных условиях окислить сульфат железа(II) в сульфат железа(III) спомощью сульфата церия(IV)? ( E o= −1.50B ,ECe ( SO4 )32− / CeoCe3+/Ce=-2.48,E°= 0.77 BFe3+ / Fe2+б) Можно ли медью восстановить хлорид железа(III) до хлорида железа(II)? Ответподтвердите расчетами.
( E o 2+= 0.34В, E ° 3+ 2+ = 0.77 B , E ° 3+= −0.04 B ) .Cu / CuFe / FeFe / Fe34. Что такое диаграмма Латимера? Как она строится? Как определить по этой диаграмменеизвестные электродные потенциалы?35. На основании приведённой диаграммы Латимера (pH = 14)N2−3.4 B−2.86 B0.73 B0.15 B⎯⎯⎯→ N 3− ⎯⎯⎯→ NH 2OH ⎯⎯⎯→ N 2 H 4 ⎯⎯⎯→ NH 3а) Рассчитайте E °N − / NH ;33б) Какие из азотсодержащих частиц термодинамически устойчивы к диспропорционированию?36. На основании приведённой диаграммы Латимера (pH = 14)−NO30.86 B0.88 B−0.46 B0.76 B0.94 B⎯⎯⎯→ N 2O4 ⎯⎯⎯→ NO2− ⎯⎯⎯→ NO ⎯⎯⎯→ N 2O ⎯⎯⎯→ N 2 а) РассчитайтеE°;NO3− / NOб) Укажите частицы, устойчивые к диспропорционированию в данных условиях.37.
На основании приведённой диаграммы Латимера (pH = 0)N2−3.09 B−1.26 B1.41B1.28 B⎯⎯⎯→ N 3− ⎯⎯⎯→ NH 3OH + ⎯⎯⎯→ N 2 H 5+ ⎯⎯⎯→ NH 4+а) Рассчитайте E °N / NH OH ;23б) Какие из этих частиц термодинамически неустойчивы к диспропорционированию?38. На основании приводимых диаграмм Латимера ответить на поставленные вопросы:а) pH = 143− −1.12B2− −1.57B− −2.05BPO4 ⎯⎯⎯→ HPO3 ⎯⎯⎯→H2PO2 ⎯⎯⎯→Pкрб) pH = 0−0.9B−0.8B⎯⎯⎯→P2H4(ж) ⎯⎯⎯→PH3(г)−0.28B−0.50B−0.51B−0.1B−0.06BH3PO4 ⎯⎯⎯→H3PO3 ⎯⎯⎯→H3PO2 ⎯⎯⎯→P4(бел) ⎯⎯⎯→P2H4(ж) ⎯⎯⎯→PH3(г)(pH = 14); E H PO / P H (рН = 0).3 4 2 42) Какие частицы термодинамически неустойчивы к диспропорционированию в данныхусловиях?3) Найти стандартную энергию Гиббса фазового перехода Pбел.
→ Pкр.4) Определить константу диссоциации ортофосфорной кислоты по трём ступеням (H3PO4 = 3H++ PO43-).1) Рассчитайте: E, E H PO− / PHPO43− / Pкр2 2339. Что такое диаграмма окислительных состояний? Что такое вольтэквивалент? Как строитсятакая диаграмма? Как по этой диаграмме определить стандартный электродный потенциал?Как определить, какие степени окисления неустойчивы к диспропорционированию?40. По данным задачи 36 постройте фрагмент диаграммы ВЭ-СО для азота при pH =14.Определите наиболее термодинамически вероятные продукты диспропорционированиягидроксиламина.41. По данным задачи 37 постройте фрагмент диаграммы ВЭ-СО для азота при pH =0.
Определите,какие частицы термодинамически устойчивы к диспропорционированию в данных условиях.42. Какие факторы влияют на величину электродного потенциала (уравнение Нернста)?43. Зависит ли величина электродного потенциала от рН среды?44. Рассчитайте потенциал медного электрода, погруженного ва) 0.02 М раствор Cu2+;б) 0.02 М раствор Cu+;в) 0.03 М раствор KI, насыщенный CuI;г) 0.001 М раствор NaOH, насыщенный Cu(OH)2.E°°= 0.52 B ;= 0.34 B ; E +Cu / CuCu 2+ / CuПР(CuI) = 1.10·10-12; ПР(Cu(OH)2) = 1·10-20.45. Рассчитайте потенциал Pt-электрода, погруженного в раствор, содержащий:а) 0.313 М Tl2(SO4)3 и 0.209 М Tl2SO4. E ° 3+ + = 1.26B .Tl / Tl2+4+б) 0.0774 М UO2 , 0.0507 M U и 1.0·10-4 M HClO4, E o 2+ 4+ = 0.612 B .UO2 /Uв) 0.0540 M Cr2O72− , 0.149 M Cr3+ и 0.100 M HClO4.46.Выразите величину реального электродного потенциалаконцентрацию Cl-.а) хлорсеребряного электрода: Ag(тв) + AgCl(тв) + H2O + KClб) каломельного электрода: Hg + Hg2Cl2(тв) + H2O + KClПРAgCl = 1.78·10-10, EEHg22+ / Hg жAg + / Agтв= 0.799 B , ПР Hg Cl = 1.32 ⋅ 102 2−18указанныхсистемчерез,= 0.790 B .47.
При очистке сульфатных растворов титана от примеси железа восстанавливают Fe3+ до Fe2+железными опилками по реакции: 2Fe3+ + Fe(тв) = 3Fe2+. При каком соотношенииконцентраций Fe3+ и Fe2+ начнется восстановление Ti+4 по реакции: 2TiOSO4 + Fe + 2H2SO4 =Ti2(SO4)3 + FeSO4 + 2H2O.48. Определите константу устойчивости комплекса [ AlF6 ]3− , если: Al ( H 2O )36+ + 3e = Alтв + 6 H 2OoE1 = −1.66 B3−−[ AlF6 ] + 3e = Alтв + 6 FoE 2 = −2.07 B49. Вычислите Куст. иона Cu ( NH 3 ) 42+ :Cu(тв) = Cu2+ + 2eo= 0.345 ВCu 2+ / CuoE=-0.053ВСu ( NH3 )42+ / CuECu(тв) + 4NH3 = Cu ( NH 3 ) 42+ + 2e50. Рассчитайте E o − 2− : VY − + e = VY 2− , H4Y =VY /VYK уст ( VY 2 − ) = 5.0 ⋅ 1012 ; K уст ( VY − ) = 7.9 ⋅ 10 25 ;Этилендиаминтетрауксусная кислота.oE 3+ 2+ = −0.255 ВV /V.51.
Для растворения Cu, Ag, Au можно использовать раствор KCN. В случае Ag и Au необходимочерез раствор продувать воздух. В случае Cu – необязательно. В чем причина растворения этихметаллов и наблюдаемого при этом различия. Ответ обоснуйте расчетами. (Куст.([M(CN)2]¯) =1·1024(M = Cu), 1·1021(Ag), 2·1038(Au), EoM+/M=0.52 В(M=Cu), 0.799 В (Ag), 1.692 В (Au), E°О2/ОН-=0.401В.52. Найти отношение констант устойчивости комплексных анионов [Fe(CN)6]4- и [Fe(CN)6]3-, еслиизвестны E o 3+ 2+ = 0.77 В; E o3−4− = 0.36 В;Fe[ Fe (CN )6 ]/ Fe/[ Fe (CN )6 ]53. ПР(Ni2P2O7) = 1.7·10-13.
Рассчитайте E oNi P O / Ni :2 2 74−oNi2 P2O7 + 4e = 2 Ni( тв ) + P2O7 , если E 2+= −0.250 В.Ni/ Ni( тв )54. Как определить ПРCuBr, если известны следующие константы:oа) E o += 0.522 В; E CuBr= 0.033 В;/ CuCu / Cu( тв )б)( тв )( тв )ooE 2+= 0.16 В; E 2+= 0.65 В;Cu / Cu +Cu / CuBr( тв )в) E oCuCl( тв ) / Cu( тв )= 0.14 В;CuCl( тв ) + Br − = CuBr( тв ) + Cl −К = 48.9.0.160.5255. Cu 2+ ⎯⎯→ Cu + ⎯⎯→ Cu( тв )+82+12K уст (Cu ( NH 3 ) 2 ) = 5.5 ⋅ 10 ; K уст (Cu ( NH 3 ) 4 ) = 1.07 ⋅ 10 .Записать диаграмму Латимера для 1М растворов Cu2+, Cu+ в 8.5%-ном аммиачном растворе(принять все коэффициенты активности равными единице). Сопоставить полученнуюдиаграмму с приведенной выше, а также с аналогичной диаграммой для растворов в жидкомаммиаке:2+Cu am0.440.36+⎯⎯→ Cuam⎯⎯→ Cu( тв )Как изменяется относительная устойчивость Cu2+ и Cu+ в этих трех растворах?1.700.77−0.4456.
FeO42- ⎯⎯→ Fe3+ ⎯⎯→ Fe 2 + ⎯⎯⎯→ Fe( тв )ПРПРFe (OH )3Fe (OH )2pH=0= 3.72·10-40= 7.94·10-161) Записать диаграмму Латимера для рН=14.2) FeO42− + Fe(изб ) → ? при рН=0 и рН=14.57. Постройте по данным задачи 58 диаграмму nE-n (n – степень окисления) для Fe-содержащихионов в водном растворе Построение проведите для рН=0 и рН=14 на одном графике.Сопоставьте устойчивость высшей степени окисления ( FeO42− ) в зависимости от рН. С чемсвязаны наблюдаемые отличия?58.
На примере системы MnO4− + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O ( E oMnO4− / Mn2+= 1.507 B )проанализируйте, как зависит величина окислительно-восстановительного потенциала от рНраствора, для чего вычислите значения потенциала в растворах с рН, равным 1 и 6.Концентрации ионов принять равными 1М. По полученным данным построить зависимость E =f(pH).59. Постройте диаграмму преобладающих форм (Е-рН) для равновесия H2SO3/H2S2O3.Для справки: H2S2O3: pK 1a = 0.6 , pK a2 = 1.7 ; H2SO3: pK 1a = 1.8 , pK a2 = 7.2 . Для полуреакции:o2−+2−=0.705В.
Реакцией разложения H2S2O3 в кислой2 SO3 + 6 H + 4e → S 2O3 + 3H 2O E 2−SO3 / S2O32−среде пренебречь.8. Список литературы.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа. 2002. ч.1, разд. V, гл.6.О.М. Полторак, Л.М. Ковба. «Физико-химические основы неорганической химии». М.: МГУ,1994, гл. 7, § 7.9.В.И. Горшков, И.А.
Кузнецов. «Физическая химия». М.: МГУ, 1993. гл.5, разд. 2, § 1-3.А. Джонсон. Термодинамические аспекты в курсе неорганической химии. М.: Мир. 1985.Гл.4. стр.110-116, стр.134.Анорганикум. Под ред. Л. Кольдица. М. Мир. 1984. Т.1. стр.308-316, стр.407-420, стр.540-545.Хьюи Дж. Неорганическая химия. Строение вещества и реакционная способность. М., Химия,1987.Фичини Ж., Ламброзо-Бадер Н., Депезе Ж.-К. Основы физической химии. М.
Мир. 1972.стр.276-283.Дж. Кемпбел. Современная общая химия. М.:Мир. 1975г. Т.2. стр.90. гл.20., Т3.Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии. М.: Мир,1982. Т. 2.Б.Б.Дамаскин, О.А.Петрий. Электрохимия. М: Высшая школа, 1987.CRC Hand book of Chemistry and Physics. 82 издание. 2001-2002.9. Ответы на вопросы и задачи.Для задач №№5-8 указана сумма коэффициентов в левой части уравнения реакции; для задач№№9-11,14 – в правой части уравнения реакции.5. а) 2, б) 1, в)3, г) 7, д) 1, е) 3, ж) 11, з) 1, и) 3, к) 4.6. а) 3, б) 8, в) 15, г) 14, д) 30, е) 15, ж) 3, з) 4, и) 7, к) 5, л) 6, м) 3.7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
