Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 18
Текст из файла (страница 18)
2) Тангенс угла наклона прямых соответствует стандартному окислнтельно-восстановительному потенциалу перехода соответствующих пар. Принцип нахождения тангенсов углов см. 3.3.6.1. 3) Так как точка, соответствующая 8 на диаграмме ВЭ вЂ” СО, в кислой среде расположена ниже линии, соединяющей точки, отвечающие НзБ и Н080з, в щелочной — выше линии, соединяющей точки, отвечающие Бз и Яоз, то взаимодействие сероводорода и сернистого газа предпочтительнее происходит в кислой среде: 2Н08 + НзБОз = 38 + ЗНзо 3.3.6.5. 1) Принцип построения диаграмм см.
3.3.6.1 и 3.3.6.2. 3. Химическая термодинамика 123 2) См. 3.3.6.1 и 3.3.6.4. 3) Из диаграммы ВЭ вЂ” СО видно (по тангенсам углов наклона линий), что Е'(НзЯеОз/Бе) > Е'(НзЯОз/Я) Е'(БеО~ ~/НзЯеОз) > Е'(80з /Нз50з) Поэтому взаимодействие сернистого газа и селенистой кислоты в водном растворе возможно: НгБеОз + 2НгБОз = Бе + 2НзЯОа + НгО З.З.В.В. 1) Принцип построения диаграмм см.
3.3.6.1 и 3.3.6.2. 2) См, 3.3.6.1 и 3.3.8.4. 3) См. 3.3.6.5. Е'(НзТеОз/Те)> Е (НзЯОз/Я)> Еа(Те/НзТе). Взаимодействие сернистого газа с теллуроводородом возможно: НзЯОз + 2НзТе = Я+ 2Те+ ЗНзО 3.3.6.7. 1) Принцип построения диаграмм см. 3.3.6.1 и 3.3.6.2. 2) См. 3.3.6.1 и 3.3.6.4. 3) Тангенсы углов наклона линий, характеризующих переходы С10з -э С1з или С10з -+ С1 в кислой среде, больше, чем тангенсы углов наклона линий, характеризующих те же переходы в щелочной среде. Это свидетельствует о более выраженных окислительных свойствах хлорат-иона в кислой среде.
Из диаграмм ВЭ вЂ” СО также видно,что в кислой среде: Е'(С10з /С1з) > Е'(С!з/С1 ) в щелочной среде: Е'(С10з /С1з) < Е'(С!з/С1 ) Следовательно, возможна реакция: 6НС1+ КС10з — — ЗС1з + КС1+ ЗНзО 3 3.6.8. 1) Принцип построения диаграмм см. 3.3.6.1 и 3.3.6.2. 2) См. 3.3.6.1 и 3.3.6.4. 3) Иодат-ион в предложенном взаимодействии может играть Роль только окислителя, а бром †восстановите (переходит в гнпобРомит-ион). Из диагРамм ВЭ вЂ” СО видно, что Е'(10з /1з) и Е'(10з /1 ) < Е'(ВгО /Вгз).
Следовательно, взаимодействие брома с иодатом калия в щелочной среде самопроизвольно не идет. 3 3.6.9. 1. Принцип построения диаграмм см. 3.3.6.1 и 3.3.6.2. 2) См. 3.3.8.1 и 3.3.6.4. 124 Глава 5. Ответы и решения 3) Так как точки, соответствующие НВгО и ВгО на диаграммах ВЭ вЂ” СО в кислой и щелочной средах, лежат выше линий, соединяющих точки, отвечающие Вгз и НВгОз или ВгОз, то можно считать, что при взаимодействии бромата калия с бромидом калия образуется только бром. Однако из диаграмм видно, что Е'[ВгОз (Вгз) > Е'[Вгз~вг ) только в кислой среде.
Поэтому бромид и бромат калия взаимодействуют в соответствии с уравнением: 5НВг + НВгОз = ЗВгг + ЗНз О 4. Химическое равновесие 4.1. Равновесия в растворах. Кислотно-основные свойства НзО Н+ + ОН вЂ” 9 4.1.1. Нейтральный раствор: [Н+] = [ОН ]. При 25'С К,„= 1 ° 10 ы, рН = — 18[и+] = 7.
При 5'С К уменьшается, [Н~ ] = [ОН ] = Кч~ уменьшится; рН раствора увеличится. При 80'С К увеличивается: Кы увеличится и рН раствора уменьшится. 1/з 4.1.2. В нейтральном растворе [Н+] = [ОН ]. При температуре >25'С рН нейтрального раствора <7, при температуре <25'С рН этого раствора >7. См. 4.1.1. 4.1.3. Только при 25'С. См. 4.1.1. 4.1.4. Только при Г = 25'С. При 1 > 25'С К > 10 'е.
См. 4.1.1. В растворе с рН = 7 [Н+] = 10 г моль л ' Следовательно, [ОН ] = К /[Н+] > 10 т моль. л ~ и [Н+] < [ОН ]. Такой раствор называется щелочным. Отсюда, при $ > 25'С раствор с рН = 7 будет щелочным. Аналогично можно показать, что при 1 < 25'С раствор с рН = 7 кислый, т. е. [Н+] > [ОН ]. 4.1.5.
Не всегда, только при Г = 25'С. См. 4.1.1, 4.1.4. 4.1.6. Не всегда, только при Г = 25'С. См. 4.1.1, 4.1.4. 4.1.7. Может, так как рН < 0 означает, что — 18[Нт] < О, т. е. )я[Н+] > 0 и [Н+] > 1 моль л з. Удобнее пользоваться при этом не рН, а молярной концентрацией [Н+].
4. Химическое равновесие 125 4.1.8. Может, так как рН > 14 означает, что рассматривается интервал рОН = 14 — рН ( О, т. е. !8[ОН ] > 0 и [ОН ] > 1 моль л '. Удобнее пользоваться при этом не рН, а малярной концентрацией [ОН ]. 4.1.9. СНзСООН вЂ” Н+ + СНзСОО Ка = [Н~][СНзСОО ]/[СНзСООН] = 1 8 ' 10 Концентрация ХаООССНз определяет [СНзСОО ].
[СНзСОО ! = К [СНзСООН]/[Н+] = 1,8'10 з 10 з/10 з = =1,8 10 'моль л '. $гв.р,— — 10 л. В растворе содержится 1,8 10 ' 10 = 1,8 моль ХаООССНз, нли 1,8 82 = 147,6 г. 4.1.10. НОС1 Н+ + ОС1 . Концентрация ХаОС1 определяет [ОС! ], т. е. 0,2 моль/1 л = 0,2 моль л '. В начальный момент [Н+]: К, = [Н+][ОС1 ]/[НОС1] = 5 10 з. Так как [Н+] = [ОС1 ], то [Н+)з=Кв[НОС1] = 5. 10 в. [Н+] = 7,07 ° 10 з моль л При добавлении ХаОС!: [Н+) = Ко[НОС!]/[ОС! ) = 2,5 10 з моль л ' [Нч! уменьшится в 7,07- 10 з/2,5 10 з = 2828 раз. 4.1.11. См.
4.1.9. [СХ-] К [НСХ]/[Н+] 7 2 10-в 10 — ь/10-т = 7,2 ° 10 з моль.л ' Отсюда масса КСХ составляет 7,2. 10 з 65 = 0,47 г. 4.1.12. См. 4.1.9. Исходная концентрация кислоты: [СНзСООН] = [Н~]~/Кв = 0,6 10 моль л 0,3 г 100%-ной СНзСООН составляют 5 ° 10 з моль. После добавления этого количества [СНзСООН] = 06 10-в+5 10-з 56.10 з моль л ~ [Н+]з = 5,6.
10 з ° 1,8 10 з [Н+] = 3,17 10 ~ моль л рН = 3,5 126 Глава 5. Ответы и решения 4.1.13. 1) ХагСОз + Нго ХаНСОз + ХаОН Соз + Нго НСОз + ОН рН ) 7 2) СО НСО Н О ОН основание 1 кислота 1 кислота 2 основание 2 3) При добавлении хлорида железа(111) рН раствора уменьшается: ГеС!з + Нго (ГеОН)С1г + НС1 Гез+ + 2Нго ГеОНге + Нзо+ Происходит связывание ионов ОН, получающихся при прото- лизе Соз г-ионов.
Суммарные уравнения: 2ГеС!з + ЗХагСОз + Знго = 2Ге(ОН)з !. +6ХаС! + ЗСОг Т 2Гезе + ЗСОз г+ ЗНго = 2Ге(ОН)з1+ЗСОг7 4.1.14. 1) ХагнР04 + Нго ХангР04 + ХаОН ПРО~ ~+Нго НгРОА + ОН рН ) 7 2) ПРО~ ~НгР04 Нго Он основание 1 кислота 1 кислота 2 основание 2 3) При добавлении нитрата серебра рН раствора уменьшается: 2Хагнрое+ ЗАЗХОз = ХангР04+ АйзРОе!. +ЗХаХОз 2НРОз~ + ЗАЗ~ = НгРОе + АбзРОз3 4.1.15.
1) 2ХангР04 + Нго ХагНР04 + Нзрое В растворе дигидрофосфата натрия процесс диссоциации дигидрофосфат-иона преобладает над процессом его протолиза (ср. ступенчатые константы диссоциации фосфорной кислоты): НгРОе +Нго НР01 +Нзо+ рН < 7 НгРОе + Нго ~ НзР04 + ОН 2) НгРОз ПРО~ Нго Нзо+ кислота 1 основание 1 основание 2 кислота 2 3) Прн добавлении сульфида натрия рН раствора увеличивается: ХагБ+ Нго ~ ХанЯ + ХаОН Б'-+ Н,О = НЯ-+ Он- ХагЯ + ХангРОз = Хано + ХагнР04 Я + НгР04 — НБ + НР04 4. Химическое равновесие 127 4.1.17.
1) ХагБ + НгО ХаНБ + ХаОН Бг +НгО -НБ +ОН рН>7 2) Бг основание 1 НБ кислота 1 Н 0 ОН- кислота 2 основание 2 3) При добавлении сульфата меди рН раствора уменьшается, так как равновесие смещается влево: ХагБ+ СцБ04 = СпБе+ХвеБ04 Бг + Сиз+ = СпБ!. ПР (СиБ) = 6,3 10 ге ( ПР [Си(ОН)г] = 2,2 10 го, поэтому выпадает менее растворимый осадок СпБ.
4.1.18. См. 4.1.13 — 4.1.17. А!С!г + НгΠ— А!ОНС1г + НС! А1з+ + 2НгО А10Нг+ + НгО+ А10НС1г+ НгО ' А1(ОН)гС1+ НС! А!ОНг+ + НгО А!(ОН)г~ + НгО+ 4.1.19. 1) 2) А!С1з +А!ОНО!г — 1 А!(ОН)гС1 — +А!(ОН)г. Избыток ХаОН: 4ХаОН+ А1С!г + 2НгО = Ха[А1(ОН)4(НгО)г] + ЗХаС! 4.1.16. 1) Силикату натрия можно условно приписать состав ХагБ!Ог. В водном растворе эта соль подвергается гидролизу с установлением сильнощелочной среды.
При этом гидролиз сопровождается процессами полимеризации (степень которой определяется прежде всего концентрацией раствора, а также зависит от температуры и времени взаимодействия анионов с водой) и образованием коллоидного раствора (золя) кремниевой кислоты. Упрощенно эти процессы могут быть представлены равновесиями: Б!03 + 2НгО ~ — [НВБ104] + ОН Б10г + НгО+ [НзБ!01] ~~ [Н4Б110т] + ОН 2) Пропускание избытка СОг или добавление ионов А1г+ приведут к связыванию ионов ОН и, следовательно, к понижению рН раствора и выпадению в пределе геля кремниевой кислоты хБРОг вНгО.
128 Глава 5. Ответы и решения 3) 2Ха[А1(ОН)4(нгО)г] + СОг = 2А1(ОН)з4. + ХагСОз + бнгО Избыток СОг. 1чагСОз+ НгО+ СОг = 2ХанСОз 4) Повышение температуры увеличивает степень гидролиза. См. пункты 1) и 2). 4.1.20. 1) М8С1г + НгО М8ОНС1 + НС1 М8 ++я О М8ОН++Н О+ 2) М8С1г — — + М80НС1. Избыток ХаОН: М8С!г + 2ХаОН = М8(ОН)г З +2ХаС! М8~+ + 2ОН = М8(ОН)г1 3) М8(ОН)г[ + 21внзС1 = М8С!г + 2Ынз НгО (растворение осадка) 4) 2М8ОНС! — ~ + + М8гОС!г1 + НгО.
4.1.21, 4.1.22. См. 4.1.19, 4.1.20. 4.1.23 — 4.1.26. См. 4.1.13 — 4.1.20. 4.1.27. 1) 2ЯР4 — БРз + БРз+ основание «новоти ЯЬРз + ЯР4 БРЗ + БЬРа Кислота (по Льюису) — соединение, которое при образовании ковалентной связи принимает пару электронов. + ВРо К +ВР5 Основание (по Льюису) — соединение, которое при образовании ковалентной связи отдает пару электронов. 2) КБРз + ЯРзС1 = 2БР4 + КС! 8Р, + ВгРз = ЯРз+ ВгР ВР4 + 2Р 2е е ВР6 ВгРз + 2е ~~ ВгР+ 2Р БРо + Вгрз БРв + Вгр 4. Химическое равновесие 129 4.1.28. 2БОг БО + + БОг ккслота основанве 1) РС!з + БОг ~ ~РОС1з + БОС!г кислота основанве ЬггБОз 2Ьг+ + БОгз основанме БОС1г БОг++2С1 кислота Объяснение см.
4.1.22. 2) БОС1г + Ь|гБОз = 2Ь!С1 + 2БОг 4129. 2НгБ НзБ+ + НБ Ц НС1 + НБ НБ++С1 кислота осноеанне В протонном растворителе НС1 отдает свой протон более слабому электролиту: Са(ОН)г+ 2НгБ Саг+ + 2НБ + 2НгО основанме кислота Объяснение см. 4.1.27. 2) 1|!Н4НБ + НзБС! = |чн4С! + 2нгБ 4.1.30. 1) См.
4.1.29. 2) а) Са + 2НгБ = Са(НБ)г + Нг осмоаанме кнслотв б) НС1 + НгБ = НзБС1 клокота основанке Са + 2НзБС1 = СаС!г + Нг + 2НгБ 3) Са(НБ)г+ 2нзБС! = СаС1г + 4Н|Б основвнке кнслота Объяснение см. 4.1.29. 4.1.31. 2ВгРз ~~ ВгРг + ВгР4 кнслота основание 1) НР + ВгРз ~~ ВгРг+ + НРг кнслота осмованне КР + ВгРз К+ + ВгР основание кислота 130 Глава 5. Ответы и решения 2) ВгРз + 2СнР = 2СиРз + ВгР 1 ЗВгРз+2е ВгР+2ВгР4 2 СнР+ВгРв — е СиРз+ВгРз ВгРз + 2СиР ~ 2СнРз + ВгР КР+ ВгРз = КВгРа Объяснение см. 4.1.27. 4.1.32. 1 См. 4.1.31. 2) ВгРз + ЯЬРз = ВгРзЯЪРв основание кислота СзР + ВгРз =СвВгРа 3) СвР + ЯЬРз = СвБЪРв ВгРзЯЬРв + СзВгР4 = СзЯЪРв + 2ВгРз 4.1.33. 2ВгРз ~~ ВгРв + ВгР+ основание кислота 1) КР + ВгР5 ' К + ВгРв основание кислота БЬРз + ВгРв ~ВгРа~ + БЪРв кислота осноаанне 2) 2КР + ВгРз + %Рз = Кз%Рв + ВгРз 11 ВгРз + 2е ВгРз + 2Р 2~ %Рг + 4Р 2е- %Рзв ВгРз+%Рз+2Р ~~ ВгРз+%Рз ВгРз + КР = КВгРв 4.1.34.
См. 4.1.33. 4.1.35. 1) 2ХНз - ХН4 + МНз 2) а) Ва + 2ХНз = Ва(МНз)з + Нг б) Ва +2ХНаС1 = ВаС!г + Нз + 2ХНз 4. Химическое равновесие 131 Взаимодействие металлического бария с жидким аммиаком сопровождается также образованием аммиакатов Ва ° п)з!Нз. 3) Ва()т)НЗ)я+2Ь)НЗС! = ВаС!я + 4)=:)Нз основание кислота 4.1.36. 1) )т!З04 — ЫО+ + ЫОз кислота основание 2) ) с тти,о, ' """'"' нос )но) ттнс б) Сп +2!)!ОС! = СпС!г + 2ЫО основанис кислота !)!ОСп(Ь!Оз)з + 2ЫОС! =СпС!я + ЗЫгОя оснаванис 3) См.
2, б) 4.2. Гетерогенные равновесия. Произведение растворимости (ПР) 4.2.1. В насыщенном растворе мелорастворимого сильного электролита А„,В„при равновесии с твердой фазой) ПР(А В„) = [Анч] [В"' ]" 1) Саз(РО4)я ЗСа~~+ 2РО4 х Зх ях где х — концентрация Саз(РОз)я (растворимость), моль ° л ). ПР(Саз(РОз)я) = [Са +]~[Р0~ 4] = (Зх)з(2х) = 108 х М(Саз(РОЗ)я) = 310; х = 2,21 ° 10 ~/310 = 7,129 10 ~ ПР(Са (РО ) ) = 108 (7,129 10 ")з = 2.10 'з 2) ЯЪЗЯз 2ЯЪЗЗ +ЗЯЯ ях Зх где х — концентрация ЯЬЗЯз (растворимость), моль л ~. ПР(ЯЬЗЯз) = [ЯЪз+! [ЯЯ ] = (2х) (Зх) = 108х М(ЯЬЗЯз) = 340; ххх1,082 ° 10 ~~; ПР(ЯЪЗЯз) =16 10 зз 3) СпяЯ 2Сп++ ЯЯ ях Зх где х — концентрация СпяЯ (растворимость), моль .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
