Ю.М. Коренев и др. - Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями (1114426), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Окнслнтельно-восствновнтельные процессы 29 5) температуру начала самопроизвольного протекания реакций в стандартных условиях. СгтОв(кр.) МпОт(кр.) РегОз(кр.) Сг(кр.) -1141 -520 -824 0 81 53 151 24 Ьт'Ноев, КДж моль Озее, ДЖ МОЛЬ '.К ' Ре(кр.) 0 27 3.2.28. При нагревании 1,23 моль брома до 1027'С в вакуумированном сосуде объемом 250 л устанавливается давление 56,2 кПа. Рассчитайте константу равновесия (К,), степень превращения и изменение свободной энергии в процессе диссоциации брома на атомы. Считайте пар идеальным газом.
3.2.29. 1,52 моль иода при нагревании до 827'С и давлении 58 кПа занимают объем 250 л. Рассчитайте константу равновесия (Кр), сте- пень превращения и изменение свободной энергии в процессе дис- социации иода на атомы. Считайте пар идеальным газом. 3.2.30. При нагревании 1,94 моль брома до 1727'С в вакуумированном сосуде объемом 250 л устанавливается давление 207,4 кПа. Рассчитайте константу равновесия (Кр), степень превращения и изменение свободной энергии в процессе диссоциации брома на атомы. Считайте пар цдеальным газом. 3.3.
Окислительно-восстановительные процессы и их количественная характеристика 3.3.1. Окислительно-восстановительные потенциалы (ОВП) и направление окислительно-восстановительного процесса 3.3.1.1. Рассчитайте ОВП серебряного электрода, опущенного в 1 М раствор хлорида (бромида) калия, находящегося в равновесии с Мп(кр.) Нз(г.) НтО(г.) Ь7Нтдв, кДж моль 0 0 -242 131 189 3.2.27. При нагревании до 1327'С и давлении 222,7 кПа 2,75 моль иода занимают объем 250 л. Рассчитайте (считая пар идеальным газом) константу равновесия (К,), степень превращения и изменение свободной энергии в процессе диссоциации иода на атомы.
30 Глава 3. Химическая термодинамика осадком хлорида (бромида) серебра. Е'(А8 ~ ! Або) = 0,8 В; ПР(А8С1) = 1 8 10 зо- ПР(А8Вг) = 5,3 - 10 'з Образованием комплексов [А8С1з] и [А8Вгз] пренебрегите. 3.3.1.2. Рассчитайте ОВП медного электрода, опущенного в 1 М раствор хлорида (бромида) калия, находящегося в равновесии с осадком хлорида (бромида) меди(1). Е'(Сп~/Сп~) = 0,5В; ПР(СпС1) = 1,2 ° 10 з; ПР(СпВг) = 5,2 ° 10 о Образованием комплексов [СпС!з] и [СпВгз] пренебрегите. 3.3.1.3. Рассчитайте, как изменится восстановительная способность Рез+, если в систему добавить щелочь до концентрации 1 моль л '. ПР[Ре(ОН)з] = 1,0. 10 'з; ПР[Ре(ОН)з] = 3,8 10-зз Е'(Рез+(Роз+) = 0,771В 3.3.1.4.
Рассчитайте и сравните ОВП систем [АпГз] + е — Ап + 2Г, где Г = С!,Вг 18Куст([АпС1г] ) = 9,42; 18К ст([АпВгз] ) = 12,46 Е'(Аич (Апо) = 1 692 В 3.3.1.5. Рассчитайте и сравните ОВП систем [А8Гз] + е — А8 + 2Г, где Г = Вг,1 18Куст([А8Вгз] ) = 7,34; 18Куст([А81з] ) = 11,74 Е~(А8-~УА8о) 0 799 В 3.3.1.6. Рассчитайте и сравните ОВП систем [А8Гз] +е — Айо+2Г, где Г= С1,1 18Куст([А8С)з] ) = 5,04; 18Куст([А81з] ) = 11,74 Е (А8+~А8о) 0 799 В 3.3.1.7. Рассчитайте и сравните ОВП систем [Н8Г4]~ + 2е Нбо+ 4Г, где Г = С1,Вг 16Кус~([Н8С!з] ) = 15,22; 18Куст([Н8Вгс] ) = 21,00 Е'(Н8~+/Н8~) = 0,85 В 3.3. Окнслительно-восстановительные процессы 31 3.3.1.8.
Стандартные ОВП систем Т3О2+/Тзз+ и Мп04/Мпз+ в кислой среде равны 0,1 и 1,5 В. В каком направлении пойдет реакция при взаимодействии указанных систем? Можно ли, перейдя к нестандартным условиям, направить реакцию в противоположном направлении? 3.3.1.9. Определите направление реакции Ъ'3++ С 2+ — У24-+ С 3+ [Чз+] = [Сгз+] = 10 змоль л ~; [Сгз+] = 10 змоль л [1г24.] 10-4моль л У а(С з+/С 2+) 0 41 В, Е ~Ч 3+/372+ 0 26 В 3.3.1.10. Как изменится стандартный ОВП системы Ац+ + е- --3 Апо при образовании комплексного иона [АпВгз] ? При каком рН возможно окисление Апо кислородом [р(02) = 1 атм] в растворе с [Вг ] = 1 моль. л '? Е'(Аие'/Аи ) = 1,692 В; Е'(02/Н20) = 1,228 В )6Кует([АпВгз] ) = 12,46 3.3.1.11.
Как изменится стандартный ОВП системы Айт + е Або при образовании комплексного иона [А812] ? При каком рН возможен переход металлического серебра в раствор, содержащий иодидионы ([1 ] = 1 моль л ')? Е'(Айе/Айо) = 0,799 В; 18Кует([А812] ) = 11,74 3.3.2. Зависимость равновесного окислительно-восстановительного потенциала от рН раствора 3 3.2.1. Считая активности всех веществ и ионов, кроме Н+, равными 1, определите, при каком максимальном рН дихромат калия может окислять в растворе а) только иодид-ионы; б) иодид- и бромид-ионы; 32 Глава 3. Химическая термодинамика в) хлорид-, бромид- и иодид-ионы.
Е (СгзО~~ /2Сгз+) = 1,333 В; Е~(С1з/2С1 ) = 1,359 В Е'(Вгз/2Вг ) =1,087В; Е'(1з/2Г) =0,621В Е (Мп04 /Мп~~) = 1,510 В; Е'(С1з/2П ) = 1,359 В 3.3.2.3. Определите, идет ли взаимодействие дихромата калия с НзХОз (Х = Я, Яе) при рН = 3. ЯОз4 + 2Н+ + 2е ЯО~з + НзО бе04 + 2Н++ 2е БеО, + НзО СгзОт з+ 14Нт + бе 2Сг~т + 7НзО Е' =0,22 В Е' = 1,15 В Е' = 1,33 В а(СгзОт ) =а(Сгз+) =а(ХОз ) =а(ХО ) =1,гдеа — активность.
3.3.2.4. Определите, идет ли взаимодействие дихромата калия с НзХОз (Х = Б, Те) при рН = 6. ЯО~ ~+ 2Н+ + 2е БО~ ~+ НзО Те04 + 2Н+ + 2е — ТеОз + НзО СгзОзт + 14Н+ + бе 2Сгз+ + 7НзО Ео =0,22 В Е' = 0,89 В Е' = 1,33 В а(СгзОз ) = а(Сг~~) = а(ХОз з) = а(ХО4 ) = 1, где а — активность. 3.3.2.5. Рассчитайте рН растворов, при которых возможны реакции: МпОз+2Г +4Нт=Мп++Гз+2НзО (Г=С(,Вг) МпОз + 4Н» + 2е Маг+ + 2НгО С1з + 2е 2С1 Вгз + 2е — 2Вг Е' = 1,23 В Е' = 1,36 В Е' = 1 09 В а(МпОз) = а(Мп~~) = а(Гг) = а(Г ) = 1, где а — активность.
3.3.2.6. Рассчитайте рН растворов, в которых реакции ЗГз+ЗНзО ГОз +5Г +бН+ (Г= С!,Вг,1) 3.3.2.2. При каком минимальном рН раствора перманганат калия не может окислять хлорид калия? Активности всех веществ и ионов, кроме Н+, считайте равными 1. 3,3. Окислнтельно-восстановительные процессы ЗЗ идут слева направо. а(ГОг ) [а(Г )]е/ [а(Гг)]г = 1, где а — активность. 1) С!г + 2е 2С! Е' = 1,358 В 2С10г + 12Н+ + 10е С1г + 6НгО Е' = 1,470 В 2) Вгг + 2е — 2Вг Е' = 1,087 В 2ВгОг + 12Н+ + 10е ~~ — Вгг + 6НгО Е' = 1,520 В 3) 1г+ 2е ~-21 Е' = 0,621 В 210г + 12Н+ + 10е — 1г + 6НгО Е' = 1,169 В 3.3.2.7.
При каком рН (при подкислении раствора) начнется окисление металлического золота до а) трехвалентиого и б) одновалентного состояния газообразным кислородом (р = 1 атм) в растворе с [С! ] = 1 моль. л '? АиС!г + е '- Аи + 2С! Е' = 1,154 В АиС!е + 2е — АиС!г + 2С1 Е' = 0,926 В АиС!4 + Зе ~- Аи + 4Д1 Е' = 1,002 В Ог + 4Н+ + 4е ' 2НгО (рН = О) Е' = 1,229 В 3.3.2.8. При каком рН (при подкислении раствора) начнется окисление металлического золота до а) одновалентного и б) трехвалентного состояния газообразным кислородом (р = 1 атм) в растворе с [!4СБ ] = 1 моль.
л 1? Аи(ХСБ)~ + 2е Аи(ХСБ)г + 2ХСБ Аи(МСБ) + е — Аи + 2НСБ Аи(!чСБ)е + Зе — Аи + 4!чСБ Ог + 4Н+ + 4е 2НгО (рН=О) 3.3.3. Константа равновесия окислительно-восстановительных процессов 3.3.3.1. Рассчитайте константу равновесия реакции: 2Мпг++2НгО ' Миг+ + МпОг+4Н+ Е'(Миг+/Миг+) = 1,51 В; Е'(МпОг/Миг+) = 0,95 В 3.3.3.2. Рассчитайте константу равновесия реакции МпОе + 5Рег+ + 8Н+ Миг+ + 5Ре + + 4НгО Е'(МпОе /Мп +) = 1,51 В; Е'(Рог+/Рог+) = 0,77 В З.З.З.З.
В стандартных условиях может происходить реакция 2Рег+ + Рео — ' ЗРег+ 34 Глава 3. Химическая термодинамика 3.3.3.4. В стандартных условиях может происходить реакция 2Гез+ + Гео ЗГе 1) Является ли реакция термодинамически возможной, если в реакционный раствор добавить С?4 до концентрации 1 моль л '? 2) Как изменится при этом константа равновесия? Е'(Ге~т/Ге~т) = 0,77 В К„, ([Ге(С.'~)о]~ ) = 1. 10зз Е'(Гез+/Гео) = — 0,44 В К „([Ге(СН)з]~ ) = 1.10зз Считайте, что концентрации комплексных ионов Ге(П) и Ге(П1) равны 1 моль л 3.3.3.5. В стандартных условиях может происходить реакция 2Сп+ Сиз+ + Спо 1) Является ли реакция диспропорционирования термодинамически возможной, если к раствору соли Сп(1) добавить до концентрации 1 моль л ' а) ионы С1 и б) ионы Вг ? 2) Как изменится в этих случаях константа равновесия реакции диспропорционирования? Е'(Сп+/Спо) = 0,520 В Е.(С„и+/Си+) = 0,153 В Образованием комплексов [СпС!з] и [СпВгз] пренебрегите.
3.3.3.6. В стандартных условиях при рН = 0 может происходить ре- акция диспропорционирования соединений марганца(П1). Как из- менится константа равновесия этой реакции при повышении рН до 10? Мпзе + е- ~~ Мпзт МпОз + 4Н+ + е Мпз+ + 2НзО Мп(ОН)з + е — Мп(ОН)з + ОН МпОз + 2НзО + е ~ Мп(ОН)з + ОН Е'= 1,51 В Е'= 0,95 В Е'= 0,25 В Е'= 0,15 В 1) Является ли эта реакция термодинамически возможной при рН= 7? 2) Как изменится константа равновесия реакции восстановления Ге(П1) металлическим железом при изменении рН от 0 до 7? Е'(Ге~~/Гео) = — 0,44 В; ПР[Ге(ОН)з] = 1,0 10 м Е'(Ге'+/Гез+) = 0,77 В; ПР[Ге(ОН)з] = 3,8 10 зз З.З. Окислительно-восстановительные процессы 35 ?ЗГНгдд, кДж моль гдд Дж моль ° К 3.3.3.8.
При взаимодействии дихромата калия с раствором хлоро- водородной кислоты может происходить реакция К2Сгг02 + 14НС1 2СгС!з + 2КС1+ ЗС!г? +7Н20 1) Пойдет ли реакция в стандартных условиях (с = 1 моль. л р = 1 атм) при Т = 298 К? 2) Определите константу равновесия этой реакции в стандартных условиях. 3) Определите Е'(Сг2022 /2Сг +), если Е'(С12/2С! ) = 1,359 В; Г = 96500 Кл моль Сгг022 (р-р) -1491,9 270,5 Сгз+ ( -236,1 — 215,6 Н+(р-р) 0 0 С1 (р-р) — 167,2 56,6 НгО(ж.) — 286,0 70,0 (3!Наев, кДж моль ~299~ Дж ' моль ° К С!г(г.) 0 222,9 уН299 кДЖ мОль Я Д 3.3.3.9. При взаимодействии раствора нитрата ртути(11) с металли- ческой ртутью может происходить следующая реакция: Нб(ХОз)г + Н8 Н82(ь!Оз)г 1) Пойдет ли реакция в стандартных условиях (с = 1 моль л ', р=1атм) приТ=298К? 2) Определите константу равновесия реакции в стандартных Условиях.
3) Определите Е'(2Н8~+/Нб~~е), если Ед(Н8ге/2Н о) 0 79 В Р = 96500 Кл - моль 3.3.3.7. При взаимодействии раствора хлорида железа(1П) с сероводородом может происходить реакция 2РеС1з + Н28 — 2РеС!2 + ЯЗ +2НС! 1) Пойдет ли реакция в стандартных условиях (с = 1 моль л ', р = 1 атм) при Т = 298 К? 2) Определите константу равновесия реакции в стандартных условиях. 3) Определите Е'(РезтЯег+), если Е'(89/Н28) = 0,142 В; Г=96500 Кл моль г. Ре +(р-р) Рез+(р-р) Н28(г.) Я(кр.) Н+(р-р) — 87,2 — 46,2 — 20,9 0 0 -110,9 -309,2 193,2 31,9 0 36 Глава 3. Химическая термодинамика Н8 ~(р-р) Н8~+(р-р) Н8(ж.) ХОз (р-р) 174,0 168,2 0 — 207,5 -22,6 74,1 75,9 147,3 Ь?Нтев, кДж.
моль Етэв, Дж 3.3.3.10. В растворе ионы Рез+ восстанавливаются 1 -ионами в стандартных условиях. 1) Пойдет ли в стандартных условиях (с = 1 моль л р = 1 атм) при Т = 298 К реакция 2Кз[Ре(СХ)е] + 2К1 2К4[Ре(СЯ)е] + 1э 2) Определите константу равновесия этой реакции в стандартных условиях. 3) Определите Е'([Ре(СХ)~ ~/Ре(СН)~е ]), если Е' (1з/21 ) = 0,536 В; Е = 96500 Кл моль [Ре(С!Ч)е]~ (р-р) [Ре(СХ)е[~ (р-р) 1 (р-р) 1е(кр.) Ь!Н;ее, кДж.моль ' 635,1 530,1 — 55,9 0 Беж, Дж. моль '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
