Контрольная работа по "Химии"

Контрольная работа 2

1 К каким типам окислительно-восстановительных реакций относятся предложенные ниже реакции:

А) К₂Сr₂O₇ + 2BaCl₂ + H₂O = 2BaCrO₄ + 2HCl + 2KCl

Б) AgNO₃ + 3I₂ + 3H₂O = AgIO₃ + 5HI + HNO₃

В) Ag₂O + H₂O₂ = O₂ + 2Ag + H₂O

Г) (NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

Д) 2H₂O₂ = O₂ + 2H₂O

Обоснуйте свой выбор. Охарактеризуйте  на конкретных примерах черты сходства и различия реакций диспропорционирования с межмолекулярными и внутримолекулярными окислительно-восстановительными реакциями.

Решение:

А) К₂⁺Сr₂⁺⁶O₇^-2 + 2Ba⁺²Cl₂^- + H₂⁺O^-2 = 2Ba⁺²Cr⁺⁶O₄^-2 + 2H⁺Cl^- + 2K⁺Cl^-

Эта реакция не относится  к  окислительно-восстановительным, т.к. элементы не меняют свою степень окисления.

Б) Ag⁺N⁺⁵O₃^-2 + 3I₂⁰ + 3H₂⁺O^-2 = Ag⁺I⁺⁵O₃^-2 + 5H⁺I^- + H⁺N⁺⁵O₃^-2

Это реакция диспропорционирования. Степень окисления меняет только однин элемент (йод).

В) Ag₂⁺O^-2 + H₂⁺O₂^- = O₂⁰ + 2Ag⁰ + H₂⁺O^-2

Это межмолекулярная окислительно-восстановительная  реакция. Степень окисления меняют атомы (серебро и кислород) в различных  молекулах.

Г) (N^-3H₄⁺ )₂Cr₂⁺⁶O₇^-2 = Cr₂⁺³O₃^-2 + N₂⁰ + 4H₂⁺O^-2

Это внутримолекулярная окислительно-восстановительная  реакция. Степень окисления меняют разные атомы (азот и хром) одной  молекулы.

Д) 2H₂⁺O₂^- = O₂⁰ + 2H₂⁺O^-2

Это реакция диспропорционирования. Степень окисления меняет только однин элемент (кислород).

Т.о. в общим между межмолекулярной окислительно-восстановительной реакцией и внутримолекулярной является изменение степени окисления разных атомов. Но в межмолекулярной окислительно-восстановительной реакции степень окисления меняют атомы разных молекул, а во внутримолекулярной – атомы одной молекулы.

Общим, между межмолекулярной  окислительно-восстановительной реакцией и реакцией диспропорционирования является изменение степени окисления элементов разных молекул. Но в межмолекулярной окислительно-восстановительной реакции степень окисления меняют разные атомы, а в реакции диспропорционирования – атомы одного элемента.

 

2 Соль, полученную при взаимодействии 30 г алюминия и 48 г серы, обработали избытком воды. Образовавшийся газообразный продукт пропустили через 10 л 0,2 М раствора сульфата кадмия (ıı), взятого в избытке. Определите остаточную концентрацию сульфата кадмия в растворе (моль/л). Изменением объема раствора в ходе реакции можно пренебречь.

Решение:

30г     48 г   х г

2Al + 3S = Al₂S₃

2∙27г  3∙32г  150 г

 

Молярные массы:

М(Al) = 27 г/моль

М(S) = 32 г/моль

М(Al₂S₃) = 150 г/моль

М(H₂S) = 34 г/моль

М(CdSO₄) = 208 г/моль

 

Находим, какое вещество взято в избытке:

n(Al) = = 0,55 моль – в избытке

n(S) = = 0,5 моль

Масса Al₂S₃:

m(Al₂S₃) = х = = 75 г

75 г                                            у г         

3Al₂S₃ + 18H₂O = 6Al(OH)₃ + 9H₂S

3∙150 г                                       9∙34 г

Масса H₂S:

m(H₂S) = у = = 51 г

51 г       z г

H₂S + CdSO₄ = CdS + H₂SO₄

34 г       208 г

Масса CdSO₄:

m(CdSO₄) = z = = 312 г

Масса CdSO₄ в 10 л 0,2 М растворе:

m(CdSO₄) = С(CdSO₄)∙ М(CdSO₄)∙V = 0,2∙208∙10 = 416 г

После реакций осталось 416 – 312 г = 104 г CdSO₄

Остаточная концентрация сульфата кадмия в растворе (моль/л):

С(CdSO₄) =   =   = 0,05 моль/л

 

3 При растворении оксида свинца (ıν) в азотнокислом растворе нитрата марганца (ıı) происходит изменение окраски. Добавление какого реагента вызывает обесцвечивание полученной смеси? Используя метод полуреакций, напишите уравнения реакций, объясняющие описанные превращения.

Решение:

При растворении оксида свинца (ıν) в азотнокислом растворе нитрата марганца (ıı) происходит изменение окраски: раствор приобретает малиново-розовую окраску, за ччет образования HMnO₄

Mn²⁺ + 4H₂O -5ē = MnO₄^- + 8H⁺       2      восстановитель (окисление)

PbО₂ + 4Н⁺ + 2ē = Pb²⁺ + 2Н₂О         5        окислитель (восстановление)

2Mn²⁺ + 5PbО₂ + 8H₂O + 20 Н⁺ = 2MnO₄^- + 5Pb²⁺ + 16Н⁺ + 10Н₂О

2Mn²⁺ + 5PbО₂ + 4Н⁺ = 2MnO₄^- + 5Pb²⁺ + 2Н₂О

2Mn(NO₃)₂ + 5PbO₂ + 6HNO₃ = 2HMnO₄ + 5Pb(NO₃)₂ + 2H₂O

 

Обесцвечивание раствора может вызвать добавление восстановителей, например, HCl:

MnO₄^- + 8H⁺  +5ē = Mn²⁺ + 4H₂O     2        окислитель (восстановление)

2Cl^- -2ē = Cl₂                                         5        восстановитель (окисление)

2MnO₄^- + 10Cl^- + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 5Cl₂  + 8H₂O  

2HMnO₄ + 14HCl = 2MnCl₂ + 5Cl₂  + 8H₂O  

 

4 Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения фосфора. Укажите условия реакций и назовите полученные продукты.

Решение:

А) Ca₃(PO₄)₂ + 5C + 3SiO₂ = 2P = 3СaSiO₃ + 5CO

Р – фосфор

СaSiO₃ – силикат кальция

CO – оксид углерода (ıı)

Реакцию ведут при 1800⁰С.

Б) 2Р + 3Са = Са₃Р₂

Са₃Р₂ – фосфид кальция

В) Са₃Р₂ + 6Н₂О = 3Са(OH)₂ + 2PH₃

Са(OH)₂ – гидроксид кальция

PH₃ – фосфин

Г) PH₃ + HI = PH₄I

PH₄I  - иодид фосфония

Д) PH₄I + NaOH = NaI + PH₃ + H₂O

NaI – иодид натрия

PH₃ – фосфин

 

5 В пяти пробирках без надписи находятся водные растворы средних натриевых солей различных кислот: сернистой, тиосерной, сероводородной, азотистой и соляной. С помощью одного реактива различите соли. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение:

Различить соли можно с  помощью нитрата серебра, который  образует осадки различного цвета и  различной растворимости.

1. Na₂SO₃ + 2AgNO₃ = Ag₂SO₃↓ + 2NaNO₃

                                 Белый кристаллический

Осадок растворим в  азотной кислоте:

Ag₂SO₃ + 2HNO₃ = 2AgNO₃ + H₂O + SO₂↑

Выделяющийся SO₂ имеет характерный запах.

2. Na₂S₂O₃ + 2AgNO₃ = Ag₂S₂O₃↓ + 2NaNO₃

                                                 Белый 

Выделившийся осадок быстро желтеет, буреет и чернеет, превращаясь  в сульфид серебра:

Ag₂S₂O₃ + Н₂О = Ag₂S↓ + H₂SO₄

                             Черный

 

3. Na₂S + 2AgNO₃ = Ag₂S↓ + 2NaNO₃

                                       Черный

 

4. NaNO₂ + AgNO₃ = AgNO₂↓ + NaNO₃

                                  Бесцетные кристаллы

 

5. NaCl + AgNO₃   =  AgCl↓ + NaNO₃

                       Белый творожистый

Осадок не растворим в  кислотах.

 

6 Как изменяются окислительно-восстановительные свойства в ряду соединений ıν-А подгруппы в максимальной степени окисления? Для аргументированного ответа сравните устойчивость этих соединений. Объясните невозможность существования галогенидов Pb⁴⁺ (хлоридов, бромидов, иодидов).

Ответ:

Как и в других главных  подгруппах периодической системы  элементов, у элементов в подгруппе  ıν-А при переходе сверху вниз становится все более устойчивой низкая степень окисления +2. Это говорит о возрастании окислительных свойств при переходе от углерода к свинцу.

Увеличение стабильности степени окисления +2 с ростом порядкового  номера элемента подтверждают следующие  данные:

Ge + GeO₂ = 2GeO  ΔG⁰ = 83 кДж

Sn + SnO₂ = 2SnO  ΔG⁰ = 8 кДж

Pb + PbO₂ = 2PbO  ΔG⁰ = - 159 кДж

               

Pb⁴⁺ - очень сильный окислитель. Поэтому, например, сосуществование I^- (восстановитель) и Pb⁴⁺ исключено, не существует PbI₄, PbBr₄, а PbCl₄ – очень нестойкое соединение.              

               

7 При попадании на ткань растворов перманганата калия остаются бурые пятна, не смывающиеся при обычной стирке. Каков химический состав пятен? Предложите три различных химических способа удаления пятен. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Ответ:

Химический состав пятен  – диоксид марганца MnO₂.  
Чтобы их удалить, можно обработать пятно пероксидом водорода, щавелевой кислотой или иодидом калия.

MnO₂ + H₂O₂ = MnO + H₂O + О₂

MnO₂ + Н₂С₂O₄ + H₂SO₄ = MnSO₄ + 2H₂O + 2CO₂

MnO₂ + 2KI + 2H₂SO₄ = MnSO₄ + I₂ + K₂SO₄ + 2H₂O

 

8 Объясните химизм бактерицидного действия хлора и йода.

Ответ:

В настоящее время хлорирование воды является одним из наиболее широко распространенных профилактических мероприятий, сыгравших огромную роль в предупреждении водных эпидемий. Этому способствует доступность метода, его дешевизна  и надежность обеззараживания, а  также многовариантность, т. е. возможность обеззараживать воду на водопроводных станциях, передвижных установках, в колодце (при его загрязнении и ненадежности), на полевом стане, в бочке, ведре и во фляге. Принцип хлорирования основан на обработке воды хлором или химическими соединениями, содержащими хлор в активной форме, обладающей окислительным и бактерицидным действием.

Химизм происходящих процессов  состоит в том, что при добавлении хлора к воде происходит его гидролиз: CI₂ +H₂O =  HOCl + HCl т. е. образуются соляная и хлорноватистая кислота.  Для йода аналогично:

I₂ +H₂O =  HOl + Hl

 Во всех гипотезах, объясняющих  механизм бактерицидного действия  хлора, хлорноватистой кислоте  отводят центральное место. Небольшие  размеры молекулы и электрическая  нейтральность позволяют хлорноватистой  кислоте быстро пройти через  оболочку бактериальной клетки  и воздействовать на клеточные  ферменты (SH-группы;) важные для обмена веществ и процессов размножения клетки. Это подтверждено при электронной микроскопии: выявлено повреждение оболочки клетки, нарушение ее проницаемости и уменьшение объема клетки.

9. Кремний и углерод

• растворяются в щелочах
• растворяются в воде
• образуют галогениды
• окисляют активные металлы
• не окисляют активные металлы

10. В ряду напряжений  металлов кальций стоит перед  натрием, поскольку

• металлический кальций активнее натрия
• энергия гидратации ионов Na⁺   больше энергии гидратации ионов Ca⁺
• энергия гидратации ионов Ca⁺ больше энергии гидратации ионов Na⁺  
• число валентных электронов кальция больше чем у натрия
• имеет меньший электронный потенциал

11. В подгруппе халькогенов сверху вниз

• уменьшается радиус атома
• увеличивается радиус атома
• увеличивается электроотрицательность элементов
• уменьшается электроотрицательность элементов

12. Ряд, в котором все  вещества реагируют с соляной  кислотой как окислители

• NH₃, MnO₂, CuO
• Zn, MnO₂, CaCo₃
• AgNO₃, Al(OH)₃, Fe
• KMnO₄, MnO₂, F₂
• CaO, Na, Ca(OH)₂