close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

МУ 02

код для вставкиСкачать
МУ для заочников (часть - 2)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "МАМИ" Кафедра "Химия" Одобрено А.Я. Бочкарева методической комиссией Н.А. Гурьева по общенаучным дисциплинам ХИМИЯ программа, краткие методические указания, решение типовых задач, контрольные задания для студентов I курса заочного обучения всех специальностей МГГУ "МАМИ" Часть II Под редакцией к.х.н..,
доц.. Гурьевой НА. МОСКВА 2011 2
ПРЕДИСЛОВИЕ Контрольные задания предназначены для студентов 1-го курса заочного обу-
чения МГТУ «МАМИ». Во II семестре студент должен выполнить второе кон-
трольное задание по химии, состоящее из восьми задач. Варианты II контрольно-
го задания приведены в таблице 9. Контрольная работа должна быть аккуратно оформлена, выполнена в отдельной тетради. Для замечаний рецензента следует обязательно оставлять по-
ля. Условия задачи необходимо писать в том порядке, в каком они указаны в за-
дании. Работа должна быть студентом подписана и датирована. Контрольная работа отсылается в институт на рецензирование не позднее 30 мая соответствующего учебного года. Если контрольная работа не зачтена преподавателем, нужно выполнить ее второй раз в соответствии с указаниями рецензента и выслать на повторное ре-
цензирование вместе с не зачтенной работой. При выполнении второго контрольного задания студент должен использо-
вать литературу, указанную в части II. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ II ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ (ОВР) Понятие о степени окисления (окислительное число) элемента, правила ее определения. Процессы окисления и восстановления. Окислители и восста-
новители. Окислительно-восстановительная способность нейтральных ато-
мов в зависимости от положения их в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Окислительно-восстановительная способность элементов в зависимости от степени их окисления. Типы окислительно-
восстановительных реакций. Подбор коэффициентов в уравнениях ОВР ме-
тодом электронного баланса. ПРИМЕР. Подберите с помощью электронного баланса и расставьте коэффициенты в следующем уравнении окислительно-восстановительной реакции: NaCr0
2
+ Вг
2
+ NaOH → NaBr + Na
2
Cr0
4
+ Н
2
О. РЕШЕНИЕ: Определим степень окисления элементов, входящих в состав молекул реагирующих веществ и продуктов реакции, выделим эле-
менты, у которых она изменилась. NaCr0
2
+ Вг
2
+ NaOH → Na
2
CrO
4
+ NaBr + H
2
O Изменили степень окисления два элемента: хром и бром. Составим схему перехода электронов. восстановитель 2| Сг
+3
- Зē → Сг +6
процесс окисления окислитель 3 | Вг
2
+ 2ē → 2Вг
-
процесс восстановления Согласно закону электронейтральности, число электронов, теряемых восстановителем, должно быть равным числу электронов, присоединяемых 3
окислителем. Для этого находим наименьшее общее кратное для отданных и принятых электронов. Оно равно шести. Разделив 6 на 2, получаем коэф-
фициент для окислителя и продукта его восстановления, при делении 6 на 3 получаем коэффициент для восстановителя и продукта его окисления. Полученные коэффициенты для восстановителя и окислителя ставим в уравнение реакции: 2NaCrO
2
+ ЗВг
2
+ NaOH → 2Na
2
СrO
4 + 6NaBr + Н
2
О. Определив число атомов натрия справа, найдем коэффициент для NaOH, а затем определим коэффициент для Н
2
0. 2NaCr0
2
+ 3Br
2
+ 8NaOH = 2Na
2
Cr0
4
+ 6NaBr+ 4H
2
0. Правильность составленного уравнения проверяем по числу атомов кислорода: в левой и правой частях уравнения число атомов кислорода должно быть одинаково: 12 == 12. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ . 241. С помощью электронного баланса подберите коэффициенты для следующих уравнений окислительно-восстановительных реакций: a) Zn + KNO
2
+ КОН + Н
2
0 → NН
3
+ К
2
[Zn(OH)
4
] б) КNO
2
+ РbО
2
+ НCl → КNО
3 + PbCl
2
+ Н
2
О Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое-восстановителем. Укажите процессы окисления и восстановления. К какому типу окислительно-восстановительных реакций относятся указан-
ные реакции? 242. Смотрите условие задачи 241. a)FeS0
4 + K
2
Cr
2
O
7 +H
2
S0
4
→ Fe
2
(S0
4
)
3 + Cr
2
(S0
4
)
3 + K
2
S0
4 + H
2
0 6) H
2
S0
3 + НClО
3
→ H
2
S0
4
+ НС1 243. Смотрите условие задачи 241. а) As
2
O
3
+ HNO
3
+ Н
2
О → H
3
AsO
4
+ NO б) KNO
2 + H
2
S0
4
→ KN0
3
+ K
2
S0
4
+ NO + H
2
0 244. Смотрите условие задачи 241. а) As
2
O
3
+ I
2
+ КОН → KI + К
3
Аs0
4
+ Н
2
О б) Bi + НNO
3
→ Bi(NO
3
)
3
+ NO + Н
2
О 245. Смотрите условие задачи 241. а) Fe
2
(S0
4
)
3
+ AsH
3
→ As + FeS0
4
+ H
2
S0
4
б) КIO
3
+ KI + H
2
S0
4
→ I
2 + K
2
S0
4
+ H
2
O 4
246. Смотрите условие задачи 241. a) NaNO
2
+ KMn0
4
+ H
2
S0
4
→ NaNO
3
+ MnS0
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O 6) Na
2
SO
3
→ Na
2
S0
4
+ Na
2
S 247. Смотрите условие задачи 241. а) Al + К
2
Сг
2
0
7
+ H
2
S0
4
→ Аl
2
(SO
4
)
3
+ Cr
2
(S0
4
)
3
+ K
2
S0
4
+ H
2
0 б) Сг
2
O
3
+ КClO
3
+ КОН → К
2
СгO
4
+ КС1 + H
2
0 248. Смотрите условие задачи 241. а) FeS + НNО
3
→ Fe(NO
3
)
2
+ S + N0 + H
2
0 б) Н
2
O
2
+ KMn0
4
+ Н
2
S0
4
→ О
2
+ MnS0
4
+ K
2
S0
4
+ Н
2
О 249. Смотрите условие задачи 241. a) H
2
S + KMn0
4
+ H
2
S0
4
→ S + MnS0
4
+ K
2
S0
4
+ Н
2
О 6) Cl
2
+ H
2
O → HClO + НСl 250. Смотрите условие задачи 241. а) СгСl
3
+ Н
2
О
2
+ NaOH → Na
2
СrO
4
+ NaCI + Н
2
О б) КClO
3
→ КClO
4
+ КС1 251. Смотрите условие задачи 241. а) Cr
2
(S0
4
)
3
+ Br
2
+ NaOH → Na
2
CrO
4
+ Na
2
S0
4
+ NaBr + Н
2
O б) Сu + HNO
3
→ Cu(NO
3
)
2 + NO + H
2
O 252. Смотрите условие задачи 241. а) KNO
2
+ К
2
Сг
2
O
7 + Н
2
SO
4
→ КNО
3
+ Cr
2
(SO
4
)
3
+ K
2
S0
4
+ H
2
O б) КClO
3
→ КС1 + О
2
253. Смотрите условие задачи 241. a) KI + КClO
3
+ H
2
SO
4
→ I
2 + КС1 + K
2
S0
4
+ H
2
0 6)H
2
S + Na
2
SO
3
+ H
2
S0
4
→ S + Na
2
S0
4
+ Н
2
0 254. Смотрите условие задачи 241. а) КMnO
4
+ NaN0
2
+ Н
2
О → NaNO
3
+ MnO
2
+ КОН б) (NH
4
)
2
Cr
2
O
7
→ Сг
2
О
3
+ N
2
+ Н
2
0 5
255. Смотрите условие задачи 241. а) H
2
S + Н
2
S0
3
→ S + Н
2
0 б) KN0
2
+ PbO
2
+ НС1 → KN0
3
+ PbCl
2
+ Н
2
0 256. Смотрите условие задачи 241. а) KI + KIO
3
+ H
2
S0
4
→ I
2 + K
2
S0
4
+ H
2
0 б) Cl
2
+ КОН → КClO + КС1 + Н
2
0 257. Смотрите условие задачи 241. а) KI + KIO
3
+ H
2
S0
4
→ I
2
+ K
2
S0
4
+ Н
2
0 б) Cd + КMnO
4
+ H
2
S0
4 → CdS0
4
+ MnS0
4
+ K
2
S0
4
+ Н
2
0 258. Смотрите условие задачи 241. a) HCl + K
2
Cr
2
O
7
→ Cl
2
+ CrCl
3
+ KCl + H
2
O б) S + NaOH → Na
2
SO
3
+ Na
2
S + H
2
O 259. Смотрите условие задачи 241. а) FeS + HNO
3
→ Fe(NO
3
) 2
+ S + NO + H
2
O б) NH
3
+ O
2 → N
2
+ H
2
O 260. Смотрите условие задачи 241. a) HBr + KMnO
4
→ Br
2
+ KBr + MnBr
2
+ H
2
O б) AgNO
3
→ Ag + NO
2 + O
2
261. Смотрите условие задачи 241. a) Au + HNO
3
+ HCl → AuCl
3
+ NO + H
2
O б) P + H
2
O → H
3
PO
4
+ PH
3
262. Смотрите условие задачи 241. a) BiCl
3
+ SnCl
2
+ NaOH → Bi + Na
2
SnO
3
+ NaCl + H
2
O б) Cu(NO
3
) 2
∙ 3H
2
O → CuO + NO
2
+ O
2
+ H
2
O 263. Смотрите условие задачи 241. a) Ca(NO
2
)
2
+ KMnO
4
+ H
2
SO
4
→ Ca(NO
3
)
2
+ MnSO
4
+ K
2
SO
4
+ H
2
O б) KClO
3 → KCl + O
2
264. Смотрите условие задачи 241. 6
a) Zn + HNO
3
→ Zn(NO
3
)
2
+ NH
4
NO
3
+ H
2
O б) Ca(OH)
2
+ Cl
2 → Ca(ClO)
2
+ CaCl
2
+ H
2
O 265. Смотрите условие задачи 241. a) KBr + KBrO
3
+ H
2
SO
4 → Br
2
+ K
2
SO
4
+ H
2
O б) P + HIO
3
+ H
2
O → H
3
PO
4
+ HI 266. Смотрите условие задачи 241. а) Au + HN0
3 + HC1 → AuCl
3
+ NO + Н
2
О б) Рb(NO
3
)
2
→ РbO
2
+ N0
2
267. Смотрите условие задачи 241. а) К
2
МпO
4
+ H
2
O → KMnO
4
+ MnO
2
+ КОН б) H
2
S + НNО
3
→ H
2
S0
4
+ NO + H
2
O 268. Смотрите условие задачи 241. а) NaVО
3
+ KI + H
2
S0
4
→ I
2
+ V
2
(SO
4
)
3
+ Na
2
SO
4
+ K
2
SO
4 + Н
2
0 б) Pb + PbO
2
+ H
2
S0
4
→ PbS0
4
+ H
2
O 269. Смотрите условие задачи 241. a) МnS0
4 +NаBiO
3 +НNO
3
→ Вi(NО
3
)
3 + HMn0
4 +Na
2
S0
4 +NaN0
3
+H
2
0 6) Zn + Н
3
АsO
3 + HC1 → ZnCl
2
+ АsН
3
+ Н
2
О 270. Смотрите условие задачи 241. а) MnS0
4
+ РbО
2
+ HNO
3
→ PbS0
4
+ РЬ(NО
3
)
2 + НMnO
4
+ Н
2
О б) Н
3
АsО
3 + I
2
+ Н
2
О → Н
3
АsO
4
+ HI ЭЛЕКТРОХИМИЯ ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Механизм возникновения двойного электрического слоя. Типы двойных электрических слоев. Электродный потенциал металла. Зависи-
мость величины электродного потенциала от природы электрода, темпера-
туры и активной концентрации ионов в растворе. Формула Нернста. Уст-
ройство и принцип действия стандартного водородного электрода. Ряд на-
пряжений металлов. Гальванические элементы: обратимые и необратимые. Электродвижущая сила (ЭДС) гальванических элементов. Явление поляри-
зации в гальваническом элементе. Аккумуляторы. Устройство свинцового аккумулятора. Понятие о топливном элементе. 7
ПРИМЕР 1. Вычислите величину электродного потенциала меди в 0,001 М растворе CuS0
4
. РЕШЕНИЕ. Зависимость величины электродного потенциала металла от концентрации его ионов в растворе выражается уравнением Нернста: IgC
n
ЕЕ
059,0
0
+=
, гдe Е - искомый потенциал металла, Е° - стандартный потенциал металла, n - заряд иона металла в растворе его соли, С - концентрация ионов металла в растворе. Стандартный потенциал меди (E
0
Cu/Cu
2+
) равен + 0,34 В (см.таб.10), за-
ряд ионов меди в растворе соли CuS0
4
равен +2, концентрация ионов меди - 0,001 моль/л. Подставив эти величины в уравнение Нернста, получим иско-
мый потенциал меди E
Cu/Cu
2+
= + 0,34 + 0,059/2
.
lg 0,001 = 0,25 В ПРИМЕР 2. Исходя из значений стандартных электродных потенциалов и энергии Гиббса ∆G
0
298, укажите, можно ли в гальваническом элементе осуществить следующую реакцию: Fe
0
+ Сu
2+
↔ Cu
0
+ Fe
2+
РЕШЕНИЕ. Составим схему гальванического элемента: Fe/Fe
2+
// Cu
2+
/Cu Пользуясь таблицей стандартных электродных потенциалов металлов, определяем катод и анод в этом элементе, для чего сравниваем значения ве-
личин стандартных электродных потенциалов для железа и меди. Они соот-
ветственно равны - 0,44 В и + 0,34 В. Металл, имеющий меньшую величину электродного потенциала, будет являться анодом (-) и на нем будет проте-
кать процесс окисления: Fe - 2e → Fe
2+
, металл с большей величиной элек-
тродного потенциала будет служить катодом (+) и на нем будет протекать процесс восстановления: Cu
2+
+ 2 e → Cu
0
. Электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента определяется по формуле : ЭДС=Е
катод
- Е
анод
= Е
о-ль
- Е
в-ль
= Е
0
Cu/Cu
2+
- Е
0
Fe/Fe
2+
= +0,34 - (-0,44)= 0,78 В Изменение энергии Гиббса ∆G
0
298
с ЭДС гальванического элемента связано соотношением: ∆G
0
298 = - n • F • ЭДС, где n - число электронов, при-
нимающих участие в реакции; F - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль; ЭДС - электродвижущая сила гальванического элемента. Следовательно, ∆G
0
298 = - 2 • 96500 • 0,78 = -150540 Дж. 8
Т.к. ∆G
0
298
< 0, то данная в условии задачи реакция Fe
0
+ Cu
2+
↔ Cu
0 + Fe
2+
будет протекать самопроизвольно слева направо. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 271. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов и рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из медной и кадмиевой пластин, опущенных в растворы собственных солей с концен-
трациями, равными 0,1 моль/л. Изменится ли ЭДС элемента, если концен-
трация растворов возрастет в 10 раз? (Ответ: 0,74 В; не изменится) 272. Рассчитайте ЭДС концентрационного гальванического элемента, в котором один никелевый электрод находится в 0,0001 М растворе, а другой такой же электрод - в 0,01 М растворе сульфата никеля. (Ответ: 0,059 В) 273. Рассчитайте электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента, в котором установилось равновесие: Fе
0
+ Сu
2+ ↔ Fе
2+ + Сu
0 ,где ∆G
0
обр
Сu
2+
= + 66,2 кДж/моль, ∆G
0
обр
Fe
2+
= - 84,8 кДж/моль. (Ответ: ЭДС = 0,78 В) 274. Рассчитайте электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента, в котором при 298 К установилось равновесие: . Fе
0
+2Ag
+ ↔ Fе
2+ +2Ag
0
, если концентрации ионов Fe
2+ и Ag
+ соответ-
ственно равны 10
-2
моль/л и 10
-3
моль/л. (Ответ: ЭДС = 1,12 В). \ 275. Определите активную концентрацию ионов Си
2+ в растворе, если при 298 К ЭДС элемента, в котором установилось равновесие: Zn
0
+ Сu
2+ ↔ Zn
2+ + Сu
0
равна 1,16 B и активная концентрация ионов цинка равна 0,01 моль/л. (Огвет: 1,0 моль/л). 276. Составьте схему гальванического элемента, в котором установи-
лось равновесие: Fе
0
+2Ag
+ ↔ Fе
2+ +2Ag
0
рассчитывайте ЭДС этого эле-
мента, если концентрации ионов железа и серебра соответственно равны 0,0001 моль/л и 0,01 моль/л. Напишите электродные реакции, протекаю-
щие на электродах при работе данного элемента. (Ответ: 1,2 В). 277. Гальванический элемент составлен из стандартного цинкового электрода и хромового электрода, погруженного в раствор, содержащий ионы Сг
3+
. При какой концентрации ионов Сг
3+
ЭДС этого элемента будет равна нулю? (Ответ: 0,1 моль/л). 278. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых свинец является анодом, в другом - катодом. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС для каждого элемента при стандартных условиях. 279. Составьте схему гальванического элемента, представленного серебряной и железной пластинками, опущенными в растворы собственных солей со стандартными концентрациями. Напишите электродные реакции и рассчитайте ЭДС этого элемента. (Ответ: 1,24 В). 280. Гальванический элемент представлен схемой: 9
Pb/Pb(N0
3
)
2
//Sn(N0
3
)
2
/Sn 0,1 моль/л 1 моль/л Приведите уравнения анодного и катодного процессов токообразующей реакции и рассчитайте ЭДС этого элемента. (Ответ: 0,019 В). 281. Опишите устройство и принцип работы свинцового аккумулятора. 282. Составьте схему концентрационного гальванического элемента, со-
стоящего из двух цинковых пластинок, погруженных в растворы собственных солей с активными концентрациями ионов цинка 0,01 моль/л и 0,000001 моль/л. Укажите, когда элемент прекратит свою работу, а также вычислите ЭДС этого элемента. (Ответ: 0,12 В). 283. Никелевая пластинка опущена в раствор, содержащий ионы: Ag
+
, Pb
2+
, Na
+
Sn
2+
. Какие металлы и в какой последовательности будут выделяться из раствора? Напишите уравнения соответствующих реакций. 284. Гальванический элемент представлен схемой: Co/CoS0
4
(0,1 моль/л)//FеSO
4
(0,01моль/л)/Fе. Приведите уравнения анод-
ного и катодного процессов токообразующей реакции и рассчитайте ЭДС. (Ответ: ЭДС = 0,2 В). 285. Рассчитайте значение потенциалов водородного электрода при стандартном давлении водорода и рН = 2 и рН = 10. (Ответ:-0,117 В; -0,59 В). 286. При какой концентрации ионов Рb
2+
равновесный потенциал свинцового электрода при 298 К будет равен стандартному потенциалу нике-
левого электрода? (Ответ: 0,0001 моль/л). 287. При каком условии будет работать гальванический элемент, электроды которого сделаны из одного и того же металла? Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальваниче-
ского элемента, в котором два никелевых электрода опущены в растворы сульфата никеля с концентрациями 0,0001 моль/л и 0,01 моль/л. (Ответ: ЭДС=0,059 В). 288. Гальванический элемент представлен схемой: РЬ/РЬ(NО
3
)
2
(0,01 моль/л)//Zn(NO
3
)
2
(1,0 моль/л)/Zn. Напишите уравнения анодного и катодного процессов и рассчитайте ЭДС элемента. (Ответ: 0,575 В). 289. Гальванический элемент составлен схемой: Cu/CuS0
4
(0,01 моль/л)//AgNO
3
(0,01 моль/л)/Аg Приведите уравнения анодного и катодного процессов токообразующей реакции и рассчитайте ЭДС элемента. (Ответ: 0,401 В). 290. Пластинка кобальта опущена в раствор, содержащий одновременно ионы: Sn
2+
, Fe
2+
, Zn
2+
, Со
2+
, Ag
+
Объясните, какие металлы и в ка- кой последовательности будут выделяться из раствора? Напишите уравнения возможных реакций. 10
291. Составьте схемы двух гальванических элементов, в одном из которых никель является анодом, в другом - катодом. Напишите для каждого элемента уравнения электродных реакций и вычислите ЭДС каждого при стандартных условиях. 292. Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента, в котором установилось равновесие: Н
2
+ Cl
2 ↔ 2НС1. ∆G
0
298 обр.
НС1
(г)
= - 94,86 кДж/моль. (Ответ: 0,98 В). 293. Как устроен водородный электрод? От каких факторов зависит потенциал водородного электрода? Рассчитайте значение потенциала водо-
родного электрода при = 1 атм., t = 25°С, рН = 5. (Ответ: -0,295 В). 2
H
P
294. Рассчитайте стандартную ЭДС гальванического элемента, в котором установилось равновесие: Zn + 2Ag
+ ↔Zn
2+
+ 2Ag; ∆G
0
298 обр
Zn
2+
= - 146,5 кДж/моль; ∆G
0
298 обр
Ag
+ = +77,2 кД ж/моль. (Ответ: 1,56В.) 295. Напишите уравнения процессов, протекающих на аноде и катоде, и вычислите ЭДС следующего гальванического элемента: Sn/Sn
2+
(0,10 моль/л) // Ag
+
(0,01 моль/л) /Ag (Ответ: 0,841 В) 296. Чему равен потенциал цинкового электрода, погруженного в раствор хлорида цинка с концентрацией 0,0001 моль/л? (Ответ: - 0,878 В). 297. Концентрационный гальванический элемент составлен двумя цинковыми электродами, опущенными в растворы сульфата цинка с концен-
трациями ионов цинка 1,00 моль/л и 0,001 моль/л. Напишите схему указанного гальванического элемента, определите анод и катод в этом элементе и рассчитайте его ЭДС. (Ответ: 0,087 В). 298. Определите концентрацию ионов свинца (моль/л) в растворе, в который погружен свинцовый электрод Рb/Рb
2+
, если его потенциал равен -0,217 В. (Ответ: 0,001 моль/л). 299. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов гальванического элемента, состоящего из серебряной и свинцовой пластин, опущенных в растворы собственных солей с концентрациями, равными 1 моль/л. Рассчитайте ЭДС этого элемента. Изменится ли ЭДС этого элемента, если концентрацию растворов уменьшить в 10 раз? (Ответ: 0,93 В). 300. Напишите уравнения электродных реакций и вычислите ЭДС следующего гальванического элемента: Zn/Zn
2+
(0,01 моль/л) // Cu
2+
(0,1 моль/л) / Сu (Ответ: 1,13В). ЭЛЕКТРОЛИЗ Сущность электролиза. Последовательность разрядки ионов на электродах: восстановление на катоде, окисление на аноде. Электролиз расплавов и раство-
ров электролитов. Инертные и растворимые аноды. Потенциал разложения. Явление перенапряжения при электролизе. Законы Фарадея. Выход по току. Применение электролиза. 11
ПРИМЕР 1. Расплав содержит катионы: Cu
2+
, Fe
2+
, Pb
2+
. В какой последо-
вательности будут восстанавливаться на катоде при электролизе указанные ка-
тионы, если концентрация их одинаковая? РЕШЕНИЕ. Последовательность восстановления катионов на катоде при одинаковых концентрациях определяется величиной электродных потен-
циалов металлов. В первую очередь восстанавливаются катионы металла, имеющего наибольшую величину электродного потенциала, т.е. Cu
2+
(E
0
Cu/Cu
2+
= + 0,34 В), затем катионы свинца (E
0
Pb/Pb
2+
= -0,13 В) и, наконец, катионы Fe
2+
(E
0
Fe/Fe
2+
=
-0,44 В). ПРИМЕР 2. Сколько граммов меди теоретически должно выделиться на катоде при электролизе водного раствора сульфата меди в течение 30 минут при силе тока в 2 А? РЕШЕНИЕ. Согласно закону Фарадея, количество веществ, восстанавли-
вающихся на катоде и окисляющихся на аноде, пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит. Математическое выражение этого закона: Fn
IЭ
m
⋅
⋅
⋅
=
τ
, где m - масса выделившегося на электроде вещества; Э - эквивалентная масса; I - сила тока, А; τ - время, с; F- постоянная Фарадея, равна 96500 Кл. Э
Cu
= A/ n , где А - атомная масса меди; n - степень окисления меди. Э
Cu
= 64/2 = 32 32 .
2 .
30 .
60 m = 96500 = 1,1937 ≈ 1,2 г Cu КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 301. Определите силу тока, если за 40 минут при электролизе раствора сер-
ной кислоты на катоде выделилось 480 мл Н
2
, измеренного при нормальных ус-
ловиях. (Ответ: 1,7 A ). 302. В одном сосуде имеется раствор, содержащий ионы Cu
2+
, а в другом - раствор, содержащий ионы Bi
3+
. Сколько выделилось висмута, если масса вы-
делившейся меди 2 г? Через оба раствора пропущено одинаковое количество электричества. (Ответ: 4,4 г ). 303. На сколько г уменьшится масса серебряного анода, если через раствор AgNO
3
пропускать ток силой 2А в течение 33 мин. 20 с.? (Ответ: на 4,47 г ). 304. Какой силы ток следует пропускать через раствор в течение 1 часа 40 мин 25 сек, чтобы на катоде выделилось 1,4 литра Н
2
, измеренного при нор-
мальных условиях? (Ответ: 2A ). 12
305. При электролизе водных растворов каких веществ: CuCl
2
, K
2
SO
4
, NiSO
4
, NaCl - на катоде выделится водород? Составьте уравнения электрод-
ных процессов, имеющих место при электролизе перечисленных веществ. 306. При электролизе сульфата натрия получили 448 л Н
2
, измеренного при нормальных условиях. Напишите уравнения реакций, протекающих на нерас-
творимых аноде и катоде, рассчитайте, сколько времени длился электролиз, если сила тока была равна 100 А. (Ответ: 10,72 часа). 307. При электролизе водных растворов каких веществ: MgCl
2
, NaBr, AgNO
3
, Na
2
SO
4
- на аноде выделится кислород? Составьте уравнения электродных реакций для перечисленных веществ. 308. Через раствор сульфата кадмия пропущено 25 А
. ч электричества. При этом на катоде выделилось 42,5 г кадмия. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах. Рассчитайте выход по току. (Ответ: 80,5 %). 309. Электролиз раствора сульфата меди (II) проводили с медным анодом в течение 4 часов при силе тока 50 А. При этом выделилось 224 г меди. Вычислите выход по току. Составьте уравнения электродных реакций. (Ответ: 94,48 %). 310. Какие процессы идут на графитовых электродах при электролизе рас-
твора КОН? Сколько граммов вещества выделится на электродах при прохождении через раствор тока силой 6,7 А, если время электролиза 1 час? (Ответ: m
H
2
= 0,25 г; m
O
2
= 2,0 г). 311. Электролиз растворов сульфатов магния и меди (II) проводили в электролизерах, соединенных последовательно, на катоде одного из электролизеров выделилось 0,2 г H
2
, измеренного при нормальных условиях. Какие реакции протекали на электродах электролизеров? Сколько граммов вещества выделилось на других электродах электролизеров? (Ответ: m
Cu
= 6,35 г; = 1,6 г). 2
312. Напишите схемы электролиза расплава и раствора хлорида натрия. Чем отличается электролиз раствора NaCl от электролиза расплава NaCl? O
m
313. Сколько л водорода (нормальные условия) выделится при электролизе раствора нитрата калия, если пропустить 0,1 F электричества? (Ответ: 1,12л). 314. Какие процессы идут на графитовых электродах при электролизе рас-
твора КОН? Сколько г вещества выделится на электродах при прохождении через раствор тока силой 6,7А, если время электролиза 1 час? (Ответ: 0,25 г; 2 г). 315. При электролизе растворов каких солей: NaCI, K
2
S, KI, СuSO
4
- у ано-
да выделяется кислород? Составьте уравнения электродных процессов для всех вышеуказанных солей. 316. Из какого раствора выделится больше металла АuCl
2
или АиС1
3
, если через эти растворы пропустили одинаковое количество электри-
чества? Из какого раствора выделится больше хлора? Ответ подтвердите рас-
четами. 13
317. Составьте уравнения реакций, происходящих при электролизе раство-
ра и расплава КОН. 318. Составьте уравнения реакций, происходящих на электродах при элек-
тролизе расплава и раствора хлорида магния. 319. В двух электролизерах с графитовыми электродами происходит элек-
тролиз: а) раствора NaOH, б) расплава NaOH. Напишите уравнения электрод-
ных реакций, рассчитайте массу веществ, выделившихся на катоде, при прохождении 26,8 А . ч электричества в электролизерах. (Ответ:1 г, 23 г). 320. Через раствор сульфата железа (ІI) пропустили ток силой 13,4 А в течение 1 часа. Определите количество железа, которое выдели- лось на катоде, если выход по току равен 70%. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах. (Ответ: 13,96 г - теоретически, 9,8 г - фактиче-
ски) 321. При электролизе сульфата меди (II) на аноде выделилось 560 мл кислорода, измеренного при нормальных условиях. Сколько г меди выделилось на катоде? (Ответ: 3,18 г). 322. Электролиз сульфата меди (II) проводили в течение 15 мин. при силе тока 2,5 А, при этом выделилось 0,72 г меди. Составьте уравнения электродных процессов в случае медного и угольного анода. Вычислите выход по току. (Ответ: 97,3 %). 323. Электролиз раствора сульфата цинка (II) проводили с инертными электродами в течение 6,7 часа, в результате чего выделилось 5,6 л кислорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите силу тока и количество осажденного цинка при выходе его по току 70 %. (Ответ: 4 А; 22,88 г). 324. При электролизе растворов сульфатов магния и меди в электролизе-
рах, соединенных последовательно, на катоде одного из электролизеров выде-
лилось 0,2 г Н
2
, измеренного при нормальных условиях. Какие реакции протекали на электродах? Сколько г вещества выделилось на других электродах электролизеров? (Ответ: 6,35 г; 1,6 г). 325. При электролизе раствора сульфата меди (II) на аноде выделилось 280мл О
2
, измеренного при нормальных условиях. Сколько г меди выделилось на катоде? (Ответ: 1,59 г). 326. При электролизе CuBr
2
(инертные электроды) на одном из электродов выделилось 0,635 г меди. Сколько г брома выделилось на другом электроде, если выход по току брома составляет 90%? Составьте уравнения электродных реакций. (Ответ: 1,44 г). 327. При электролизе водного раствора нитрата серебра с нерастворимым анодом в течение 25 минут при силе тока 3А на катоде выделилось 4,8 г се-
ребра. Рассчитайте выход по току. (Ответ: 95,24%). 328. Определите время, необходимое для получения 1 кг металлического натрия при электролизе расплава гидроксида натрия при силе тока 2500 А. Выход по току равен 35%. Какой объем О
2
(нормальные условия) был при этом получен? (Ответ: 1ч 20 мин; 243,5 л). 329. Выход по току при получении металлического кальция при электро-
лизе расплава СаСI
2
равен 70%. Сколько электричества надо пропустить через электролизер, чтобы получить 200 г кальция? (Ответ: 385 А∙ч). 14
330. При рафинировании меди током 25 А выделяется за 4 часа 112 г меди. Рассчитайте вход по току (Ответ 94,4%) КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ Коррозия металлов и сплавов. Классификация коррозионных процессов по характеру разрушения поверхности металлов и механизму её протекания. Хи-
мическая коррозия её виды. Факторы ,влияющие на скорость химической кор-
розии .Защитные плёнки и их свойства. Электрохимическая коррозия и её ви-
ды. Скорость электрохимической коррозии и факторы влияющие на неё. Кор-
розия с водородной и кислородной деполяризацией. Способы защиты метал-
лов от коррозии: покрытия , легирование, удаление из окружающей среды аг-
рессивного компонента , электрохимические методы защиты, ингибиторы. Пассивное состояние металла. Экономические убытки , наносимые коррозией. ПРИМЕР 1.Какому типу коррозии подвергается углеродистая сталь при по-
вышенных температурах в атмосфере О
2, СО
2, Н
2
О (пар.)
? РЕШЕНИЕ При повышенных температурах исключается возможность обра-
зования на поверхности металла электролита, поэтому при повышенных тем-
пературах углеродистая сталь в атмосфере перечисленных выше газов подвер-
гается химической коррозии. На поверхности углеродистой стали в процессе коррозии, параллельно про-
текает реакция окисления железа до оксидов с образованием окалины (в со-
став окалины входит магнетит Fe
3
O
4
и гематит Fe
2
O
3
). С ростом температуры, вплоть до 575 С
0
, скорость коррозии остаётся примерно постоянной, но ,начиная с 575 С
0
, резко увеличивается. Этот факт связывают с появлением на границе металл-окалина вюстита (оксида железа FeO). Реакции обезуглерожи-
вания с участием карбида железа (цементита) протекают по следующим урав-
нениям: А) в атмосфере O
2
: Fe
3
C + O
2
→ 3Fe + CO
2
Б) в атмосфере CO
2
: Fe
3
C + CO
2
→ 3Fe + 2CO В) в атмосфере H
2
O
(пар)
: Fe
3
C + H
2
O → 3Fe + CO + H
2 Таким образом, поверхностный слой металла обедняется цементитом , что влияет на твёрдость и прочность металла. Специфично влияет на коррозион-
ную стойкость стали Н
2 вызывая её хрупкость, т.е. резкое снижение прочно-
сти. Водородная хрупкость объясняется не только обезуглероживанием стали за счёт восстановления цементита водородом, но и такими явлениями, как мо-
лизация атомарного водорода, находящегося в кристаллической решётке ста-
ли, и образование по границам зёрен металла паров воды и метана. Каждый из процессов приводит к регенерированию газа, создающего в замкнутом объёме 15
металла колоссальное давление . Это в свою очередь вызывает появление мно-
гочисленных микротрещин, понижающих прочность металла. ПРИМЕР 2. В каком случае коррозия металла с водородной деполяризацией будет протекать с большей скоростью: a) Zn – Cu (pH=12) б) Zn – Pb (pH=8) в) Zn – Ag (pH=2) г) Zn – Sn (pH=6) РЕШЕНИЕ. Во всех представленных гальванопарах цинк будет являться анодом, т.к. имеет наименьшую величину стандартного электродного потен-
циала, а именно –0,76 В. Потенциал водородного электрода определяется по формуле: E H2
/2H
+
= - 0,059 pH Электродвижущая сила элемента определяется: ЭДС = Е катода
– Е анода В пунктах (а) и (б) рН больше 7 и коррозия указанных гальванопар будет со-
провождаться кислородной деполяризацией, поэтому рассчитаем ЭДС для гальванопар пунктов (в) и (г): Е в
= -0,059 * 2 = -0,118 В ЭДС в
= -0,118 – (-0,76) = 0,642 В Е г
= -0,059 * 6 = -0,354 В ЭДС г
= -0,354 – (-0,76) = 0,406 В Итак, наибольшую величину ЭДС имеет гальванопара Zn - Ag. ЭДС связана с изобарно-изотермическим потенциалом ∆G соотношением: ∆G = - n • F • ЭДС, где n - число электронов, принимающих участие в элек-
тродных процессах; F - постоянная Фарадея, равная приблизительно 96500 Кл. Чем отрицательнее величина ∆G, тем энергичнее протекает процесс, следовательно, коррозия- гальванопары Zn - Ag будет протекать с наибольшей скоростью. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 331. К какому типу гальванических покрытий относятся луженое и оцинкованное железо? Напишите схемы гальванопар, образующихся при нарушении сплошности покрытия, составьте уравнения анодного и катодного процессов в атмосфере влажного воздуха. 332. Медь не вытесняет водород из разбавленной соляной кислоты. Почему? Однако, если к медной пластинке, опущенной в кислоту, прикос-
нуться цинковой проволочкой, то на меди начинается бурное выделение водо-
рода. Объясните это явление, составив уравнения анодного и катодного про-
цессов. 333. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении сплошности покрытия? Напишите схемы образующихся при этом гальванопар, составьте уравнения анодного и катодного процессов. К 16
какому типу гальванических покрытий относятся луженое железо и луженая медь? 334. В чем сущность протекторной защиты металлов от коррозии? Ответ подтвердите примерами. 335. Если на стальной предмет нанести каплю воды, то коррозии подвергается средняя, а не внешняя часть смоченного металла. После высыха-
ния капли в ее центре появляется пятно ржавчины. Чем это можно объяснить? Какой участок металла, находящийся под каплей воды, является анодным и какой катодным? Составьте уравнения соответствующих процес-
сов. 336. Какой способ применяется для защиты железного трубопровода от коррозии? Объясните суть этого способа. Напишите уравнения электродных реакций, которые при этом происходят. 337. Чем отличается химическая коррозия от электрохимической? Ответ мотивируйте примерами. 338. Почему в железной таре можно хранить концентрированную азотную кислоту и нельзя хранить разбавленную? Напишите уравнения реак-
ций, происходящих при этом. 339. Составьте уравнения анодного и катодного процессов с кислородной и водородной деполяризацией при коррозии пары: Аl - Fe. Какие продукты коррозии при этом образуются? 340. Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое? Составьте уравнения электродных процессов, протекающих во влажном воздухе. 341. Какой металл целесообразнее выбрать для протекторной защиты свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте урав-
нения электродных процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии? 342. Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Составьте уравнения электродных реакций атмосферной коррозии этих металлов. 343. В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опусти-
ли цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии проходит интенсивнее? Докажите это. 344. Что образуется в результате атмосферной коррозии никеля, покрытого магнием? Составьте уравнения электродных процессов. 345. Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая - медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее об-
разуется ржавчина? Почему? Составьте уравнения электродных процессов при коррозии этих пластинок. 346. Объясните, почему в атмосферных условиях цинк корродирует, а зо-
лото нет. Объяснения подтвердите расчетами. 347. Железное изделие покрыто кадмием. Какое это покрытие - анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения электродных процессов коррозии этого изделия при нарушении сплошности покрытия во влажном воздухе и в кислоте. 17
348. Железо покрыто никелем. Какие процессы будут протекать на элек-
тродах при электрохимической коррозии в нейтральной и кислой средах в слу-
чае нарушения сплошности покрытия? К какому типу гальванических покры-
тий относится приведенное выше покрытие? 349. Предложите катодное покрытие для защиты цинка от коррозии. Со-
ставьте уравнения электродных реакций в кислой и нейтральной средах в слу-
чае нарушения сплошности покрытия. 350. Какие факторы влияют на скорость коррозии с выделением водорода? Как и почему изменится скорость коррозии с выделением водорода при умень-
шении рН среды? Влияет ли природа катодных участков и перемешивание на скорость коррозии металла с выделением водорода? 351. Объясните, каким образом кусок магния, прикрепленный к корпусу корабля, уменьшает коррозию. Напишите уравнения соответствую-
щих реакций и назовите этот способ защиты. 352. Линии водопровода, изготовленные частично из железных и медных труб, ржавеют значительно быстрее, чем изготовленные целиком из меди или железа. Почему? Ответ подтвердите уравнениями электродных реакций. 353. Составьте уравнения электродных реакций в случае коррозии гальванопары Mg - Ni с водородной и кислородной деполяризацией. Какие продукты коррозии образуются в первом и втором случаях? 354. Если пластинку из чистого железа опустить в соляную кислоту, то на ней выделение водорода идет медленно. Однако, если к ней прикос-
нуться цинковой палочкой, то наблюдается бурное выделение водорода. Ка-
кой металл растворяется при прикосновении цинковой палочки к железной пластинке? Напишите схему образующейся гальванопары, уравнения анод-
ной и катодной реакций. 355. Железное изделие покрыто цинком. Какое это покрытие: анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения электродных процессов, протекающих при коррозии этого изделия при нарушении сплошности по-
крытия во влажном воздухе и в растворе кислоты. Какие продукты коррозии образуются в первом и втором случаях? 356. Как изменяется величина электродного потенциала железа при коррозии в растворе кислоты? Ответ подтвердите расчетами. 357. Чем отличается коррозия гальванопары Fe - Zn в растворе серной кислоты и в растворе сульфата натрия? Дайте обоснованный ответ. 358. Что называется пассивным состоянием металла? Почему алюминий растворяется в разбавленной азотной кислоте и не разрушается в концентри-
рованной НNO
3
? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций. 359. Почему луженое железо разрушается быстрее, чем оцинкованное при одинаковых условиях? Ответ подтвердите уравнениями электродных ре-
акций. 360. Какая защита от коррозии двигателя внутреннею сгорания автомо-
биля наиболее эффективна: протекторная, катодная, применение легирован-
ных сплавов или применение ингибиторов? 18
ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ Особенности электронного строения металлов, их положение в периоди-
ческой системе химических элементов Д.И. Менделеева. Типы классификации металлов. Типы кристаллических решеток металлов. Химическая связь в ме-
таллах и сплавах. Понятие о проводниках, полупроводниках, изоляторах. Фи-
зические и химические свойства металлов. Методы получения металлов и их применение. ПРИМЕР 1. Почему при взаимодействии А1 с разбавленной серной кислотой образуется H
2
, а с концентрированной серной кислотой - сероводо-
род? РЕШЕНИЕ. В разбавленной серной кислоте окислителем являются катионы H
+
и они при стандартных условиях восстанавливаются металлами, потенциал которых меньше нуля, до свободного H
2
. АI + H
2
S0
4(разб)
→ Al
2
(S0
4 )
3
+ H
2
Схема электронного баланса 2 | А1°- Зe → Аl
+3
3 | 2H
+ + 2e → H
2
0 2А1 + ЗH
2
S0
4
= Al
2
(S0
4 )
3
+ 3H
2
В концентрированной серной кислоте окислителем является сера и в зависимости от условий проведения реакции, активности металла сера может восстанавливаться до свободного состояния, сероводорода и оксида серы (IV). Аl относится к активным металлам и может восстановить серу до сероводорода. Аl + ЗH
2
S0
4(конц)
→ Al
2
(S0
4 )
3
+ H
2
S + H
2
O
Схема электронного баланса: 8 | Аl - Зе → Аl
+3
3 | S
+6
+ 8е → S
-2 8Аl + 15 H
2
S0
4 = 4Al
2
(S0
4 )
3
+ 3H
2
S
+ 12H
2
O ПРИМЕР 2. Какой из металлов: Na, Sn, Ca не будет реагировать с водой? РЕШЕНИЕ. Возможность самопроизвольного процесса определяется величиной энергии Гиббса ∆G. Если ∆G < 0, то самопроизвольный процесс возможен. Электродвижущая сила (ЭДС) окислительно-восстановительной реакции (ОВР) связана с энергией Гиббса соотношением: ∆G = -n • F • ЭДСовр, откуда следует, если ЭДСовр > 0, то реакция возможна. Рассчитаем ЭДС предполагаемых реакций. ЭДС
овр
=Е
окислителя
- Е
восстановителя
Восстановителем в предполагаемых реакциях должен быть металл. Вы-
пишем из таблицы 10 значения стандартных электродных потенциалов для указанных выше металлов. 19
Металл Na Sn Ca Е
0 , В -2,71 -0,13 -2,87 Окислителем в воде являются катионы водорода Н
+
Вычислим значение водородного электрода в воде при стандартных условиях, используя формулу Нернста. Е = Е° + 0,059/n • lg[H
+
] = 0 + 0,059 • lg10
-7
≈ -0,41 В Определяем ЭДС предполагаемых реакций. Реакции ЭДС, В 1) Na + H
2
O ЭДС
1
= -0,41- (-2,71)= +2,3 2) Sn + H
2
O ЭДС
2
= -0,41 - (-0,13) = -0,28 3) Са + H
2
O ЭДС
3
= -0,41- (-2,87) = +2,46 В 1-й и 3-й реакциях ЭДС > 0, ∆G < 0, следовательно, эти реакции возможны. Для 2-й реакции ЭДС < 0, ∆G > 0, следовательно, 2-я реакция невозможна, КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 361. Почему алюминий при комнатной температуре не реагирует с водой? При каких условиях эта реакция возможна? Дайте обоснованный ответ. 362. Какой из металлов: Na, К, Ag, Ва не может восстановить водород из воды? Ответ подтвердите расчетами. 363. Какой из металлов: Fe, Zn, Сu, Аl не реагирует с соляной кислотой? Ответ подтвердите расчетами. 364. В какой из разбавленных кислот: HNO
3
, HCI, H
2
SO
4
можно растворить ртуть. Дайте обоснование и напишите уравнение соответствующей реакции. 365. Какой металл: Mg, Ca, Al, Sn, Ag будет реагировать с водой при стан-
дартной температуре? Ответ подтвердите расчетами. 366. С какой концентрированной кислотой: HNO
3
, HCI, H
2
SO
4
не будет реагировать медь? Дайте обоснованный ответ. 367. Почему цинк реагирует с разбавленной серной кислотой с образова-
нием водорода, а с концентрированной серной кислотой с образованием сво-
бодной серы? Дайте обоснованный ответ. Напишите уравнения соответствую-
щих реакций. 368. Какой из металлов будет реагировать с раствором щелочи: Na, Аl, Ca, Fe? Почему? Напишите уравнение соответствующей реакции. 369. Какой кислоты разбавленной HNO
3
или концентрированной HNO
3
потребуется больше для растворения 1 моль атомов серебра? Напишите уравнения соответствующих реакций и приведите расчеты. 20
370. Какой раствор NaNO
3,
KC1, Na
2
SO
4
, Hg(NO
3
)
2 нельзя кипятить в алюминиевой посудe? Почему? Напишите уравнение соответствующей реакции. 371. В какой концентрированной кислоте: H
2
SO
4
, HNO
3
, СН
3
СООН ртуть не будет растворяться? Почему? Дайте обоснованный ответ. 372. Какой из металлов: Mg, Zn, Ca, Cd будет реагировать с раствором ще-
лочи? Почему? Напишите уравнение соответствующей реакции. 373. В какой кислоте: HCl (концентрированная, холодная), H
2
SO
4
(разбавленная, холодная), HNO
3
(концентрированная, холодная), HNO
3
(разбавленная, холодная) нельзя растворить железо? Почему? Напишите уравнение соответствующей реакции. 374. Какой из металлов: Ва, К, Pb, Al не будет реагировать с водой? Поче-
му? Ответ подтвердите расчетами. 375. Напишите уравнение реакций взаимодействия Fe с разбавленной HNO
3 и
концентрированной НNO
3
. Какой кислоты потребуется больше для рас-
творения 1 моль атомов Fe? Ответ подтвердите расчетами. 376. Напишите реакции взаимодействия меди с разбавленной НNО
3
и кон-
центрированной и концентрированной НNО
3
. Какой кислоты потребуется меньше для растворения 1 моль атомов меди? Ответ подтвердите расчетами. 377. Почему щелочные металлы неустойчивы на воздухе и в водных рас-
творах? Ответ поясните на основе законов термодинамики. 378. Можно ли получить щелочные металлы электролизом расплавов или растворов их солей? Дайте обоснованный ответ. Приведите примеры. 379. Как изменяется восстановительная способность металлов в пределах периода и в пределах группы? Какая величена количественно характеризует восстановительную способность элементов? Как эта величена изменяется в пределах периода и в пределах группы? 380. В чем отличие оксида бериллия от оксидов других элементов II груп-
пы главной подгруппы периодической системы Д.И. Менделеева? 381. Как меняются свойства оксидов и гидроксидов металлов в пределах периода и в пределах группы? Ответ иллюстрируйте примерами. 382. В чем особенность электронного строения атомов металлов? Положе-
ние металлов в периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Приведите примеры электронных формул –s, p-, d-металлов. 383. Как с точки зрения металлической связи можно объяснить такие свой-
ства металлов, как электро- и теплопроводность? 384. Приведите известные Вам типы классификации металлов. 385. Какие соединения называются нитридами? Как влияют на прочность металлов образующиеся на их поверхности нитриды? 386. Охарактеризуйте взаимодействие металлов с серой. Какое влияние оказывает присутствие в металлах и сплавах сульфидов на их механическую прочность? 21
387. Охарактеризуйте взаимодействие металлов с элементарными окисли-
телями: О
2
, галогенами, Н
2
, S
2
, N
2
, C. 388. Охарактеризуйте взаимодействие металлов со сложными окислителя-
ми: H
2
O, кислотами, щелочами, солями. 389. Охарактеризуйте особенности металлической связи. Что такое про-
водник, полупроводник, изолятор с точки зрения металлической связи? 390. Карбид хрома наносят в виде тончайшей пленки на рtжущий инстру-
мент. Укажите свойства этого вещества. СВОЙСТВА d-ЭЛЕМЕНТОВ Особенности электронного строения d-элементов, их положение в перио-
дической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Физические и хи-
мические свойства d-элементов, их применение в технике. Комплексные соединения d-элементов. Понятие о комплексных соедине-
ниях. Структура комплексных соединений: комплексообразователь, лиганды, координационное число, внутренняя и внешняя сферы. Химическая связь в комплексных соединениях. Форма молекул комплексных соединений. Диссо-
циация комплексных соединений, константа неустойчивости и факторы, влияющие на нее. Применеие комплексных соединений. ПРИМЕР 1. Как изменяются кислотно-основные свойства оксидов и гид-
роксидов d-элементов с увеличением степени их окисления? РЕШЕНИЕ. Для оксидов и гидроксидов d-элементов характерна зависи-
мость кислотно-основных свойств от степени окисления элемента. Так оксиды и гидроксиды низшей степени окисления d-элемента имеют основной характер, в промежуточной степени окисления d-элемента – амфотерный, а в высшей степени окисления – кислотный. Причина изменения свойств этих соединений объясняется изменением сравнительной прочности связей Ме - 0 и 0 – Н. Связь Ме - 0 тем прочнее, чем больше степень окисления («заряд») металла и меньше радиус катиона, т.е. с увеличением степени окисления d-элемента усиливаются кислотные свойства оксидов и гидроксидов и ослабевают основные. ПРИМЕР 2. Укажите структуру, напишите уравнение диссоциации и вы-
ражение константы неустойчивости для комплексного соединения K
3
[Ag(S
2
O
3
)
2
]. РЕШЕНИЕ. Комплексными называются молекулярные соединения, в уз-
лах кристаллов которых находятся сложные (комплексные) ионы, способные к самостоятельному существованию в растворе, в которых осуществляется до-
норно-акцепторная связь между комплексообразователем и лигандами. Центральный атом или ион называется комплексообразователем, а коор-
динированные вокруг него молекулы или ионы противоположного знака – ли-
гандами. Число лигандов, окружающих комплексообразователь, называется ко-
ординационным числом. Комплексообразователь и лиганды образуют внутрен-
нюю сферу комплексного соединения, обычно заключаемую в квадратные скобки. 22
Структура комплексного соединения K
3
[Ag(S
2
O
3
)
2
]: Катион Ag
+ - комплексообразователь Анионы S
2
O
3
2 -
- лиганды “2” – координационное число [Ag(S
2
O
3
)
2
]
3-
- внутренняя сфера катионы K
+ образуют внешнюю сферу. В водных растворах комплексные соединения полностью диссоциируют, так как между комплексными ионами и ионами внешней сферы – ионная связь. K
3
[Ag(S
2
O
3
)
2
] → 3K
+ + [Ag(S
2
O
3
)
2
]
3 –
Комплексный ион в большей или меньшей степени диссоциирует на ком-
плексообразователь и лиганды. [Ag(S
2
O
3
)
2
]
3 -
↔ Ag
+
+ 2S
2
O
3
2 – Прочность комплексного иона характеризуется константой неустойчиво-
сти: K
неуст.
= −
−+
⋅
3
232
22
32
])([
][][
OSAg
OSAg
=1,0 •
10 - 18
Чем меньше константа неустойчивости, тем прочнее комплексный ион. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 391. В чем состоит особенность электронного строения d-элементов? По-
ложение d-элементов в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Приведите примеры электронных формул d-элементов. 392. Исходя из особенностей электронного строения d-элементов, перечис-
лите наиболее характерные их свойства. 393. Напишите электронную формулу для марганца, укажите характерные степени его окисления, формулы оксидов и гидроксидов, а также их свойства. 394. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соедине-
ний d-элементов с изменением степени их окисления? Ответ подтвердите урав-
нениями соответствующих реакций. 395. Подберите коэффициенты с помощью электронного баланса в сле-
дующих уравнениях реакций: MnO
2
+ KI + H
2
SO
4
→ MnSO
4
+ I
2
+ K
2
SO
4
+ H
2
O MnO
2
+ NaBiO
3
+ HNO
3
→ HMnO
4
+ BiONO
3
+ NaNO
3
+ H
2
O Какие свойства проявляет MnO
2
в этих реакциях? 396. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соедине-
ний марганца с увеличением степени его окисления? Ответ подтвердите урав-
нениями соответствующих реакций. 23
397. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соедине-
ний ванадия с увеличением степени его окисления? Ответ подтвердите уравне-
ниями соответствующих реакций. 398. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соедине-
ний хрома с увеличением степени его окисления? Ответ подтвердите уравне-
ниями соответствующих реакций. 399. Подберите коэффициенты с помощью электронного баланса в уравне-
нии: NaVO
3
+ KI +H
2
SO
4
→ VSO
4
+ I
2
+ K
2
SO
4
+ Na
2
SO
4
+ H
2
O. Какие свойства проявляет ванадат натрия в этой реакции? 400. У каких d-элементов четвертого периода максимальная валентность ниже номера группы, в которой они расположены? Напишите электронные и электронно-графические формулы этих элементов. 401. Как изменяются: а) устойчивость соединений; б) окислительная ак-
тивность в ряду соединений: K
2
CrO
4
→ K
2
MoO
4
→ K
2
WO
4
? 402. Как можно прокомментировать выражение Форда: “если бы не было ванадия, не было бы автомобиля”? Почему так важен ванадий для автомобиле-
строения? 403. Почему титан считают перспективным конструкционным материалом для машиностроения? Какими он свойствами обладает? 404. Какие свойства d-элементов определяют их широкое применение в технике? 405. Почему у d-элементов наблюдается большее сходство свойств у эле-
ментов одного периода, чем у элементов одной подгруппы? 406. Почему d-элементы наиболее склонны к комплексообразованию по сравнению с другими типами элементов? Приведите примеры комплексных со-
единений d-элементов. 407. Чем можно объяснить большую прочность комплексного иона [Fe(CN)
6
]
3 -
(K
н
= 1,0 •
10
- 44
) по сравнению с комплексным ионом [Fe(CN)
6
]
4 –
(K
н
= 1,0 •
10
- 27
) ? 408. Укажите, какие типы химической связи осуществляются в молекуле [Cu(NH
3
)
4
]SO
4
? 409. Напишите уравнения диссоциации комплексного соединения [Zn(NH
3
)
4
]Cl
2
. Концентрация каких ионов в растворе данной соли будет наи-
большая? 410. Каков механизм образования донорно-акцепторной связи? Укажите донор и акцептор в следующих комплексных ионах: [SiF
6
]
2
–
; [Ni(NH
3
)
6
]
2 +
; [HgI
4
]
2 -
. 411. Из какой комплексной соли : [Pt(NH
3
)
2
Cl
2
]Cl
2
, [Pt(NH
3
)
3
Cl]Cl
3 , [Pt(NH
3
)Cl
3
]Cl
, [Pt(NH
3
)
4
]Cl
4 можно осадить раствором AgNO
3
весь хлор? По-
чему? 24
412. Укажите структуру, напишите уравнение реакций диссоциации и вы-
ражение константы неустойчивости, а также сравните прочность комплексных ионов для следующих соединений, используя таблицу 12: K
3
[Fe(CN)
6
] и K
4
[Fe(CN)
6
]. 413. Смотрите условие задачи 412: [Co(NH
3
)
6
]Cl
3
и [Co(NH
3
)
6
]Cl
2
414. Смотрите условие задачи 412: [Cu(NH
3
)
4
]SO
4
и Na
2
[Cu(CN)
4
] 415. Смотрите условие задачи 412: [Ag(NH
3
)
2
]Cl и K[Ag(CN)
2
] 416. Смотрите условие задачи 412: [Co(NH
3
)
4
]Cl
2
и K
2
[Co(CN)
4
] 417. Смотрите условие задачи 412: K
2
[Co(CN)
4
] и K
2
[Co(CNS)
4
] 418. Смотрите условие задачи 412: Na
2
[HgBr
4
] и Na
2
[НgI
4
] 419. Смотрите условие задачи 412: Na
2
[Cu(CN)
4
] и [Cu(NH
3
)
4
]SO
4
420. Смотрите условие задачи 412: K
2
[HgCl
4
] и K
2
[Hg(CN)
4
]. ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Органические соединения. Отличительные особенности органических со-
единений. Химическая связь в органических соединениях и строение их моле-
кул. Классификация органических соединений в зависимости от структуры уг-
леродной цепи и функциональных групп. Характерные реакции для каждого класса соединений. ПРИМЕР 1. Опишите химическую связь в молекуле пропана. Сколько s- и sp
3
- гибридных орбиталей участвует в образовании σ- связей? Сколько σ- свя-
зей осуществляется в молекуле пропана? РЕШЕНИЕ. Формула пропана C
3
H
8
. Это предельный углеводород. В пре-
дельных углеводородах осуществляется sp
3
– гибридизация, следовательно, ка-
ждый атом углерода в молекуле пропана для образования связей предоставляет четыре sp
3
– гибридные орбитали, т.е. всего 12 орбиталей. Каждый атом водо-
рода для образования химической связи предоставляет одну s- орбиталь, т.е. всего восемь орбиталей. Структурная формула пропана: Н Н Н Н С С С Н Н Н Н В молекуле пропана образуется десять σ – связей, в образовании которых участвуют двенадцать sp
3
– гибридных орбиталей и восемь s – орбиталей. ПРИМЕР 2. Вещество содержит 20% водорода и 80% углерода. Определи-
те формулу этого вещества, если его молярная масса равна 30г/моль. РЕШЕНИЕ. Представим формулу вещества в виде C
x
H
y
, где x и y – число молей атомарных C и H в 1 моль вещества. Молярные массы равны: углерода 25
12 г/моль, водорода 1 г/моль. В 100 г. C
x
H
y
содержится 80 г. C и 20 г. H. Нахо-
дим соотношение X и Y: х : y = 12
80
: 1
20
= 3
20
: 20 Приняв 20/3 за единицу, получаем x : y = 1 : 3, откуда y = 3x . Зная, что молярная масса содинения равна 30 г/моль, можно записать 12x + y = 30. Из системы последних двух уравнений получаем x = 2 , y = 6 . Следовательно, формула соединения C
2
H
6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 421. Опишите химическую связь в молекуле пропилена, подсчитайте чис-
ло “чистых” s- и p-орбиталей и гибридных sp
3
- и sp
2
- орбиталей, участвующих в образовании σ- и π- связей. 422. Какие орбитали участвуют в образовании σ- , π- связей в молекуле бутилена? 423. Опишите химическую связь в молекуле метилацетилена. Сколько s- , p- и гибридных орбиталей участвуют в образовании σ- и π- связей? 424. Опишите химическую связь в молекуле митилбутадиена. Какие орби-
тали и в каком количестве участвуют в образовании σ- и π- связей в молекуле метилбутадиена? 425. Напишите электронную формулу углерода, распределение электро-
нов по атомным орбиталям в возбужденном атоме. Какие типы гибридизации возможны для такого атома? 426. Какой тип гибридизации осуществляется у атома углерода (1 и 2) и (3 и 4) в молекуле винилацетилена: 1 2 3 4 CH
2
= CH – C ≡ CH? Сколько и каких связей осуществляется в молекуле этого соединения? 427. Какой тип гибридизации осуществляется у атомов углерода в молекуле пропилена? 428. Опишите химическую связь в молекуле этилена. Сколько и каких связей осуществляется в молекуле данного соединения? 429. Опишите химическую связь в молекуле ацетилена. Сколько и каких связей осуществляется в молекуле С
2
Н
2
? 430. Основываясь на современных представлениях о химической связи, поясните, как образуются химические связи в молекуле ацетилена, и сравните их с химическими связями в молекуле этилена. 431. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: 26
СН
3
- СН
3
→ СН
3
- СН
2 - С1 → CH
2
= СН
2
→ СН
3
- СН
2
- ОН → CH
2
= СН - - СН = CH
2
→ (- СН
2
- СН = СН - СН
2
-)п? 432. Напишите структурные формулы двух изомеров, имеющих количе-
ственный и качественный состав С
2
Н
6
О. К каким классам органических со-
единений они относятся? 433. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: СаСО
3
→ СаС
2
→ C
2
H
2
→ C
2
H
4
→ C
2
H
5
Cl → бутен? 434. Как распознать при помощи одного и того же реактива: а) глицерин; б) альдегид; в) уксусную кислоту; г) глюкозу? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций. 435. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: C
2
H
4
→ C
2
H
5
Br → С
2
Н
5
ОН → С
2
Н
5
-О-С
2
Н
5
? Укажите условия протекания этих реакций. 436. Напишите уравнения реакций следующих превращений: метан → этан → хлористый этил → этанол → уксусно-этиловый эфир → уксусная кислота. Укажите условия протекания этих реакций. 437. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осущест-
вить следующие превращения: С
2
Н
4
→ С
2
H
5
Cl → С
2
Н
5
OH → CH
3
СОН → CH
3
COOH → Са(СН
3
СОО)
2
. 438. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: CH
4
→ CH
3
Cl → CH
3
OH → HCOH → HCOOH → CO
2
439. Какой объем при нормальных условиях займет Н
2
, получаемый дейст-
вием 25 г металлического натрия на раствор, содержащий 23 г этанола? (Ответ: 5,6 л). 440. Одноосновная карбоновая кислота имеет следующий состав: C-26,1 %, H-4,35 %, O-69,55 %. Исходя из этих данных, найдите простейшую формулу этой кислоты. (Ответ: HCOOH ). 441. Массовые доли углерода, водорода и кислорода в альдегиде соответ-
ственно составляют: 62,1 %, 10,3 %, 27,6 %. Какой объем Н
2
, измеренного при нормальных условиях, потребуется для гидрирования этого альдегида массой 14,5 г до спирта? (Ответ: 5,6 л ). 442. При взаимодействии бутанола - 1 с избытком металлического натрия выделилось 2,8 л Н
2
, измеренного при нормальных условиях. Какое количество бутанола -1 вступило в реакцию? (Ответ: 18,5 г ). 443. Какая масса пропилата натрия может быть получена при взаимодей-
ствии пропанола -1 массой 15 г с 9,2 г металлического натрия? (Ответ: 20,5 г ). 27
444. В результате восстановления оксида серебра (1) уксусным альдегидом образовалась 2,7 г серебра. Сколько г альдегида было при этом окислено? (От-
вет: 0,55г ). 445. Плотность по водороду вещества, имеющего состав: C - 54,55 %, H - 9,09 %, O - 36,36%, равна 22. Оно легко восстанавливает оксид серебра, образуя кислоту. Напишите структурную формулу данного вещества. 446. Некоторое вещество содержит 54,5 % C, 36,34 % кислорода, осталь-
ное- водород. Плотность этого соединения по воздуху равна 3,04. Найдите мо-
лекулярную формулу этого вещества. 447. Вещество содержит 39,98 % углерода, 6,6 % водорода, 53,2 % кисло-
рода. Найдите формулу этого вещества. К какому классу органических соеди-
нений оно относится? 448. Перечислите классы органических соединений, между молекулами которых осуществляется водородная связь. Какое влияние на свойства этих ве-
ществ она оказывает? Ответ иллюстрируйте примерами. 449. Почему число изомеров у углеводородов ряда этилена больше, чем у предельных углеводородов, содержащих то же количество атомов углерода? Для доказательства приведите изомеры углеводородов, имеющих формулы С
4
Н
10
и C
4
H
8
. 450. Сколько литров воздуха потребуется для полного сжигания 50 литров пропилена (нормальные условия)? (Ответ: 1071,43 л). ПОЛИМЕРЫ ИЛИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ВМС) Признаки, отличающие полимеры от низкомолекулярных соединений. Классификация полимеров по происхождению и структуре молекул. Способы получения полимеров: реакции полимеризации, сополимеризации, поликонденсации. Полимеры, полученные на основе этилена и их свойства. Физико-химические свойства полимеров. Три состояния аморфных полимеров: стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее. Термомеха-
ническая кривая и ее значение в технологии. Релаксационные явления в по-
лимерах. Деструкция полимеров. Пластмассы, их состав и применение в ма-
шиностроении. ПРИМЕР. Чему равна степень полимеризации изобутилена при получе-
нии полиизобутилена, если средняя масса его равна 56280 г/моль? РЕШЕНИЕ. Полиизобутилен получается в результате реакции полиме-
ризации, схема которой изображена ниже: СН
3
СН
3
n СН
2
= С → ( • • • - СН
2
- С - • • • ) п СН
3
СН
3
28
Степень полимеризации (n) показывает число звеньев, содержащихся в молекуле полимера или число молекул мономера, вступивших в реакцию по-
лимеризации. Молярная масса изобутилена C
4
H
8
равна 56 г/моль. M полимера 56280 n = ————————— = —— = 1 005 М звена полимера 56 Итак, степень полимеризации (n) изобутилена равна 1 005. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 451. Составьте уравнение реакции сополимеризации бутилена и стирола, если число молекул бутилена и стирола, входящих в состав макромо-
лекул, находится в соотношении 2:1. Вычислите, какой объем бути- лена и сколько стирола нужно для получения 125 кг полимера, если производ-
ственные потери составляют 25 %? (Ответ: 80,23 кг стирола и 34,6 м
3
бутиле-
на). 452. Составьте схему реакции поликонденсации ацетальдегида с фенолятом натрия. Считая, что на 2 моль фенолята натрия требуется 1 моль ацетальдегида, определите, сколько ацетальдегида необходимо для получения 300 кг смолы, если СН
3
СОН взят в виде 35 % -ного раствора? (Ответ: 145,52 кг 35 % -ного раствора СН
3
СОН). 453. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: СН
2
= СН
2
→ С
2
Н
5
0Н → СН
2
= СН-СН = СН
2
→ (-СН
2
-СН = CH-CH
2
-)n 454. Напишите уравнение реакции полимеризации формальдегида и определите степень полимеризации в реакции получения полиформальдегида со средней молярной массой 45 000. (Ответ: n =1500). 455. Напишите уравнение реакции холодной вулканизации дивинилового (бутадиенового) каучука и рассчитайте, сколько SCl
2
необходимо для вулканизации 200 кг каучука, если вулканизированный каучук содержит 5 % серы? (Ответ: 32,18 кг). 456. Напишите уравнение реакции получения политетрафторэтилена (фто-
ропласта-4) и определите среднюю молярную массу полимера, если степень полимеризации равна 1200. (Ответ: М=120000). 457. Чему равна степень полимеризации бутадиеннитрильного каучука, ес-
ли средняя молярная масса его 395000.Составьте уравнение реакции полиме-
ризации. (Ответ: n = 3700). 458. Напишите уравнение реакции полимеризации формальдегида. Какое количество полимера образуется, если для реакции взято 250 кг 40%-ного рас-
твора формальдегида? Определите степень полимеризации, если потери со-
ставляют 10 %? (Ответ: 90,0 кг; n = 3000). 29
459. Составьте схему реакции поликонденсации между уксусным альдеги-
дом и фенолятом натрия, считая, что на 2 моль фенолята натрия потребуется 1 моль уксусного альдегида; определите, сколько СН
3
СОН потребуется для по-
лучения 300 кг смолы, если уксусный альдегид взят в виде 35 %-ного раство-
ра. (Ответ: 145,3 кг). 460. Муравьиный альдегид вступает в реакцию поликонденсации с мочеви-
ной (карбамидом) CO(NH
2
)
2
и образует синтетическую карбомидную смолу. Напишите уравнение реакции поликонденсации, считая, что на 2 моль карба-
мида необходим 1 моль формальдегида. Сколько карбамида потребуется для получения 50 кг смолы? (ответ: 45,9кг). 461. Напишите уравнение реакции поликонденсации карбамида с уксусным альдегидом, исходя из того, что с каждыми 3 моль карбамида вступают в реак-
цию 2 моль альдегида. Рассчитайте, сколько смолы получится, если в реакции участвуют 15кг карбамида и 12кг альдегида. (Ответ: 19,3 кг). 462. Составьте схему процесса сополимеризации бутилена и стирола, при-
няв, что число молекул бутилена и стирола, входящих в состав макромолекулы полимера, находятся в соотношении 2 : 3. Вычислите, какой объем бутилена (при нормальных условиях) и какая масса стирола нужны для получения 425 кг полимера, если производственные потери составляют 25 %? (Ответ: 59,72 м
3
, 416 кг). 463. Составьте уравнение реакции полимеризации стирола. Определите, сколько стирола нужно взять для получения 1 т полистирола, если потери в производстве составляют 15 %. Рассчитайте степень полимеризации. (Ответ: 1,175т; n =9640). 464. Напишите уравнение реакции получения метилового эфира метакрило-
вой кислоты и реакцию полимеризации его в полиметилметакрилат. Рассчитай-
те, сколько полиметилметакрилата получится, если 43,0 г метакриловой кисло-
ты взаимодействуют с избытком метилового спирта, а степень полимеризации равна 150. (Ответ: 50 г; 7,5 кг). 465. Сколько м
3
этилена потребуется для получения 100 кг полиэтилена? (Ответ: 80 м
3
). 466. Примером какого непредельного углеводорода является натуральный каучук? Напишите структурную формулу этого углеводорода. Как называется процесс превращения каучука в резину? Чем по свойствам и по строению отли-
чаются каучук и резина? 467. Укажите три состояния линейных полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое? 468. Охарактеризуйте свойства полимерных материалов, полученных на основе фенолоформальдегидной смолы с использованием различных напол-
нителей. 469. Составьте ряд уравнений реакций, в результате которых получается полихлорвинил, если в качестве исходного вещества взят ацетилен. Охаракте-
ризуйте свойства полученного полимера и области его применения. 470. Укажите сходство и различие в строении макромолекул каучуков и волокон. Ответ иллюстрируйте примерами. 471. Напишите схему реакции получения бутадиен-нитрильного каучука. В результате какой реакции получается названный полимер и какими свойст-
вами он обладает? 30
472. Какие полимеры можно получить на основе этилена и его производ-
ных? Напишите уравнения соответствующих реакций, охарактеризуйте свой-
ства полученных полимеров и укажите области их применения. 473. Что называется деструкцией полимеров? Каковы причины этого явле-
ния? Ответ мотивируйте. 474. Составьте уравнения реакций получения полистирола и синтетиче-
ских каучуков. Укажите их свойства и области применения. 475. Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Приведите схемы реакций их получения, охарактеризуйте их свойства и ука-
жите области их применения. 476. Волокно энант получают поликонденсацией аминоэнантовой кислоты (энантовая кислота - седьмой член в гомологическом ряду пре-
дельных одноосновных карбоновых кислот). Напишите уравнение реакции поликонденсации и определите, сколько аминокислоты потребуется для полу-
чения 150 г смолы? (Ответ: 171,2 г). 477. Составьте уравнение полимеризации масляного альдегида. Определи-
те количество 12 %-ного раствора масляного альдегида, которое потребуется для получения 500 кг полимера. Чему равна степень полимеризации? (Ответ: 4166 кг; n =6950). 478. Какие реакции лежат в основе получения полимеров? Какие условия необходимы для их протекания? Чем они отличаются друг от друга? Ответ подтвердите примерами. 479. Напишите уравнения реакций получения полимеров из мономеров, имеющих общую формулу СnН
2
n. Назовите полученные полимеры, охаракте-
ризуйте их свойства и укажите области их применения. 480. Сколько г 15 %-ного раствора акриловой кислоты вступает в реак-
цию с этиловым спиртом, если в результате реакции образовалось53 г эти-
лакрилата? (Ответ: 254,4 г). 31
Таблица 9 ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ II № вари-
анта Номера задач № ва-
риан-
та Номера задач 01 241 271 301 331 361 391 421 451 18 258 288 318 348 378 408 438 468 02 242 272 302 332 362392 422 452 19 259 289 319 349 379 409 439 469 03 243 273 303 333 363 393 423 453 20 260 290 320 350 380 410 440 470 04 244 274 304 334 364 394 424 454 21 261 291 321 351 381 411 441 471 05 245 275 305 335 365 395 425 455 22 262 292 322 352 382 412 442 472 06 246 276 306 336 366 396 426 456 23 263 293 323 353 383 413 443 473 07 247 277 307 337 367 397 427 457 24 264 294 324 354 384 414 444 474 08 248 278 308 338 368 398 428 458 25 265 295 325 355 385 415 445 475 09 249 279 309 339 369 399 429 459 26 266 296 326 356 386 416 446 476 10 250 280 310 340 370 400 430 460 27 267 297 327 357 387 417 447 477 11 251 281 311 341 371 401 431 461 28 268 298 328 358 388 418 448 478 12 252 282 312 342 372 402 432 462 29 269 299 329 359 389 419 449 479 13 253 283 313 343 373 403 433 463 30 270 300 330 360 390 420 450 480 14 254 284 314 344 374 404 434 464 31 251 282 313 344 374 405 436 467 15 255 285 315 345 375 405 435 465 32 258 289 320 351 382 413 444 475 16 256 286 316 346 376 406 436 466 33 266 297 328 359 390 392 425 454 17 257 287 317 347 377 407 437 467 34 242 271 303 334 365 396 427 458 32
35 241 272 302 333 364 395 426 457 58 265 296 327 352 381 412 443 453 36 247 276 307 338 369 400 431 462 59 268 299 330 360 383 420 442 463 37 252 283 314 345 376 407 438 469 60 267 298 329 358 389 405 445 474 38 260 291 322 353 384 415 446 477 61 270 271 310 353 361 400 447 451 39 270 284 315 347 379 410 441 472 62 266 295 324 352 362 393 424 455 40 243 275 306 339 371 403 437 465 63 248 279 326 360 390 419 448 477 41 259 290 323 354 386 417 448 480 64 251 280 309 338 367 396 425 454 42 244 277 308 340 370 401 432 466 65 257 286 315 344 373 402 431 460 43 261 292 324 355 385 410 447 478 66 241 288 302 349 378 391 422 469 44 269 300 301 332 363 394 425 456 67 258 300 329 331 363 392 438 452 45 248 279 310 341 372 402 433 464 68 242 289 301 332 379 406 421 468 46 255 286 317 346 377 408 439 470 69 267 296 330 355 385 414 443 472 47 262 293 325 356 387 418 449 476 70 263 292 321 350 382 411 440 471 48 245 274 305 336 368 399 430 461 71 243 272 318 333 380 412 439 470 49 253 281 312 343 375 404 435 460 72 250 290 303 336 368 401 430 476 50 246 278 309 342 373 398 429 473 73 246 278 304 351 364 410 448 467 51 263 294 326 357 388 419 450 468 74 269 298 327 356 387 418 432 479 52 249 273 304 335 366 397 428 459 75 264 293 322 335 366 394 423 461 53 250 285 316 331 362 393 424 455 76 253 282 311 340 372 404 433 466 54 254 280 311 348 361 391 422 479 77 261 291 320 337 369 397 426 457 55 257 288 319 337 378 409 440 471 78 268 297 308 348 381 413 444 475 56 264 287 318 349 367 406 421 452 79 252 281 313 341 374 403 427 458 57 267 295 321 350 380 414 434 451 80 262 275 305 354 386 399 435 453 33
Таблица 10 Стандартные электродные потенциалы при 25° С (ряд напряжений) Электрод
Е
0
, В
Электрод
Е
0
, В
Li/Li
+
-3,01
Fe/Fe
2+
-0,44
Rb/Rb
+
-2,925
Cd/Cd
2+
-0.40
К/К
+
-2,925
Со/Со
2+
-0.27
Cs/Cs
+
-2,923
Ni/Ni
2+
-0,24
Ba/Ba
2+
-2,923
Sn/Sn
2+
-0,14
Ca/Ca
2+
-2,87
Pb/Pb
2+
-0,126
Na/Na
+
-2,71
Pt, H
2
/2H
+
0,0000
Mg/Mg
2+
-2,37
Cu/Cu
2+
+0,34
Be/Be
2+
-1.85
Сu/Сu
+
+0,52
А1/А1
3+
-1,66
Hg
2
/Hg
2
2+
+0,79
Ti/Ti
2+
-1,63
Ag/Ag
+
+0,80
V/V
2+
-1,18
Hg/Hg
2+
+0,85
Mn/Mn
2+
-1,05
Pt/Pt
2+
+1,2
Zn/Zn
2+
-0,76
Au/Au
3+
+1,5
34
Таблица 11. Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы. Уравнение полуреакции Е
0
,В SO
4 2–
+ H
2
0+2е = SO
3
2–
-
+2OH
–
-0,93 2H
2
O +2е = H
2
+2OH –
-0,83 Fe(OH)
3
+е = Fe(OH)
2
+OH
–
-0,56 2H
+
(10
-7
M) +2е = H
2
-0,41 NO
3
–
+H
2
O +2е = NO
2
–
+2OH
–
+0,01 S + 2H
+
+2е = H
2
S +0,14 SO
4 2–
+4H
+ +2е = H
2
SO
3
+ H
2
O +0,17 Co(OH)
3
+ е = Co(OH)
2
+ OH
–
+0,17 AgCl + е = Ag + Cl –
+0,22 2SO
4
2–
+ 10H
+
+ 8е = S
2
O
3
2-
+ 5H
2
O +0,29 SO
4
2–
+ 8H
+
+ 6е = S + 4H
2
O +0,36 O
2
+ H
2
O + 4е = 4OH
–
+0,40 J
2
+ 2е = 2J
–
+0,53 MnO
4
–
+ е = MnO
4
2–
+0,56 MnO
4
–
+2H
2
O + 3е = MnO
2
+ 4OH
–
+0,59 MnO
4
2–
+ 2H
2
O + 2е = MnO
2
+4OH
–
+0,60 NO
3
–
+ 2H
+ + е = NO
2
–
+ H
2
O +0,79 O
2
+4H
+
(10
–7
M) + 4е = 2H
2
O +0,82 NO
3
–
+ 4H
+ + 3е = NO + 2H
2
O +0,96 Br
2
+ 2е = 2Br
–
+1,07 O
2
+ 4H
+ +4е = 2H
2
O +1,23 Cr
2
O
7
2–
+ 14H
+ + 6е = 2Cr
3+ + 7H
2
O +1,33 Cl
2 + 2е = 2Cl
–
+1,36 MnO
4
–
+ 8H
+ + 5е = Mn
2+ + 4H
2
O +1,51 F
2
+2е = 2F
–
+2,87 35
Таблица 12 Константы неустойчивости некоторых комплексных ионов. Комплексный ион Формула расчета К 1 2 3 [Fe(CN)
6
]
3-- [Fe
3+
][CN
--
]
6
[Fe(CN)
6
]
3-- 1,0 * 10
--44 [HgCl
4
]
2-- [Hg
2+
][Cl
--
]
4
[HgCl
4
]
2-- 6,0 * 10
--17 [HgBr
4
]
2-- [Hg
2+
][Br
--
]
4
[HgBr
4
]
2-- 2,0 * 10
--22 [HgI
4
]
2-- [Hg
2+
][I
--
]
4
[HgI
4
]
2-- 5,0 * 10
--31 [Hg(CN)
4
]
2-- [Hg
2+
][CN
--
]
4
[Hg(CN)
4
]
2-- 4,0 * 10
--41 [Ni(NH
3
)
6
]
2+ [Ni
2+
][NH
3
]
6
[Ni(NH
3
)
6
]
2+ 2,0 * 10
--9 [Ni(CN)
4
]
2-- [Ni
2+
][CN
--
]
4
[Ni(CN)
4
]
2-- 1,4 * 10
--16 [Zn(NH
3
)
4
]
2+ [Zn
2+
][NH
3
]
4
[Zn(NH
3
)
4
]
2+ 4,0 * 10
--10 [Zn(CN)
4
]
2-- [Zn
2+
][CN
--
]
4
[Zn(CN)
4
]
2-- 2,0 * 10
--17 [PbI
4
]
2-- [Pb
2+
][I
--
]
4 [PbI
4
]
2-- 9,0 * 10
--5 [Ag(NH
3
)
2
]
+ [Ag
+
][NH
3
]
2
[Ag(NH
3
)
2
]
+ 7,2 * 10
--8 [Ag(CN)
2
]
-- [Ag
+
][CN
--
]
2
[Ag(CN)
2
]
-- 1,0 * 10
-21 [Cd(NH
3
)
4
]
2+ [Cd
2+
][NH
3
]
4
[Cd(NH
3
)
4
]
2+ 1,0 * 10
--7 36
1 2 3 [CdI
4
]
2-- [Cd
2+
][I
--
]
4
[CdI
4
]
2-- 5,0 * 10
--7 [Cd(CN)
4
]
2-- [Cd
2+
][CN
--
]
4
[Cd(CN)
4
]
2-- 1,4 * 10
--17 [Co(CNS)
4
]
2-- [Co
2+
][CNS
--
]
4
[Co(CNS)
4
]
2-- 5,5 * 10
--3 [Co(NH
3
)
6
]
2+ [Co
2+
][NH
3
]
6
[Co(NH
3
)
6
]
2+ 8,0 * 10
--6 [Co(CN)
4
]
2-- [Co
2+
][CN
--
]
4
[Co(CN)
4
]
2-- 8,0 * 10
--20 [Co(NH
3
)
6
]
3+ [Co
3+
][NH
3
]
6
[Co(NH
3
)
6
]
3+ 6,0 * 10
--36 [Cu(NH
3
)
4
]
2+ [Cu
2+
][NH
3
]
4
[Cu(NH
3
)
4
]
2+ 4,6 * 10
--14 [Cu(CN)
4
]
2-- [Cu
2+
][CN
--
]
4
[Cu(CN)
4
]
2-- 5,0 * 10
--28 [Fe(CN)
6
]
4-- [Fe
2+
][CN
--
]
6
[Fe(CN)
6
]
4-- 1,0 * 10
--27 37
Использованная литература 1. Коровин Н. В. Курс общей химии. М., «Высшая школа», 1998 2. Романцева Л. М. И др. Сборник задач и упражнений по общей химии. М., «Высшая школа», 1991 3. Мартынов Ю. М. И др. Химия (методические указания) ч. 1 и П. М., ВЗИИЖТ, 1992 Александра Яковлевна Бочкарева Надежда Алексеевна Гурьева Х И М И Я Программа, краткие методические указания, решение типовых задач, контрольные задания для студентов I курса заочного обучения всех специальностей МГТУ «МАМИ» Часть II Лицензия ЛР № Подписано в печать Заказ Тираж 200 экз. Усл. п. л. – Уч. изд. л. – Формат ____________________________________________________________ МАМИ, Москва 107023, Б. Семеновская, 38 
Автор
Science
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9 678
Размер файла
414 Кб
Теги
МУ 02
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа