Окислительно-восстановительные реакции органических веществ - Химия - Химия - Каталог статей - AlexLat
Главная » Статьи » Химия » Химия

Окислительно-восстановительные реакции органических веществ

Окислительно-восстановительные реакции органических веществ

Контрольная работа по общей химии

12. Органическое вещество в виде летучей жидкости массой 0,1437 г при 25 °С и Р=99,2 кПа 

превращено в пар, занимающий объем 22,9 мл. Найдите молярную массу этого вещества.

Решение:

Уравнение состояния идеального газа (принимаем, что наш пар подчиняется этому уравнению)

 Клапейрона-Менделеева: pV = nRT

где p – давление газа, Па; V – объем газа, м³n – число молей газа; R – универсальная газовая постоянная;

 T – абсолютная температура.

При этом

n = m/M’

где m – масса газа, г; M – его молярная масса.

 t = 25°Cили это 298,15 K.

Тогда .

Ответ:.

39. Сколько м³ пропена С3Н6 сгорело, если в результате образовалось 50 кг паров воды, если

t = 30°С, Р = 1,1атм?

Решение:

Уравнение реакции:


в уравнении .

Тогда использовав уравнение Клапейрона-Менделеева

 pV = nRTи n = m/M;

;


Получим

  t = 30°С или это 303,15 K; ;



Ответ: 20,93м³.

62. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40.

 Какие электроны тих атомов являются валентными?

Решение:

Элемент с порядковым номером 14 – кремний. Его электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p2

Так как последний электрон находится на p-подуровне, то кремний относится к электронному p-семейству. Распределение электронов по квантовым ячейкам у атома кремния в нормальном состоянии:



Валентные электроны для кремния – s- и p-электроны внешнего электронного уровня.

Элемент с порядковым номером 40 – цирконий. Его электронная формула имеет вид: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d2. Так как последний электрон находится на d-подуровне, то

 цирконий относится к электронному d-семейству. Распределение электронов по квантовым ячейкам 

у атома циркония в нормальном состоянии:



Валентные электроны для циркония – d-электроны предвнешнего и s-электроны внешнего электронного уровней.

Электронные и электронно-графические формулы элементов составлялись с учетом принципа Паули, 

правила Хунда и правила Клечковского.

87. Чем объясняется последовательное изменение окислительной способности свободных галогенов и восстановительной способности галогенид-ионов от фтора к йоду? Приведите примеры иллюстрирующих реакций.

Решение:

В ряду галогенов F2 - Cl2 - Br2 - I2 химическая активность и окислительная способность галогенов уменьшается, в связи с увеличением радиуса и уменьшением первого потенциала ионизации. Это можно проследить на примере реакции взаимодействия галогенов с водородом. Фтор взаимодействует с

 водородом с взрывом, выделяя при этом большое количество энергии. Хлор при обычных условиях очень медленно взаимодействует с водородом, но на прямом солнечном свету или при нагревании реакция идет 

также с взрывом. Реакция водорода и хлора протекает по цепному механизму, поэтому для нее 

необходимо инициирование (нагревание или освещение). Взаимодействие брома и йода с водородом 

происходит 

лишь при нагревании. Йод с водородом реагирует не полностью, т.к. йодоводород, образующийся при

 этом легко разлагается и равновесие сильно смещено в сторону исходных продуктов: Н2 + I2 <=> 2НI


Свойства галогенов F2 Cl2 Br2 I2
Радиус, нм 0,072 0,099 0,114 0,133
Первый потенциал ионизации кДж/моль (атомов) 1682 1255 1142 1008
Сродство к электрону, кДж/моль 332,7 348,7 325 290
Относительная электроотрицательность (по Полингу) 4,0 3,01 2,8 2,6

Химическая активность галогенов от фтора к йоду уменьшается. Поэтому более активный галоген

 (имеющий наиболее высокое значение элетроотрицательности) вытесняет менее активный галоген 

из его соединений с металлами. Так, фтор вытесняет все другие галогены из их галогенидов, хлор 

– бром и иод, а бром – только иод:

2NаBr + С12 = 2NаС1 + Br2

2NаI + С12 = 2NаС1 + I2

2КI + Br2 = 2КBr + I2

2КBr + I2 ≠

Галогеноводородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства. Так как сродство 

к электрону (СЭ) в ряду галогенид-ионов уменьшается от Cl2 к I2, то восстановительные свойства в ряду

 HCl ‒ HBr – HI увеличиваются:

HCl + H2SO4 (конц. ) ≠

2НBr + H2SO4(конц.) = Br2 + SО2 + 2H2O

8НI + H2SO4(конц.) = 4I2 + H2S + 4H2O

В связи с усилением восстановительных свойств галогеноводородов от НС1 к HI падает устойчивость 

водных растворов галогеноводородных кислот к воздействию кислорода воздуха. При хранении на воздухе концентрированных растворов иодоводорода происходит его окисление:

4HI + О2 = I2 + 2Н2О

При этом раствор иодоводородной кислоты постепенно буреет:

HI + I2 = Н[I3]

Более медленно протекает аналогичный процесс и водном растворе НBr

Задания

Подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций. Укажите окислитель и восстановитель.

112. Реакции № 12, 37, 62

Решение:

№12:

2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3+ 5NaNO3 + 7H2O

Восстановитель: Mn(NO3)2

Окислитель: NaBiO3


Окисление: Mn2+ + 4H2O ‒ 5e- → MnO4- + 8H+ 2
Восстановление: BiO3- + 6H+ + 2e- → Bi3+ + 3H2O 5

2Mn2+ + 8H2O + 5BiO3- + 30H+ → 2MnO4- + 16H+ + 5Bi3+ + 15H2O

2Mn2+ + 5BiO3- + 14H+ → 2MnO4- + 5Bi3+ + 7H2O


№37:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

Восстановитель: HNO2

Окислитель: HNO2

Данная окислительно-восстановительная реакция относится к реакциям диспропорционирования,

 т.к. молекулы одного и того же вещества (HNO2) способны окислять и восстанавливать друг друга. 

Это происходит потому, что вещество HNO2 содержит в своем составе атомы азота в промежуточной 

степени окисления (3+). Следовательно, степень окисления способна как понижаться, так и повышаться.


Окисление: NO2- + H2O ‒ 2e- → NO3- + 2H+ 1
Восстановление: NO2- + 2H+ + e- → NO + H2O 2

3NO2- + H2O + 4H+ → NO3- + 2H+ + 2NO + 2H2O

3NO2- + 2H+ → NO3- + 2NO + H2O


№62:

NH3 + KMnO4 + KOH = KCl + K2MnO4 + H2O

Некорректное условие – ошибка в реагентах (NH3) и продуктах реакции (KCl). Возможное правильное 

условие:

KCl + 8KMnO4 + 8KOH = KClO4 + 8K2MnO4 + 4H2O

Восстановитель: KCl

Окислитель: KMnO4


Окисление: Cl- + 8OH- ‒ 8e- → ClO4- + 4H2O 1
Восстановление: MnO4- + e- → MnO42- 8
Cl- + 8OH- + 8MnO4- → ClO4- + 4H2O + 8MnO42-

143. При сгорании 1 л бутана С4Н10 выделилось 119,1 кДж теплоты. Вычислить энтальпию образования 

бутана. Условия нормальные.

Решение:

Уравнение реакции:

;


При сгорании   выделяется  теплоты, 

а при сгорании  – теплоты, тогда

119,2/2=x/0,0446;

x=2,65 (кДж).

Ответ: выделится .


162. Возможно ли при 200°С протекание следующей реакции:

СО + 0,5О2 = СО2?

Решение:

Возможно ли при 2000С протекание следующей реакции: СО + 0,5О2 = СО2?

О принципиальной возможности и направлении процесса позволяют судить величина и знак

 ΔG (энергия Гиббса).


ΔG = ΔH – TΔS,

Окислительно-восстановительные реакции органических веществ


где ΔH – изменение энтальпии реакции; ΔS – изменение энтропии реакции; Т – температура.

 

- стандартная энтропия образования вещества

п - количество вещества



СО (газ) О2 (газ) СО2 (газ)

, кДж/моль

-110,5 0 -393,5

, Дж/моль·К

197,9 205 213,6




При ΔG<0 реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении.

Ответ: возможно, так как  ∆G– отрицательная величина.

189. Температурный коэффициент скорости реакции равен 3. Как изменится скорость реакции, 

протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 140 до 1700?


Дано:

Решение:

Согласно правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два - четыре раза. Уравнение, которое описывает это правило следующее:

,

где V1‒ скорость реакции при температуре Т1V2 ‒ скорость реакции при температуре Т2, γ ‒ температурный коэффициент реакции.

Отсюда:

,

γ = 3

Т1 = 140о

Т2 = 170о


 v2/v1-?



Ответ: Скорость реакции увеличится в 27 раз.


222. Как повлияет на выход хлора в системе :

4 HCl(г) + О2(г) « 2 Cl2(г) + 2 Н2О(ж), Q = 202,4 кДж,

а) повышение температуры в системе,

б) уменьшение общего объема смеси,

в) уменьшение концентрации кислорода,

г) увеличение общего объема реактора,

д) введение катализатора?

Решение:

4HCl(г) + О2(г) « 2Cl2(г) + 2Н2О(ж), Q = 202,4 кДж

Прямая реакция происходит с выделением тепла, т.е. является экзотермической (Q > 0), следовательно, обратная реакция будет протекать с поглощением тепла, т.е. является эндотермической (Q < 0). Согласно принципу Ле Шателье, если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать извне, изменяя 

какое-нибудь из условий (температура, давление, концентрация), то равновесие смещается таким образом, чтобы компенсировать изменение.

а) повышение температуры в системе будет способствовать сдвигу равновесия в сторону реакции, протекающей с поглощением тепла (эндотермической), т.е. в сторону реакции образования исходных веществ – 

выход хлора при этом уменьшится.

б) уменьшение общего объема смеси приведет к смещению равновесия в сторону реакции, протекающей с образованием меньшего числа молей газообразных веществ, т.е. в сторону прямой реакции – выход 

хлора при этом увеличится.

в) при уменьшении концентрации кислорода равновесие сдвигается в направлении образования исходных веществ – выход хлора при этом уменьшится.

г) при увеличении общего объема реактора давление в системе уменьшится, потому равновесие сдвинется в сторону увеличения числа газовых молей, т.е. в сторону обратной реакции – выход хлора при этом уменьшится.

д) катализатор одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакции и поэтому на смещение равновесия влияния не оказывает, а только способствует более быстрому его достижению, поэтому введение катализатора на выход хлора не повлияет.

237. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов гальванического элемента, у которого один электрод цинковый с концентрацией ионов цинка 10-2 моль/л, а второй – водородный с концентрацией ионов водорода 10-2 моль/л. Рассчитайте э.д.с. этого элемента.

Решение:

Схема химической цепи:поток электронов

Электрод восстановитель (донор электронов) Электрод окислитель (акцептор электронов

где и – соответственно потенциалы положительного и отрицательного электродов.

Ответ: Э.Д.С. равно .

262. Напишите уравнения реакций процессов, протекающих на электродах при электрохимической защите стальных труб.

Решение:

Одним из вариантов электрохимической защиты стальных труб есть протекторная защита. Если в качестве протектора взять цинк, то уравнения реакций процессов, протекающих на электродах будут следующие:

анодный процесс: Zn – 2e- = Zn2+;

катодный процесс: в кислой среде –2Н+ + 2е- = Н2↑;

в нейтральной среде –1/2О2 + Н2О + 2е- = 2ОН-.

286. Вычислить рН 0,001 М раствора фтористоводородной кислоты и 0,00001 М раствора гидроксида 

натрия.

Решение:

Электролиты HF и NaOH есть сильными и потому в растворе диссоциируют полностью.

Для указанных растворов имеем:



Ответ: 3 и 9.

312. Слили 30 г 2 %-ного раствора ацетата свинца Pb(CH3COO)2 и 50 мл 1 М раствора

 иодоводородной кислоты HI. Определите массу осадка иодида свинца.

Решение:

Уравнение реакции:


в уравнении .

Теперь рассчитаем какой реагент в избытке:



=


– находится в избытке, расчеты ведем по

; так как , то


Ответ: .

337. В 70 г бензола С6Н6 растворено 2,09 г некоторого вещества. Раствор кристаллизуется 

при 4,250С. Установить молекулярную массу растворенного вещества. tкрист.бензола= 5,50С.

Решение:

Криоскопическая константа выражается формулой

где Ккр – криоскопическая константа;  – величина, получаемая опытным путем – понижение

 точки замерзания раствора, состоящего из т кг растворенного неэлектролита и L кг растворителя; 

М – масса 1 моль неэлектролита, кг. Криоскопическая константа бензола Ккр = 5,1°.

Отсюда



Ответ: .

Категория: Химия | Добавил: alexlat (29.06.2012)
Просмотров: 2600 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]