Домашние задания по общей и неорганической химии 4 страница

Пример 3. Напишите уравнение реакции диспропорционирования

Решение. Реакции диспропорционирования протекают с одновремен-ным уменьшением и увеличением степени окисления атомов одного и того же элемента. Поэтому такие реакции ещё называют реакциями самоокисления-самовосстановления. Реакции диспропорционирования возможны лишь в том случае, если в молекулах соединения есть атом, находящийся в промежуточной степени окисления между минимально и максимально возможной.

Так, степень окисления серы может меняться от −2 (например, ) до +6 (например, ).

При подборе стехиометрических коэффициентов в таких реакциях также удобно рассматривать их как бы протекающими в обратном направлении.

−2 +4

Отметим, что известны и реакции контрдиспропорционирования, являющиеся разновидностью либо межмолекулярных реакций окисления-восстановления, например:

−2 +4

либо внутримолекулярных реакций окисления-восстановления, например:

Пример 4. Сколько граммов перманганата калия необходимо взять для приготовления 200 мл 0,1 н раствора, используемого в окислительно- восстановительной реакции в кислой среде?

Решение. В кислой среде восстанавливается до иона . Фактор эквивалентности, соответственно, у него равен . Нормальная концентрация (нормальность) показывает, сколько молей эквивалентов растворённого вещества содержится в 1 л раствора.

(V – в литрах).

Тогда,

С другой стороны,

или

Пример 5. Определите титр и нормальную концентрацию 0,06 М раствора , используемого в реакции

Решение. Молярная и нормальная концентрации связаны друг с другом через фактор эквивалентности

Нормальная концентрация не может быть меньше молярной концентрации, так как .

В реакции будет восстанавливаться до . Одна молекула при этом принимает 2·3=6 электронов (в молекуле два атома хрома, каждый из которых принимает два электрона).

Определим титр раствора:

Возьмём 1 литр раствора, тогда

Пример 6. Какой объём 0,5 н раствора потребуется на окисление в кислой среде всего , содержащегося в 100 мл 0,2 M его раствора? Сколько граммов серы может быть получено в результате реакции? Задачу решить с использованием закона эквивалентов.

Решение.

При решении задачи по закону эквивалентов нет необходимости дописывать и уравнивать реакцию.

Закон эквивалентов: вещества вступают в реакцию и получаются в результате реакции в эквивалентных количествах.

Дихромат калия и сульфид калия реагируют, находясь в растворах.

где V – объём раствора вещества в литрах, – нормальная концентрация растворённого вещества.

В таком случае закон эквивалентов можно записать следующим образом:

Найдём :

Тогда

Найдём массу серы:

Вариант 1

1. Напишите уравнения межмолекулярных реакций окисления-восстановления и определите факторы эквивалентности окислителей и восстановителей в том случае, если они не являются одновременно веществом-средой.

2. Напишите уравнения реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

3. Напишите уравнения реакций диспропорционирования.

4. Сколько граммов перманганата калия надо взять для приготовления 500 мл 0,4 н раствора, используемого в окислительно-восстановительной реакции в щелочной среде? (31,6 г)

5. Определите титр и нормальную концентрацию 0,3 М раствора , используемого в окислительно-восстановительной реакции в качестве восстановителя. (0,0369 ; 0,9 н)

6. Какой объём 0,2 М раствора потребуется на окисление в кислой среде всего , содержащегося в 200 мл 0,2 н его раствора? Сколько граммов серы может быть получено в результате реакции? Задачу решите по закону эквивалентов. (40 мл; 0,64 г)

Вариант 2

2. Напишите уравнения реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

3. Напишите уравнения реакций диспропорционирования.

4. Сколько граммов перманганата калия надо взять для приготовления 250 мл 0,3 н раствора, используемого в окислительно-восстановительной реакции в нейтральной среде? (3,95 г)

5. Определите титр и нормальную концентрацию 0,1 М раствора , восстанавливающегося в результате реакции до . (0,040 ; 0,2 н)

6. Какой объём 0,15 н раствора необходим для окисления в щелочной среде 100 мл 0,2 М раствора перекиси водорода? Какой объём газа (объём измерен при н.у.) может быть получен в результате реакции? Задачу решите по закону эквивалентов. (266,7 мл; 448 мл)

Вариант 3

2. Напишите уравнения реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

3. Напишите уравнения реакций диспропорционирования.

4. Сколько граммов дихромата калия надо взять для приготовления 1500 мл 0,6 н раствора, используемого в окислительно-восстановительной реакции в кислой среде? (44,1 г)

5. Определите титр и нормальную концентрацию 0,1 М раствора , окисляющегося в результате реакции до . (0,0152 ; 0,1 н)

6. Какой объём 0,3 М раствора потребуется на окисление в нейтральной среде всего , содержащегося в 800 мл 0,1 н его раствора? Сколько граммов осадка может быть получено в результате реакции? Задачу решите по закону эквивалентов. (88,9 мл; 2,32 г)

Вариант 4

2. Напишите уравнения реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

3. Напишите уравнения реакций диспропорционирования.

4. Какой объём 0,3 н раствора бромата калия можно приготовить из 10 г для проведения окислительно-восстановительной реакции в кислой среде, в которой будет восстановлен до ? (1198 мл)

5. Определите титр и нормальную концентрацию 0,2 М раствора , восстанавливающегося в результате реакции до железа. (0,0325 ; 0,6 н)

6. Какой объём 0,25 М раствора потребуется на окисления в щелочной среде всего , содержащегося в 100 мл 0,5 н его раствора? Сколько граммов серы может быть получено в результате реакции? Задачу решите с использованием закона эквивалентов. (200 мл; 0,80 г)

Вариант 5

2. Напишите уравнения реакций внутримолекулярного окисления-восстановления.

3. Напишите уравнения реакций диспропорционирования.

4. Сколько граммов бромата калия необходимо взять для приготовления 500 мл 0,1 н раствора , если в окислительно-восстановительной реакции он восстанавливается до ? (1,39 г)

5. Определите титр и молярную концентрацию 0,1 н раствора , используемого в окислительно-восстановительной реакции в кислой среде. ( ; 0,02 М)

6. Какой объём 0,4 М раствора потребуется на окисления в кислой среде всего , содержащегося в 2,5 л 0,5 н его раствора? Определите массу выделившегося йода. Задачу решите с использованием закона эквивалентов. (625 мл; 158,8 г)

6. КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА ЭЛЕКТРОНОВ В АТОМЕ. ЭЛЕКТРОННЫЕ ФОРМУЛЫ АТОМОВ И ИОНОВ

Пример 1. Какую электронную формулу имеет атом водорода? Какие значения квантовых чисел , и возможны для электрона атома водорода в основном состоянии? Если электрон в атоме водорода находится в состоянии с n = 2 (возбуждённое состояние), какие значения квантовых чисел , и возможны для этого электрона?

Ответ. В принципе, атом водорода может иметь любую электронную конфигурацию, т.е. , , , , которые отвечают возбуждённому состоянию атома водорода. Эти электронные конфигурации прежде всего определяются температурой. В связи с тем, что на нашей планете средняя годовая температура незначительно отличается от 300 К, атомы на ней находятся в невозбуждённом (основном) состоянии, поэтому электронная формула атомов водорода на планете Земля – .

Это означает, что электрон атома водорода характеризуется значением главного квантового числа n = 1, при этом побочное квантовое число = 0, магнитное квантовое число , а магнитное спиновое квантовое число может принимать значения и .

При n = 2, может принимать два значения: 0 и 1; – четыре значения: 0, +1, 0, –1; . Следовательно, для электрона с n = 2 возможен один из следующих восьми наборов квантовых чисел:

	n
1)	2	0	0
2)	2	1	+1
3)	2	1	0
4)	2	1	–1

Пример 2. Охарактеризуйте квантовыми числами электроны атома азота в основном состоянии.

Ответ. Атом азота содержит семь электронов. Учитывая принцип Паули и правила Хунда, имеем следующее:

№ электрона (в порядке заполнения орбиталей)	n
	1	0	0	или
	1	0	0	или
	2	0	0	или
	2	0	0	или
	2	1	+1	или
	2	1	0	или
	2	1	–1	или