Главная

По литературе

Стехиометрические расчеты.Расчеты по уравнениям реакций. Расчеты по уравнениям реакций, протекающих без изменения степени окисления

Стехиометрические расчеты.Расчеты по уравнениям реакций. Расчеты по уравнениям реакций, протекающих без изменения степени окисления

Предисловие

В результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка. Количество атомов до реакции и после ее протекания остается неизменным. Это учитывается с помощью стехиометрических коэффициентов в уравнениях химических реакций.

2) выписать из условия задачи все числовые данные, используя общепринятые обозначения и размерности;

3) сформулировать вопрос задачи;

4) составить уравнения реакций (если это необходимо);

5) дополнить условие задачи справочными данными (молярный объем, молярные массы, число Авогадро и т.д.);

6) выбрать необходимые для расчета формулы;

7) вывести расчетную формулу, т.е. путем математических преобразований получить окончательную формулу для расчета искомой величины;

8) сделать проверку полученной формулы, подставив в нее размерности заданных величин;

9) провести расчет и получить численный ответ.

Тема «Стехиометрические расчеты» изучается студентами ранее темы «Химическое равновесие». Поэтому все реакции считаются протекающими «до конца», т.е. до исчерпания, по меньшей мере, одного из реагентов. Объемы газов во всех задачах предполагаются приведенными к нормальным условиям.

В первом разделе настоящего пособия предложены задачи, в которых расчеты массы, количества вещества или объема газов выполняют по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ. Рассматриваются как реакции, протекающие без изменения степени окисления, так и окислительно-восстановительные реакции. Последние могут быть использованы при подготовке домашней контрольной работы, а также итоговой контрольной работы по теме "Окислитель- но-восстановительные реакции".

В следующем разделе предлагаются расчеты по уравнениям реакций в условиях, когда одно из реагирующих веществ находится в избытке или содержит примеси, а также расчеты выхода продукта от теоретичсеского. Задачи этих типов могут быть использованы при проведении рубежных контрольных мероприятий и экзамена по химии элементов.

В последний раздел включены комбинированные задачи, предназначенные для хорошо успевающих студентов; они могут быть использованы с целью повышения их семестровой аттестации.

Используемые физико-химические величины (и их размерности)

Величина	Размерность
Количество вещества
В, n (B )
Масса вещества В, m (B )	грамм, г; килограмм, кг
Масса раствора, m (p )	грамм, г; килограмм, кг
Массовая доля вещест-	доли единицы, %
ва В в растворе, w (B )
Молярная масса веще-	грамм на моль, г/моль; килограмм на
ства В, M (B )	моль, кг/моль
Молярный объем газа,	литр на моль, л/моль; кубический метр
	на моль, м3 /моль
Объем газа В, V (В )	литр, л; кубический метр, м3
Объем раствора, V (p )	литр, л; кубический метр, м3
Плотность вещества В,
ρ(В)
	кг/м3
Плотность раствора,	грамм на литр, г/л; грамм на миллилитр,
ρ(р)	г/мл; килограмм на кубический метр,
	кг/м3

1. Обычные расчеты по уравнениям реакций

При выполнении расчетов по уравнениям химических ре-

акций следует руководствоваться правилом: отношения всту-

пивших в реакцию количеств веществ (реагентов) к отвечающим этим веществам стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, а также аналогичные отношения для образовавшихся в результате реакции веществ (продуктов реакции), одинаковы для всех участников реакции.

Для химической реакции

aA + bB + ... = dD + eE + ...

n (A)/a =n (B)/b = ... =n (D)/d =n (E)/e = ...

Количество прореагировавшего или образовавшегося веще-

ства В может быть выражено через его массу m (В ) и молярную массуM (В ):

n (B )m (B ) M (B )

или концентрацию в растворе (массовую долю w (В ), моляр-

ную концентрацию c (В ) и массуm (р .В ) или объем раствора

V (р .В ):

n (B ) w (B )m (p .B )w (B )V (p .B )c (B ) V (p . B )

M (B ) (p .B )M (B )

а в случае газа также через его объем V и молярный объем

VM :

n (B ) V(газ.B)

Рассчитайте объем (н.у.) монооксида углерода, образовав-

шегося в реакции углерода с 80 г кислорода.


m (O2 ) = 80 г		2C + O2 = 2 CO
m (O2 ) = 80 г		2C + O2 = 2 CO
V (CO) = ?		n (O2 ) =n (CO) / 2

m (O 2 )V (CO )M (O 2 ) 2V M

V (CO ) 2V M m (O 2 ) 2 22,4 80112 л

M (O 2 ) 32

При электролизе раствора хлорида натрия на катоде выде-

лилось 11,2 л водорода. Определите массу образовавшегося гид-

V(H2 ) m(NaOH)

VM 2 M(NaOH

m (NaOH ) 2M (NaOH )V (H 2 ) 2 40 11,240 г V M 22,4

На титрование 20,00 мл раствора сульфита натрия в кислот-

ной среде пошло 15,03 мл 0,1 М раствора перманганата калия.

Определите молярную концентрацию раствора сульфита натрия.

с (Na2 SO3 ) = ? 5Na2 SO3 + 8Н2 SO4 + 2KMnO4 =

с (KMnO4 ) = 0,1 моль/л = 2MnSO4 + K2 SO4 + 5Na2 SO4 + 8Н2 О

V р(KMnO4 ) = 15,03 млn (Na2 SO3 ) / 5 =n (KMnO4 ) / 2

V р(Na2 SO3 ) = 20,00 мл

с (Na2 SO3 ) =n (Na2 SO3 ) /V р(Na2 SO3 ) =

5· n (KMnO4 )/ {2·V р(Na2 SO3 )} =

5· с (KMnO4 )·V р(KMnO4 )/ {2·V р(Na2 SO3 )} = 5·0,1·15,03/{2·20} =

0,1879 моль/л

Расчеты по уравнениям реакций,протекающихбез измене-

ния степени окисления

1.1. Рассчитайте объем (н.у.) газа, полученного при взаимо-

действии 15 г сульфида алюминия с избытком воды.

1.2. При сливании водных растворов нитрата серебра(I) и

ортофосфата натрия (изб.) образовалось 4,2 г осадка. Рассчитайте массу прореагировавшего нитрата серебра.

1.3. К раствору сульфита натрия объемом 250 мл добавили хлороводородную кислоту до прекращения выделения газа. Рас-

считайте молярную концентрацию исходного раствора сульфита натрия, если выделилось 2,24 л газа (н.у.).

1.4. При взаимодействии сурика (Pb2 Pb)О4 с избытком азот-

ной кислоты образовалось 2,39 г твердого оксида свинца(IV).

Рассчитайте массу нитрата свинца(II) в растворе после окончания реакции.

1.5. Рассчитайте массу воды, необходимой для полного пре-

вращения 3,34 г пентаоксида дииода в иодноватую кислоту. 1.6. Определите массу серной кислоты, необходимую для

осаждения сульфата бария из раствора, содержащего 2,61 г нит-

рата бария.

1.7. Определите объем (н.у.) сероводорода, который необхо-

дим для полного осаждения сульфида висмута(III) из раствора,

1.8. Серную кислоту, содержащуюся в 10 мл раствора с кон-

центрацией 0,2 моль/л, полностью нейтрализуют с помощью

0,5 М раствора гидроксида натрия. Определите затраченный объ-

ем раствора гидроксида натрия.

1.9. Рассчитайте объем сероводорода (н.у.), который можно получить действием избытка соляной кислоты на 8,8 г сульфида железа.

1.10. Какой максимальный объем диоксида углерода может быть поглощен с помощью 100 мл 0,1 М раствора гидроксида ба-

Расчеты по уравнениям окислительно-восстановительных

1.11. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) Zn + H2 SO4 (разб.) =

1.12. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) FeSO4 + HNO3 (конц.) =

б) H2 O2 + H2 SO4 + KI =

1.13.

ной формы восстановителя

а) Zn + KOH(изб.) + H2 O =

б) KMnO4 + H2 SO4 + K2 SO3 =

1.14. Рассчитайте массу восстановленной формы окислителя

в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль окислен-

ной формы восстановителя а) H2 S(г) + Br2 (р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H2 O =

1.15. Рассчитайте массу окислителя в приведенной ниже ре-

а) Zn + H2 SO4 (разб.) =

б) K2 Cr2 O7 + H2 SO4 + FeSO4 =

1.16. Рассчитайте массу окислителя в приведенной ниже ре-

акции, если образовался 1 моль окисленной формы восстановите-

а) FeSO4 + Cl2 =

б) H2 O2 + H2 SO4 + KI =

1.17. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окис-

а) Zn + KOH(изб.) + H2 O =

б) KMnO4 + H2 SO4 + K2 SO3 =

1.18. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окис-

а) H2 S(г) + Br2 (р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H2 O =

1.19. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окис-

а) Cu + H2 SO4 (конц.) =

б) KMnO4 + H2 SO4 + FeSO4 =

1.20. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окис-

а) FeSO4 + HNO3 (конц.) =

б) H2 O2 + H2 SO4 + KI =

1.21. Рассчитайте массу сульфита натрия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 200 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,04 М раствора (среда кислотная).

1.22. Рассчитайте массу сульфита натрия, вступившего в ре-

акцию с пермангантом калия, содержащимся в а) 500 мл 0,15 М раствора (в присутствии гидроксида на-

б) 300 мл 0,25 М раствора (в присутствии гидроксида на-

в) 100 мл 0,75 М раствора (в присутствии гидроксида на-

1.23. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося в реакции сульфита натрия, содержащегося в

а) 100 мл 0,1 М раствора,

б) 400 мл 0,025 М раствора,

в) 50 мл 0,2 М раствора

с избытком растворенного в воде перманганата калия.

1.24. Рассчитайте объем 0,1 М раствора сульфита натрия,

необходимого для проведения реакции с дихроматом калия, со-

держащимся в а) 100 мл 0,05 М раствора (среда кислотная),

б) 250 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,01 М раствора (среда кислотная), 1.25. Рассчитайте объем 0,1 М раствора дихромата калия,

необходимого для проведения реакции с сульфатом железа(II),

б) 300 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 400 мл 0,015 М раствора (среда кислотная).

1.26. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при окислении соляной кислоты дихроматом калия, масса которого равна

1.27. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г меди с избытком разбавленной азотной ки-

1.28. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г красного фосфора с избытком концентриро-

ванной азотной кислоты.

1.29. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 126 г цинка с избытком концентрированной сер-

ной кислоты.

1.30. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 37,8 г цинка с избытком разбавленной серной кислоты.

1.31. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г меди с избытком концентрированной серной кислоты.

1.32. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 5 г алюминия с избытком разбавленной хлорово-

дородной кислоты.

В окислительно-восстановительной реакции химический эквивалент определяется как реальная или условная частица вещества, которая эквивалентна одному электрону.

Фактор эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях определяется числом электронов (n), принятых или отданных одним атомом, ионом или молекулой окислителя или восстановителя (z = n).

Для КМnО 4 факторы эквивалентности в кислой, нейтральной и щелочной средах соответственно равны , и 1.

Таким образом, молярные массы эквивалентов КМnО 4 в различных средах составляют:

Ниже приведены полуреакции окисления некоторых восстано-вителей, используемых в оксидиметрии, и расчет их молярных масс эквивалента:

Fe 2+ – 1ē Fe 3+ ,

H 2 O 2 – 2ē O 2 + 2H + ,

Н 2 C 2 O 4 – 2ē 2CO 2 + 2H + ,

C 2 O 4 2 - – 2ē 2CO 2 ,

2S 2 O 3 2 - – 2ē S 4 O 6 2 - ,

здесь на один ион тиосульфата приходится один отданный электрон, поэтому:

Эталоны решения задач

1.Найти точку перехода и интервал изменения окраски индикатора HInd с = 10 –4 .

1) = –lg = -lg10 –4 = 4;

2) точка перехода окраски определяется как: рН = = 4;

3) интервал перехода окраски рассчитывается как: рН = ± 1 и для данного индикатора составит от 3 до 5 (окраска смешанная).

2. Какую окраску будет иметь индикатор HInd с = 10 –7 в раст-ворах с рН = 0, 3, 5, 7, 10, 13, если его молекулы красные, а ионы синие?

1) = –lg = –lg10 –7 = 7;

2) точка перехода окраски: рН = = 7;

3) интервал перехода окраски: рН = ± 1, т.е. от 6 до 8;

4) таким образом, в растворах с рН < 6 преобладает молекулярная форма индикатора и растворы с рН = 0, 3, 5 будут окрашены в красный цвет;

5) в растворах с рН > 8 преобладает ионная форма индикатора, следовательно, растворы с рН = 10, 13 окрасятся в синий цвет, растворы с рН = 7 окрасится в фиолетовый цвет.

Эту задачу, начиная с п. 4 удобно решать графически:

3. Какие из перечисленных растворов окрасятся при добавлении к ним индикатора HInd с = 9, если молекулы его бесцветные, а ионы желтые?

1) точка перехода окраски: рН = 9;

2) интервал перехода окраски: рН = 8 – 10;

3) найдем рН исследуемых растворов:

а) соль NaCl не гидролизуется, следовательно, рН = 7,

б) pH = –lg = –lg10 –12 = 12,

4) из рисунка видно, что растворы с рН = 3, 7 останутся бес-цветными, а с рН = 12, 13 окрасятся в желтый цвет.

2) точка перехода окраски: рН = 4;

3) интервал перехода: рН = 3 – 5;

4) из рисунка видно, что данный индикатор будет иметь желтую окраску в любом растворе с рН > 5, т.е., в растворах со слабокислой, нейтральной и щелочной реакцией.

5. Какое вещество следует взять для стандартизации раствора КОН? Какой из индикаторов с = 10 –4 или с = 10 –9 следует применить при титровании?

1) раствор КОН стандартизируют Н 2 С 2 О 4 ∙2H 2 O, раствор которого готовят по точной навеске;

2) при титровании протекает реакция:

Н 2 С 2 О 4 + 2КОН = K 2 C 2 O 4 + 2Н 2 О

3) из уравнения видно, что в точке эквивалентности в растворе находится соль К 2 С 2 О 4 , гидролиз которой приводит к появлению слабощелочной реакции среды, следовательно, в точке эквивалентности рН > 7.

4) характеристика индикаторов:

(I) = 4, точка перехода окраски: рН = 4,

интервал перехода окраски: рН = 3 – 5.

(II) = 9, точка перехода окраски: рН = 9,

интервал перехода окраски: рН = 8 – 10.

Таким образом, интервал перехода окраски индикатора с = 10 –9 позволяет зафиксировать точку эквивалентности реакции, протекающей при стандартизации.

6. Требуется установить концентрацию раствора NH 4 C1. Обосновать выбор титранта и индикатора для титрования.

1) в результате гидролиза раствор NH 4 C1 имеет рН < 7, следова-тельно, титрантом должна быть щелочь. Основными титрантами в алкалиметрии являются КОН и NaOH;

2) при титровании произойдет реакция:

NH 4 C1 + КОН = NH 3 ∙Н 2 О + КС1

3) в точке эквивалентности продуктами реакции являются соль КС1, не подвергающаяся гидролизу, и слабое основание NH 3 ∙Н 2 О, поэтому в точке эквивалентности рН > 7, следовательно, для ее фиксирования требуется индикатор с > 7, т.е. с интервалом изменения окраски в щелочной среде.

Метод нейтрализации

7. На титрование 20 мл раствора HCl с C( HCl) = 0,1 моль/л затрачено 10 мл раствора NaOH. Вычислить C( NaOH) в растворе.

8. На титрование раствора CH 3 COOH израсходовано 15,2 мл раствора NaOH c C( NaOH) = 0,05 моль/л. Вычислить массу CH 3 COOH в растворе.

(NaOH) = 15,2 мл = 0,0152 л

C( NaOH) = 0,05 моль/л

M(CH 3 COOH) - ?

Согласно закону эквивалентов (4):

10. Имеется раствор Na 2 CO 3 объемом 200 мл. На титрование 10 мл этого раствора было израсходовано 15,3 мл раствора HCl с C( HCl) = 0,1 моль/л. Найти массу соды в исходном растворе.

По результатам титрования найдем C( Na 2 CO 3):

Рассчитаем Т(Na 2 CO 3):

Найдем m(Na 2 CO 3) во всем объеме раствора:

11. Вычислить массовую долю w(Na 2 CO 3) в техническом образце, если на титрование навески технической соды массой 0,212 г было израсходовано 20 мл раствора HCl с C( HCl) = 0,1 моль/л.

Рассчитаем w(Na 2 CO 3):

12. Из 0,126 г технической щавелевой кислоты (Н 2 С 2 О 4 ×2Н 2 О) приготовили 200 мл раствора. На титрование 10 мл полученного раст-вора израсходовали 8 мл раствора NaOHс C( NaOH) = 0,01 моль/л. Найти массовую долю w(Н 2 С 2 О 4 ×2Н 2 О) в техническом образце.

Рассчитаем Т(Н 2 С 2 О 4):

Вычислим массу чистого Н 2 С 2 О 4 ×2Н 2 О в образце:

Рассчитаем w(Н 2 С 2 О 4 ×2Н 2 О) в техническом образце:

Найдем V(H 2 SO 4):

Метод оксидиметрии

15. На титрование раствора соли Мора было израсходовано 10 мл раствора KMnO 4 с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/л. Определить массу ионов Fe 2+ в растворе.

Из уравнения полуреакции видно, z(Fe 2+) = 1.

Запишем выражение закона эквивалентов (формула 4):

16. Образец загрязненного примесями оксалата натрия массой 0,5 г растворили в колбе на 500 мл. Пробу раствора объемом 10 мл оттитровали в кислой среде 12 мл раствора KMnO 4 с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/мл. Определить содержание чистого оксалата натрия в образце.

Найдем массу чистого Na 2 C 2 O 4 в титруемой пробе:

В 500 мл раствора Na 2 C 2 O 4 содержится:

Таким образом:

17. К 0,15 г технического образца, содержащего дихромат калия, добавлены избыток раствора иодида калия и серная кислота. На титрование выделившегося иода потребовалось 22,85 мл раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Определить массовую долю дихромата калия в техническом образце.

В реакции восстановления дихромат-иона участвует шесть электронов:

Сr 2 О + 14Н + 6ē 2Cr + 7H 2 O,

Таким образом:

18. Вычислить массу пероксида водорода в 400 мл раствора, если на титрование 5 мл этого раствора в кислой среде было затрачено 11 мл раствора перманганата калия, титр которого равен 0,00158 г/мл.

В соответствии с законом эквивалентов (3):

В реакции окисления H 2 O 2 участвуют 2 электрона:

H 2 O 2 – 2ē O 2 + 2H + ,

Найдем массу H 2 O 2 в титруемой пробе:

Полученная масса H 2 O 2 содержится в 5 мл раствора, а в 400 мл содержится:

Вопросы для самоконтроля

1. Какие методы включает в себя количественный анализ?

2. Что лежит в основе титриметрического метода анализа? Что такое титрант? Что такое точка эквивалентности?

3. Какие методы, в зависимости от типа используемой реакции, включает в себя объемный анализ?

4. Какие требования предъявляются к реакциям, используемым в объемном анализе?

5. Сформулируйте закон эквивалентов. Какие уравнения, отра-жающие этот закон, вам известны? Допустимо ли комбинирование этих уравнений?

6. Какие способы выражения концентрации растворов исполь-зуются в объемном анализе? Как они связаны между собой?

7. Концентрации каких веществ определяют методом нейтра-лизации?

8. Что такое индикатор? Какие соединения могут быть исполь-зованы в качестве индикатора?

9. Что такое точка перехода и интервал перехода окраски индикатора?

10. Как выглядят кривые титрования:

а) сильной кислоты сильным основанием;

б) слабой кислоты сильным основанием;

в) слабого основания сильной кислой?

11. Что такое скачок pH?

12. Каким правилом следует руководствоваться при выборе индикатора?

13. Какие реакции лежат в основе метода оксидиметрии?

14. Что такое окислитель? Что такое восстановитель?

15. Как определяется фактор эквивалентности в окислительно-восстановительных реакциях?

16. Что является титрантом в методе перманганатометрии? Что является индикатором? В какой среде проводят титрование?

17. Что является титрантом в методе иодометрии (прямом и косвенном)? Что является индикатором?

18. Найти точку перехода и интервал изменения окраски индикатора HInd с = 10 –9 . Следует ли применять этот индикатор при титровании раствора NH 4 Cl гидроксидом натрия?

19. Найти точку перехода и интервал изменения окраски индикатора HInd с = 10 –5 . Следует ли применять этот индикатор при титровании раствора HCl гидроксидом натрия?

20. Найти точку перехода и интервал изменения окраски инди-катора HInd с = 10 –5 . Следует ли применять этот индикатор при титровании раствора Na 2 CO 3 соляной кислотой?

21. Какую окраску будет иметь индикатор HInd с = 10 –9 в растворах с рН = 1, 5, 7, 9, 11, 13, если его молекулы бесцветные, а ионы малиновые?

22. Какую окраску будет иметь индикатор HInd с = 10 –7 в растворах с рН = 2, 4, 7, 10, 12 если его молекулы красные, а ионы синие?

23. Какую окраску будет иметь индикатор HInd с = 10 –5 в растворах с рН = 3, 5, 9, 11, 13, если его молекулы красные, а ионы желтые?

24. Что следует использовать в качестве титранта и в качестве индикатора при количественном определении содержания азотной кислоты в растворе?

25. Что следует использовать в качестве титранта и в качестве индикатора при количественном определении содержания аммиака в водном растворе?

26. Что следует использовать в качестве титранта и в качестве индикатора при количественном определении содержания ионов Fe 2+ в водном растворе?

27. Можно ли использовать метод прямой перманганатометрии для определения содержания Fe 2 (SO 4) 3 в водном растворе?

28. Можно ли использовать метод нейтрализации для опреде-ления содержания Ca(NO 3) 2 в водном растворе?

30. По кривой титрования определить, следует ли при титровании раствора Na 2 CO 3 соляной кислотой использовать индикатор тимоловый синий с = 1,7?

31. По кривой титрования определить, следует ли при титровании раствора уксусной кислоты гидроксидом калия использовать индикатор индигокармин с = 13?

32. В каком диапазоне значений рН индикатор HInd с = 10 –5 приобретет розовую окраску, если его молекулы красные, а ионы желтые?

33. В каком диапазоне значений рН индикатор HInd с = 10 –7 приобретет желтую окраску, если его молекулы желтые, а ионы синие?

34. В каком диапазоне значений рН индикатор HInd с = 10 –9 будет окрашен, если его молекулы бесцветные, а ионы малиновые?

35. В каком диапазоне значений рН индикатор HInd с = 10 –6 приобретет синюю окраску, если его молекулы красные, а ионы синие?

36. Что называется степенью окисления? Определить степень окисления:

а) серы в соединениях: SO 2 , H 2 S, Na 2 SO 3 , S 8 , Fe 2 (SO 4) 3 ;

б) хрома в соединениях: H 2 CrO 4 , CrCl 2 , Cr 2 O 3 , Na 3 , (NH 4) 2 Cr 2 O 7 ;

в) азота в соединениях: Ba(NO 3) 2 , NH 3 , N 2 , KNO 2 , N 2 O 4 .

37. Как называется частица, содержащая элемент, степень окис-ления которого возрастает (уменьшается) в ходе реакции?

38. В результате какого процесса изменяется степень окисления элемента?

39. Чем окислительно-восстановительные реакции отличаются от реакций обменного типа?

40. Какие из перечисленных веществ и за счет каких элементов проявляют окислительные свойства, а какие – восстановительные: AgNO 2 , H 2 S, SO 2 , F 2 , CO, Zn, HMnO 4 , Ca(ClO) 2 , H 3 SbO 3 . Есть ли среди приведенных веществ такие, которые обладают окислительно-восстановительною двойственностью?

41. Как методом полуреакций определить коэффициенты в урав-нении окислительно-восстановительной реакции?

42. Что такое оксидиметрия и для чего она используется?

43. Написать химические формулы веществ, растворы которых используются в качестве титрантов, при разных видах оксидиметрии.

44. Как вычисляется молярная масса эквивалента окислителя (восстановителя)?

45. Чему равны молярные массы эквивалентов веществ, исполь-зуемых в качестве титрантов в методах перманганатометрии и иодометрии?

46. Как фиксируется точка эквивалентности при выполнении перманганатометрии и иодометрии в кислой среде?

47. Закончить следующие окислительно-восстановительные реак-ции и уравнять методом электронно-ионного баланса:

1) KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 O 2 + …

2) KMnO 4 + KNO 2 + KOH KNO 3 + ...

3) KMnO 4 + KNO 2 + H 2 O KNO 3 + KOH + …

4) K 2 Cr 2 O 7 + HBr Br 2 + ...

5) КСrO 2 + Н 2 О 2 + КОН K 2 CrO 4 + ...

6) As 2 S 3 + HNO 3 H 3 AsO 4 + H 2 SO 4 + ...

7) Cl 2 + I 2 + H 2 O HC1 + ...

8) Cl 2 + KOH (гор.) KClO 3 + ...

9) Na 2 SO 3 + Br 2 + NaOH Na 2 SO 4 + …

10) KClO 3 + KCrO 2 + KOH KCl + …

11) K 2 Cr 2 O 7 + Н 2 S + H 2 SO 4 S + ...

12) PbS + НNО 3 PbSО 4 + NО 2 + ...

13) Na 2 SO 3 + Br 2 + NaOH Na 2 SO 4 + ...

14) Fe(NО 3) 2 + NаClО 3 + НNО 3 Fe(NО 3) 3 + ...

15) NaNO 3 + Al + NaOH + H 2 O NH 3 + ...

16) Zn + НNО 3(РАЗБ.) N 2 + …

17) Cu + НNО 3(РАЗБ.) NO + …

18) HCl + PbO 2 Cl 2 + ...

Варианты задач для самостоятельного решения

2. На титрование 5 мл раствора гидроксида бария израсходовано 13 мл раствора соляной кислоты с С( НСl) = 0,095 моль/л. Вычислить Т(Ва(ОН) 2) и m(Ва(ОН) 2) в растворе.

3. Вычислить объем раствора оксалата аммония с С( (NН 4) 2 С 2 О 4) = 0,02 моль/л, который при титровании в кислой среде восстанавливает перманганат калия массой 0,004 г.

Вариант №2

1. На титрование раствора азотной кислоты израсходовано 10,6 мл раствора гидроксида натрия с С( NaOH) = 0,05 моль/л. Вычислить массу кислоты в растворе.

2. Рассчитать массовую долю примесей в образце гидроксида кальция, 0,8 г которого было растворено в мерной колбе объемом 250 мл, а для титрования 10 мл приготовленного раствора затрачено 8 мл раствора соляной кислоты с Т(НСl) = 0,00365 г/мл.

3. Определить молярную концентрацию эквивалента перманганата калия, если на титрование 10 мл этого раствора в кислой среде потребовалось 14,4 мл раствора соли Мора ((NH 4) 2 SO 4 ·FеSО 4 ·6H 2 O), титр которой равен 0,00392 г/мл.

4. Найти объем раствора иодида калия с С( КI) = 0,015 моль/л, который потребуется для титрования в кислой среде 5 мл раствора дихромата калия с С( К 2 Сr 2 О 7) = 0,039 моль/л.

Вариант №3

1. В мерной колбе объемом 150 мл растворено 0,69 г карбоната калия. На титрование 10 мл полученного раствора израсходовано 16,7 мл раствора соляной кислоты. Определить С( НСl) и Т(НCl).

3. Образец загрязненного неактивными примесями дигидрата щавелевой кислоты массой 0,13 г растворен в мерной колбе объемом 100 мл. На титрование 10 мл полученного раствора в кислой среде затрачено 24,7 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,008 моль/л. Рассчитать массовую долю Н 2 С 2 О 4 ×2Н 2 О в образце.

4. К раствору, содержащему 0,049 г дихромата калия, добавили раствор серной кислоты и избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод оттитровали раствором тиосульфата натрия с С( Na 2 S 2 O 3) = 0,11 моль/л. Определить объем затраченного раствора тиосульфата натрия.

Вариант №4

1. На титрование раствора, содержащего 0,136 г карбоната натрия, требуется 14,5 мл раствора серной кислоты. Рассчитать Т(H 2 SO 4) и массу Н 2 SO 4 в растворе.

2. 9,8 г раствора азотной кислоты поместили в мерную колбу и разбавили водой до объема 500 мл. На титрование 15 мл полученного раствора израсходовано 12 мл раствора гидроксида калия с С( КOH) = 0,14 моль/л. Определить массовую долю HNO 3 в исходном концентрированном растворе.

3. Вычислить объем раствора оксалата калия, молярная концентрация эквивалента которого равна 0,014 моль/л, затраченного на титрование в кислой среде 10 мл раствора перманганата калия с С( КМnО 4) = 0,02 моль/л.

4. Определить молярную концентрацию эквивалента тиосульфата натрия в растворе, если на титрование 15 мл этого раствора затрачено 10,8 мл раствора иода с Т(I 2) = 0,00254 г/мл.

Вариант №5

1. В мерной колбе объемом 300 мл растворено 0,45 г образца гидроксида натрия, содержащего посторонние примеси. На титрование 10 мл приготовленного раствора затрачено 8,2 мл раствора щавелевой кислоты с С( Н 2 С 2 О 4) = 0,042 моль/л. Вычис-лить массовую долю примесей в образце.

2. На титрование 10 мл раствора серной кислоты израсходовано 12,5 мл раствора гидроксида калия с Т(КОН) = 0,0056 г/мл. Рассчи-тать Т(H 2 SO 4).

3. Кристаллический йод массой 0,0254 г при титровании прореагировал с 8,5 мл раствора Na 2 S 2 O 3 . Определить молярную концентрацию эквивалента тиосульфата натрия.

4. Вычислить объем раствора нитрата железа (II) с Т(Fe(NО 3) 2) = 0,0018 г/мл, который при титровании в кислой среде прореагирует с 2 мл раствора перманганата калия, если С( КМnО 4) = 0,08 моль/л?

Вариант №6

1. На титрование раствора гидрокарбоната калия с молярной концентрацией эквивалента 0,025 моль/л израсходовано 9,6 мл раствора соляной кислоты с С( НСl) = 0,03 моль/л. Вычислить объем использованного раствора гидрокарбоната калия.

3. 0,478 г раствора пероксида водорода поместили в мерную колбу и разбавили водой до объема 150 мл. На титрование 15 мл полученного раствора затрачено 11,7 мл раствора перманганата калия с С( КМnО 4) = 0,08 моль/л. Определить массовую долю пероксида водорода в исходном растворе.

4. К 10 мл раствора дихромата калия добавлен раствор серной кислоты и избыток раствора иодида калия. Выделившийся иод был оттитрован 20,9 мл раствора тиосульфата натрия с С( Na 2 S 2 O 3) = 0,15 моль/л. Определить молярную концентрацию дихромата калия в исходном растворе.

Вариант №7

1. Навеску хлорида аммония растворили в мерной колбе объемом 200 мл. На титрование 10 мл этого раствора потребовалось 6,3 мл раствора гидроксида натрия с С( NaOH) = 0,1 моль/л. Рассчитать массу навески.

2. На титрование раствора, содержащего 0,45 г Na 2 B 4 O 7 , затра-чено 24,1 мл раствора серной кислоты. Вычислить С( Н 2 SO 4) и T(Н 2 SO 4).

3. Определить объем раствора перманганата калия, титр которого равен 0,000948 г/мл, необходимого для титрования в кислой среде 5 мл раствора сульфата железа (II) с С( FeSO 4) = 0,067 моль/л.

4. К 0,29 г образца, содержащего дихромат аммония, добавлен раствор серной кислоты и избыток раствора иодида калия. На титрование выделившегося иода было затрачено 12,8 мл раствора тиосульфата натрия с Т(Na 2 S 2 O 3) = 0,079 г/мл. Чему равна массовая доля посторонних примесей в образце?

Вариант №8

1. На титрование 5 мл раствора карбоната калия израсходовано 13 мл раствора соляной кислоты с С( HCl) = 0,095 моль/л. Вычислить С( К 2 СО 3), Т(К 2 СО 3) и m(К 2 СО 3) в растворе.

2. Определить массовую долю гидроксида стронция в 0,6 г образца, растворенного в мерной колбе объемом 150 мл, если на титрование 15 мл приготовленного раствора затрачено 8,8 мл раствора азотной кислоты с Т(НNО 3) = 0,0063 г/мл.

3. К раствору, содержащему 0,098 г дихромата калия, добавлена серная кислота и избыток раствора иодида калия. Выделившийся йод оттитрован 5 мл раствора Na 2 S 2 O 3 . Рассчитать молярную концентрацию эквивалента тиосульфата натрия.

Вариант №9

1. Навеску Na 2 B 4 O 7 ×10Н 2 О растворили в мерной колбе объемом 500 мл. На титрование 10 мл полученного раствора было затрачено 8,9 мл раствора серной кислоты с С( H 2 SO 4) = 0,12 моль/л. Найти массу навески.

2. На титрование 10 мл раствора гидроксида калия израсходовано 14,5 мл раствора соляной кислоты с Т(HCl) = 0,00073 г/мл. Вычислить С( КОН) и m(КОН) в растворе.

4. Определить объем раствора перманганата калия с С( КМnО 4) = 0,014 моль/л, который потребуется на титрование 10 мл раствора оксалата натрия с T(Na 2 C 2 O 4) = 0,00134 г/мл в кислой среде.

Вариант №10

1. На титрование 10 мл раствора соляной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,125 моль/л потребовалось 11,5 мл раствора гидроксида натрия. Вычислить С( NaOH) и Т(NаОН).

3. Образец дигидрата щавелевой кислоты массой 1,6 г, содержащий примеси, растворили в мерной колбе объемом 500 мл. На титрование 10 мл полученного раствора щавелевой кислоты в кислой среде было затрачено 9,7 мл раствора перманганата калия с Т(КМnО 4) = 0,00158 г/мл. Найти массовую долю примесей в образце.

4. Определить объем раствора тиосульфата натрия с Т(Na 2 S 2 O 3) = 0,00948 г/мл, затраченный на титрование 10 мл раствора иода с молярной концентрацией эквивалента 0,02 моль/л.

2. На титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с С( Na 2 B 4 O 7) = 0,049 моль/л затрачено 9,3 мл раствора соляной кислоты. Вычислить молярную концентрацию эквивалента НCl.

1.11. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) Zn + H 2 SO 4 (разб.) =

1.12. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) FeSO 4 + HNO 3 (конц.) =

б) H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KI =

1.13. Рассчитайте массу восстановленной формы окислителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль окисленной формы восстановителя

а) Zn + KOH(изб.) + H 2 O =

1.14. Рассчитайте массу восстановленной формы окислителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль окисленной формы восстановителя

а) H 2 S(г) + Br 2 (р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H 2 O =

1.15. Рассчитайте массу окислителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль окисленной формы восстановителя

а) Zn + H 2 SO 4 (разб.) =

б) K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 + FeSO 4 =

1.16. Рассчитайте массу окислителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль окисленной формы восстановителя

а) FeSO 4 + Cl 2 =

б) H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KI =

1.17. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окислителя

а) Zn + KOH(изб.) + H 2 O =

б) KMnO 4 + H 2 SO 4 + K 2 SO 3 =

1.18. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окислителя

а) H 2 S(г) + Br 2 (р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H 2 O =

1.19. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окислителя

а) Cu + H 2 SO 4 (конц.) =

б) KMnO 4 + H 2 SO 4 + FeSO 4 =

1.20. Рассчитайте массу восстановителя в приведенной ниже реакции, если образовался 1 моль восстановленной формы окислителя

а) FeSO 4 + HNO 3 (конц.) =

б) H 2 O 2 + H 2 SO 4 + KI =

1.21. Рассчитайте массу сульфита натрия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

1.22. Рассчитайте массу сульфита натрия, вступившего в реакцию с пермангантом калия, содержащимся в

а) 500 мл 0,15 М раствора (в присутствии гидроксида натрия),

б) 300 мл 0,25 М раствора (в присутствии гидроксида натрия),

в) 100 мл 0,75 М раствора (в присутствии гидроксида натрия).

1.23. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося в реакции сульфита натрия, содержащегося в

а) 100 мл 0,1 М раствора,

б) 400 мл 0,025 М раствора,

в) 50 мл 0,2 М раствора

с избытком растворенного в воде перманганата калия.

1.24. Рассчитайте объем 0,1 М раствора сульфита натрия, необходимого для проведения реакции с дихроматом калия, содержащимся в

а) 100 мл 0,05 М раствора (среда кислотная),

б) 250 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,01 М раствора (среда кислотная),

1.25. Рассчитайте объем 0,1 М раствора дихромата калия, необходимого для проведения реакции с сульфатом железа(II), содержащимся в

а) 100 мл 0,06 М раствора (среда кислотная),

б) 300 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 400 мл 0,015 М раствора (среда кислотная).

1.27. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г меди с избытком разбавленной азотной кислоты.

1.28. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г красного фосфора с избытком концентрированной азотной кислоты.

1.29. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 126 г цинка с избытком концентрированной серной кислоты.

1.32. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 5 г алюминия с избытком разбавленной хлороводородной кислоты.

1.33. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при взаимодействии 5 г алюминия с избытком гидроксида натрия в водном растворе.

1.34. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н.у.), необходимого для восстановления перманганата калия, содержащегося в

а) 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 200 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,04 М раствора (среда кислотная).

1.35. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н.у.), необходимого для восстановления дихромата калия, содержащегося в

а) 200 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,4 М раствора (среда кислотная),

в) 40 мл 1 М раствора (среда кислотная).

1.36. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н.у.), необходимого для реакции с бромной водой, содержащей 0,8 г брома.

1.37. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося при взаимодействии сероводорода с бромом, содержащимся в

а) 15 мл 0,2 М раствора,

б) 30 мл 0,1 М раствора,

в) 60 мл 0,05 М раствора.

1.38. Рассчитайте массу сульфида меди(II), который можно перевести в раствор в виде сульфата меди с помощью

а) 10 мл 20 М азотной кислоты,

б) 20 мл 10 М азотной кислоты,

в) 50 мл 4 М азотной кислоты.

1.39. Рассчитайте массу иодида калия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 50 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

в) 20 мл 0,5 М раствора (среда кислотная).

1.40. Рассчитайте объем (н.у.) хлора, необходимого для получения 12,7 г иода из иодида калия.

1.41. Рассчитайте объем хлора (н.у.), необходимого для окисления 12,7 г иода до иодноватой кислоты.

1.42. Рассчитайте объем газа (н.у.), выделяющегося при окислении щавелевой кислоты перманганатом калия, содержащимся в

а) 250 мл 0,2 М раствора,

б) 500 мл 0,1 М раствора,

в) 100 мл 0,5 М раствора,

в присутствии разбавленной серной кислоты.

1.43. Рассчитайте объем 0,1 М раствора дихромата калия, необходимого для окисления 14 г этанола до уксусного альдегида.

1.44. Рассчитайте массу иодида калия, который вступит в реакцию с нитритом калия, содержащимся в

а) 500 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 200 мл 0,5 М раствора (среда кислотная),

в) 100 мл 1 М раствора (среда кислотная).

1.45. Рассчитайте концентрацию иодида калия, если при взаимодействии 100 мл его раствора с избытком нитрита калия в кислотной среде выделилось 2,52 г осадка.

1.46. Рассчитайте массу нитрита калия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 200 мл 0,1 М раствора,

б) 100 мл 0,2 М раствора,

в) 50 мл 0,4 М раствора,

(среда кислотная).

1.47. Рассчитайте массу пероксида водорода, необходимого для проведении реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 200 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

в) 50 мл 0,4 М раствора (среда кислотная).

1.48. Рассчитайте массу осадка, который можно получить реакцией пероксида водорода, содержащегося в 200 мл 0,1 М раствора, с растворенным в воде иодидом калия.

1.49. Рассчитайте массу пероксида водорода, необходимого для реакции с дихроматом калия, содержащимся в 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная).

1.50. Рассчитайте объем 0,01 М раствора пероксида водорода, который необходим для взаимодействия с 1,12 л (н.у.) сероводорода в кислотной среде.

1.51. Рассчитайте массовую долю вещества в растворе, полученном после осторожного добавления 14 г калия к 500 г воды, а также объем газа (н.у.).

1.52. Определите массу осадка, образующегося при взаимодействии с 24 л сероводорода (н.у.) с избытком водного раствора перманганата калия.

1.53. На восстановление 11,98 г оксида свинца(IV) в среде азотной кислоты израсходовано 238 мл пероксида водорода. Определите молярную концентрацию H 2 O 2 в этом растворе.

1.54. Определите массу диоксида марганца, вступившего в реакцию с концентрированной соляной кислотой, если при этом образовалось 5,5 г хлорида марганца(II).

1.55. Определите массу сульфата железа(II), содержавшегося в растворе, если при окислении дихроматом калия в кислотной среде получено 100 мл 0,5 М раствора сульфата железа(III).

1.56. При нагревании 21 г кристаллического бромида калия с концентрированной серной кислотой образуются диоксид серы и бром. Рассчитайте объем диоксида серы (н.у.) и массу брома, полученные в результате полного протекания реакции.

1.57. В результате взаимодействия 600 мл раствора хлорноватой кислоты с избытком концентрированного раствора соляной кислоты образовалось 4,48 л (н.у.) хлора. Определите молярную концентрацию хлорноватой кислоты в исходном растворе.

1.58. На реакцию с нитритом калия, содержащимся в 40 мл раствора, в кислотной среде израсходовано

а) 32 мл 0,5 М раствора перманганата калия,

б) 64 мл 0,25 М раствора перманганата калия,

в) 40 мл 0,4 М раствора перманганата калия.

Вычислите молярную концентрацию нитрита калия.

1.59. При нагревании 16,6 г кристаллического иодида калия с концентрированной серной кислотой образуются сероводород и иод. Рассчитайте объем сероводорода (н.у.) и массу иода, полученных в результате полного протекания реакции.

1.60. Рассчитайте объем 0,2 М раствора иодида калия, если при взаимодействии его с избытком нитрита калия в кислотной среде выделилось 2,52 г осадка.

Стехиометрические расчеты

Расчеты по уравнениям реакций

Учебно-методическое пособие

Под редакцией проф.

Москва, 2011 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Московский Государственный университет тонких химических технологий им.

Кафедра неорганической химии

Стехиометрические расчеты

Расчеты по уравнениям реакций

Учебно-методическое пособие

Под редакцией проф.

Утверждено Библиотечно-издательской комиссией Московского Государственного университета тонких химических технологий им. в качестве учебно-методического пособия для студентов 1 курса бакалавриата по направлениям 020Химия), 240Химическая технология и биотехнология), 150Материаловедение и технология новых материалов), 280200 (Защита окружающей среды), 200Метрология, стандартизация и сертификация), 080500 (Менеджмент), а также для аспирантов и преподавателей.

Москва, 2011 г.

УДК 378.14.51

Рецензент: д. х.н. (кафедра аналитической химии, МИТХТ им. ; кафедра неорганической химии, химический факультет МГУ им.)

Стехиометрические расчеты. Расчеты по уравнениям реакций. Учебно-методическое пособие. Под ред. проф. . - М.:Московский государственный университет тонких химических технологий им. , 2011 - с.

В учебно-методическом пособии рассмотрены основные типы задач по теме «Стехиометрические расчеты», приведены примеры их решения, а также предложены варианты задач для домашних контрольных работ . Пособие составлено в полном соответствии с учебной программой и предназначено для организации самостоятельной работы студентов 1 курса бакалавриата по направлениям 020Химия), 240Химическая технология и биотехнология), 150Материаловедение и технология новых материалов), 280200 (Защита окружающей среды), 200Метрология, стандартизация и сертификация), 080500 (Менеджмент), при изучении курсов общей и неорганической химии и химии элементов, а также для аспирантов и преподавателей.

УДК 378.14.51

ã Московский Государственный университет тонких химических технологий им. , 2011 г.

Предисловие

2) выписать из условия задачи все числовые данные, используя общепринятые обозначения и размерности;

3) сформулировать вопрос задачи;

4) составить уравнения реакций (если это необходимо);

5) дополнить условие задачи справочными данными (молярный объем, молярные массы, число Авогадро и т. д.);

6) выбрать необходимые для расчета формулы;

7) вывести расчетную формулу, т. е. путем математических преобразований получить окончательную формулу для расчета искомой величины;

8) сделать проверку полученной формулы, подставив в нее размерности заданных величин;

9) провести расчет и получить численный ответ.

Тема «Стехиометрические расчеты» изучается студентами ранее темы «Химическое равновесие». Поэтому все реакции считаются протекающими «до конца», т. е. до исчерпания, по меньшей мере, одного из реагентов. Объемы газов во всех задачах предполагаются приведенными к нормальным условиям.

В первом разделе настоящего пособия предложены задачи, в которых расчеты массы, количества вещества или объема газов выполняют по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ. Рассматриваются как реакции, протекающие без изменения степени окисления, так и окислительно-восстановительные реакции. Последние могут быть использованы при подготовке домашней контрольной работы, а также итоговой контрольной работы по теме "Окислительно-восстановительные реакции".

Используемые физико-химические величины

(и их размерности)

Величина	Размерность
Количество вещества В, n (B )
Масса вещества В, m (B )	грамм, г; килограмм, кг
Масса раствора, m (p )	грамм, г; килограмм, кг
Массовая доля вещества В в растворе, w (B )	доли единицы, %
Молярная масса вещества В, M (B )	грамм на моль, г/моль; килограмм на моль, кг/моль
Молярный объем газа, VM	литр на моль, л/моль; кубический метр на моль, м3/моль
Объем газа В, V (В )	литр, л; кубический метр, м3
Объем раствора, V (p )	литр, л; кубический метр, м3
Плотность вещества В, ρ (В )
Плотность раствора, ρ (р )	грамм на литр, г/л; грамм на миллилитр, г/мл; килограмм на кубический метр, кг/м3

1. Обычные расчеты по уравнениям реакций

При выполнении расчетов по уравнениям химических реакций следует руководствоваться правилом: отношения вступивших в реакцию количеств веществ (реагентов) к отвечающим этим веществам стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, а также аналогичные отношения для образовавшихся в результате реакции веществ (продуктов реакции), одинаковы для всех участников реакции.

Для химической реакции

aA + bB + ... = dD + eE + ...

n (A)/a = n (B)/b = ... = n (D)/d = n (E)/e = ...

Количество прореагировавшего или образовавшегося вещества В может быть выражено через его массу m (В ) и молярную массу M (В ):

или концентрацию в растворе (массовую долю w (В ), молярную концентрацию c (В ) и массу m (р .В ) или объем раствора V (р .В ):

а в случае газа также через его объем V и молярный объем V M:

Пример 1

Рассчитайте объем (н. у.) монооксида углерода, образовавшегося в реакции углерода с 80 г кислорода.

m (O2) = 80 г

V (CO ) = ?

n (O2) = n (CO) / 2

https://pandia.ru/text/78/367/images/image005_123.gif" width="337" height="56 src=">

Пример 2

При электролизе раствора хлорида натрия на катоде выделилось 11,2 л водорода . Определите массу образовавшегося гидроксида натрия.

https://pandia.ru/text/78/367/images/image008_92.gif" width="441" height="58 src=">

Пример 3

На титрование 20,00 мл раствора сульфита натрия в кислотной среде пошло 15,03 мл 0,1 М раствора перманганата калия. Определите молярную концентрацию раствора сульфита натрия.

с (Na2SO3) = n (Na2SO3) / V р(Na2SO3) =

5·n (KMnO4)/ {2·V р(Na2SO3)} =

5·с (KMnO4)·V р(KMnO4)/ {2·V р(Na2SO3)} = 5·0,1·15,03/{2·20} =

0,1879 моль/л

Расчеты по уравнениям реакций, протекающих без изменения степени окисления

1.1. Рассчитайте объем (н. у.) газа, полученного при взаимодействии 15 г сульфида алюминия с избытком воды.

1.2. При сливании водных растворов нитрата серебра(I) и ортофосфата натрия (изб.) образовалось 4,2 г осадка. Рассчитайте массу прореагировавшего нитрата серебра.

1.3. К раствору сульфита натрия объемом 250 мл добавили хлороводородную кислоту до прекращения выделения газа. Рассчитайте молярную концентрацию исходного раствора сульфита натрия, если выделилось 2,24 л газа (н. у.).

1.4. При взаимодействии сурика (Pb2Pb)О4 с избытком азотной кислоты образовалось 2,39 г твердого оксида свинца(IV). Рассчитайте массу нитрата свинца(II) в растворе после окончания реакции.

1.5. Рассчитайте массу воды, необходимой для полного превращения 3,34 г пентаоксида дииода в иодноватую кислоту.

1.6. Определите массу серной кислоты, необходимую для осаждения сульфата бария из раствора, содержащего 2,61 г нитрата бария.

1.7. Определите объем (н. у.) сероводорода, который необходим для полного осаждения сульфида висмута(III) из раствора, содержащего 3,95 г нитрата висмута(III).

1.8. Серную кислоту, содержащуюся в 10 мл раствора с концентрацией 0,2 моль/л, полностью нейтрализуют с помощью 0,5 М раствора гидроксида натрия. Определите затраченный объем раствора гидроксида натрия.

1.9. Рассчитайте объем сероводорода (н. у.), который можно получить действием избытка соляной кислоты на 8,8 г сульфида железа.

1.10. Какой максимальный объем диоксида углерода может быть поглощен с помощью 100 мл 0,1 М раствора гидроксида бария?

Расчеты по уравнениям окислительно-восстановительных реакций

1.11. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) Zn + H2SO4(разб.) =

б) K2Cr2O7 + H2SO4 + FeSO4 =

1.12. Рассчитайте массу восстановителя, необходимого для реакции с 1 моль окислителя

а) FeSO4 + HNO3(конц.) =

б) H2O2 + H2SO4 + KI =

а) Zn + KOH(изб.) + H2O =

б) KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 =

а) H2S(г) + Br2(р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H2O =

а) Zn + H2SO4(разб.) =

б) K2Cr2O7 + H2SO4 + FeSO4 =

а) FeSO4 + Cl2 =

б) H2O2 + H2SO4 + KI =

а) Zn + KOH(изб.) + H2O =

б) KMnO4 + H2SO4 + K2SO3 =

а) H2S(г) + Br2(р.) =

б) Al + NaOH(изб.) + H2O =

а) Cu + H2SO4(конц.) =

б) KMnO4 + H2SO4 + FeSO4 =

а) FeSO4 + HNO3(конц.) =

б) H2O2 + H2SO4 + KI =

1.21. Рассчитайте массу сульфита натрия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

1.22. Рассчитайте массу сульфита натрия, вступившего в реакцию с пермангантом калия, содержащимся в

а) 500 мл 0,15 М раствора (в присутствии гидроксида натрия),

б) 300 мл 0,25 М раствора (в присутствии гидроксида натрия),

в) 100 мл 0,75 М раствора (в присутствии гидроксида натрия).

1.23. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося в реакции сульфита натрия, содержащегося в

а) 100 мл 0,1 М раствора,

б) 400 мл 0,025 М раствора,

в) 50 мл 0,2 М раствора

с избытком растворенного в воде перманганата калия.

а) 100 мл 0,05 М раствора (среда кислотная),

б) 250 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,01 М раствора (среда кислотная),

а) 100 мл 0,06 М раствора (среда кислотная),

б) 300 мл 0,02 М раствора (среда кислотная),

в) 400 мл 0,015 М раствора (среда кислотная).

1.26. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при окислении соляной кислоты дихроматом калия, масса которого равна

1.27. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г меди с избытком разбавленной азотной кислоты.

1.28. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г красного фосфора с избытком концентрированной азотной кислоты.

1.29. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 126 г цинка с избытком концентрированной серной кислоты.

1.30. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 37,8 г цинка с избытком разбавленной серной кислоты.

1.31. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 10 г меди с избытком концентрированной серной кислоты.

1.32. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 5 г алюминия с избытком разбавленной хлороводородной кислоты.

1.33. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при взаимодействии 5 г алюминия с избытком гидроксида натрия в водном растворе.

1.34. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н. у.), необходимого для восстановления перманганата калия, содержащегося в

а) 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 200 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

в) 500 мл 0,04 М раствора (среда кислотная).

1.35. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н. у.), необходимого для восстановления дихромата калия, содержащегося в

а) 200 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,4 М раствора (среда кислотная),

в) 40 мл 1 М раствора (среда кислотная).

1.36. Рассчитайте объем газообразного сероводорода (н. у.), необходимого для реакции с бромной водой, содержащей 0,8 г брома.

1.37. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося при взаимодействии сероводорода с бромом, содержащимся в

а) 15 мл 0,2 М раствора,

б) 30 мл 0,1 М раствора,

в) 60 мл 0,05 М раствора.

1.38. Рассчитайте массу сульфида меди(II), который можно перевести в раствор в виде сульфата меди с помощью

а) 10 мл 20 М азотной кислоты,

б) 20 мл 10 М азотной кислоты,

в) 50 мл 4 М азотной кислоты.

1.39. Рассчитайте массу иодида калия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 50 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

в) 20 мл 0,5 М раствора (среда кислотная).

1.40. Рассчитайте объем (н. у.) хлора, необходимого для получения 12,7 г иода из иодида калия.

1.41. Рассчитайте объем хлора (н. у.), необходимого для окисления 12,7 г иода до иодноватой кислоты.

1.42. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделяющегося при окислении щавелевой кислоты перманганатом калия, содержащимся в

а) 250 мл 0,2 М раствора,

б) 500 мл 0,1 М раствора,

в) 100 мл 0,5 М раствора,

в присутствии разбавленной серной кислоты.

1.44. Рассчитайте массу иодида калия, который вступит в реакцию с нитритом калия, содержащимся в

а) 500 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

б) 200 мл 0,5 М раствора (среда кислотная),

в) 100 мл 1 М раствора (среда кислотная).

1.46. Рассчитайте массу нитрита калия, необходимого для реакции с перманганатом калия, содержащимся в

а) 200 мл 0,1 М раствора,

б) 100 мл 0,2 М раствора,

в) 50 мл 0,4 М раствора,

(среда кислотная).

а) 200 мл 0,1 М раствора (среда кислотная),

б) 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная),

в) 50 мл 0,4 М раствора (среда кислотная).

1.50. Рассчитайте объем 0,01 М раствора пероксида водорода, который необходим для взаимодействия с 1,12 л (н. у.) сероводорода в кислотной среде.

1.52. Определите массу осадка, образующегося при взаимодействии с 24 л сероводорода (н. у.) с избытком водного раствора перманганата калия.

1.56. При нагревании 21 г кристаллического бромида калия с концентрированной серной кислотой образуются диоксид серы и бром. Рассчитайте объем диоксида серы (н. у.) и массу брома, полученные в результате полного протекания реакции.

1.57. В результате взаимодействия 600 мл раствора хлорноватой кислоты с избытком концентрированного раствора соляной кислоты образовалось 4,48 л (н. у.) хлора. Определите молярную концентрацию хлорноватой кислоты в исходном растворе.

1.58. На реакцию с нитритом калия, содержащимся в 40 мл раствора, в кислотной среде израсходовано

а) 32 мл 0,5 М раствора перманганата калия,

б) 64 мл 0,25 М раствора перманганата калия,

в) 40 мл 0,4 М раствора перманганата калия.

Вычислите молярную концентрацию нитрита калия.

1.59. При нагревании 16,6 г кристаллического иодида калия с концентрированной серной кислотой образуются сероводород и иод. Рассчитайте объем сероводорода (н. у.) и массу иода, полученных в результате полного протекания реакции.

2. Усложненные расчеты по уравнениям реакций

Если известны массы (или количества) двух и более вступающих в реакцию веществ, необходимо определить, какое из веществ находится в избытке , а какое – в недостатке. Для этого необходимо сравнить отношения количеств веществ к соответствующим стехиометрическим коэффициентам.

Так, если n (A)/a > n (B)/b, то вещество А находится в избытке. Далее расчет всегда проводят по веществу, находящемуся в недостатке.

Если вещество содержит примеси , то для расчета надо использовать количество чистого вещества. Его массовая доля в смеси равна w (B) = 1 – w (примесей), или, если содержание примесей указано в процентах, w (B) (%) = 100 – w (примесей) (%).

Отношение количества полученного на практике продукта реакции к теоретически возможному (рассчитанному по уравнению реакции) называется практическим выходом продукта (h):

h = n (практ) / n (теор)

Вполне очевидно, что отношение количеств вещества при расчете практического выхода можно заменить отношением их масс, а для газов также отношением их объемов.

Пример 1

Аммиак объемом 2,24 л (н. у.) растворили 20 мл 10%-ной серной кислоты (плотность 1,070 г/мл). Вычислите массовую долю сульфата аммония в конечном растворе.

n (H2SO4) = m (H2SO4) / M (H2SO4) =

= w (p, H2SO4) . V (p, H2SO4) . r(p, H2SO4) / M (H2SO4) =

0,070 / 98 = 0,022 моль

n (NH3 = V (NH3) / V M = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль

Аммиак в избытке, расчёт по серной кислоте

m {(NH4)2SO4} = M {(NH4)2SO4} . n {(NH4)2SO4} = ,022 = 2,9 г

m (p) = V (p, H2SO4) . r(p, H2SO4) + m (NH3) =

070 + 0,= 22,15

w {(NH4)2SO4} = m {(NH4)2SO4}/ m (p) = 2,9 / 22,15 = 0,13

Пример 2

Через 100 г 5,6%-ного раствора гидроксида калия пропустили 224 л оксида серы(IV). Определите массовую долю образовавшейся соли в растворе.

n (SO2) = n (KOH) = n (KHSO3)

m (SO2) / M (SO2) = m (KOH) / M (KOH) = m (KHSO3) / M (KHSO3)

m (KHSO3) = M (KHSO3) . m (KOH) / M (KOH) = ,6 / 56 = 12 г

m (SO2) = M (SO2) . m (KOH) / M (KOH) =,6 / 56 = 6,4 г

w (KHSO3) = m (KHSO3) / m (р, KHSO3) = m (KHSO3) / [m (р, KOH) + m (SO2)] = 12 / (100 + 6,4) = 0,113

Пример 3

Составьте уравнение реакции между карбонатом натрия и сульфатом магния, протекающей в водном растворе. Рассчитайте выход (%) магнийсодержащего продукта, если его масса составила 41 г, а массы реагентов – по 60 г.

m (практ. MgCO3) = 41 г

m (Na2CO3) = 60 г

m (MgSO4) = 60 г

η = ?

Na2CO3 + MgSO4 = Na2SO4 + MgCO3

n (Na2CO3) = m (Na2CO3) / M (Na2CO3) = 60: 106 = 0,57 моль

n (MgSO4) = m (MgSO4) / M (MgSO4) = 60: 120 = 0,50 моль (в недостаточном количестве)

m (MgCO3) = n (MgCO3) M (MgCO3) = n (MgSO4) M (MgCO3) = = 0,= 42 г

η = m (практ. MgCO3) / m (MgCO3) = 41: 42 = 0,98 = 98%

Расчет массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из реагирующих веществ находится в избытке или содержит примеси

2.1. Какой объем газа (н. у.) выделится при взаимодействии 1 г пероксида водорода с дихроматом калия, содержащимся в 20 мл 0,2 М раствора (среда кислотная).

2.2. Рассчитайте объем газа (н. у.), который можно получить действием 2,4 г диоксида свинца на 100 мл 2 М раствора пероксида водорода.

2.3. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделившегося при взаимодействии 3 г пероксида водорода с перманганатом калия, содержащимся в 100 мл 0,2 М раствора (среда кислотная).

2.4. Образец магния, загрязненного медью, поместили в хлороводородную кислоту, взятую в избытке. Образовалось 2,24 л газа (н. у.) и 0,1 г осадка. Определите массовую долю меди в исходном образце.

2.5. Образец порошка магния, загрязненного медью, прокипятили в избыточном количестве воды. Образовалось 2,24 л газа (н. у.) и 6 г осадка. Определите массовую долю меди в исходном образце.

2.6. Рассчитайте массу продукта взаимодействия 1,00 г магния и 1,00 г брома.

2.7. Образец хлорида магния, загрязненного хлоридом бериллия, массой 14 г, обработали избытком гидроксида натрия. Выделилось 5,8 г осадка. Рассчитайте массовую долю хлорида бериллия в исходной смеси.

2.8. Образец гидроксида магния, содержащего примесь гидроксида бериллия, массой 5 г, обработали избытком концентрированного раствора гидроксида натрия. Масса оставшегося осадка составила 4,3 г. Определите массовую долю гидроксида магния в исходной смеси.

2.9. Рассчитайте массу осадка, выпавшего в результате полного протекания реакции между перманганатом калия, содержащимся в 100 мл 0,1 М раствора и 67,2 л сероводорода (н. у.).

2.10. Рассчитайте массу осадка, образовавшегося в результате смешивания 10 мл 0,1М раствора перманганата калия, подкисленного разбавленной серной кислотой, и 10 мл 0,1 М раствора иодида калия.

2.11. Рассчитайте массу осадка, выпавшего в результате полного протекания реакции между 2,8 л (н. у.) иодоводорода и 50 мл 1 М иодноватой кислоты.

2.12. Рассчитайте объем (н. у.) газа, полученного в результате смешивания 20 мл 0,1 М раствора иодида калия и 10 мл 0,1 М раствора нитрита калия (среда кислая).

2.13. Рассчитайте объем (н. у.) газа, выделившегося в результате полного протекания реакции между 0,5 моль диоксида марганца и пероксидом водорода, содержащимся в 100 мл 0,1 М раствора в кислотной среде.

2.14. Рассчитайте объем (н. у.) газа, выделившегося в результате взаимодействия 4,0 г дихромата калия с 10 мл 10 М соляной кислоты.

2.15. Рассчитайте массу осадка, выпавшего при взаимодействии 9 мл 0,1 М раствора дихромата калия и 80 мл 0,06 М раствора иодида калия в кислотной среде.

2.16. Рассчитайте массу кислот, образовавшихся в реакции между 0,2 моль диоксида серы и 0,3 моль иода в водном растворе.

2.17. Рассчитайте массу осадка, выпавшего в результате полного протекания реакции между нитратом серебра(I), содержащимся в 30 мл 0,1 М раствора, и фосфорноватистой кислотой, содержащейся в 20 мл 0,1 М раствора.

2.18. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделившегося в результате смешивания и кипячения 5 г 24%-ного раствора нитрита калия и 4 мл 3,5 М раствора хлорида аммония.

2.19. Образец аморфного кремния, загрязненного углеродом, массой 37 г химически растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю углерода в исходном образце, если в результате реакции выделилось 56 л газа (н. у.).

2.20. При растворении 3,2 г сульфида ртути(II) в 40 г раствора 60%-ной азотной кислоты выделился газ. Составьте уравнение реакции и рассчитайте объем газа (н. у.).

2.21. Растворили 1,32 г сульфида меди(II) в 22,6 г раствора 65%-ной серной кислоты. Составьте уравнение реакции и рассчитайте объем выделившегося газа (н. у.).

2.22. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделившегося в результате полного протекания реакции между сульфитом натрия, содержащимся в 7 г 24%-ного раствора и соляной кислотой, содержащейся в 10 мл 3,5 М раствора.

2.23. Рассчитайте объем газа (н. у.), выделившегося в результате полного протекания реакции между 0,5 моль сульфида меди(II) и 250 мл 2 М азотной кислоты.

2.24. Определите массу серы, образующейся при взаимодействии 0,1 моль H2S с 32 г 30%-ного раствора HNO3.

2.25. При прокаливании смеси 20 г оксида меди(I) и 20 г сульфида меди(I) образовалась медь. Вычислите массу меди и объем (н. у.) второго продукта реакции.

2.26. Диоксид углерода объемом 0,896 л (н. у.) пропустили над раскаленным углем массой 0,48 г и затем полученный газ – над раскаленным оксидом меди(II), массой 2,00 г. Вычислите массу полученного твердого продукта.

2.мл 40,0%-ного раствора гидроксида калия (плотностью 1,40 г/мл) добавили к 40,0 г 23,8 %-ного раствора хлорида цинка. Будет ли наблюдаться выпадение осадка? Какова его масса?

2.28. Через 100 мл раствора фосфорной кислоты с концентрацией 0,300 моль/л пропустили 1008 мл аммиака (н. у.). Вычислите массы солей, образовавшихся в растворе.

2.29. Какой объем газа (н. у.) образуется при взаимодействии 353 г известняка, содержащего 15% примесей, с азотной кислотой?

2.30. Определите объем (н. у.) диоксида углерода, который выделится при сплавлении в железном тигле избытка карбоната натрия с 62 г кремнезема, содержащего 3% примесей соединений железа.

2.31. Определите массу силиката натрия, который образуется при сплавлении в железном тигле 100 г песка, содержащего 92% диоксида кремния с избытком соды.

2.32. Технический цинк, содержащий 1,2 масс.% оксидов, массой 15 г, обработали избытком разбавленной серной кислоты. Определите объем выделившегося газа и массу израсходованной кислоты.

2.33. Техническая медь, содержащая 1,5 масс.% оксидов, массой 24 г, обработана избытком концентрированной азотной кислоты. Определите объем выделившегося газа и массу израсходованного 60%-ного раствора кислоты.

2.34. Определите массу осадка, образующегося при взаимодействии 22,4 л (н. у.) сероводорода и взятого в избытке 0,1 М водного раствора перманганата калия. Определите объем израсходованного раствора окислителя.

2.35. Определите массу серы, образующейся при взаимодействии 20 л сероводорода и 24 л диоксида серы. Объемы измерены при н. у.

Разделы