Теоретическая химия
Данная страница содержит материал, используемый для подготовки к олимпиадам, для качественной подготовки к урокам (электронные учебники, задачники, задачи). Решение упражнений в формате ОГЭ, ЕГЭ.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Именных (персональных) реакций известно несколько сотен. Некоторые из них изучаются в школе, но могут пригодиться и при подготовке к олимпиаде
Реакция Вюрца 2СН 3 + 2 Na → C 2 H 6 + 2NaBr Вюрц Шарль (1817 – 1884), Франция. Синтез алканов действием металлическкого натрия в инертном растворителе на алкилгалогениды (1855г.).
Реакция Велера Взаимодействие карбида кальция с водой (1862). Практическое значение реакция приобрела после того, как А. Муассан и Т.Вильсон разработали способ дешевого получения карбида кальция в электропечи в результате сплавления кокса и извести (1829). СаС 2 + 2Н 2 О → Са(ОН) 2 + С 2 Н 2
Реакция Вагнера Вагнер Егор Егорович (1849 – 1903) Окисление органических соединений, содержащих двойную связь, действием 1-3% раствора перманганата калия, в гликоли (нейтральная среда). Качественная реакция на алкены. 3 Н 2 С=СН 2 + 2 К MnO 4 + 4 H 2 O → 3 СН 2 OH -СН 2 OH + 2KOH + 2MnO 2
Реакция Гриньяра Франция, (1871 – 1935) Синтез органических веществ из алкилгалогенидов и магния в эфире. Реакция открыта П. Барбье в 1899 году и подробно изучена В. Гриньяром в 1900 году. RX + Mg → RMgX RMgX + >C=O → [>C-OMgX] → >COH R R
Реакция Зелинского -Казанского Зелинский Николай Дмитриевич (1861-1953) Разработал конструкцию противогаза (1916), создатель школы химиков- органиков. Казанский Б.А. (1891-1973) Исследования в области нефтехимии, каталитическое превращение углеводородов. 3 СН≡СН → С 6 Н 6
Реакция Зинина Зинин Николай Николаевич (1812-1880) Основатель школы русских химиков, организатор Русского химического общества, первый его президент (1868-1877). Восстановление ароматичсеких нитросоединений (1842) С 6 Н 5 - NO 2 → C 6 H 5 NH 2
Реакция Кучерова Кучеров Михаил Григорьевич (1850-1911) Получил дифенил (1873) и некоторые его производные. Исследовал гидратацию ацетиленовых углеводородов и изучил механизм этой реакции. Каталитическая гидратация ацетиленовых углеводоров с образованием карбонилсодержащих соединений (1881) НС≡СН + НОН → [ Н 2 С=СН-ОН ] → Н 3 С-С=О Н
Реакция Лебедева Лебедев Сергей Васильевич (1874-1934) Исследовал механизм термической полимеризации диеновых углеводородов ряда дивинила и аллена (1908-1913). Впервые получил образец синтетического бутадиенового каучука . Разработал (1926-1928) одностадийный способ получения бутадиена из этанола. Получение бутадиена пиролизом этанола (1926) 2С 2 Н 5 ОН → Н 2 С=СН-СН=СН 2 + Н 2 +2Н 2 О
Реакция Коновалова Коновалов Михаил Иванович (1858–1906) Основные исследования посвящены изучению действия азотной кислоты на органические соединения. Открыл в 1888 г. нитрующее действие слабого раствора азотной кислоты на алифатические (реакция Коновалова), алициклические и жирноароматические углеводороды. CH 3 -CH 3 + HNO 3 → CH 3 –CH 2 –NO 2 + H 2 O
Реакция Кольбе Адольф Кольбе (1818 – 1884) Германия. Получил уксусную кислоту из элементов (1845). Синтезировал муравьиную (1861) и салициловую (1860) кислоты. Получение алканов с четным числом атомов углерода электролизом растворов солей щелочных металлов и карбоновых кислот с неразветвленной углеродной цепью (1849). 2СН 3 СОО Na → C 2 H 6 + 2CO 2 + 2Na
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Контрольная работа №1 по теме “Атомы химических элементов”
1. а) Расположите химические элементы в порядке увеличения металлических свойств:Ga, Al, In, Tl.
б) Напишите 3 элемента, у которых по 5 электронов на внешнем энергетическом уровне.
2. Определите по формуле элемент …3s23p2.Напишите его графическую и электронную формулы. Определите число протонов, электронов и нейтронов в этом элементе.
3. Опренделите вид связи в соединениях. Составьте электронные и графические формулы (где возможно): SCl2, CaCl2, CL2, Na.
4. Вычислите массовую долю каждого элемента в соединении CaSO4.
5.* Напишите электронную формулу и расположение электронов по уровням следующих частиц: Na+, S2-, Mo.
Контрольная работа №2 по теме «Простые вещества»
Часть А
1. Простое вещество-металл: а) кислород б) медь в) фосфор г) сера
2. Простое вещество-неметалл: а) натрий б) углерод в) калий г) алюминий
3. Агрегатное состояние ртути: а) жидкое б) твердое в) газообразное
4. Ковалентная неполярная связь в веществе: а) железо б) хлор в) вода
5. Аллотропная модификация кислорода: а) графит б) алмаз в) белый фосфор г) озон
6. Запись 3О2 означает: а) 2 молекулы кислорода б)3 молекулы кислорода в) 5 атомов кислорода
7. Расположите элементы Mg, Na, Al в порядке возрастания металлических свойств.
8. Даны элементы: C S, Si. Выберите «лишний» элемент на основании его положения в Периодической системе и строения атома.
9. Определите вид связи в соединениях: а) Cl2 б) K в) NaCl г) NH3
10. металлу соответствует электронная формула: а) 1s22s22p63s23p6 б) 1s22s1 в) 1s22s22p5
Часть В
1. Масса 3 моль H2S равна: а) 33г б) 34г в) 99г г) 102г
2. Объем, который занимает 2 кмоль сернистого газа SO2 (н.у.): а) 22,4м3 б) 33,6м3 в) 44,8м3 г) 67,2м3
3. Количество углекислого газа, в котором содержится 36.1023 молекул, равно: а) 0,6 моль б) 3 моль в) 5 моль г) 6 моль
4. Рассчитайте объем 160г кислорода и его относительную плотность по азоту.
Контрольная работа №3 по теме «Соединения химических элементов»
1. Составьте химические формулы соединений:
а) оксид кальция б) соляная кислота в) ортофосфат кальция г) гидроксид бария д) хлорид железа(III)
2. Назовите соединения:
а) HNO3 б) Al2O3 в) Ca(ОН)2 г) СаSO4 д) Н3РО4
3. Для гидроксидов (кислоты или основания) напишите формулы соответствующих им оксидов:
а) Н2СО3 б) Мg(ОН)2 в) Аl(ОН)3 г) НNО3 д) NaОН
4. Определите степень окисления азота в соединениях: NH3, NO2, N2O5, NO, HNO2
5.Определите заряды ионов в соединениях: НСl, Na2SO4, CuCl2, AlI3, H3PO4
6. Рассчитайте объём кислорода, полученного из 200л воздуха, если известно, что объёмная доля кислорода в воздухе составляет21%?
7. К 80 кг 20% раствора сахара добавили ещё 15 кг сахара. Определите массовую долю сахара во вновь приготовленном растворе.
Контрольная работа №4 по теме «Химические уравнения»
1. Физическое явление-это…
а) ржавление железа б) горение древесины в) плавление свинца.
2. Уравнение экзотермической реакции:
а) N2+3H2=2NH3 б) 2H2O=2H2+O2 в) 2HBr=H2+Br2.
3. Сумма всех коэффициентов в уравнении реакции, схема которой Al+Cl2=AlCl3 равна:
а) 4 б) 5 в) 7.
4. Объём водорода, который полностью прореагирует по уравнению реакции 2H2+O2=2H2O с 1 моль кислорода, равен:
а) 8,96л б) 44,8л в) 67,2л.
5. По данной левой части уравнения восстановите его правую часть CuO+H2SO4=…
а) CuSO4+H2O б) CuSO4+2H2O в) CuSO4+H2.
6. Из нескольких простых или сложных веществ образуется одно ещё более сложное вещество по реакции:
а) соединения б) разложения в) замещения г) обмена.
7. Напишите уравнение реакции и укажите её тип:
азотная кислота + гидроксид кальция = нитрат кальция + вода.
8. Расставьте коэффициенты, вставьте пропущенные вещества и укажите тип реакций:
а) Li+? =Li2O б) Fe2O3+? = Al2O3+? в)?+ 2HCL=FeCl2+H2 г) 2Al+?=2AlCl3.
9. Найдите массу и количество вещества оксида меди(II), образовавшегося при разложении 39,2 г гидроксида меди(II).
Контрольная работа №5 по теме «Электролитическая диссоциация»
1. Напишите уравнения электролитической диссоциации; а) хлорида калия; б) серной кислоты; в) гидроксида кальция; г) нитрата меди (II); д) сульфата алюминия.
2. Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих при сливании растворов: а) хлорида натрия и нитрата серебра; б) азотной кислоты и гидроксида кальция; в) соляной кислоты и карбоната калия.
3. С какими из перечисленных веществ будет реагировать соляная кислота: цинк, оксид кальция, ртуть, гидроксид меди (II), нитрат натрия? Напишите молекулярные и сокращённые ионные уравнения возможных реакций.
4.* Какие соли подвергаются гидролизу: LiCl, Na2S, FeSO4. Напишите уравнения реакций гидролиза.
Итоговая контрольная работа №6 за 8 класс
1. Напишите электронную и графическую формулу элемента № 17 и формулы его водородного соединения, высшего оксида и соединения с кальцием. Укажите тип связи в этих соединениях.
2. Как изменяются неметаллические свойства элементов в ряду:
Si → P → S → Cl
-- у какого элемента радиус атома наименьший?
-- какой элемент имеет наименьшую электроотрицательность?
3. Даны вещества:
MgCl2 Fe(OH)3 Ca(OH)2 SO3 BaCO3 H2SO4 Al(OH)3 Zn(OH)2 HNO3 FeO SiO2 CaO
Выпишите формулы: а) амфотерных гидроксидов, б) основных оксидов, в) кислот. г) солей.
4. Осуществите превращения и определите тип каждой реакции:
AgCl ← MgCL2 → Mg → MgO → MgSO4 → Mg(OH)2
5. Какова масса и количество вещества оксида магния, который образуется при взаимодействии 2,4 г магния с кислородом?
Проверочная работа по теме «Химическое равновесие»
1.Дано уравнение реакции получения азотной кислоты:
4NO2(Г) + O2(Г) + 2H2O(Ж) ↔Kat 4HNO3(Ж) + Q
Дайте характеристику реакции по следующим признакам:
- тип реакции (по числу и составу исходных веществ и продуктов реакции);
- тепловой эффект;
- агрегатное состояние участвующих в реакции веществ;
- участие катализатора;
- обратимость реакции
Как сместиться химическое равновесие при а) увеличении концентрации оксида азота(IV), б) повышении температуры, в) уменьшении давления?
2. Скорость химической реакции--- это…
Обратимые реакции---это…
Предварительный просмотр:
ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА И СПОСОБЫ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.
В.В.Еремин
1 При взаимодействии 19,0 г предельного двухатомного спирта с избытком щелочного металла выделилось 5,6 л газа (н.у.).Установите молекулярную формулу спирта.
2.При взаимодействии 1,232 л (н.у.) этиленового углеводорода с избытком бромной воды образовалось органическое соединение массой 11,88 г. Установите молекулярную формулу углеводорода.
3. Жидкий при обычных условиях ацетиленовый углеводород массой 6,05 г полностью обесцвечивает 440 г бромной воды с массовой долей брома 4,0%. Установите молекулярную формулу углеводорода.
4 При окислении 48,0 г ароматического углеводорода ряда бензола образовалось 48,8 г бензойной кислоты. Реакция окисления идёт со 100%-м выходом. Установите молекулярную формулу углеводорода.
5
При окислении 42,0 г ароматического углеводорода ряда бензола образовалось 58,1 г фталевой (бензол-1,2-дикарбоновой) кислоты. Реакция окисления идёт со 100%-м выходом. Установите
молекулярную формулу углеводорода.
6 При полной гидратации 6,72 л (н.у.) ацетиленового углеводорода в присутствии катализатора образовалось 17,4 г органического вещества. Установите молекулярную формулу углеводорода.
7
Для полного гидролиза 22,2 г сложного эфира, образованного муравьиной кислотой и предельным одноатомным спиртом, потребовалось 200 г 8,4%-го раствора гидроксида калия. Установите молекулярную формулу сложного эфира.
8
При полном сгорании 14,5 г предельного альдегида образовалось 13,5 г воды. Установите молекулярную формулу альдегида.
9
При полном сгорании 17,1 г жидкого алкана образовалось 26,88 л (н.у.) углекислого газа. Установите молекулярную формулу алкана.
10. Ароматический амин ряда анилина массой 24,2 г способен присоединить хлороводород объёмом 4,48 л (н.у.). Установите молекулярную формулу амина.
11. При пропускании 8,96 л (н.у.) предельного газообразного амина через избыток соляной кислоты образовалась органическая соль массой 32,6 г. Установите молекулярную формулу амина.
12. При мягком окислении 1,568 л (н.у.) этиленового углеводорода избытком водного раствора перманганата калия образовался двухатомный спирт массой 6,30 г. Установите молекулярную
формулу углеводорода.
13.
При взаимодействии 2,88 г предельного альдегида с избытком аммиачного раствора оксида серебра выпал осадок массой 8,64 г. Установите молекулярную формулу альдегида.
14.
При взаимодействии 36,6 г одноатомного ароматического спирта с избытком щелочного металла выделилось 3,36 л газа (н.у.). Установите молекулярную формулу спирта.
15.
При взаимодействии 50,8 г оксида шестивалентного элемента с водой образовалось 58,0 г двухосновной кислоты. Установите формулу оксида.
16.
При нагревании 44,00 г одноосновной кислоты, образованной пятивалентным элементом, получено 41,75 г ангидрида кислоты. Реакция дегидратации идёт со 100%-м выходом. Установите
формулу кислоты.
17. При взаимодействии 6,30 г двухосновной ароматической кислоты с избытком гидрокарбоната натрия выделилось 1,568 л газа (н.у.). Установите молекулярную формулу кислоты.
18. При окислении предельного одноатомного спирта подкисленным раствором перманганата калия получено летучее органическое вещество, масса которого на 35,0% меньше массы спирта.
Выход продукта составил 66,8% от теоретического. Определите молекулярную формулу спирта и установите его структуру, если известно, что продукт окисления реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, а в состав молекулы спирта входят две метильные группы. Напишите уравнение окисления этого спирта подкисленным раствором перманганата калия.
19. При сжигании одноатомного спирта было получено 17,92 л (н.у.) углекислого газа и 9,0 г воды. Плотность паров спирта по водороду равна 61. При окислении спирта оксидом меди(II)
образуется альдегид. Определите молекулярную формулу спирта и установите его структуру, если известно, что в составе молекулы есть бензольное кольцо и две метиленовые группы. Напишите уравнение взаимодействия вещества с оксидом меди(II).
20. При сжигании паров углеводорода было получено 20,16 л (н.у.) углекислого газа и 7,2 г воды. При окислении углеводорода горячим подкисленным раствором перманганата калия
образуется терефталевая (бензол-1,4-дикарбоновая) кислота. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру. Напишите уравнение описанной реакции с пер-
манганатом калия.
21. При гидратации 23,80 г ацетиленового углеводорода образовалось 24,08 г органического вещества. Выход продукта составил 80%. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что он имеет разветвлённый углеродный скелет. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ.
22. Ацетиленовый углеводород объёмом 672 мл (н.у.) поглощён избытком раствора брома в CCl4, при этом образовалось 11,22 г органического вещества. Определите молекулярную формулу
углеводорода и установите его структуру, если известно, что он взаимодействует с аммиачным раствором оксида серебра.
23. При нитровании 42,0 г ароматического углеводорода ряда бензола образовалось единственное мононитропроизводное, масса которого составила 57,75 г. Определите молекулярную формулу
углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуется трёхосновная кислота. Напишите уравнение последней реакции,
в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ.
24. Органическое вещество А содержит 57,83% углерода и 38,55% кислорода по массе, остальное — водород. Это вещество используют в производстве полимеров и синтетических волокон. Его получают окислением ароматического углеводорода Б ряда бензола
кислородом воздуха. Молекулы А и Б содержат одинаковое число атомов углерода. Определите молекулярную формулу вещества А, установите его структуру и напишите уравнение его получения из вещества Б и кислорода.
25. Двухосновная органическая кислота А представляет собой бесцветное твёрдое вещество, умеренно растворимое в воде. Она содержит 3,61% водорода и 38,55% кислорода по массе. При
нагревании она отщепляет воду и превращается в вещество Б, используемое для производства красителей, в частности, фенолфталеина. Определите молекулярную формулу вещества А, уста-
новите его структуру и напишите уравнение его превращения в вещество Б.
26.
Органическое вещество А, широко используемое в производстве синтетических волокон, состоит из трёх элементов. Оно содержит 6,85% водорода и 43,84% кислорода по массе. Вещество А
проявляет кислотные свойства и образуется при окислении циклогексанола концентрированной азотной кислотой. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его структуру,
если известно, что оно имеет неразветвлённый углеродный скелет. Напишите уравнение окисления циклогексанола, полагая, что азотная кислота восстанавливается до оксида азота(IV).
27. Сложный эфир А применяется для производства оргстекла. Он содержит 8,0% водорода и 32,0% кислорода по массе. Вещество А имеет разветвлённый углеродный скелет, а при его гидролизе образуются простейший спирт и одноосновная кислота.
Определите молекулярную формулу эфира А и установите его структуру. Напишите уравнение полимеризации А.
28. При сжигании дихлорциклоалкана и охлаждении продуктов сгорания до нормальных условий получена смесь газов массой 5,86 г и объёмом 3,136 л. Установите формулу и структуру
органического вещества, если известно, что оно имеет неразветвлённый углеродный скелет и не имеет геометрических изомеров. Напишите уравнение реакции искомого вещества
с разбавленным водным раствором щёлочи.
29. При сжигании дихлорциклоалкана и охлаждении продуктов сгорания до нормальных условий получена смесь газов массой 4,98 г и объёмом 2,688 л. Установите формулу и структуру
органического вещества, если известно, что оно имеет разветвлённый углеродный скелет и не имеет геометрических изомеров. Напишите уравнение реакции искомого вещества с разбавленным водным раствором щёлочи.
30. Органическое вещество X используют в качестве растворителя. Его можно получить гидратацией непредельного углеводорода. Вещество X не обесцвечивает бромную воду, а его пары в 36 раз тяжелее водорода. При сжигании 10,8 г X образовалось 10,8 г воды и 13,44 л (н.у.) углекислого газа. Определите молекулярную формулу вещества X, установите его структуру и напишите уравнение синтеза X из непредельного углеводорода.
31. Органическое вещество X используют в производстве растворителей. Пары вещества X в 2,55 раза тяжелее воздуха. При сжигании 14,8 г X образовалось 18,0 г воды и 17,92 л (н.у.) уг-
лекислого газа. Определите молекулярную формулу вещества X и установите его структуру, если известно, что при окислении оно превращается в кетон. Напишите уравнение взаимодействия
X с перманганатом калия в присутствии серной кислоты.
32.
Органическое вещество X используют в качестве заменителя дизельного топлива. Пары вещества X в 37 раз тяжелее водорода. При сжигании 11,1 г X образовалось 13,5 г воды и 13,44 л (н.у.)
углекислого газа. Определите молекулярную формулу вещества X и установите его структуру, если известно, что при его дегидратации образуется единственный углеводород — алкен нераз-
ветвлённого строения. Напишите уравнение взаимодействия X с избытком перманганата калия в присутствии серной кислоты.
33. При сжигании хлоралкена массой 15,3 г получена смесь газов (200 С) общей массой 40,9 г. Установите формулу и структуру органического вещества, если известно, что оно может существовать в виде двух геометрических изомеров. Напишите уравнение реакции
искомого вещества с хлороводородом.
34. Органическое вещество А широко используется для синтеза полимеров. Оно состоит из трёх элементов и содержит 7,0% водорода и 37,2% кислорода по массе. При взаимодействии
с водой вещество А превращается в два вещества, содержащие одинаковое число атомов углерода и водорода. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его структуру. Напишите уравнение гидролиза А.
35. Органическое вещество А имеет запах банана и используется в парфюмерии. Оно состоит из трёх элементов и содержит 62,1% углерода и 27,6% кислорода по массе. При взаимодействии с водой вещество А превращается в два вещества, одно из которых —первичный спирт с разветвлённым углеродным скелетом — содержит в 2 раза больше атомов углерода, чем другое. Определите молекулярную формулу вещества А и установите его структуру.
Напишите уравнение щелочного гидролиза А.
36.
Органическое вещество X обладает биологической активностью и входит в состав живых организмов. Оно содержит 13,33% азота, 45,71% кислорода и 6,67% водорода по массе. Определите молекулярную формулу вещества X и установите его структуру,
если известно, что оно содержит три атома углерода, из которых один — асимметрический, и три функциональные группы. Напишите уравнение реакции X с метанолом в присутствии
концентрированной серной кислоты.
ОТВЕТЫ.
§ 1.2. Химическая формула и способы её определения
1. C3H8O2 2. C4H8 3. C8H14 4. C9H12 5. C9H12 6. C3H4 7. C3H6O2 8. C3H6O
9. C8H18 10. C8H11N 11. C2H7N 12. C4H8 13. C4H8O 14. C8H10O 15. SeO3 16. HIO3
17. C9H8O4
18. C4H10O, CH3CH(CH3)CH2OH
19. C8H10O, C6H5CH2CH2OH
20. C9H8, H3C C CH
21. C5H8, CH3CH(CH3)CCH
22. C4H6, CH3CH2CCH
23. C9H12,1,3,5-ТРЕМЕТИЛБЕНЗОЛ
24.А — C8H6O4, HOOC-С6H5- COOH, Б — C8H10,
H3C-С6H5- CH3
25. А — C8H6O4,
COOH –C6H5- COOH, Б — фталевый ангидрид
26. А — C6H10O4, HOOC(CH2)4COOH
27. А — C5H8O2, CH2C(CH3)COOCH3
28. C5H8Cl2, 1,1-дихлорциклопентан
29. C4H6Cl2, циклопропан-CHCl2
30. X — C4H8O, CH3CH2C(O)CH3
31. X — C4H10O, CH3CH2CH(OH)CH3
32. X — C4H10O, CH3(CH2)3OH
33. C3H5Cl, CH3CH=CHCl
34. А — C4H6O2, CH3COOCHCH2 (винилацетат)
35. А — C6H12O2, CH3COOCH2CH(CH3)CH3 (изобутилацетат)
36. X — серин, C3H7NO3, H2NCH(CH2OH)COOH
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Дать определение данному типу реакций Показать алгоритм записи о-в реакции Продолжить формирование понятияй процессов окисления и восстановления Дать классификацию о-в реакциям Показать место о-в реакций в структуре КИМ ах по подготовке кЕГЭ Познакомить учащихся с особенностями протекания о-в реакций в различных средах Цель урока :
CaCO 3 → CaO + CO 2 KCIO 3 + P → P 2 O 5 +KCI H 2 SO 4 +BaCI 2 → BaSO 4 + HCI Окислительно-восстановительной является реакция,уравнение которой
Установите соответствие между схемой реакции и степенью окисления восстановителя Схема реакции Степень окисления А) N H 4 CI + CuO → N 2 + Cu + H 2 O + HCI Б ) N 2 +H 2 → N H 3 В ) N O +O 2 → N O 2 Г ) N O 2 + NaO H →Na N O 3 + NaN O 2 1. +3 2. +2 3. -3 4. +5 5. +4 6. 0 А Б В Г -3 + +2 0 + 3 0 - +2 + -2 - -3 0 + 0 +2 0 +4 -2 -2 +4 -2 + + -2 + +5 -2 + +3 -2 6 2 5
№ A Б В Г 1 2 3 4 5 6 7 8 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 6 5 1 2 4 1 2 1 6 7 4 2 6 1 5 1 4 2 4 1 5 2
ВСО- высшая степень окисления НСО- низшая степень окисления ВСО совпадает группу атома. Если элемент атома проявляет высшую степень окисления ,.тогда является только окислителем. Если элемент атома находится в НСО , тогда является только восстановителем. Например ,ВСО ( N )+5, НСО ( N )-3. -3< ПСО ( N )<+5. Если атом элемента имеет промежуточную степень окисления,то в зависимости от условий протекания химических реакций может быть и окислителем и восстановителем Основные правила по составлению Окислительно-восстановительных реакций ПСО- промежуточная степень окисления
Окислители Сильные F 2 , O 2 , O 3 , H 2 O 2 , Cl 2 HClO , HClO 3 , H 2 SO 4 , HNO 3 Царская водка NO 2 KMnO 4 , MnO 2 K 2 Cr 2 O 7 , CrO 3 PbO 2 Слабые I 2 , Br 2 , SO 2 HNO 2 Соединения Fe 3 +
Сильные Щелочные металлы Mg, Al, H 2 HI и йодиды HBr и бромиды H 2 S и сульфиды NH 3 , PH 3 , H 3 PO 3 C, CO Соединения Fe 2 + , Cr 2+ Слабые Слабые металлы( Pb , Cu, Ag, Hg) HCl SO 2 HNO 2 Альдегиды, спирты, муравьиная кислота, щавелевая кислота, глюкоза Восстановители
Составление окислительно-восстановительных реакций Методом электронного баланса Методом ионно-электронного баланса (метод полуреакций )
Влияние условий среды на изменение степеней окисления химических элементов KMnO 4 - Кислая среда (Н + ) Mn 2+ (бесцветный р-р ) Нейтраль ная среда (Н 2 О) MnO 2 ( бурый осадок ) Щелочная среда (ОН - ) MnO 4 2- ( зелёный р-р )
Восстановление перманганата калия в кислой среде KMnO 4 + KI + H 2 SO 4 Mn +7 + 5e - Mn +2 2 пр. восстан-я окислитель 2I -1 - 2e - I 2 0 5 пр. окисления восстановитель Молекулярное уравнение : KMnO 4 + KI + H 2 SO 4 = MnSO 4 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O +7 -1 +6 MnSO 4 + I 2 + K 2 SO 4 + H 2 O +2 0 +6 2 2 10 5 6 8 8
Восстановление перманганата калия в нейтральной среде KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O Mn +7 + 3e - Mn +4 2 пр.восстановления окислитель S +4 – 2e - S +6 3 пр. окисления восстановитель Молекулярное уравнение : KMnO 4 + K 2 SO 3 + H 2 O = K 2 SO 4 + MnO 2 + KOH +4 +7 2 2 3 3 2 MnO 2 + K 2 SO 4 + KOH + 4 +6
Восстановление перманганата калия в щелочной среде KMnO 4 + K 2 SO 3 + KOH Mn +7 +1e - Mn +6 2 пр.восстон-я окислитель S +4 -2e - S +6 1 пр.окисления восстановитель Молекулярное уравнение : KMnO 4 + K 2 SO 3 + KOH = K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 + H 2 O +7 +4 K 2 MnO 4 + K 2 SO 4 +H 2 O +6 +6 2 2
Влияние условий среды на степеней окисления химических элементов Cr 2 O 7 2- Кислая среда (Н + ) Cr 3+ ( сини-зеленый р-р ) Нейтральная среда (Н 2 О) Cr(OH) 3 (желто-зеленый осадок) Нейтральная среда (ОН - ) CrO 2 - ,CrO 3 3- (светло-зеленый р-р )
Восстановление дихромата калия в кислой среде K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 +H 2 SO 4 2Cr +6 + 6e Cr +3 2 1 пр.восстановления окислитель Fe +2 -1e Fe +3 6 пр.окисления восстановитель Молекулярное уравнение : K 2 Cr 2 O 7 + FeSO 4 + H 2 SO 4 → Fe 2 (SO 4 ) 3 +K 2 SO 4 +Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O +6 +2 Fe 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O 6 +3 +3 3 7 7
Хром в щелочной среде окисляется KCr O 2 + Br 2 +KOH Cr +3 -3e Cr +6 2 пр.окисления восстановитель Br 0 2 +2e 2Br - 3 пр.восстановления окислитель Молекулярное уравнение : KCrO 2 + Br 2 + KOH → K 2 CrO 4 + KBr + H 2 O +3 0 K 2 CrO 4 + KBr + H 2 O +6 -1 6 3 2 2 8 4
Восстановление хромата калия в нейтральной среде K 2 CrO 4 +H 2 S +H 2 O Cr +6 +3e Cr +3 2 пр.восстановления окислитель S -2 -2e S 0 3 пр.окисления восстановитель Молекулярное уравнение : K 2 CrO 4 + H 2 S + H 2 O → Cr(OH) 3 + S + KOH +6 -2 Cr(OH) 3 +S +KOH +3 0 2 2 4 3 2 2
Кислородные кислоты галогенов и их соли восстанавливаются до галогеноводородов или галогенидов металлов KCIO 3 + KOH + MnO 2 CI +5 +6 e CI - 1 пр.восстановления окислитель Mn +4 -2 e Mn + 3 пр. окисления восстановитель Молекулярное уравнение : KCIO 3 + KOH + MnO 2 → K 2 MnO 4 + KCI + H 2 O +5 K 2 MnO 4 + KCI + H 2 O +6 --1 +4 3 6 3 3
Галогенид – ионы (CI - ,Br - ,I - ) всегда являются только восстановителями и окисляются до галогенов HBr+H 2 SO 4 2Br - -2e Br 0 2 пр.окисления восстановитель S +6 +2e S +4 пр.восстановления окислитель Молекулярное уравнение : HBr +H 2 SO 4 → Br 2 +SO 2 + H 2 O -1 Br 2 +SO 2 + H 2 O +4 +6 0 2 2
H 2 O 2 ( пероксид водорода ) - сильный окислитель PbS + H 2 O 2 → PbSO 4 +H 2 O S -2 -8e S +6 1 пр.окисление восстановитель O 2 -1 +2e 2O -2 4 пр.восст-е окислитель PbS + H 2 O 2 → PbSO 4 + H 2 O -2 -1 +6 -2 4 4 Молекулярное уравнение :
KMnO 4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 → MnSO 4 +K 2 SO 4 + O 2 + H 2 O H 2 O 2 ( перекись водорода ) - восстановитель KMn O 4 +H 2 O 2 +H 2 SO 4 → Mn SO 4 +K 2 SO 4 +O 2 + H 2 O Mn +7 +5e Mn +2 2 пр.восстановления окислитель 2O -1 -2e O 0 2 5 пр.окисления восстановитель +7 -1 +2 0 5 2 3 2 5 2 Молекулярное уравнение :
(C 7 ) H 6 O 2 +C O 2 +K 2 SO 4 +Mn SO 4 +H 2 O (C 8 )H 10 +KMnO 4 +H 2 SO 4 Mn +7 +5e Mn +2 12 пр.восст-я окислитель Окисление органических веществ -10 + +7 -2 + -2 +4 +2 (8C) -10 -12e (7C) -2 +C +4 5 пр.окисления восстановитель Молекулярное уравнение : C 6 H 5 CH 2 CH 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 C 6 H 5 COOH+ CO 2 + K 2 SO 4 + MnSO 4 + H 2 O 5 12 18 5 12 6 3 5
Задание для самостоятельной работы C 2 H 5 OH +K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 → ?
Cr 2 O 3 + KNO 3 + KOH → ? Домашняя работа
Предварительный просмотр:
Задачи на электролиз
При электролизе расплавов или водных растворов солей протекают окислительно-восстановительные реакции на электродах (аноде и катоде). В статье рассмотрены расчетные задачи, в которых основной химической реакцией является электролиз — основные приемы и типы решения таких задач.
Какие именно процессы протекают при электролизе и как составлять уравнения химических реакций, протекающих при электролизе, вы можете узнать из статьи.
При решении задач на электролиз необходимо учитывать, что растворенное вещество может подвергнуться электролизу не полностью. Если вещество полностью разложилось под действием тока, далее может протекать электролиз воды по уравнению:
2H2O → O2 + 2H2
При действии тока на растворы некоторых веществ (например, соли активных металлов и кислородсодержащих кислот, щелочи, кислородсодержащие кислоты) количество этих веществ фактически не меняется, т.к. протекающие на катоде и аноде процессы приводят к электролизу воды.
Электролиза с растворимыми электродами в ЕГЭ по химии пока нет.
1. Провели электролиз водного раствора нитрата серебра с инертным анодом. Масса восстановленного на катоде серебра оказалась равной 2,16 г. Какой объём газа (н.у.) выделился на аноде? Вычислите массовую долю кислоты в полученном растворе, если масса раствора 250 г.
Решение и ответ:
Запишем уравнение электролиза раствора нитрата серебра:
4AgNO3 + 2H2O → 4Ag + 4HO3 + O2
Количество вещества серебра, образовавшегося на катоде:
n(Ag) = m/M = 2,16 г/108 г/моль = 0,02 моль
На аноде выделился кислород. Количество кислорода можем определить из количества серебра по уравнению реакции:
n(O2) = 1/4·n(Ag) = 1/4 · 0,02 = 0,005 моль
Объем кислорода:
V(O2) = n·Vm = 0,005·22,4 = 0,112 л
Количество вещества азотной кислоты:
n(HNO3) = n(Ag) = 0,02 моль
m(HNO3) = n·M = 0,02 моль·63 г/моль = 1,26 г
Массовая доля азотной кислоты в полученном растворе:
ω(HNO3) = m(HNO3)/*mр-ра = 1,26/250 = 0,005 = 0,5%
Ответ: V(O2) = 0,112 л, ω(HNO3) = 0,5%
2. Провели полный электролиз 200 г раствора хлорида калия с ω(KCl) = 7,45%. К полученному раствору добавили 50 г раствора фосфорной кислоты с ω(H3PO4) = 19,6%. Определите формулу образовавшейся при этом соли.
Решение и ответ:
Запишем уравнение электролиза раствора хлорида калия:
2KCl + 2H2O → 2KOH + Cl2 + H2
При полном электролизе вступит в реакцию весь хлорид калия. Определим массу и количество вещества хлорида калия:
m(KCl) = mр-ра(KCl) ·ω(KCl) = 200 г · 0,075 = 14,9 г
n(KCl) = m/M =14,9 г / 74,5 г/моль = 0,2 моль
Определим количество образовавшейся щелочи:
n(KOH) = n(KCl) = 0,2 моль
Определим количество фосфорной кислоты:
m(H3PO4) = mр-ра(H3PO4) ·ω(H3PO4) = 50 г · 0,196 = 9,8 г
n(H3PO4) = m/M =9,8 г / 98 г/моль = 0,1 моль
При взаимодействии фосфорной кислоты с щелочью возможно образование трех типов солей:
H3PO4 + KOH → KH2PO4 + H2O
H3PO4 + 2KOH → K2HPO4 + 2H2O
H3PO4 + 3KOH → K3PO4 + 3H2O
При соотношении кислоты и щелочи n(H3PO4):n(KOH) = 0,1:0,2 или 1:2 протекает вторая реакция и образуется гидрофосфат калия. Количество вещества гидрофосфата калия равно:
n(K2HPO4) = n(H3PO4) = 0,1 моль
Ответ: K2HPO4
3. В процессе электролиза 500 мл раствора гидроксида натрия с ω(NaОН) = 4,6% (ρ = 1,05 г/мл) массовая доля NaОН в растворе увеличилась до 10%. Вычислите объёмы газов (н.у.), выделившихся на электродах.
Решение и ответ:
Уравнение реакции, которая протекает при электролизе раствора гидроксида натрия:
2H2O → O2 + 2H2
Фактически, на катоде восстанавливается водород, на аноде окисляется кислород. Количество щелочи в растворе при этом не изменяется. Определим количество щелочи:
mр-ра(NaOH) = Vр-ра(NaOH) ·ρ(NaOH) = 500 мл · 1,05 г/мл = 525 г
m(NaOH) = mр-ра(NaOH) ·ω(NaOH) = 525 г · 0,046 = 24,15 г
n(NaOH) = m/M =24,15 г / 40 г/моль = 0,604 моль
За счет чего же меняется массовая доля? Все очень просто — за счет электролиза воды. Зная, что масса гидроксида натрия не изменилась, найдем массу конечного раствора:
mр-ра,2(NaOH) = m(NaOH) / ω(NaOH) = 24,15 г / 0,1 = 241,5 г
Количество воды, которая подверглась электролизу:
m(H2O) = mр-ра,1(NaOH) – mр-ра,2(NaOH) = 525 – 241,5 = 283,5 г
n(H2O) = m/M =283,15 г / 18 г/моль = 15,75 моль
Из уравнения электролиза определим количество вещества водорода и кислорода и их массу:
n(H2) = n(H2O) = 15,75 моль
V(H2) = n·Vm =15,75 моль · 22,4 л/моль = 352,8 л
n(О2) = 1/2·n(H2O) = 7,875 моль
V(O2) = n·Vm = 7,875 моль · 22,4 л/моль = 176,4 л
Ответ: V(H2) = 352,8 л, V(O2) = 176,4 л
8. При проведении электролиза 500 г 16% раствора сульфата меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось 1,12 л газа. Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
Решение.
.
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + 2H2SO4 + O2
Находим массу чистого сульфата меди:
m(CuSO4) = mраствора*ω(CuSO4) = 500*0,16 = 80 г
Количество вещества сульфата меди:
n(CuSO4) = m/M = 80/160 = 0,5 моль
Видно, что на аноде должно выделиться 0,25 моль газа, или 5,6 л.
Однако, в условии сказано, что выделилось только 1,12 л газа. Следовательно, сульфат меди прореагировал не полностью, а только частично.
Находим количество и массу кислорода, который выделился на аноде:
n(O2) = V/Vm = 1,12/22,4 = 0,05 моль,
m(O2) = n*M = 0,05*32 = 1,6 г.
Следовательно, в электролиз вступило 0,1 моль сульфата меди.
В растворе осталось 0,4 моль сульфата меди. При этом образовалось 0,1 моль серной кислоты массой 9,8 г и 0,1 моль меди выпало в осадок (масса меди 6,4 г).
При этом масса полученного раствора после электролиза mр-ра2 равна:
mр-ра2 = 500 – 1,6 – 6,4 = 492 г
Из полученного раствора отобрали порцию массой 98,4 г. При этом количество растворенных веществ поменялось. Зато не поменялась их массовая доля. Найдем массовую долю сульфата меди ω(CuSO4)2 и серной кислоты ω(H2SO4) в растворе, который остался после электролиза:
m(CuSO4)ост = n*M = 0,4*160 = 64 г
ω(CuSO4)2 = m(CuSO4)2/*mр-ра2 = 64/492 = 0,13 = 13%
ω(H2SO4) = m(H2SO4)/*mр-ра2 = 9,8/492 = 0,02 = 2%
Найдем массу и количество серной кислоты и массу сульфата меди в порции массой mр-ра3 = 98,4 г, которую мы отобрали:
m(CuSO4)3 = ω(CuSO4)2*mр-ра3 = 0,13*98,4 = 12,79 г
m(H2SO4)2 = ω(H2SO4)*mр-ра3 = 0,02*98,4 = 1,97 г
n(CuSO4) = m/M = 12,79/160 = 0,08 моль
n(H2SO4) = m/M = 1,97/98 = 0,02 моль
Чтобы осадить ионы меди, гидроксид натрия должен прореагировать и с серной кислотой в растворе, и с сульфатом меди:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + 2H2O
В первой реакции израсходуется 0,04 моль гидроксида натрия, во второй реакции 0,16 моль гидроксида натрия. Всего потребуется 0,2 моль гидроксида натрия. Или 8 г чистого NaOH, что соответствует 40 г 20%-ного раствора.
Ответ: масса раствора 40 г.
Задача из досрочного ЕГЭ по химии-2020 на электролиз:
9. Через 640 г 15%-ного раствора сульфата меди(II) пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выделилось 11,2 л (н.у.) газа. К образовавшемуся раствору добавили 665,6 г 25%-ного раствора хлорида бария. Определите массовую долю хлорида бария в полученном растворе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения
искомых физических величин).
Уравнения реакций:
2CuSO4 + 2H2O = 2Cu↓ + 2H2SO4 + O2↑ (электролиз)
2H2O = 2H2↑ + O2↑ (электролиз)
BaCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl
Количество вещества реагентов и масса продуктов реакций:
m(CuSO4) = 640 · 0,15 = 96 г n(CuSO4 ) = 96 / 160 = 0,6 моль
n(O2) = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль
n(Cu) = n(CuSO4) = 0,6 моль
m(Cu) = 0,6 · 64 = 38,4 г
n(H2SO4) = n(CuSO4 ) = 0,6 моль
n(O2 [1]) = 0,5n(CuSO4) = 0,3 моль
n(O2 [2]) = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль
n(H2O прореаг.) = 2n(O2 [2]) = 0,4 моль
m(H2O прореаг.) = 0,4 · 18 = 7,2 г
m(O2 [1]) = 32 · 0,3 = 9,6 г
m(BaCl2) = 665,6 · 0,25 = 166,4 г
n(BaCl2) = 166,4 / 208 = 0,8 моль
n(BaCl2 прореаг.) = n(H2SO4) = 0,6 моль
n(BaCl2 осталось) = 0,8 – 0,6 = 0,2 моль
m(BaCl2 осталось) = 0,2 · 208 = 41,6 г
n(BaSO4) = n(BaCl2 прореаг.) = 0,6 моль
m(BaSO4) = 0,6 · 233 = 139,8 г
Массовая доля хлорида бария в растворе:
m(р-ра) = 640 + 665,6 – 38,4 – 7,2 – 139,8 – 9,6 = 1110,6 г
ω(BaCl2) = 41,6 / 1110,6 = 0,037, или 3,7 %
Ответ: ω(BaCl2) = 3,7 %