121. При электролизе раствора сульфата меди (II) на аноде выделилось 5,64 л кислорода (н. у.). Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции, вычислите массу выделившейся на катоде меди. 122. Составьте уравнения процессов, протекающих при электролизе расплавов NaOH, NiCl2 и раствора Pb(NO3)2 с инертными электродами. 123. При пропускании тока силой 2 A в течение 1 ч 14 мин 24 с через водный раствор хлорида двухвалентного металла на графитовом электроде выделилось 2,94 г металла. Определите атомную массу металла. Что это за металл? Напишите уравнения процессов, протекающих на электродах. 124. Какое количество электричества должно пройти через раствор в электролизере для получения 100 г NaOH? Коэффициент выхода по току равен единице. 125. Составьте уравнения анодных и катодных процессов, используя приведенные ниже суммарные молекулярные реакции электролиза растворов солей: 54 4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + O2 + 4HNO3; 2ZnCl2 + 2H2O = H2 + Zn + Zn(OH)2 + 2Cl2. 126. Через раствор сульфата кадмия пропущено 25 А·ч электричества. Определите массу кадмия, выделившегося на катоде. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах. 127. Вычислите объём хлора, выделенного при электролизе хлорида натрия током силой 10 А в течение 0,5 ч. Запишите схему процесса электролиза водного раствора хлорида натрия. 128. Через раствор сульфата двухвалентного металла пропустили 400 Кл электричества. При этом на катоде выделилось 0,245 г металла. Определите, какой это металл. Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах: а) с инертным анодом, б) с растворимым анодом. 129. Вычислите массу серебра, выделившегося на катоде при пропускании тока силой 6 А через раствор нитрата серебра в течение 30 мин. Запишите уравнения реакций, протекающих на катоде и на аноде в процессе электролиза раствора нитрата серебра. 130. Через раствор сульфата железа (II) пропускали ток силой 13,4 А в течение 1 ч. Определите количество моль железа, выделившегося на катоде, если выход по току равен 70 %. Напишите уравнения электродных реакций. 131. Найдите объём кислорода (н. у.), который выделится при пропускании тока силой 6 А в течение 30 мин через водный раствор гидроксида калия. Запишите схему электролиза этого раствора. 132. Какой металл выделился на катоде при электролизе в течение 1 ч при силе тока 1 А, если в растворе была соль двухвалентного металла, а масса катода увеличилась на 2,219 г? 133. Вычислите объем водорода, который выделится при пропускании тока силой 5 А в течение 1 часа через раствор серной кислоты. Запишите уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе этого раствора. 55 134. Определите выход по току кислорода, выделившегося при прохождении через раствор карбоната кальция 1000 А·ч электричества, если объем газа составил 56 л (н. у.). 135. Электролиз раствора K2SO4 проводили с нерастворимыми электродами при силе тока 2,68 А в течение 1 ч. Составьте схему электролиза; вычислите объём веществ, выделяющихся при н. у. на электродах. 136. При электролизе водного раствора Cr2(SO4)3 током силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. В течение какого времени проводили электролиз? Запишите схему электролиза с платиновыми электродами. 137. Составьте схемы катодных и анодных процессов, проходящих на медных электродах при электролизе водных растворов: а) Cu(СO3)2; б) CuBr2. 138. Вычислите время, необходимое для выделения 10 г железа из раствора FeSO4 током 10 А. Запишите схему процесса электролиза. 139. Раствор хлорида магния подвергался электролизу в течение 30 мин при силе тока 5 А. Какие продукты и в каком количестве образовались? Составьте схему электролиза. 140. Какое время должен длиться электролиз раствора сульфата никеля при силе тока 3 А, чтобы масса выделившегося на катоде металла составила 1 моль его эквивалента? Составьте схему процесса электролиза. 141. При электролизе водного раствора SnCl2 на аноде выделилось 4,48 л Cl2 (н. у.). Какова масса выделившегося на катоде олова? Запишите схему электролиза SnCl2 с растворимым анодом. 142. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на аноде и катоде при электролизе раствора и расплава йодида цинка, если анод: а) цинковый; б) угольный. 143. Определите выход по току водорода, выделенного на электроде при н. у., если его объем составил 11,2 л, а количество электричества, прошедшего через раствор – 1000 А · ч. 56 144. Вычислите силу тока и массу осажденного на катоде цинка, если электролиз раствора сульфата цинка проводили с нерастворимым анодом в течение 6,7 ч, в результате чего выделилось 5,6 л О2 (н. у.). Запишите схему электролиза. 145. За 10 мин электролиза из раствора платиновой соли ток силой 4,95 А выделил 3 г Pt. Определите молярную массу эквивалента платины. Запишите схему электролиза любой, на Ваш выбор, соли платины. 146. Составьте электронные уравнения процессов, происходящих на электродах при электролизе раствора сульфата алюминия и расплава хлорида алюминия, если анод: а) угольный; б) алюминиевый. 147. Чему равна молярная масса эквивалента кадмия, если для выделения 1 г кадмия из раствора его соли требуется пропустить через раствор 1717 Кл электричества? Запишите схему электролиза раствора хлорида кадмия с графитовым анодом. 148. Запишите в молекулярной форме приведенные ниже суммарные реакции электролиза растворов солей, записанные в ионном виде, а также уравнения, соответствующие анодному и катодному процессам электролиза этих солей: , концентрация которых одинакова. В какой последовательности эти ионы будут выделяться при электролизе? Почему? Запишите схемы электролиза растворов хлоридов этих металлов. 150. При прохождении через раствор соли трёхвалентного металла тока силой 1,5 А в течение 30 мин на катоде выделилось 1,071 г металла. Определите молярную массу эквивалента металла. Какой это металл? 151. В контакте находятся металлы: Fe–Pb, Fe–Ag. Какой из металлов будет растворяться в серной кислоте? В каком из случаев процесс растворения протекает более энергично? Приведите схему работы коррозионно-гальванических элементов. 152. Если пластинку из чистого цинка опустить в разбавленную кислоту, то начинающееся выделение водорода вскоре почти прекращается. Однако при прикосновении к цинку медной палочкой начинается бурное выделение водорода. Объясните это явление, составив уравнения анодного и катодного процессов. 153. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эта пара попадет в кислую среду? Составьте схему образующегося при этом коррозионного гальванического элемента, определите продукты коррозии. 154. В одну пробирку с раствором соляной кислоты поместили цинковую пластинку, в другую – цинковую пластинку, частично покрытую никелем. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов. 155. Железный гвоздь поместили в разбавленный раствор серной кислоты, в результате чего началось выделение пузырьков газа с поверхности. После добавления сульфата меди газ стал выделяться быстрее, а после добавления фосфорной кислоты выделение газа прекратилось. Объясните наблюдаемые явления. 79 156. Концентрированную серную кислоту можно хранить в железных бочках. Если их освободить от кислоты, то они быстро разрушаются вследствие коррозии. Объясните это, составив электронные уравнения соответствующих процессов. 157. Почему химически чистые металлы являются более стойкими против коррозии, чем технические сплавы? Напишите схему коррозионного процесса образца чугуна под каплей воды, считая углерод основной примесью этого железного сплава. 158. Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии чугуна в сильнокислой среде. Какие вещества являются продуктами коррозии? 159. Определите, корродирует ли медь во влажном воздухе, насыщенном углекислым газом, по уравнению 2Cu(т) + О2(г) + Н2O(ж) + СO2(г) = Cu2(OH)2CO3(т). Ответ подтвердите расчетом энергии Гиббса реакции в стандартных условиях. Напишите уравнения коррозионных процессов. 160. Как будет протекать процесс коррозии, если водосточную трубу, выполненную из меди, прикрепить к дому железными гвоздями? 161. Рассмотрите коррозию листа из серебряной бронзы: а) в дистиллированной воде; б) в сильнокислой среде? Приведите схемы коррозионных процессов. 162. Рабочие оставили под дождем моток железного кабеля. После высыхания кабеля оказалось, что он покрылся бурыми пятнами. Что это за пятна? Составьте схему коррозионного процесса и опишите характер разрушения. 163. Железные сваи вбили в земляной грунт; сверху земляную поверхность вокруг свай утрамбовали пористой засыпкой – керамзитом. Опишите, как будет протекать подземная коррозия свай во влажных условиях. Составьте схему коррозионного гальванического элемента. 80 164. Как происходит коррозия лужёной меди при нарушении покрытия: а) в растворе кислоты; б) в атмосферных условиях? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов. Какие вещества являются продуктами коррозии? 165. Медную статуэтку позолотили. Какой из металлов будет подвергаться атмосферной коррозии при повреждении покрытия? Составьте схему электрохимической коррозии. 166. Для придания красивого внешнего вида и защиты от коррозии железо обычно покрывают цинком, оловом, хромом, кадмием, никелем. Какое покрытие наиболее надежно? Ответ мотивировать и расположить указанные металлы в порядке убывания защитного эффекта. 167. Приведите пример протекторной защиты никеля в щелочном растворе, содержащем кислород. Составьте электронные уравнения катодного и анодного процессов. 168. Какой металл может служить протектором для защиты изделия из оловянистой бронзы (8–10 % олова) в электролите, содержащем соляную кислоту? Напишите схему коррозионного процесса. 169. Две железные пластинки покрасили в серебристый цвет: одну – краской с алюминиевой пудрой, а другую – с цинковой. При испытаниях на коррозионную устойчивость выяснилось, что краска с цинковой пудрой лучше. Почему? Составьте схемы коррозионно-гальванических элементов, которые образуются при нарушении покрытия. 170. Какой из металлов – Zn, Mg или Cr – лучше подойдет для протекторной защиты от атмосферной коррозии свинцовой оболочки кабеля? Ответ обоснуйте расчетом. Приведите уравнения электродных процессов. 171. Железное изделие покрыли свинцом. Какое это покрытие: анодное или катодное? Почему? Составьте уравнения коррозионных процессов, протекающих при повреждении покрытия, если изделие эксплуатируется в соляной кислоте. 81 172. Составьте уравнения процессов, происходящих при коррозии цинка, погруженного в растворы с разными кислотнощелочными условиями: а) рН > 7, б) рН < 7. 173. Чугунный колокол посеребрили. Опишите работу коррозионной гальванопары, которая возникнет в случае повреждения покрытия в атмосферных условиях. 174. Какой тип коррозии – химическая или электрохимическая – возможен при взаимодействии с хлороводородной кислотой: а) цинка; б) цинка в контакте с серебром? Ответ оформить, составив соответствующие схемы коррозионных процессов. 175. Какой тип коррозии развивается при взаимодействии с разбавленной серной кислотой: а) магния; б) магния в контакте с медью? Ответ оформить, составив соответствующие схемы коррозионных процессов. 176. Технологический стальной трубопровод проложили в почве недалеко от трамвайных путей. Через некоторое время обнаружили, что трубопровод проржавел, причем коррозия «разъела» верхнюю часть трубопровода, и повреждения носят локальный характер. Что явилось причиной коррозии? Предложите способ защиты, эффективный применительно к данному случаю. 177. Железное изделие покрыли кадмием. Составьте уравнения коррозионных процессов, возникающих при нарушении покрытия во влажном воздухе. Определите тип покрытия. 178. Напишите уравнения реакций электрохимической коррозии пары Fe–Pd при рН 10 и 25 °С. Сколько и какого металла прокорродировало, если в процессе коррозии поглотилось 28 мл О2 и выделилось 112 мл Н2. Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составила 3,5 мин. Предложите анодное и катодное покрытие сплава от электрохимической коррозии. 179. Какие анодные и катодные процессы протекают при коррозии сплава Ni–Pt при комнатной температуре, если поглотилось 56 мл О2 и выделилось 56 мл Н2 в течение 4 мин. Сплав 82 помещен в среду с рН 2. Сколько моль и какого металла прокорродировало? Предложите анодное и катодное покрытие сплава от электрохимической коррозии. 180. Для предохранения от коррозии, придания прочности и в декоративных целях внешние детали автомобилей защищают многослойными покрытиями: сначала – тонкий слой меди, затем – тончайший слой никеля, а на него – слой хрома. Напишите схемы коррозионных процессов, возникающих при повреждении покрытия в атмосферных условиях. Определите тип покрытия. 181. Какой объем раствора с массовой долей HNO3 8 % (ρ = 1,045 г/мл) потребуется для растворения меди массой 24 г? Какой объем газа (н. у.) при этом выделится? 182. Как взаимодействуют магний и медь с азотной кислотой (разбавленной и концентрированной)? Напишите уравнения и расставьте коэффициенты на основании электронного баланса. 183. Составьте уравнения реакций взаимодействия никеля: с соляной, разбавленной серной и азотной кислотами, с кислородом и серой. Уравняйте с помощью электронного баланса. 184. Какой вывод можно сделать о свойствах материала, зная величину ширины запрещенной зоны? Укажите, к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам относятся приведенные ниже вещества: Вещество S P Au B Fe Ширина запрещенной зоны (ΔЕ), эВ 9,7 1,5 – 1,55 – 185. Смесь опилок двух металлов: алюминия и железа массой 10 г обработали 100 г 8 %-го раствора гидроксида натрия. При этом весь алюминий растворился. Определите состав смеси. 186. Медное изделие массой 10 г погрузили в раствор AgNO3, через некоторое время его масса стала равной 11 г. Какая масса серебра выделилась из раствора? 187. В чём сходство и различие между металлической связью, ковалентной и ионной? 188. Закончить уравнения реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Fe + HNO3(разб.) = Ca + H2SO4(конц.) = Cu + HNO3(разб.) = Bi + H2SO4(конц.) = 189. Сравните отношение алюминия, хрома и ртути к разбавленным серной и азотной кислотам. Напишите уравнения реакций, подобрав коэффициенты методом электронного баланса. 190. Закончить уравнения реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Al + HCl = Ca + H2SO4(конц.) = Zn + H2SO4(конц.) = Bi + HNO3(конц.) = 111 191. В вашем распоряжении имеются металлы: Fe, Zn, Cu, Bi и растворы кислот: HCl, H2SO4(разб.), H2SO4(конц.), HNO3(конц.). Составьте уравнения реакций, по которым можно получить водород. 192. Напишите уравнение реакции растворения золота в «царской водке». Какая масса золота растворилась, если в результате реакции выделилось 28 л оксида азота (II) (н. у.)? 193. Закончить уравнения реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Mg + HNO3(конц.) = Na + H2SO4(конц.) = Zn + NaOH + Н2О = Pb + HNO3(разб.) = 194. Охарактеризовать отношение свинца к воздуху, воде, кислотам. Почему свинец не растворяется в разбавленных соляной и серной кислотах, хотя и расположен в ряду напряжений до водорода? Привести примеры возможных реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса. 195. Какие продукты образуются при взаимодействии кальция: а) с водородом, б) азотом и в) азотной кислотой (разбавленной и концентрированной)? Написать уравнения реакций с учётом электронного баланса. 196. Укажите, к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам относятся приведенные ниже вещества: Вещество Pb CuBr Ag С Ge Ширина запрещенной зоны (ΔЕ), эВ – 2,94 – 5,6 0,78 197. Сравните восстановительную активность щелочных металлов и металлов подгруппы меди (Cu, Ag, Au), их отношение к воде, водороду, кислороду. Почему эти металлы расположены в первой группе периодической системы Д.И. Менделеева? 198. Укажите продукты возможных реакций и на основании электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнениях: Ag + HNO3(конц.) = Be + HNO3(разб.) = Cu + Mg(NO3)2 = Sn + CuCl2= 112 199. Смесь порошков алюминия и меди массой 15 г обработали 30,55 %-ным (масс.) раствором HCl (ρ = 1,16 г/мл), при этом выделилось 5,25 л водорода (н. у.). Определите массовые доли (%) металлов в смеси и объем раствора соляной кислоты, участвующей в реакции. 200. Составьте электронные и электронно-графические формулы хрома, молибдена, вольфрама. Перечислите физические свойства этих металлов и укажите, где они применяются. 201. Почему в природе не встречаются в свободном виде щелочные и щелочноземельные металлы? Как это связано с величиной их электродных потенциалов? Приведите примеры минералов, в состав которых входит натрий, калий, кальций, магний. 202. Сравнить отношение кальция и серебра к разбавленным серной и азотной кислотам. Составить уравнения реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса. 203. Исходя из строения атома марганца, объясните, почему он проявляет разные степени окисления в соединениях (+2; +3; +4; +6; +7). Как это сказывается на химических свойствах гидроксидов марганца? 204. Составить уравнения возможных реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Cd + H2SO4(разб.) = Hg + HNO3(разб.) = Cd + H2SO4(конц.) = Hg + HNO3(конц.) = Cu + FeSO4 = Mg + Ni(NO3)2= 205. Железную пластинку массой 40 г погрузили в раствор соли меди (II), затем промыли водой и высушили. Масса ее оказалась равной 41,6 г. Какая масса металлической меди выделилась из раствора на пластинке? 206. Деталь из цинка погрузили в раствор нитрата свинца (II). Через некоторое время масса детали увеличилась на 14,2 г. Какая масса цинка перешла в раствор в виде ионов? Какая масса свинца осадилась на детали? 113 207. Закончить уравнения возможных реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Mn + HNO3(разб.) = Hg + H2SO4(конц.) = Co + HCl = Al + HNO3(конц.) = Cu + Hg(NO3)2 = Zn + MgCl2 = 208. С какими растворами электролитов будет взаимодействовать свинцовая пластинка: ZnCl2, CdSO4, Cu (NO3)2, AgNO3, NaOH, H2SO4(конц.)? Составить уравнения реакций с учётом электронного баланса. 209. Как взаимодействует: а) калий; б) ртуть с разбавленной и концентрированной серной кислотой? Коэффициенты подобрать методом электронного баланса. 210. Закончить уравнения возможных реакций, подобрать коэффициенты методом электронного баланса: Na + H2SO4(разб.) = Fe + H2SO4(конц.) = Al + NaOH + Н2О = Zn + MgSO4 = Получение металлов 211. Возможно ли получение металлического титана по реакции: TiCl2(к) + 2Mg(к) = Ti(к) + 2MgCl2(к)? Ответ обосновать расчётом ΔrG 0 298 химической реакции. Δf G 0 (TiCl4) = – 737,4 кДж/моль. Δf G 0 (MgCl2) = – 591,6 кДж/моль. 212. Массовая доля оксида алюминия в природном боксите составляет 49 %. Какую массу алюминия, массовая доля примесей в котором 1,5 %, можно получить из боксита массой 8 т? 213. Сколько электричества (А∙ч) необходимо для электрохимической очистки (рафинирования) 1 т черновой меди, если выход по току составляет 98,5 %? 214. Приведите примеры и напишите уравнения реакций восстановления металлов из их оксидов: а) водородом; б) углеродом; в) оксидом углерода. Сколько граммов оксида меди можно восстановить водородом, выделившимся при взаимодей114 ствии цинка с раствором гидроксида калия, содержащим 100 г вещества КОН? 215. Ванадий получают восстановлением оксида ванадия (V) металлическим кальцием. Какую массу металла можно получить при восстановлении концентрата массой 400 г, массовая доля V2O5 в котором равна 85 %? Какую массу технического кальция надо взять для восстановления, если технический кальций содержит 5 % примеси оксида кальция? 216. В природе ртуть чаще всего встречается в виде киновари HgS. Для получения ртути киноварь обжигают. При этом протекает реакция 2HgS + 3O2 = 2Hg + O2 + 2SO2. Какую массу ртути можно получить из киновари массой 400 г, если массовая доля примесей составляет 15 %? 217. Черновая медь, в которой массовая доля примесей равна 4 %, взята массой 1 т. Какая масса рафинированной меди может быть получена из нее, если выход по току составляет 92 %? 218. Золото получают из руд по следующей схеме: Au + NaCN + H2O + O2 ® Na[Au(CN)2] + NaOH; Na[Au(CN)2] + Zn ® Na2[Zn(CN)4] + Au. Сколько граммов цинка и килограммов раствора цианида натрия с массовой долей 0,2 % необходимо для получения золота массой 112 г? 219. Пирометаллургический процесс извлечения меди из сернистых руд можно выразить следующей схемой: CuFeS2 + O2 + SiO2 → Cu + FeSiO3 + SO2. Какая масса меди получается из 5,8 г сульфида, содержащего 5 % примесей, а выход реакции составляет 90 % от теоретического? 220. Из медной руды массой 16 т, в состав которой входят Cu2S и вещества, не содержащие медь, получили черновой металл массой 650 кг. Определите массовые доли меди и Cu2S в руде, если массовая доля меди в черновом металле составляет 98,46 %. 221. Какую массу вольфрама можно получить из минерала вольфрамита FeWO4 ∙ MnWO4 массой 500 кг, массовая доля 115 примесей в котором 2 %, если производственные потери вольфрама составляют 2 %? 222. При восстановлении водородом смеси оксида железа (II) и оксида железа (III) массой 148 г получили железо массой 112 г. Определите массовые доли каждого из оксидов в смеси. 223. Олово получают, восстанавливая углем минерал касситерит (SnO2 + 2C = Sn + 2CO). При восстановлении концентрата оловянной руды массой 1 т получено олово массой 630 кг. Рассчитайте массовую долю касситерита в концентрате оловянной руды. 224. Какую массу цинка и раствора соляной кислоты, массовая доля HCl в которой 7,3 %, нужно взять для получения водорода, необходимого для восстановления железа из железной окалины массой 9,28 г? 225. Массовая доля железа в магнитном железняке Fe3O4 составляет 64,15 %. Какую массу чугуна можно получить из данной руды массой 5 т, если массовая доля производственных потерь железа составляет 2,5 %? 226. В стальном баллоне объёмом 28 л находится водород при t = 0 °C и Р = 5065 кПа. Хватит ли этого водорода для восстановления 5,8 кг концентрата, который содержит оксид вольфрама (VI) с массовой долей равной 80 % и не восстанавливающиеся примеси. 227. Чему равна масса алюминия, необходимого для получения хрома массой 1 т из оксида хрома (III) методом алюминотермии? 228. Никель получают восстановлением оксида никеля (II) углеродом. Какую массу угля надо взять для получения никеля массой 354 г, если массовая доля углерода в угле составляет 92 % и для реакции нужен двукратный избыток углерода? 229. Массовая доля оксида железа (III) в железной руде составляет 80 %. Сколько автомобилей «Волга» можно изготовить из металла, полученного из руды массой 45 т, если на одну машину расходуется металл массой 1,2 т? 116 230. Медная руда содержит малахит CuCO3∙ Cu(OH)2 и азурит 2CuCO3∙ Cu(OH)2. Определите массу меди, которую можно получить из 5 т руды, если массовая доля малахита равна 8,0 %, азурита – 3,6 %. 231. Концентрат титановой руды содержит 40 % (масс.) TiO2. Определите массу титана, который может быть получен из 250 кг концентрата, если выход металла составляет 90 % от теоретически возможного. 232. Какой объем воздуха расходуется при получении цинка массой 260 кг из цинковой обманки массой 1 т? Чему равна массовая доля сульфида цинка в используемой руде? 233. При каких условиях электролиза и сколько (в кг) металлического натрия можно получить из 1 т хлорида натрия, если выход по току составляет 95 %? 234. Для восстановления оксида железа (III) до металлического железа нужно 0,672 л (н. у.) СО. Полученный при этом газ пропустили через раствор, содержащий 2,22 г Ca(OH)2. Найдите количество исходного оксида железа, состав и массу полученной соли. 235. Вычислите массу железа, которую можно получить из магнитного железняка Fe3O4 при его взаимодействии с алюминием массой 144 г. 236. Сколько литров водорода (н. у.) необходимо для восстановления железа из красного железняка Fe2O3, если при этом образовалось железо массой 1,12 г? 237. При полном восстановлении водородом оксида МеО получено 11,2 г металла. Установите металл. 238. Какая масса алюминия потребуется для получения 112 г железа из магнетита? 239. Какая масса меди полностью восстанавливается из оксида меди (II) водородом, полученным при взаимодействии Al с 139,87 мл раствора с массовой долей NaOH 40 % (ρ = 1,43 г/мл)? 240. Сравните термодинамическую возможность получения железа из магнитного железняка восстановлением: а) водородом и б) оксидом углерода (II) при температуре 500 оС. Для 117 решения воспользуйтесь значениями ∆fG 0 298, представленными в прил. 2 первой части сборника задач и упражнений [9]. Сплавы металлов 241. Латунь (сплав меди с цинком) массой 20 г обработали избытком раствора гидроксида калия, при этом выделился водород, объём которого при н. у. составил 2,74 л. Определите процентный состав латуни. 242. Для измерительной и сигнальной аппаратуры применяют легкоплавкие сплавы. Сплав, массовая доля висмута в котором 36 %, свинца – 28 %, кальция – 6 %, ртути – 30 %, плавится уже при 48 °C. Определите массу каждого металла, необходимую для получения сплава массой 350 г. 243. Определите состав сплава «мельхиор», состоящего из меди и никеля, если известно, что при действии избытка соляной кислоты на 4,5 г сплава выделилось 342 мл водорода (объем приведен к н. у.). 244. Какой объём водорода, измеренного при 27 °С и давлении 755 мм рт. ст., выделится при взаимодействии с водой 5 г сплава, состоящего из 50 % калия и 50 % кальция? 245. Необходимо приготовить сплав олова со свинцом, в котором массовая доля свинца равна 45 %. Какую массу оксида олова (IV) и оксида свинца (II) надо взять, чтобы при восстановлении их углём получился требуемый сплав массой 44,5 г? 246. Технический цинк массой 1,32 г обработали избытком раствора серной кислоты. Выделившийся водород занял при н. у. объём 448 мл. Определите массовую долю цинка в техническом металле. 247. Определите процентный состав мельхиора (сплав Ni и Cu), если известно, что при действии избытка соляной кислоты на 1,5 г сплава выделилось 114 мл водорода (н. у.). 248. Кусочек серебряной монеты массой 0,3 г растворили в азотной кислоте и осадили из полученного раствора серебро в виде АgCl. Масса осадка после промывания и высушивания 118 оказалась равной 0,199 г. Сколько процентов серебра (по массе) содержалось в монетном сплаве? 249. Массовая доля меди в латуни составляет 68 %, а цинка – 32 %. Какая масса каждого металла расходуется на получение такого сплава массой 450 кг? 250. Сплав «копель» состоит из 55 % Cu и 45 % Ni. Какой объём 20 %-го раствора HCl (r = 1,05 г/см3 ) потребуется для растворения 0,5 кг сплава? 251. Сплав меди с магнием, содержащий 40 % магния, обработали избытком раствора HCl, при этом выделилось 3,7 л газа (н. у.). Сколько граммов сплава использовали для реакции? 252. На 2 г сплава висмута и свинца подействовали избытком раствора гидроксида натрия. Объём выделившегося газа составил 0,095 л (н. у.). Вычислить массу оставшегося после реакции металла. Что это за металл? Каков процентный состав сплава? 253. Сколько потребуется литров 37 %-й соляной кислоты (ρ = 1,2 г/мл) для растворения 100 г сплава, содержащего 24 % Mg и 76 % Al? Какой объём займёт газ, выделившийся при этом (н. у.)? 254. Газ, который образовался при взаимодействии концентрированной азотной кислоты с 5 г бронзы, содержащей 80 % Cu и 20 % Pb, полностью поглотили раствором гидроксида натрия. Сколько и каких солей образовалось при этом? 255. Сплав железа с хромом (феррохром), широко используемый в металлургии, получают из хромистого железняка. Сколько хромистого железняка (FeO · Cr2O3), содержащего 20 % примесей, потребуется для получения 80 т сплава, содержащего 65 % хрома? 256. Один из видов бронзы содержит медь (ω(Сu) = 85 %), олово (ω(Sn) = 12 %) и цинк (ω(Zn) = 3 %). При действии концентрированной азотной кислотой на образец бронзы массой 30 г выделился оксид азота (IV). Определите объём полученного газа при н. у. 119 257. Какой объем 20 %-го раствора HNO3 (ρ = 1,12 г/мл) потребуется для растворения 100 г «припоя», в котором массовые доли олова и свинца соответственно равны 70 и 30 %? 258. Какую массу сплава феррохрома надо прибавить к стали массой 60 кг, чтобы массовая доля хрома в стали составила 1 %? Массовая доля хрома в феррохроме равна 0,65. 259. Какую массу чугуна, содержащего 94 % железа, можно получить из 1 т красного железняка Fe2O3, содержащего 20 % примесей? 260. Перечислите сплавы на основе алюминия. Какие компоненты входят в их состав, какими свойствами обладают такие сплавы, где применяются? 261. Для легирования стали требуется внести в расплав титан, чтобы его массовая доля составила 0,12 %. Какую массу сплава ферротитана надо добавить к расплаву стали массой 500 кг, если массовые доли металлов в ферротитане составляют: титана – 30 %, железа – 70 %? 262. Массовая доля углерода в чугуне составляет 3,6 %. Углерод содержится в сплаве в виде соединения – карбида железа Fe3C. Определите массовую долю карбида железа в чугуне. 263. Какие железоуглеродные сплавы называют чугунами, а какие – сталями? Каким образом чугун можно переработать в сталь? 264. Из каких последовательных стадий состоит доменный процесс? Записать уравнения протекающих химических реакций. 265. Образец сплава железа с углеродом массой 7,27 г растворили в серной кислоте. При этом выделился водород объемом 2,8 л (при н. у.). Определите массовую долю углерода в сплаве. Какой сплав железа был взят? Ответ обоснуйте. 266. С какой целью в стали добавляют легирующие компоненты (Cr, Ni, Co и др.)? Какие стали называют жаропрочными, нержавеющими, кислотоупорными? 120 267. Массовые доли олова и свинца в «припое» соответственно равны 70 и 30 %. Какая масса каждого металла расходуется на получение такого сплава массой 5 г? 268. При растворении 4,5 г сплава магния и алюминия в избытке соляной кислоты выделилось 5,04 л (н. у.) водорода. Определите массовую долю алюминия в сплаве. 269. Сплав ферромарганец состоит из 75 % (масс.) марганца, 17 % железа, 6 % углерода и 2 % кремния. Какую массу ферромарганца надо добавить к стали массой 1 т, чтобы массовая доля марганца в стали составила 2 %? Углерод и кремний, содержащиеся в ферромарганце, при выплавке стали удаляются. 270. Перечислите сплавы на основе меди. Из каких компонентов они состоят, какими свойствами обладают, где применяются? 301. Разделите действием группового реагента катионы Zn2+ и Fe3+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 302. Определите, какой катион содержится в растворе соли по результатам качественного анализа, приведенным ниже: 152 1) при действии HCl и H2SO4 осадков не образуется; 2) при действии раствора NaOH образуется осадок серозеленого цвета, который растворяется в избытке NaOH; 3) при действии Н2О2 в щелочной среде появляется желтая окраска раствора. Запишите уравнения протекающих при анализе реакций. 303. При помощи аналитических реакций определите присутствие в растворе ионов Ni 2+ и Cu2+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 304. По результатам качественного анализа, приведенным ниже, определите, какой анион содержится в растворе, и запишите уравнения протекающих при анализе реакций: 1) при действии раствора BaCl2 в нейтральной среде образуется белый осадок, растворимый в HCl с бурным выделением газа; 2) при действии AgNO3 в присутствии азотной кислоты осадок не выпадает; 3) раствор KMnO4, подкисленный серной кислотой, в присутствии анализируемого раствора не обесцвечивается; 4) при приливании к анализируемому раствору серной кислоты наблюдается бурное выделение бесцветного газа без запаха. 305. С помощью аналитических реакций с групповыми реагентами докажите присутствие в растворе ионов Ni2+ и Ag+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 306. С помощью частных аналитических реакций докажите наличие в растворе катионов Fe3+ и Аl3+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 307. При качественном анализе проб раствора некоторой соли получены следующие внешние эффекты: 1) при действии соляной и серной кислот осадков не наблюдается; 2) при действии раствора NaOH образуется осадок бурого цвета, который не растворяется в избытке NaOH; 3) при приливании K4[Fe(CN)6] образуется синий осадок. Определите, какой катион содержит данная соль. Запишите уравнения протекающих при анализе реакций. 308. Используя аналитические реакции с групповыми реа153 гентами, разделите в растворе катионы Pb2+ и Co2+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 309. При качественном анализе раствора некоторой соли получены следующие внешние эффекты: 1) при действии раствора BaCl2 в нейтральной среде осадок не образуется; 2) раствор KMnO4, подкисленный серной кислотой, в присутствии анализируемого раствора обесцвечивается; 3) при действии AgNO3 в присутствии азотной кислоты выпадает белый осадок, который растворяется в NH4OH; при добавлении к полученному раствору азотной кислоты снова выпадает белый осадок. Определите, какой анион содержится в растворе, и запишите уравнения протекающих при анализе реакций. 310. При действии на раствор некоторой соли растворов соляной и серной кислот осадок ни в одном из случаев не выпадает. При нагревании исследуемой соли с раствором гидроксида натрия осадок не образуется, но выделяется аммиак, который легко узнать по характерному резкому запаху. Определите катион, содержащийся в растворе. Запишите уравнения реакций, в результате которых выделяется аммиак. Какую еще характерную реакцию на данный катион Вы знаете? 311. Разделите действием группового реагента катионы Cr3+ и Fe3+ . Напишите уравнения соответствующих реакций. 312. Используя аналитическую реакцию с групповым реагентом, разделите в растворе катионы Ag+ и K + . Напишите уравнение соответствующей реакции. 313. С помощью каких характерных аналитических реакций можно определить наличие в растворе катионов двух- и трехвалентного железа? Запишите уравнения соответствующих реакций. 314. Разделите действием группового реагента катионы Sn2+ и Mn2+. Напишите уравнения соответствующих реакций. 315. Опишите подробно, какие аналитические реакции и в какой последовательности необходимо осуществить при проведении качественного анализа на присутствие в пробе кар154 бонат-иона. Запишите уравнения соответствующих реакций. 316. Используя аналитические реакции с групповыми реагентами, разделите в растворе катионы Ag+ и Аl3+ . С помощью какой характерной реакции можно доказать наличие катиона, оставшегося после разделения в растворе? Напишите уравнения соответствующих реакций. 317. Известно, что в растворе содержатся карбонат- и нитрат-ионы. Предложите аналитические реакции, с помощью которых можно определить присутствие данных ионов, а затем осуществить их разделение. 318. С помощью каких аналитических реакций можно определить присутствие в растворе хлорида алюминия? Запишите уравнения соответствующих реакций. 319. Разделите с помощью группового реагента анионы Cl – и NO3 – . Напишите уравнения соответствующих реакций. 320. Определите, какая соль содержится в растворе, если: 1) раствор имеет нейтральную реакцию среды; 2) при действии HCl, H2SO4, NaOH, NH4OH, BaCl2, AgNO3 на отдельные порции раствора осадки не образуются; 3) при приливании Na3Co(NO2)6 образуется желтый осадок; 4) раствор KMnO4, подкисленный серной кислотой, в присутствии анализируемого раствора не обесцвечивается; 5) при действии дифениламина наблюдается интенсивносинее окрашивание раствора. 321. Предложите способ разделения в растворе ионов Br– и СН3СОО– . На каких аналитических реакциях (групповых, избирательных или специфических) основан предложенный Вами способ? Запишите уравнения соответствующих реакций. 322. Определите, какой анион содержится в растворе, если: 1) при действии растворов BaCl2 в нейтральной среде и AgNO3 в присутствии азотной кислоты осадок не выпадает; 3) раствор KMnO4, подкисленный серной кислотой, в присутствии анализируемого раствора не обесцвечивается; 3) при добавлении к анализируемому раствору этанола и серной кислоты и небольшом нагревании ощущается приятный запах плодов. 155 Запишите уравнения протекающих при анализе реакций. 323. Какие соединения образуют катионы V аналитической группы кислотно-основной классификации при взаимодействии с гидроксидом натрия? В чем растворяются полученные осадки? Запишите уравнения соответствующих реакций. 324. Предложите реакции, с помощью которых можно обнаружить в растворе хлорид железа (III). 325. Запишите уравнения реакций, происходящих при действии эквивалентного количества, а затем избытка NaOH на катионы четвертой группы кислотно-основной классификации. 326. С помощью каких аналитических реакций можно определить присутствие в растворе нитрата алюминия? Запишите уравнения соответствующих реакций. 327. Какими реакциями (специфическими, селективными или групповыми) обнаруживают катионы I аналитической группы? Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно идентифицировать в растворе NH4 + . 328. С помощью каких аналитических реакций можно обнаружить в растворе ацетат- и карбонат-ионы? Возможно ли разделение этих анионов? Запишите уравнения соответствующих реакций. 329. Какие соединения образуют катионы VI аналитической группы кислотно-основной классификации при взаимодействии с избытком гидроксида аммония? Запишите уравнения соответствующих реакций. 330. Запишите уравнения реакций, протекающих при действии групповых реагентов на катионы второй и третьей групп кислотно-основной классификации. Количественный анализ 331. Сколько граммов NaCl содержится в 100 мл раствора, если на титрование 10 мл его затрачено 12,35 мл 0,1080 н. раствора AgNO3? 332. Какую массу вещества, содержащего 50 % железа, нужно взять для анализа, чтобы масса прокаленного осадка 156 Fe2O3 была 0,1 г? 333. На титрование 10,00 мл раствора гидроксида кальция пошло 9,16 мл раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией 10,10 моль/л. Какова масса растворенного гидроксида кальция? 334. Какой объем 0,05 н. раствора AgNO3 нужен для осаждения 0,02 г КCl из его раствора? 335. Вычислить гравиметрический множитель для пересчета сульфата бария на серу и определить, сколько граммов серы содержится в 0,2040 г сульфата бария? 336. Какой объем раствора хлороводородной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,065 моль/л необходимо затратить на титрование тетрабората натрия массой 0,1 г? 337. Чему равна масса гидроксида натрия, если на титрование затрачено соляной кислоты С(HCl) = 0,103 моль/л объемом 15,1 мл? 338. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении Сa, если гравиметрической формой служил Ca3(PO4)2. 339. Сколько мл 0,02 н. раствора серной кислоты необходимо для нейтрализации 30 мл 0,01 н. раствора гидроксида калия? 340. По каким признакам классифицируются методы титриметрического анализа? Приведите примеры титриметрического определения каждым из методов. 341. Рассчитайте гравиметрический фактор при определении Al, если гравиметрической формой является Al2O3. 342. На титрование 20 мл раствора H2SO4 пошло 40 мл 0,1 М раствора КОН. Вычислите молярную концентрацию эквивалента, молярную концентрацию и титр раствора H2SO4. 343. Рассчитайте фактор пересчета при гравиметрическом определении Сl, если гравиметрической формой является AgCl. 344. Кулонометрический метод анализа основан на измерении количества электричества, затраченного на электропревращение определяемого электроактивного вещества. Измеряемое количество электричества связано с массой определяемого вещества законом Фарадея (2.7, 2.8). Определите, ионы какого трехвалентного металла содержались в растворе, если при элек157 тролизе этого раствора при силе тока 1,0 А за 35 мин на катоде выделилось 0,3772 г металла (выход по току принять равным 100 %). 345. Вычислите массовую долю железа, если из навески анализируемой соли хлорида железа (III) массой 0,5787 г после осаждения и прокаливания получили гравиметрическую форму Fe2O3 массой 0,2830 г. 346. Рассчитайте фактор пересчета при гравиметрическом определении Сr, если гравиметрической формой является Cr2O3. 347. Потенциал серебряного электрода в растворе соли серебра равен 0,434 В (измерен относительно стандартного водородного электрода). Какова равновесная концентрация ионов Ag+ , если стандартный электродный потенциал серебряного электрода равен 0,799 В? 348. Какие законы положены в основу кулонометрических определений? Навеску сплава массой 0,6578 г растворили и через полученный раствор в течение 20,0 мин пропускали ток силой 0,200 А, в результате чего на катоде полностью выделилась медь. Определить массовую долю (%) меди в сплаве, если выход по току составлял 80 %. 349. Навеску Н2С2О4 ∙ 2Н2О массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовано 18,34 мл NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH и его титр. 350. Объясните происхождение спектров испускания (эмиссионных) и спектров поглощения (абсорбционных) атомов с позиций квантовой теории. 351. Опишите сущность фотометрических методов анализа. Какой закон связывает величину аналитического сигнала в этом методе с концентрацией анализируемого вещества? В чем заключается разница между спектрофотометрией и фотоколориметрией? 352. В методе потенциометрии используются индикаторные электроды и электроды сравнения. Для каких целей они применяются? Приведите примеры этих электродов. 353. В чем сущность потенциометрического определения 158 рН раствора? Какие индикаторные электроды могут быть использованы для определения рН? 354. Охарактеризовать ионоселективные электроды. Какие ионы можно практически определять с применением подобных электродов? 355. Определить молярную концентрацию раствора КОН, если на титрование 15,00 мл его израсходовали 18,70 мл раствора HCl с Т(HCl) = 0,002864. 356. Навеску щелочи массой 0,5341 г, содержащей 92 % NaOH и 8 % индифферентных примесей, растворили и довели до метки в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. Определить молярную концентрацию кислоты, если на титрование 15,00 мл раствора NaOH израсходовали 19,50 мл кислоты. 357. Какую массу дигидрата щавелевой кислоты Н2С2О4∙ 2Н2О надо взять, чтобы на ее титрование пошло 20,00 мл 0,100 М раствора NaOH? 358. Опишите сущность и классификацию хроматографических методов анализа. На чем основана ионообменная хроматография? Как она применяется в аналитической химии и в различных отраслях промышленности? 359. В чем состоит сущность вольтамперометрического метода анализа? Как по вольтамперограмме определить качественный и количественный состав раствора? 360. Назвать области применения, достоинства и недостатки вольтамперометрического анализа. Определение жесткости воды 361. В одном литре воды содержится 36,47 мг ионов магния и 50,1 мг ионов кальция. Чему равна жёсткость этой воды? 362. Жёсткость воды, равная 10 ммоль экв/л, соответствует содержанию в ней ионов Са2+ 78,36 мг/л. Чему равна концентрация ионов Мg+2 в этой воде? 363. Рассчитайте, сколько мл 0,1 н. раствора трилона Б и 0,05 н. раствора HCl израсходовано при определении жесткости воды, если объем пробы воды равен 100 мл. По результатам 159 анализа общая жесткость составила 3 ммоль экв/л, временная жесткость – 2 ммоль экв/л. 364. Рассчитайте жёсткость воды, если в каждом её литре содержится 74,00 мг ионов Мg2+ и 78,36 мг ионов Са2+ . 365. Сколько граммов соды надо прибавить к 1 л воды, чтобы добиться устранения её общей жёсткости, равной 5 ммоль экв/л? 366. Общая жёсткость воды составляет 8 ммоль экв/л. Сколько граммов соды надо прибавить к 100 л такой воды для устранения её общей жёсткости? 367. На титрование 200 мл воды, содержащей гидрокарбонат кальция, израсходовано 5 мл 0,2 н. раствора соляной кислоты. Определите жёсткость воды. 368. Вычислите постоянную жёсткость воды, если для удаления ионов Са+2, содержащихся в 100 л этой воды, потребовалось прибавить к воде 21,6 г безводной буры Na2B4O7. 369. В чем сущность устранения жесткости воды методом ионного обмена? После фильтрования жесткой воды через Naкатионит в воду перешло 23 мг/л ионов Na+ , рассчитайте, как изменилась при этом в воде концентрация ионов Са2+ . 370. Жёсткая вода содержит сульфат кальция, массовая доля которого составляет 0,02 % и сульфат магния (массовая доля 0,01 %). Какой объём раствора карбоната натрия с массовой долей 15 % (плотность 1,16 г/мл) надо добавить к такой воде объёмом 100 л для устранения постоянной жёсткости? Плотность воды принять равной 1 кг/л. 371. Жёсткая вода содержит сульфат магния (массовая доля 0,01 %) и хлорид кальция с массовой долей 0,03 %. Какую массу карбоната натрия надо добавить к такой воде объёмом 10 л для устранения жёсткости? Плотность воды принять равной 1 кг/л. 372. Некарбонатная жесткость воды равна 5,2 ммоль экв/л. Какую массу Na3PO4 надо взять, чтобы умягчить 1 м3 воды? 160 373. Жёсткая вода содержит хлорид кальция (массовая доля 0,02 %) и сульфат магния (массовая доля 0,05 %). Какую массу гидроксида натрия надо добавить к такой воде объёмом 50 л для устранения жёсткости воды, если плотность воды принять равной 1 кг/л? 374. На умягчение 10 л воды израсходовано 3,7 г гидроксида кальция и 1,06 г карбоната натрия. Рассчитайте общую жесткость воды. Составьте уравнения процессов умягчения. 375. Вычислите временную жёсткость воды, если на реакцию с гидрокарбонатом кальция, содержащимся в 100 мл этой воды, потребовалось 5 мл 0,1 н. раствора НСl? 376. Вычислите жёсткость воды, если в 600 л её содержится 65,7 г Мg(НСО3)2 и 61,2 г СаSО4. 377. Через ионообменный фильтр пропущено 200 л воды, при этом ее жёсткость, обусловленная присутствием в ней ионов Ca2+, уменьшилась на 2,5 ммоль экв/л и составила 0,2 ммоль экв/л. Рассчитайте исходную жёсткость воды, а также массу ионов кальция, задержанных фильтром. 378. Вычислите жёсткость воды, если в 500 л её содержится 50,0 г СаCl2 и 50,0 г МgSО4. 379. Сколько граммов Са(ОН)2 необходимо прибавить к 100 л воды, чтобы удалить временную жёсткость, равную 2,86 ммоль экв/л? 380. Сколько граммов Nа2СО3 необходимо прибавить к 500 л воды, чтобы удалить жёсткость, равную 4,0 ммоль экв/л? 381. Сколько граммов карбоната натрия надо добавить к 5 л воды, чтобы устранить общую жёсткость, равную 4,60 ммоль экв/л? 382. На умягчение 50 л воды израсходовано 6,7 г гидроксида кальция и 10,6 г карбоната натрия. Рассчитайте общую жесткость воды. Составьте уравнения процессов умягчения. 383. Вычислите общую, временную и постоянную жесткость воды, если на титрование двух ее проб по 100 мл каждая 161 израсходовано на первую 9,5 мл 0,05 н. раствора трилона Б, на вторую – 1,5 мл 0,1 н. раствора HCl. 384. Чему равна временная жёсткость воды, в 1 л которой содержится 0,146 г гидрокарбоната магния? 385. Определить жёсткость воды, если для устранения её к 100 л воды, потребовалось прибавить 15,9 г соды? 386. Определите концентрацию ионов Са2+ и Мg2+ в воде Чёрного моря, если кальциевая жёсткость составляет 12 ммоль экв/л, а магниевая – 53,5 ммоль экв/л. 387. Определить концентрацию ионов Са2+ и Мg2+ в океанической воде, если кальциевая жёсткость составляет 22,5 ммоль экв /л, магниевая – 108 ммоль экв /л. 388. В одном литре воды Чёрного моря содержится 240,48 мг ионов кальция и 650,56 мг ионов магния. Чему равна жёсткость этой воды? 389. Через ионообменный фильтр пропущено 10 л воды, общая жесткость которой 6 ммоль экв/л. Сколько молей эквивалентов ионов Са2+ и Мg2+ задержано ионообменником, если жесткость воды при этом снизилась до 0,5 ммоль экв /л? 390. В 1 л воды содержится 38 мг ионов Мg2+ и 108 мг ионов Са2+. Вычислите общую жёсткость воды.