Пример 3. Сосуд, содержащий 200г хлорной воды, выставили на солнечный свет

Сосуд, содержащий 200г хлорной воды, выставили на солнечный свет. Объем выделившегося газа составил 0,18мл (н.у.). Вычислите исходную массовую долю хлора в приготовленной хлорной воде.

Дано

Найти

Формулы связи

m_р-ра = 200 г ω(Cl₂) =? ω(Cl₂) = m_в-ва/m_р-ра

V_г = 0,18 л ν = V/ V_m

Решение

1. Запишем химические уравнения, которые протекают при растворении хлора в воде (1) и при действии солнечного света на хлорную воду (2):

Cl₂ + H₂O = HCl + HClO (1)

2HClO = HCl + O₂ (2)

В результате выделяется кислород и образуется раствор соляной кислоты.

2. Количество кислорода объемом 0,18 л (н.у.):

n(О₂) = 0,18/22,4 = 0,008 моль

3. Из уравнения (2):

n(HClO) = 2n (O₂) = 0,016 моль

Из уравнения (1):

n (Cl₂) = n(HClO) = 0,016 моль

4. Масса и массовая доля растворенного в воде хлора:

m(Cl₂) = 0,016 x 71 = 1,14 г

ω(Cl₂) = 1,14 / 200 x 100% = 0,57%

Ответ. ω(Cl₂) = 0,57%

Экспериментальная часть

Опыт 1

Растворение Cl₂, Br₂, J₂ в воде и в толуоле

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Насыщенные растворы: хлора, брома, иода в воде, толуол.

Выполнение работы

В 3 пробирки налейте по 1 мл заранее приготовленных растворов хлора, брома и иода в воде. Обратите внимание на цвет водных растворов гологенов. В каждую пробирку внесите по 0,5 мл толуола и энергично встряхивайте примерно 20 сек. две не смешивающиеся между собой жидкости.

Результаты эксперимента

Почему окрасился органический слой, а водная фаза окраску утратила? Как называется процесс перехода вещества из одного растворителя в другой, в котором вещество растворяется лучше? Почему гологены лучше растворяются в неполярных растворителях (объясните на примере иода)?

Опыт 2

Действие хлорной воды на раствор гидроксида натрия

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Насыщенный раствор хлора в воде, раствор гидроксида натрия (С = 0,1 моль/л).

Выполнение работы

В пробирку к 2-3 мл хлорной воды прилейте по каплям (из пипетки) раствор гидроксида натрия, пока не исчезнет запах хлора.

Результаты эксперимента

Как объяснить исчезновение запаха хлора? В какой последовательности гидроксид натрия нейтрализует две кислоты, которые находятся в растворе? Запишите ионные и молекулярные уравнения соответствующих химических реакций.

Опыт 3

Действие хлорной воды на раствор лакмуса и индиго

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Насыщенный раствор хлора в воде, раствор лакмуса, раствор индиго.

Выполнение работы

В одну пробирку внести 5 капель лакмуса, в другую столько же раствора индиго[1]. Добавьте в каждую из пробирок 3-4 капли хлорной воды.

Результаты эксперимента

Почему цвет синего лакмуса при добавлении хлорной воды перешел в красный, а раствор индиго обесцветился? В ионной и молекулярной форме запишите уравнения реакции хлора с водой. По значениям электродных потенциалов окислителя оцените окислительную активность хлора и хлорноватистой кислоты в реакции окисления индиго.

Опыт 4

Сравнение окислительной активности галогенов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Насыщенные растворы хлора, брома, иода и сероводорода в воде

Выполнение работы

В три пробирки внесите 3-5 капель хлорной, бромной и иодной воды. В каждую пробирку добавьте несколько капель сероводородной воды. Наблюдайте помутнение раствора, которое вызвано образованием взвеси аморфной тонкодисперсной серы.

Результаты эксперимента

Запишите ионные и молекулярные уравнения соответствующих окислительно-восстановительных реакций. Почему потребовалось неодинаковое время для получения суспензии серы? Расположите галогены в ряд по убыванию их окислительной активности. Последовательность расположения объясните с точки зрения строения их атомов. Могут ли галогены (F₂, Cl₂, Br₂, J₂) проявлять восстановительные свойства? Ответ обоснуйте.

Опыт 5

Восстановительные свойства галогенид-ионов

Оборудование и реактивы: штатив с пробирками. Растворы: иодид, бромид, хлорид натрия или калия, бихромат калия (С = 0,1 моль//л), раствор серной кислоты (С = 2 моль/л), толуол.

Выполнение работы

В 3 пробирки внесите 2-4 капли бихромата калия и подкислите его 1-2 каплями раствора серной кислоты. Добавьте 2-3 капли иодида калия, во вторую столько же бромида калия, а в третью – хлорида калия. Растворы тщательно перемешайте, прилейте 0,5 мл толуола в каждую пробирку и проведите экстракцию образовавшихся галогенов органическим растворителем.

Результаты эксперимента

В каком случае восстановление дихромата калия не произошло? Запишите ионные и молекулярные уравнения химических реакций восстановления бихромат-иона в катион хрома 3+. Расположите галогенид-ионы в ряд по убыванию их восстановительной активности. Последовательность расположения объясните с точки зрения строения их атомов.

Тема 5. Халькогены. Сера и ее соединения

Контрольные вопросы и задачи

1. Запишите электронные формулы атомов кислорода, серы, селена и теллура. Почему атом кислорода в отличие от атомов других халькогенов проявляет валентность 2, степень окисления -2. Почему она не может быть другой как у атомов других элементов этой подгруппы +4, +6? Как изменяется энергия ионизации и сродство к электрону в ряду халькогенов?

2. Строение молекулы серы. Аллотропия серы (ромбическая (a-сера), моноклинная (b-сера), пластическая сера). Состав молекулы серы при разных температурах.

3. В какой степени окисления атомы серы могут проявлять: а) только окислительные свойства; б) только восстановительные свойства; в) окислительные и восстановительные свойства? Привести примеры (уравнения химических реакций).

4. Какие вещества получаются при взаимодействии сульфида железа (II) с соляной кислотой, с концентрированной азотной кислотой? Запишите уравнения химических реакций.

5. Можно ли в качестве осушителя использовать концентрированную серную кислоту для сероводорода, бромоводорода, иодоводорода? Ответ обоснуйте.

6. Запишите уравнения химических реакций гидролиза сульфидов: сульфида алюминия, сульфида натрия, сульфида аммония.

7. Запишите графические формулы трисерной, пероксодвусерной, тетратионовой, тиоугольной кислот.

8. ПР ZnS = 1,6 x 10^-24, ПР CdS = 3,6 x 10^-9. При растворении какой из солей в растворе создается более высокая концентрация сульфид-ионов, во сколько раз они отличаются?

9. Какой объем оксида серы (IV), измеренный при температуре 27⁰С и давлении 98,5 кПа, образуется при обжиге пирита массой 300 кг. Пирит содержит 20% (по массе) примесей, которые при обжиге руды оксида серы (IV) не образуют.

10. Газ, полученный при сжигании сероводорода объемом 179,2 л (измерен при н.у.) пропустили через раствор гидроксида натрия (объем раствора 2 л, плотность 1,28 г/мл, ω_NaOH = 25%). Вычислите массовую долю образовавшейся соли в растворе.

Примеры выполнения заданий

Пример 1. Запишите электронную формулу атома серы и поясните, какую валентность и степень окисления может иметь атом в соединения.

Решение

Атом серы в соответствии с положением в периодической системе элементов Д.И.Менделеева имеет электронную конфигурацию 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d⁰. Валентные электроны по атомным орбиталям располагаются так:

В нормальном состоянии:

3d⁰

¯­

¯

¯

3p⁴

¯­

3s²

В возбужденном состоянии возможны два валентных состояния:

¯

3d¹

¯

¯

¯

3p³

¯­

3s²

¯

¯

3d²

¯

¯

¯

3p³

¯

3s¹

Следовательно, атом серы может иметь 2, 4, 6 неспаренных электронов, что характеризует его валентные возможности. Он образует соединения, проявляя степень окисления 0, -2, +4, +6.

Ответ. Валентность атома серы II, IV, VI, степень окисления 0, -2, +4, +6.

Пример 2. Закончите уравнение реакции:

KMnO₄ + K₂S + H₂SO₄ ®

Окислитель восстановитель среда

2 ½MnO₄ + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O

5 ½S^2- - 2e^- = S

2MnSO₄^- + 16H⁺ + 5S^2- = 2Mn²⁺ + 5S + 8H₂O;

2KМnO₄ + 8H₂SO₄ + 5K₂S = 2MnSO₄ + 5S + 8H₂O + 6K₂SO₄

Пример 3. Смешали 200 мл раствора серной кислоты с массовой долей 60% (r = 1,5 г/мл) и 250 мл раствора этой же кислоты с массовой долей 14% (r = 1,1 г/мл). Вычислите массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Дано

Найти

Формулы связи

V₁ (H₂SO₄) = 200мл ω((H₂SO₄) =? ω((H₂SO₄) = m_в-ва/m_р-ра

V₂ (H₂SO₄) = 250мл

ω₁(H₂SO₄)=60% ω₂(H₂SO₄) = 14%

ρ₁(H₂SO₄) =1.5г/мл

ρ₂(H₂SO₄) = 1.1г/мл

Решение:

1. m ₁(р-ра) = 200 x 1,5 = 300 г

m₁(H₂SO₄) = 300 x 0,6 = 180 г

2. m ₂(р-ра) = 250 х 1,1 = 275 г

m₂(H₂SO₄) = 275 x 0,1 = 38,5 г

3. m ₃(р-ра) = = 300 + 275 = 575 г

m₃(H₂SO₄) = 180 + 38,5 = 218,5 г

4. ω (H₂SO₄) = 218,5 / 575 =0,38 или 38%

Ответ. ω (H₂SO₄) = 38%

Дата добавления: 2015-07-18