Задачи и упражнения по электролизу и окислительно-восстановительным процессам с решениями

Сегодня у нас урок химии 107 Задачи и упражнения по электролизу и окислительно-восстановительным процессам с решениями. Как изучить? Полезные советы и рекомендации повторите  предыдущие уроки химии.

При обнаружении неточностей, или если появятся неясные моменты, просьба написать в комментариях. Отвечу на все вопросы.

  1. Какой объем газа (при н.у.) выделится на аноде при электролизе расплава хлорида калия, если на катоде выделяется 11,7 г металла?

1) 11,2;    2) 3,36;    3) 16,8;    4) 22,4.

Решение:

Электролиз расплава хлорида калия:

2KCl → 2K + Cl2

А(К) = 39 г/моль.

n(K) = 11,7/39 = 0,3 моль;

n(Cl2) = n/2(K) = 0,3/2 = 0,15 моль;

V(Cl2) = 22,4 ⃰0,15 = 3,36 л.

Ответ: 2.

  1. Вычислите объём в литрах газа, выделяющегося на аноде при электролизе водного раствора гидроксида кальция с инертными электродами, если на катоде выделился газ объемом 67,2 л (при н.у.).

1) 16,8;    2) 11,2;     3) 33,6;    4) 5,6.

Решение:

Электролиз водного раствора гидроксида кальция с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Процесс электролиза сводится к разложению воды:

2H2O(электролиз) → 2H2↑ + O2↑.

n(H2) = 67,2/22,4   = 3 моль;

n(O2) = n(H2)/2 = 3/2 = 1,5 моль;

V(O2) = 22,4 ⃰1,5 = 33,6 л.

Ответ: 3.

  1. Какая масса (в граммах) гидроксида лития образуется в растворе при электролизе водного раствора хлорида лития с инертными электродами с инертными электродами, если на аноде выделяется 10,08 л газа (н.у.)?

1) 24;    2) 46;    3) 19;    4) 21,6.

Решение:

Электролиз водного раствора хлорида лития с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2Cl — 2е → Cl2;

Cуммарный процесс электролиза:

2LiCl + 2H2O (электролиз) → H2↑ + Cl2↑ + 2LiOH.

n(Cl2) = 10,08/22,4   = 0,45 моль;

n(LiOH) = 2n(Cl2) = 0,45 ⃰0,45 = 0,9 моль;

М(LiOH) = 24 г/моль;

m(LiOH) = 24 ⃰0,9 = 21,6 г.

Ответ: 4.

  1. Определите массу (в граммах) азотной кислоты, образующейся в растворе при электролизе водного раствора нитрата меди с инертными электродами, если на катоде выделяется 8 г вещества.

1) 35,8;    2) 60;    3) 15,75;    4) 48,9.

Решение:

Электролиз водного раствора нитрата меди с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: Cu 2+ + 2е → Cu;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Cуммарный процесс электролиза:

2Cu(NO3)2 + 2H2O (электролиз) → 2Cu + O2↑ + 4HNO3.

М(Cu) = 64 г/моль;

n(Cu) = 8/64   = 0,125 моль;

n(HNO3) = 2n(Cu) = 0,125 ⃰2 = 0,25 моль;

М(HNO3) = 63 г/моль;

m(HNO3) = 0,25 ⃰63 = 15,75 г.

Ответ: 3.

  1. Какая масса газа выделится на аноде (в граммах) при полном электролизе 320 г 10 %-го водного раствора сульфата меди?

1) 3,2;    2) 12,8;    3) 19,2;    4) 25,6.

Решение:

Электролиз водного раствора сульфата меди с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: Cu2+ + 2е → Cu;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Cуммарный процесс электролиза:

2CuSO4 + 2H2O (электролиз) → 2Cu + O2↑ + 2H2SO4.

m(CuSO4) = 320  ⃰10/100 = 32 г;

М(CuSO4) = 160 г/моль;

n(CuSO4) = 32/160 = 0,2 моль;

n(O2) = n(CuSO4)/2 = 0,1 моль;

М(O2) = 32 г/моль;

m(O2) = 0,1 ⃰32 = 3,2 г.

Ответ: 1.

  1. При погружении в раствор нитрата серебра медной пластинки массой 120 г. произошло полное вытеснение серебра. При этом, масса пластинки увеличилась на 3,8 %. Какая масса серебра содержалось в растворе?

1) 3,24;    2) 6,48;     3) 2,43;    4) 12,96.

Решение:

2AgNO3 + Cu → 2Cu(NO3)2 + 2Ag↓;

Масса медной пластинки после выделения серебра будет:

m(Cu) = 120  ⃰103,8/100 = 124,56 г;

М(Cu) = 64 г/моль;

М(Ag) = 108 г/моль;

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 моля Cu (64 г), выделяется 2 моля серебра (216 г). При этом масса пластинки увеличивается на:

Δm = 216 – 64 = 152 г;

По условию задачи,

Δm = 124,56 – 120 = 4,56 г;

Тогда верна будет пропорция:

216 г Ag увеличивают массу пластинки на 152 г

х г     Ag увеличивают массу пластинки на 4,56 г

Оттуда, х = 216 ⃰4,56/152 = 6,48 г.

Ответ: 2.

  1. Электролиз раствора медного купороса выделил на аноде 6,72 л газа (н.у.). Какова масса вещества (граммы) выделившегося на катоде?

1) 19,2; 2) 9,6; 3) 76,8; 4) 38,4.

Решение:

Электролиз водного раствора медного купороса с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: Cu 2+ + 2е → Cu;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Cуммарный процесс электролиза:

2CuSO4 + 2H2O (электролиз) → 2Cu + O2↑ + 2H2SO4

n(O2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль;

n(Cu) = 2n(O2) = 0,6 моль;

М(Cu) = 64 г/моль;

m(Cu) = 64 ⃰0,6 = 38,4 г;

Ответ: 4.

  1. При проведении электролиза расплава хлорида неизвестного металла, дающего трехзарядный катион, на аноде выделилось 1,344 л газа (н.у.), а на катоде – 1,08 г металла. Определите неизвестный металл. (В ответе укажите молярную массу хлорида.)

1) 144,5;    2) 189,5; 3) 133,5;    4) 203,5.

Решение:

Электролиз расплава хлорида трехвалентного металла:

2МеCl3 → 2Ме + 3Cl2

n(Cl2) = 1,344/22,4 = 0,06 моль;

n(Ме) = 2/3n(Cl2) = 2  ⃰0,06/3 = 0, 04 моль;

М(Ме) = 1,08/0,04 = 27 г/моль;

Трехвалентный металл – Алюминий.

М(МеCl3) = 133,5 г/моль.

Ответ: 3.

  1. 400 мл раствора с массовой долей КOH 12 % (ρ = 1,11 г/мл) подвергли электролизу, в результате которого на аноде выделилось 26,88 л газа (н.у.). Какова массовая доля (%) находящегося в растворе вещества после электролиза. (Массовую долю в ответе укажите с точностью до десятых).

1) 13,3;    2) 15,6;    3) 18,4;    4) 14,1.

Решение:

m(р-ра КOH) = 400  ⃰1,11 = 444 г;

m(КOH) = 444  ⃰12/100 =  53,28 г;

Электролиз водного раствора гидроксида калия с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Процесс электролиза сводится к разложению воды:

2H2O(электролиз) → 2H2↑ + O2↑;

n(O2) =  26,88/22,4 = 1,2 моль;

М(O2) = 32 г/моль;

m(O2) = 32  ⃰1,2 = 38,4 г;

n(H2) = 2n(O2) = 2  ⃰1,2 = 2,4 моль;

М(H2) = 2 г/моль;

m(H2) = 2  ⃰2,4 = 4,8 г;

m(р-ра КOH после электролиза) = 444 – (38,4 + 4,8) = 400,8 г;

ω(р-ра КOH после электролиза) = 53,28 ⃰100/400,8 = 13,3 %.

Ответ: 1.

  1. Сколько граммов перманганата калия потребуется для реакции с хлористоводородной кислотой, если полученный хлор, при пропускании через раствор иодида натрия выделяет 40 г брома? (в ответе укажите массу (г) перманганата калия с точностью до десятых.)

1) 7,9;    2) 15,8;    3) 23,7;    4) 31,6.

Решение:

2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O

Cl2 + 2NaBr = 2NaCl + Br2

М(Br2) = 160 г/моль;

n(Br2) = 40/160 = 0,25 моль;

n(Cl2) = n(Br2) = 0,25 моль;

М(KMnO4) = 158 г/моль;

n(KMnO4) = 2/5n(Cl2) = 2  ⃰0,25/5 = 0,1 моль;

m(KMnO4) = 158  ⃰0,1 = 15,8 г.

Ответ: 2.

  1. В разбавленной азотной кислоте растворили 3 моля магния. Какова масса азотной кислоты, которая была израсходовано только на процесс окисления магния, если одним из продуктов реакции является азот?

1) 40,8;    2) 22,6;     3) 31,5;    4) 75,6.

Решение:

12HN+5O3 + 5Mg0 = 5Mg2+(N+5O3)2 + N20↑ + 6H2O

2N+5 + 10e = 2N0

5Mg0 — 2e = 5Mg2+

Из уравнения реакции и электронного баланса видно, что 5 атомов магния (восстановитель) отдают 10 элетронов, которые принимаются двумя атомами азота в азотной кислоте в степени окисления +5. При этом, из каждых двух молей азотной кислоты, участвующих в окислении, образуется одна моль газообразного азота, остальные 10 молей HNO3 участвуют в реакции обмена.

Для процесса окисления-восстановления можно написать:

2HNO3 + 5Mg0 → 5Mg2+ + N20↑ + 2H+

Тогда, количество молей HNO3, взаимодействуэщих с тремя молями магния будет:

n(HNO3) = 2  ⃰3/5 = 1,2 моль;

М(HNO3) = 63 г/моль;

m(HNO3) = 1,2  ⃰63 = 75,6 г;

Ответ: 4.

  1. Напишите уравнение реакции взаимодействия дихромата калия с бромидом калия в сернокислом растворе. Сколько граммов брома выделяется, если для реакции взято 200 мл 0,2 М раствора K2Cr2O7, а выход брома равен 85 %? (Ответ с точностью до сотых.)

1) 28,15;    2) 21,26;    3) 16,32;    4) 36,49.

Решение:

K2Cr26+O7 + 6KBr + 7H2SO4 = 4K2SO4 + Cr2+3(SO4)3 + 3Br20 + 7H2O

2Cr6+ + 6e = 2Cr3+

2Br0 — 2e = 2Br0

М(K2Cr2O7) = 294 г/моль;

n(K2Cr2O7) = 0,2 ⃰200/1000 = 0,04 моль;

n(Br2) = 3n(K2Cr2O7) = 0,04 ⃰3 = 0,12 моль;

М(Br2) = 160 г/моль;

m(Br2) = 0,12 ⃰160 ⃰85/100 = 16,32 г.

Ответ: 3.

  1. В концентрированной азотной кислоте было растворено 27 г металлического серебра. Какая масса азотной кислоты (в граммах) была израсходована только на процесс солеобразования? (Ответ с точностью до сотых.)

1) 15,75;    2) 32,63;    3) 44,56;    4) 18,45.

Решение:

2HN+5O3(конц.) + Аg0 = Аg+N+5O3 + N+4О2↑ + H2O

N+5 + e = N+4

Аg0 — e = Аg+

Из уравнения реакции и электронного баланса видно, что 1 атом серебра (восстановитель) отдает 1 электрон, который принимается одним атомом азота в азотной кислоте в степени окисления +5. При этом, из каждой молекулы азотной кислоты, участвующей в окислении, образуется одна молекула газообразного оксида азота (IV), остальная 1 молекула HNO3 участвует в реакции солеобразования.

Тогда, для процесса солеобразования можно будет написать:

А(Аg) = 108 г/моль;

n(Аg) = 27/108 = 0,25 г/моль;

n(Аg) = n(HNO3) = 0,25 г/моль;

М(HNO3) = 63 г/моль;

m(HNO3) = 0,25  ⃰63 = 15,75 г;

Ответ: 1.

  1. Какую массу (в граммах) 20,6 %-го раствора бромида натрия следует подвергнуть электролизу, чтобы выделившийся галоген вытеснил 12,7 г йода из иодида натрия?

1) 70;    2) 50;    3) 40;    4) 80.

Решение:

Электролиз водного раствора бромида натрия с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2Br — 2е → Br2;

Cуммарный процесс электролиза:

2NaBr + 2H2O (электролиз) → H2↑ + Br2↑ + 2NaOH;

Реакция брома с иодидом натрия:

Br2 + 2NaI = 2NaBr + I2

М(I2) = 254 г/моль;

n(Br2) = n(I2) = 12,7/254 = 0,05 моль;

n(NaBr) = 2n(Br2) = 2 ⃰0,05 = 0,1 моль;

М(NaBr) = 103 г/моль;

m(NaBr) = 103 ⃰0,1 = 10,3 г.

m(р-ра NaBr) = 10,3 ⃰100/20,6 = 50 г.

Ответ: 2.

  1. Из приведенных вариантов электролиза расплава гидроксида натрия выберите правильный (анод нерастворимый):

1) Na, O2, H2O; 2) H2, O2, H2O; 3) Na2O, O2, H2; 4) NaO2, H2, H2O.

Решение:

Электролиз расплава гидроксида натрия с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 4Na+ + 4е → 4Na;

Анодный процесс A(+) будет: 4OH — 4е → O2 + 2H2O;

Cуммарный процесс электролиза:

4NaOH (электролиз) → 4Na + O2↑ + 2H2O;

Ответ: 1.

  1. Из приведенных вариантов, продуктами электролиза раствора гидроксида калия являются (анод инертный):

1) К2O и H2; 2) H2O и O2; 3) H2O и H2 4) H2 и O2; .

Решение:

Электролиз водного раствора гидроксида калия с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Процесс электролиза сводится к разложению воды:

2H2O(электролиз) → 2H2↑ + O2↑.

Ответ: 4.

  1. Электролиз раствора нитрата серебра сопровождается выделением газа _____________. Запишите название газа в родительном падеже.

Решение:

Электролиз водного раствора нитрата серебра с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: Ag+ + е → Ag;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4е → O2 + 4Н+;

Cуммарный процесс электролиза:

4AgNO3 + 2H2O (электролиз) → 4Ag + O2↑ + 4HNO3

Ответ: кислорода.

  1. При электролизе водных растворов, содержащих смесь катионов Fe2+, Ag+, Cо2+и К+, раньше восстанавливаются на катоде катионы _______________. Запишите название металла в родительном падеже.

Решение:

Металлы в ряду активности расположены в порядке убывания их активности:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Чем правее расположен металл в этом ряду, тем он менее активен и легче восстанавливается на катоде.

Ответ: серебра.

  1. При электролизе расплава и раствора какого вещества получаются одинаковые продукты

1) CuSO4; 2) Cu(NO3)2; 3) CuCl2; 4) KCl.

Решение:

Электролиз расплава и раствора хлорида меди(II) дает медь и хлор.

Ответ: 3.

  1. При электролизе расплава хлорида двухвалентного металла массой 19 г на аноде выделяется газ объемом 4,48 л (при н.у.). Определите металл ____________.

Решение:

Электролиз расплава хлорида двухвалентного металла:

МеCl2 = Ме + Cl2

n(Cl2) = n(МеCl2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль;

М(МеCl2) = 19/0,2 = 95 г/моль;

М(Cl2) = 71 г/моль;

А(Ме) = 95 – 71 = 24 г/моль.

Такую атомную массу имеет магний.

Ответ: магний.

  1. Из ниже приведенных окислительно-восстановительных процессов с участием воды протекает:

электролиз

1) NaCl + …    →      Na + Cl2;

2) CaH2 + …    →      Ca(OH)2 + H2;

3) 2ZnS + …    →      2SO2 + 2ZnO;

электролиз

4) 2CuSO4 + …    →      2Cu + O2 + 2SO3.

Решение:

С участием воды протекает окислительно-восстановительная реакция под номером 2.

Ответ: 2.

  1. Какой ион является окислителем в реакции бария с концентрированной азотной кислотой?

1) Ва2+; 2) H+; 3) Ва0; 4) NO3.

Решение:

4Ва0 + 10HN5+O3(конц) = 4Ва2+(NO3)2 + N+2O + 5Н2О

Ва0 + 2е = Ва2+

2N5+ +8е = 2N+

Видно, что окислителем является N5+, входящий в состав иона NO3.

Ответ: 4.

  1. При электролизе водного раствора фосфата калия на аноде выделяется

1) Р2O5; 2) Р2О3; 3) H2; 4) O2.

Решение:

Электролиз водного раствора фосфата калия с инертными электродами:

Катодный процесс К(-) будет: 2Н+ + 2е → Н2;

Анодный процесс A(+) будет: 2H2O — 4 е → O2 + 4Н+;

Процесс электролиза сводится к разложению воды:

2H2O(электролиз) → 2H2↑ + O2↑.

Ответ: 4.

  1. Сульфит натрия в водных растворах

1) проявляет только окислительные свойства;

2) проявляет только восстановительные свойства;

3) проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства;

4) не проявляет окислительно-восстановительных свойств.

Решение:

Сера может находиться в степенях окисления: S2-; S4+; S6+.

В сульфите натрия — Na2+S4+O32- она находится в степени окисления S4+. Следовательно, может проявлять, как окислительные, так и восстановительные свойства.

Ответ: 3.

  1. Сульфид калия в водных растворах

1) проявляет только окислительные свойства;

2) проявляет только восстановительные свойства;

3) проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства;

4) не проявляет окислительно-восстановительных свойств.

Решение:

Сера может находиться в степенях окисления: S2-; S4+; S6+.

В сульфиде калия – К2+S2-, она находится в степени окисления S2-. Следовательно, может проявлять только восстановительные свойства.

Ответ: 2.

Это был у нас урок химии 107 — Задачи и упражнения по электролизу и окислительно-восстановительным процессам с решениями.

{lang: 'ru'}

Share this post for your friends:

Friend me:

Вы можете оставить комментарий, к нашему сайту.

Оставить отзыв