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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.