Химический язык (стр. 10 из 11)

11. Отважный реагент Студент неосмотрительно оставил на столе в фарфоровой чашке кусочек белого фосфора. Фосфор в скором времени вспыхнул, выделяя густые клубы дыма. Недолго думая, студент схватил первую попавшуюся колбу с голубым раствором и надписью "Отходы" и вылил ее содержимое на горящий фосфор. Пламя исчезло. Что это были за отходы, ни кто не знал. Однако студент отметил, что на кусочках фосфора, залитого "отходами", появился красно-коричневый налет. А добавление к остатку "отходов" сульфида натрия вызвало появление черного осадка. Помогите установить состав голубого раствора.

12. Подсказывает ряд напряжений Во время очередного занятия преподаватель обратил внимание учащихся на плакат "Электрохимический ряд напряжений" и подчеркнул два металла - кадмий (левее водорода) и ртуть (правее водорода). Он предложил провести опыты с этими металлами: сначала подействовать на них разбавленной серной кислотой, потом в раствор сульфата кадмия внести капельку ртути, а в раствор сульфата ртути - гранулу кадмия. Предскажите результаты этих опытов.

13. Насмешил! Студент-первокурсник не утруждал себя подготовкой к занятиям и насмешил всех, когда сделал в трех уравнениях реакций десять ошибок:

NaCl + H2SO4(разб) = Cl2↑ + NaHSO4

NaBr + H2SO4(разб) = Br2↑ + NaHSO4

KJ + H2SO4(разб) = I2↑ + KHSO4

Найдите и исправьте ошибки.

Ответы.

При смешивании порошкообразного алюминия и тонко измельченных кристаллов иода и внесении в смесь капли воды начинается реакция 2Al + 3I2 = 2AlI3, которая сопровождается выделением теплоты и частичной возгонкой иода (фиолетовые пары). Вода в этой реакции выполняет роль катализатора.

Каммерер использовал белый фосфор – P4 и бертолетову соль – хлорат калия KClO3. Гуммиарабик – природный клей. Воспламенение состава вызвано легкостью возгорания белого фосфора от трения. "Поставщиком" кислорода служит хлорат калия. Уравнения реакции таковы: P4 + 5O2 = P4O10, 2 KClO3 = 2 KCl + 3O2↑.

Реакция перманганата калия ("хамелеона") со щавелевой кислотой H2C2O4, сульфитом натрия Na2SO3 и пероксидом водорода H2O2 протекают следующим образом:

5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + 10 CO2 + K2SO4 + 8 H2O

бесцветный Na2SO3 + 2 KMnO4 + 2 КОН = 2 K2MnO4 + Na2SO4 + H2O

зеленый 3 H2O2 + 2 KMnO4 = 2 MnO2 ↓ + 3 O2 ↑ + 2 КОН + 2 H2O

бурый осадок 4. Друце получил сульфат меди (I) Cu2SO4:

2 Cu + 2 H2SO4 = Cu2SO4 + SO2 ↑+ 2 H2O, который в водной среде подвергается дисмутации: Cu2SO4 = CuSO4 + Cu↓.

5. В местах соприкосновения железа и алюминия образуются "гальванические пары". Алюминий как более активный в химическом отношении металл играет роль анода – поставщика электронов, а железо – роль катода, принимающего электроны. Поэтому алюминиевые детали при контакте с железом очень быстро разрушаются, вместе с тем защищая от коррозии железные изделия.

6. Серебряную "чернь" наносят специально, это сульфидная "патина". В тазике серебро и цинк образовали гальваническую пару, где мыльная вода послужила электролитом, цинковая поверхность – катодом, а серебро – анодом. На аноде шло выделение водорода и из воды, а на аноде – кислорода. В результате сульфид серебра окислился и сульфидная патина обесцвечивалась: Ag2S + O2 = 2 Ag + SO2↑

7. Вот уравнения этих реакций:

S + 6 HNO3(конц) = H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O

P + 5 HNO3(конц) = H3PO4 + 5 NO2 + H2O

PH3 + 8 HNO3(конц) = H3PO4 + 8 NO2 + 4 H2O

Cu + 2 H2SO4(конц) = CuSO4 + SO2 + 2 H2O

CuS + 8 HNO3(конц) = CuSO4 + 8 NO2 + 4 H2O

Sn + 4 HNO3(конц) = SnO2 + 4 NO2 + 2 H2O

B + 3 HNO3(конц) = B(OH) 3 + 3 NO2.

8. В аппарате Киппа произошла реакция конмутации с выделением серы: 3 FeS + 4 H2SO4(конц) = 3 FeSO4 + 4 S↓ + 4 H2O.

9. В "цепочке" превращений протекали следующие реакции:

6 КОН + 3 I2 = 5 KI + KIO3 + 3 H2O, KI + AgNO3 = AgI↓ + KNO3,

KIO3 + AgNO3 = AgIO3 ↓+ KNO3, AgIO3 + 2 NH3 = [Ag(NH3) 2] IO3,

2AgI+ Na2S =Ag2S+2NaI, 3Ag2S + 8HNO3(разб) = 6AgNO3 + 2NO+ 3S+ 4H2O.

При обработке смеси азотной кислотой протекали реакции:

Zn + 4 HNO3(конц) = Zn(NO3) 2 + 2 NO2 + 2 H2O,

ZnS + 10 HNO3(конц) = Zn(NO3) 2 + 8 NO2 + H2SO4 + 4 H2O.

При добавлении хлорида бария выпадает осадок сульфата бария, нерастворимого в кислотах: H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2 HCl. В растворе над осадком остается нитрат цинка Zn(NO3) 2 и соляная кислота HCl.

В колбе находился водный раствор сульфата меди (II), который обезвреживает белый фосфор. При этом идет реакция:

P4 + 10 CuSO4 + 16 H2O = 10 Cu + 4 H3PO4 +10 H2SO4. Добавление сульфида натрия к раствору CuSO4 ведет к выпадению черного осадка CuS:

CuSO4 + Na2S = CuS + Na2SO4.

Ртуть с разбавленной серной кислотой не взаимодействует, а кадмий участвует в реакции: Cd + H2SO4 = CdSO4 + H2. В водном растворе CdSO4 ртуть остается без изменений. В растворе HgSO4 кадмий покрывается мельчайшими капельками ртути, образуя амальгаму (сплав ртути и кадмия): HgSO4 + Cd = CdSO4 + Hg.

Правильно будет так: NaCl + H2SO4(конц) = HCl↑ + NaHSO4 (обменная реакция без нагревания)

2 NaBr + 2 H2SO4(конц) = Br2 + SO2 + Na2SO4 + 2 H2O

8 KI + 5 H2SO4(конц) = 4 I2 + H2S + 4 K2SO4 + 4 H2O.

Приложение 7

Домашний эксперимент на тему "Окислительно-восстановительные реакции".

Цель работы: предварительная подготовка к изучению коррозии, закрепление материала.

Опыт 1. Действие некоторых веществ на скорость коррозии металлов.

Три гвоздика положите в три маленькие пробирочки. Пробирки вверх дном опустите во флаконы, в которые налейте по 2 мл воды, раствора хлорида натрия и добавьте каплю йодной настойки. Через двое суток отметьте, какие произошли изменения с гвоздями. Которые из них наиболее сильно разрушились? Одинаков ли внешний вид продуктов коррозии? Какие еще произошли изменения в пробирках? Напишите уравнение реакции.

Вопросы учащимся:

Почему нельзя хранить в химическом кабинете в одном и том же шкафу металлическое оборудование вместе с йодом, растворами кислот и солей?

Почему сельскохозяйственную технику (тракторы, комбайны) не рекомендуется хранить под открытым небом?

Цель работы: закрепление, совершенствование и углубление знаний и умений учащихся по электролизу.

Опыт 2. Электролиз раствора хлорида натрия.

Соедините провода с полюсами батарейки от карманного фонаря. Провод-анод вставьте в свежий срез клубня картофеля (среда, в которой распределяется раствор соли). Провод-катод с укрепленными на нем гвоздиком также вставьте в срез картофеля на расстоянии 1,5-2 см от первого электрода. На срез картофеля нанесите3-4 капли раствора хлорида натрия. У гвоздика поместите маленький кусочек фенолфталеиновой бумажки (рис.3). В таком положении оставьте установку на 15-20 минут. Какие происходят изменения на срезе картофеля? Чем объяснить эти изменения? Напишите уравнение реакции.

Рис.3. Электролиз раствора хлорида натрия: 1 – раствор хлорида натрия; 2 – фенолфталеиновая бумажка.

Опыт 3. Электролиз раствора хлорида натрия с применением бумажной диафрагмы.

В сосуд налейте раствор поваренной соли и разгородите сосуд бумажной перегородкой. Соедините графитовые стержни карандаша проводами с батарейкой. В катодное пространство опустите кусочек фенолфталеиновой бумажки (рис.4) и наблюдайте за происходящими изменениями. Как изменяется окраска жидкости в катодном пространстве? Какой газ выделяется па поверхности катода? Определите по запаху выделяющийся у анода газ. Напишите уравнение реакции.

Рис.4. Электролиз раствора хлорида натрия с применением бумажной диафрагмы: 1 – стержни от карандаша; 2 – бумажная перегородка; 3 – раствор хлорида натрия; 4 – раствор фенолфталеина.

Опыт 4. Электролиз раствора хлорида натрия с применением пористой перегородки.

В стакане приготовьте 70-80 ìë раствора хлорида натрия. Тщательно вымойте яичную скорлупу, заполните ее на 3/4 раствором и опустите осторожно в стакан. В стакан и скорлупу на поверхности растворов опустите по кусочку фенолфталеиновой бумажки. Соедините графитовые стержни с проводами. Один стержень опустите в яйцо, второй - в стакан. Электроды (стержни с проводами) соедините с батарейкой (рис.5). Оставьте в таком положении установку на 35-40 мин. Раствор какого вещества образуется внутри скорлупы? Что образуется в анодном пространстве? Напишите уравнение реакции.

Рис.5. Электролиз раствора хлорида натрия с применением пористой перегородки: 1 – графитовые стержни; 2 – раствор хлорида натрия; 3 – раствор фенолфталеина. Напишите уравнение реакции.

Опыт 5. Электролиз раствора хлорида натрия в соленом огурце.

В срез соленого огурца вставьте кусочек медной проволоки и железный гвоздь. Медную проволочку соедините со знаком "+" батарейки, гвоздик - со знаком "-". У гвоздика на срез поместите кусочек фенолфталеиновой бумажки (Рис.6). Через 10-15 минут проследите за происходящими изменениями на срезе огурца.