Вопросы и задачи контрольной работы (стр. 5 )

As (III):        H3AsO3 – мышьяковистая кислота,

       AsCl3 – хлорид мышьяка(III);

As (V):        H3AsO4 – ортомышьяковая кислота,

       As2S5 – сульфид мышьяка(V).

Задание 2.        Определите, какие свойства (окислительные или восстановительные) проявляют в соединениях фосфор (-3) и хлор(+7). Напишите по одному уравнению реакции, подтверждающему данное свойство. Реакции, протекающие в водных растворах, уравняйте ионно-электронным методом, а протекающие в твердой фазе – методом электронного баланса.

Решение

Так как фосфор в периодической системе находится в VА группе, то степень окисления -3 – это его низшая степень окисления. Следовательно, в данной степени окисления фосфор проявляет только восстановительные свойства и может окисляться до фосфора 0, +1, +3 или +5:

4PH3P4 + 6H2
1	12	4P–3 – 12e→P4
6	2H+ + 2e→ H2
4P–3 + 12H+→P4 + 6H2

PH3 + SO2H3PO2 +S
1	4	PH3 + 2H2O – 4e→H2PO2– + 5H+
1	SO2 + 4H+ + 4e→S + 2H2O
PH3 + SO2→ H2PO2– + S + H+

PH3 + 3I2 + 3H2O→H3PO3 + 6HI
1	6	PH3 + 3H2O – 6e→HPO32– + 8H+
3	I2 + 2e→2I–
PH3 + 3H2O + 3I2→HPO32– + 8H+ + 6I–

2PH3 + 4O2→P2O5 + 3H2O
1	8	P–3 – 8e→P+5
2	O2 + 4e→2O–2
P–3 + 2O2→P+5 + 4O–2

Поскольку хлор в периодической системе находится в VIIА группе, то степень окисления +7 – это его высшая степень окисления. Следовательно, в данной степени окисления хлор в соединениях может быть только окислителем.

Степень окисления +7 проявляется в оксиде Cl2O7, в триоксофториде ClO3F, в хлорной кислоте HClO4 и в ее солях – перхлоратах. Хлорная кислота и ее соли в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств. Соединения Cl2O7 и ClO3F также обладает низкой химической активностью. Окислительные свойства этих соединений проявляются только при нагревании.

Оксид хлора(VII) при нагревании выше 120оС разлагается со взрывом:

2Cl2O74ClO2 + 3O2
4	12	Cl+7 + 3e→Cl+4
3	2O–2 – 4e→O2
4Cl+7 + 6O–2 →4Cl+4 + 3O2

При повышенной температуре взаимодействуют хлорная кислота и перхлораты:

KClO4 крист. + K2S крист.K2SO4 + KCl
1	8	Cl+7 + 8e→Cl–
1	S2– – 8e→S+6
Cl+7 + S2–→Cl– + S+6

4HClO4 конц. + Р42Cl2 + 4HPO3 + 2O2
2	28	2ClO4– + 16H+ + 14e→Cl2 + 8H2O
1	Р4 + 12H2O – 20e→4HPO3 + 20H+
2	2H2O – 4e→4H+ + O2
4ClO4– + 4H+ + P4→2Cl2 + 4HPO3 + 2O2

       Обращаем Ваше внимание на то, что в решении задания 2, как и в ряде последующих заданий, в учебных целях приводится большее количество уравнений реакций, чем требуется в условии. При выполнении контрольной работы Вы должны строго следовать требованиям соответствующего задания.

Задание 3.        Для хлорида олова(II) напишите два уравнения реакций, подтверждающих его окислительно-восстановительную двойственность. Реакции уравняйте ионно-электронным методом. Напишите электронную формулу иона олова в этом соединении.

Решение

Так как для олова кроме степени окисления +2 характерны также степени окисления 0 и +4, то SnCl2 будет окисляться до Sn(IV), а восстанавливаться до металла (Sn0):

3SnCl2 + 2Bi(NO3)3 + 18NaOH→3Na2[Sn(OH)6] + 2Bi + 6NaNO3 + 6NaCl
3	6	Sn2+ + 6OH– – 2e→[Sn(OH)6]2–
2	Bi3+ + 3e→Bi
3Sn2+ + 18OH– + 2Bi3+ →3[Sn(OH)6]2– + 2Bi

SnCl2 + Zn→ZnCl2 + Sn
1	2	Sn2+ + 2e→Sn
1	Zn – 2e→ Zn2+
Sn2+ + Zn→Sn + Zn2+

Электронная формула Sn2+ – [Kr]4d105s2

Задание 4.        Определите, какие из веществ: Na, P2O3 или Cr2O3, реагируют с водой при комнатной или повышенной температуре. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде. Окислительно-восстановительные реакции, протекающие в водных растворах, уравняйте ионно-электронным методом, а реакции в твердой фазе – методом электронного баланса.

Решение

Оксид хрома(III) в воде не растворяется и с водой не взаимодействует, так как является амфотерным оксидом. С водой реагируют щелочной металл Na и кислотный оксид P2O3:

2Na + 2H2O→2NaOH + H2
2	2	Na – e→Na+
1	2H2O + 2e→H2 + 2OH–
2Na + 2H2O → Na+ + H2 + 2OH–

P2O3 + 3H2O→2H3PO3

P2O3 + 3H2O→4H+ + 2HPO32–

Ответ: Na и P2O3

Задание 5. Определите, какие из перечисленных простых веществ: кремний, сера, азот или железо, взаимодействуют при комнатной или повышенной температуре с гидроксидом натрия в водном растворе. Напишите уравнения соответствующих реакций, уравняйте их ионно-электронным методом.

Решение:

С раствором NaOH не реагирует железо, гидроксиды которого проявляют основные свойства, и азот, который является очень инертным газом.

Кремний и сера являются неметаллами, которые взаимодействуют со щелочами согласно уравнениям:

Si + 2NaOH + H2O→Na2SiO3 + 2H2
1	4	Si + 6OH– – 4e→SiO32– + 3H2O
2	2H2O + 2e→H2 + 2OH–
Si + 2OH– + H2O→SiO32– + 2H2
	3S + 6NaOH→2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
2	4	S + 2e→S2–
1	S + 6OH– – 4e→SO32–+ 3H2O
3S + 6OH–→S2– + SO32–+ 3H2O

Ответ: Si и S

Задание 6. Определите, какие из газов: H2S, SO2, NH3 или SiCl4 взаимодействуют с избытком Ba(OH)2 в водном растворе. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионно-молекулярном виде.

Решение:

Аммиак в водных растворах проявляет основные свойства и с гидроксидом натрия не взаимодействует.

Так как H2S в водных растворах является кислотой, то в избытке раствора гидроксида натрия произойдет ее полная нейтрализация:

H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O

H2S + 2OH– → S2– + 2H2O

Поскольку продуктами взаимодействия с водой кислотного оксида SO2 и SiCl4 являются соответственно H2SO3 и смесь Н2SiO3 и НCl:

SO2 + H2O → H2SO3

SiCl4 + 3H2O → H2SiO3 + 4HCl,

то при пропускании этих газов через избыток раствора гидроксида натрия образуются соли соответствующих кислот: