Подборка материала для школьной олимпиады.
олимпиадные задания по химии (11 класс) по теме

Ким Наталья Викторовна
Материал - задачи по 7 основным темам химии для подготовки к олимпиаде.

Скачать:

ВложениеРазмер
Package icon Podgotovka_k_shkolnoy_olimpiade..zip87.61 КБ

Предварительный просмотр:

№4. Окислительно-восстановительные реакции. Электролиз.

Задача 1. Напишите уравнение реакции окисления дисульфида железа (II) концентрированной азотной кислотой. Составьте: схемы электронного и электронно-ионного баланса.

Решение. НNО3 - сильный окислитель, поэтому сера будет окисляться до максимальной степени окисления S+6, а железо до Fe+3, при этом НNО3 может восстанавливаться до NO или NO2. Рассмотрим случай восстановления до NО2.

FеS2 + НNO3(конц) → Fе(NO3)3 + Н24 + NО2.

Где будет находиться Н2О (в левой или правой части), пока неиз вестно.

Уравняем данную реакцию методом  электронного баланса. Процесс восстановления описывается схемой:

N+5 + e → N+4

В полуреакцию окисления вступают сразу два элемента - Fe и S. Железо в дисульфиде имеет степень окисления +2, а сера -1. Не обходимо учесть, что на один атом Fе приходится два атома S:

Fe+2 – e → Fe+3

2S- - 14e → 2S+6.

Вместе железо и сера отдают 15 электронов. Полный баланс имеет вид:

  

15 молекул НNО3 идут на окисление FеS2, и еще 3 молекулы НNО3 необходимы для образования Fе(NО3)3:

FеS2 + 18НNО3 → Fе(NО3)3 + 2Н24 + 15NО2 .

Чтобы уравнять водород и кислород, в правую часть надо доба вить 7 молекул Н2О:

FeS2 + 18НNО3(конц) = Fе(NО3)3 + 2Н24 + 15NО2 + 7Н2О.

Используем теперь метод электронно-ионного баланса.  Рас смотрим полуреакцию окисления. Молекула FеS2 превращается в ион Fе3+ (Fе(NО3)3 полностью диссоциирует на ионы) и два иона SO42- (диссоциация H2SO4):

FeS2 → Fe3+ + 2SO24-.

Для того, чтобы уравнять кислород, в левую часть, добавим 8 молекул H2O, а в правую – 16 ионов Н+ (среда кислая!):

FeS2 + 8H2O → Fe3+ + 2SO42- + 16H+.

Заряд левой части равен 0, заряд правой +15, поэтому FеS2 дол жен отдать 15 электронов:

FеS2 + 8Н2О - 15е → Fе3+ + 2SО42- + 16Н+.

Рассмотрим теперь полуреакцию восстановления нитрат-иона:

NO-3 → NO2.

Необходимо отнять у NО3- один атом О. Для этого к левой части добавим 2 иона Н+ (кислая среда), а к правой — одну молекулу Н2О:

3- + 2Н+ → NО2 + Н2О.

Для уравнивания заряда к левой части (заряд +1) добавим один электрон:

3- + 2Н+ + е → NO2 + Н2О.

Полный электронно-ионный баланс имеет вид:

Сократив обе части на 16Н+ и 8Н2О, получим сокращенное ион ное уравнение окислительно-восстановительной реакции:

FеS2 + 15NО3- + 14Н+ = Fе3+ + 2SО42- + 15NО2 + 7Н2О.

Добавив в обе части уравнения соответствующее количество ионов по три иона NО3- и Н+, находим молекулярное уравнение реакции:

FеS2 + 18НNО3(конц) = Fе(NО3)3 + 2Н24 + 15NО2 + 7Н2О.

Задача 2. Напишите уравнения реакций, протекающих в вод ной среде:

а) Na23 + КМnО4 + Н24 → X + …               б) Х + КОН → ...

Решение.  а) Перманганат калия в кислой среде восстанавли вается в соль марганца (II), а сульфит натрия окисляется до суль фата натрия:

5Nа23 + 2КМnО4 + ЗН24 = 5Nа24 + К24 + 2МnSО4 + ЗН2О.

б) Из продуктов реакции а) только сульфат марганца (II) (вещество X) реагирует со щелочью в водном растворе:

MnSО4 + 2КОН = Мn(ОН)2↓+ К24.         

Задача 3. Электролиз 400 г 8,5%-ного раствора нитрата се ребра продолжали до тех пор, пока масса раствора не уменьши лась на 25 г. Вычислите массовые доли соединений в растворе, полученном после окончания электролиза, и массы веществ, вы делившихся на инертных электродах.

Решение. При электролизе водного раствора АgNО3 на катоде происходит восстановление ионов Аg+, а на аноде — окисление молекул воды:

Катод: Аg+ + е = Аg.

                    Анод: 2Н2О - 4е = 4Н+ + О2.       

Суммарное уравнение:        4AgNО3 + 2Н2О = 4Ag↓ + 4НNО3 + О2↑.

v(АgNО3) = 400.0,085 / 170 = 0,2 моль. При полном электролити ческом разложении данного количества соли выделяется 0,2 моль Аg массой 0,2.108 = 21,6 г и 0,05 моль О2 массой 0,05.32 = 1,6 г. Общее уменьшение массы раствора за счет серебра и кислорода составит 21,6+1,6 = 23,2 г.

При электролизе образовавшегося раствора азотной кислоты разлагается вода:

2H2O = 2Н2↑ + O2↑.

Потеря массы раствора за счет электролиза воды составляет 25 - 23,2 = 1,8 г. Количество разложившейся воды равно: v(Н20) = 1,8/18 = 0,1. На электродах выделилось 0,1 моль Н2 массой 0,1.2 = 0,2 г и 0,1/2 = 0,05 моль О2 массой 0,05.32 = 1,6 г. Общая масса кислорода, выделившегося на аноде в двух процессах, равна 1,6+1,6 = 3,2 г.

В оставшемся растворе содержится азотная кислота: v(НNO3) = v(AgNО3) = 0,2 моль, m(НNО3) = 0,2.63 = 12,6 г. Масса раство ра после окончания электролиза равна 400-25 = 375 г. Массовая доля азотной кислоты: ω(НNО3) = 12,6/375 = 0,0336, или 3,36%.

Ответ. ω(НNО3) = 3,36%, на катоде выделилось 21,6 г Аg и 0,2 г Н2, на аноде — 3,2 г О2.

Задача 4.  Составить уравнение реакции восстановления Fe3O4 водородом.

Решение. Запишем схему процесса с указанием изменения степеней окисления элементов:

Составляем электронные уравнения:

Найденные коэффициенты проставляем в схему процесса, заменяя стрелку на знак равенства:

3О4 + 4Н2 = ЗFе + 4Н2О

Задача 5. Составьте схемы электролиза водных растворов: а) сульфата меди б) хлорида магния; в) сульфата калия.Во всех случаях электролиз проводится с использованием угольных электродов.

Решение. а) В растворе сульфат меди диссоциирует на ионы:

СuSО4  Сu2+ + SO42-

Ионы меди могут восстанавливаться, на катоде в водном растворе. Сульфат-ионы в водном растворе не окисляются, поэтому на аноде будет протекать окисление воды. Схема электролиза:

б) Диссоциация хлорида магния в водном растворе:

MgCl2+ Mg2++2Сl-

Ионы магния не могут восстанавливаться в водном растворе (идет восстановление воды), хлорид-ионы — окисляются. Схема электролиза:

в) Диссоциация сульфата калия в водном растворе:       К24 + + SO42-

Ионы калия и сульфат-ионы не могут разряжаться на электродах в водном растворе, следовательно, на катоде будет протекать восстановление, а на аноде — окисление воды. Схема электролиза:

или, учитывая, что 4Н+ + 4ОН- = 4Н2О (осуществляется при перемешивании),

2H2O 2H2 + O2


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Материал для школьного тура Всероссийской олимпиады для 5 класса

Работа составлена на основе материала, изученного учениками в начальной школе, а также с использование тем о первобытном человеке и счете лет в истории, изученные в 5 классе....

Материал для школьного тура олимпиады по географии

Материал для школьного тура олимпиады по географии...

Подборка задач для подготовки к школьной олимпиаде по математике

Подборка задач для подготовки к школьной олимпиаде по математике...

Материал для проведения олимпиад школьного тура Всероссийской олимпиады школьников

Задания олимпиад предназначены для проведения школьного тура Всероссийских олимпиад, также  можно использовать как дополнительный материал на уроках английского языка, а также при подготовке к ди...

материал для школьной олимпиады по истории для 7 класса

Данный материал позволит подготовиться к муниципальному этапу олимпиады по истории. Рассчитан на 40 минут....

дидактический материал "Задания к школьной олимпиаде 5 класс"

дидактический материал содержит задания для проведения школьной олимпиады по русскому языку для пятиклассников...

Материал для школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников

Готовый материал для школьного этапа олимпиады по английскому языку...