, AS II - reakcje redox, Arkusze Sprawdzające 

AS II - reakcje redox

AS II - reakcje redox, Arkusze Sprawdzające
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ROZWI¥ZANIA ZADAÑ (z komentarzem)
ZADANIE 1.
OdpowiedŸ:
Stopnie utlenienia siarki w podanych zwi¹zkach chemicznych przedstawia poni¿sza tabela:
SO
3
2–
HSO
4
–
Wzór sumaryczny
H
2
S
SO
2
H
2
SO
4
Na
2
S
2
O
3
Stopieñ utlenienia
–II
IV
IV
VI
VI
–II oraz VI
Komentarz:
W tiosiarczanie(VI) sodu Na
2
S
2
O
3
dwa atomy siarki s¹ na ró¿nych stopniach utlenienia. Jeden atom wystêpuje na
–II stopniu utlenienia, drugi — na VI. Ró¿nica pomiêdzy siarczanem(VI) sodu, a tiosiarczanem sodu jest taka, ¿e
wNa
2
S
2
O
3
drugi atom siarki zast¹pi³ jeden z atomów tlenu.
ZADANIE 2.
OdpowiedŸ:
Stopnie utlenienia azotu w podanych zwi¹zkach chemicznych przedstawia poni¿sza tabela:
NH
4
+
NO
3
–
Wzór sumaryczny
NO
2
Ca(NO
3
)
2
KNO
2
NH
4
NO
3
Stopieñ utlenienia
–III
IV
V
V
III
–III oraz V
Komentarz:
W azotanie(V) amonu NH
4
NO
3
dwa atomy azotu s¹ na ró¿nych stopniach utlenienia. Jeden atom wystêpuje na –III
stopniu utlenienia, drugi — na V.
ZADANIE 3.
OdpowiedŸ:
Utleniacz — kwas azotowy(V).
Reduktor — siarczek miedzi(I).
Komentarz:
Azot zmniejszy³ swój stopieñ utlenienia z V (w HNO
3
), na II (w NO). Zarówno miedŸ, jak i siarka ulegaj¹ utlenieniu
— podwy¿szaj¹ swoje stopnie utlenienia: miedŸ z I (w Cu
2
S) na II (w Cu(NO
3
)
2
),asiarkaz–II(wCu
2
S) na VI
(w H
2
SO
4
).
ZADANIE 4.
OdpowiedŸ:
A. Siarka pe³ni rolê utleniacza.
C.
Siarka pe³ni rolê reduktora.
B. Siarka pe³ni rolê reduktora.
D.
Siarka pe³ni rolê utleniacza.
Komentarz:
W reakcji A siarka zmniejszy³a swój stopieñ utlenienia z 0 na –II, a wiêc zredukowa³a siê.
W reakcjach B i C siarka podwy¿szy³a swój stopieñ utlenienia z IV na VI, a wiêc siê utleni³a.
W reakcji D siarka zmniejszy³a swój stopieñ utlenienia z VI na IV, a wiêc siê zredukowa³a.
ZADANIE 5.
OdpowiedŸ A.
Jony Na
+
oraz Mg
2+
.
Komentarz:
Utleniaczem jest pierwiastek, który w reakcji utleniania-redukcji redukuje siê, a wiêc zmniejsza swój stopieñ utle-
nienia. Atomy sodu i magnezu oraz aniony Br
–
iS
2–
nie mog¹ zmniejszyæ swojego stopnia utlenienia (atomy sodu
i magnezu wystêpuj¹ w zwi¹zkach chemicznych tylko na dodatnich stopniach utlenienia). Atomy bromu i siarki
mog¹ zarówno obni¿aæ, jak i podwy¿szaæ stopieñ utlenienia. Natomiast jony sodu i magnezu mog¹ tylko zmniej-
szyæ swój stopieñ utlenienia na 0.
OdpowiedŸ B:
Atomy sodu i magnezu oraz jony bromkowe Br
–
i siarczkowe S
2–
.
1
www.wsip.com.pl
Komentarz:
Reduktorem jest pierwiastek, który utlenia siê, a wiêc podwy¿sza swój stopieñ utlenienia. Kationy Na
+
iMg
2+
nie
mog¹ byæ reduktorami, gdy¿ zarówno sód, jak i magnez wystêpuj¹ w nich na maksymalnym stopniu utlenienia.
Natomiast brom i siarka mog¹ tworzyæ zwi¹zki chemiczne, w których wystêpuj¹ na dodatnich stopniach utlenienia.
OdpowiedŸ C.
Tylko atomy bromu oraz atomy siarki.
Komentarz:
Zarówno atomy bromu jak i siarki mog¹ obni¿aæ lub podwy¿szaæ stopieñ utlenienia. Brom na 0 stopniu utlenienia
mo¿e przechodziæ na –I stopieñ utlenienia (w jonie bromkowym Br
–
) lub na dodatni, np. VII stopieñ utlenienia
(w kwasie bromowym(VII) HBrO
4
). Siarka na 0 stopniu utlenienia mo¿e przechodziæ na –II stopieñ utlenienia (w
jonie siarczkowym S
2–
) lub na dodatni, np. IV stopieñ utlenienia (w tlenku siarki(IV) SO
2
).
ZADANIE 6.
OdpowiedŸ:
Zwi¹zki, które mog¹ pe³niæ tylko rolê utleniacza: K
2
Cr
2
O
7
, KNO
3
,KMnO
4
,KClO
4
.
Komentarz:
Utleniaczem jest pierwiastek, który w reakcji utleniania-redukcji redukuje siê, a wiêc zmniejsza swój stopieñ utle-
nienia. Chrom, azot, mangan i chlor w wy¿ej wymienionych zwi¹zkach chemicznych wystêpuj¹ na swoich maksy-
malnych stopniach utlenienia. Nie mog¹ wiêc jeszcze go podwy¿szaæ, a wiêc nie mog¹ pe³niæ roli reduktorów.
Pe³ni¹ tylko rolê utleniaczy.
Jod w NaI nie mo¿e pe³niæ roli utleniacza, poniewa¿ wystêpuje na najni¿szym stopniu utlenienia. Nie mo¿e jeszcze
go obni¿aæ. Natomiast tlen w nadtlenku wodoru (wystêpuje na –I stopniu utlenienia), siarka w siarczanie(IV) sodu
oraz ¿elazo w chlorku ¿elaza(II) mog¹ pe³niæ rolê zarówno utleniaczy, jak i reduktorów, poniewa¿ wystêpuj¹ na po-
œrednich stopniach utlenienia.
ZADANIE 7.
OdpowiedŸ A:
Utleniacz: kwas azotowy(V).
Reduktor: miedŸ.
OdpowiedŸ B:
Utleniacz: dichromian(VI) potasu.
Reduktor: chlorek cyny(II).
ZADANIE 8.
OdpowiedŸ A:
Nadtlenek wodoru pe³ni w tej reakcji rolê reduktora.
OdpowiedŸ B:
Nadtlenek wodoru pe³ni w tej reakcji rolê utleniacza.
2
 ZADANIE 9.
OdpowiedŸ:
Fioletowe jony MnO
4
–
redukuj¹ siê w œrodowisku kwaœnym, tworz¹c bezbarwne jony Mn
2+
.
ZADANIE 10.
OdpowiedŸ A:
OdpowiedŸ B:
Azotan(III) potasu pe³ni w tej reakcji rolê utleniacza, a jodek potasu — rolê reduktora.
ZADANIE 11.
OdpowiedŸ A:
Równanie reakcji utleniania-redukcji, w której kation Fe
3+
jest utleniaczem:
2Fe
3+
+Sn
2+
2Fe
2+
+Sn
4+
Fe
3+
+Cr
2+
Fe
2+
+Cr
3+
lub
Û
Û
Komentarz:
Rolê utleniacza mo¿e pe³niæ jedynie kation Fe
3+
, który podczas reakcji utleniania-redukcji zredukuje siê do kationu
¿elaza Fe
2+
. Potencja³ standardowy
E
o
tej reakcji wynosi
Fe
3+
+e
–
E
o
=0,77V
Rolê reduktora w reakcji z kationem Fe
3+
mo¿e pe³niæ jedynie taki kation metalu, którego potencja³ standardowy re-
akcji utleniania-redukcji ma wartoœæ ni¿sz¹ od 0,77 V (
E
o
< 0,77 V). Ten warunek spe³niaj¹ dwa kationy:
kation cyny Sn
2+
, który utleni siê do kationu Sn
4+
;
kation chromu Cr
2+
, który utleni siê do kationu Cr
3+
.
Û
Fe
2+
OdpowiedŸ B:
Równanie reakcji utleniania-redukcji, w której kation Fe
2+
jest reduktorem:
2Fe
2+
+Pb
4+
2Fe
3+
+Pb
2+
Û
Komentarz:
Rolê reduktora mo¿e pe³niæ jedynie kation Fe
2+
, który podczas reakcji utleniania-redukcji utleni siê siê do kationu
¿elaza Fe
3+
. Potencja³ standardowy
E
o
tej reakcji wynosi
Fe
2+
E
o
=0,77V
Rolê utleniacza w reakcji z kationem Fe
2+
mo¿e pe³niæ jedynie taki kation metalu, którego potencja³ standardowy re-
akcji utleniania-redukcji ma wartoœæ wy¿sz¹ od 0,77 V (
E
o
> 0,77 V). Ten warunek spe³nia jedynie kation o³owiu
Pb
4+
, który zredukuje siê do kationu Pb
2+
.
Fe
3+
+e
–
Û
ZADANIE 12.
OdpowiedŸ A:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elek-
trodowe:
0
+
–
A(+)
2 H O
Û
O
+ 4 H
+ 4 e
2
2
0
+
–
K(–)
2 H
+ 2 e
Û
H
2
OdpowiedŸ B:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu azotanu(V) o³owiu(II) na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
3
www.wsip.com.pl
 OdpowiedŸ C:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu wodorotlenku potasu na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
ZADANIE 13.
OdpowiedŸ A:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu chlorku niklu(II) na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
OdpowiedŸ B:
Na katodzie wydzieli siê 14 g niklu.
Komentarz:
Z równañ reakcji elektrodowych wynika, ¿e wydzieleniu 1 mola chloru, zajmuj¹cego objêtoœæ w warunkach norma-
lnych 22,4 dm
3
, towarzyszy wydzielenie 1 mola niklu o masie molowej 59 g/mol. Zatem na anodzie wydzieli siê 5,3
dm
3
chloru, a na katodzie wydzieli siê 14 g niklu.
x
=14gNi
ZADANIE 14.
OdpowiedŸ:
Elektrolizê nale¿y prowadziæ przez co najmniej 225,13 minut.
Komentarz:
Czas elektrolizy mo¿na obliczyæ na podstawie prawa Faradaya:
m
MI
t
t
mnF
MI
M
M
M
Czas, w którym wydzieli siê 0,1 mola ¿elaza (z rozk³adu 0,1 mola FeCl
3
) — 5789 s
t
mnF
MI
nF
M
5,6 g
3
96 485 C
mol
–1
M
5789 s
56 g / mol
5 A
M
Czas, w którym wydzieli siê 0,2 mola atomów miedzi (z rozk³adu 0,2 mola CuCl
2
) — 7719 s
t
mnF
MI
12,8 g
2
96 485 C
mol
–1
M
7s
719
64 g / mol
5 A
M
Ca³kowity czas przeprowadzania elektrolizy wynosi
t
= 5789 s + 7719 s = 13 508 s = 225,13 minut.
ZADANIE 15.
OdpowiedŸ A:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
OdpowiedŸ B:
Stê¿enie molowe kationów Cu
2+
w roztworze po elektrolizie wynosi
c
mol
= 0,505 mol/dm
3
.
Komentarz:
Z równañ reakcji elektrodowych wynika, ¿e wydzieleniu 1 mola tlenu, zajmuj¹cego objêtoœæ w warunkach normal-
nych 22,4 dm
3
, towarzyszy wydzielenie 2 moli miedzi. Zatem na anodzie wydzieli siê 11,2 dm
3
tlenu, a na katodzie
wydzieli siê 1 mol miedzi.
x
=1molCu
4
 W elektrolizerze przed elektroliz¹ by³o 2 dm
3
1-molowego roztworu CuSO
4
, zatem znajdowa³o siê w nim 2 mole ka-
tionów Cu
2+
. Po elektrolizie pozostanie w roztworze 1 mol kationów Cu
2+
.
Objêtoœæ roztworu ulegnie zmniejszeniu, poniewa¿ podczas elektrolizy na anodzie rozk³ada³a siê woda. Z rozk³adu
1molaH
2
O zajmuj¹cego objêtoœæ 18 cm
3
wydzieli siê 11,2 dm
3
tlenu (0,5 mola O
2
). Zatem koñcowa objêtoœæ roz-
tworu wynosi
V
=2dm
3
– 0,018 dm
3
= 1,982 dm
3
. Stê¿enie molowe kationów Cu
2+
w roztworze po elektrolizie wy-
nosi wiêc 0,505 mol/dm
3
.
n
1mol
1,982 dm
2
Cu
0,505 mol/dm
3
c
mol
V
3
ZADANIE 16.
OdpowiedŸ:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu azotanu(V) cynku(II) na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektro-
dowe:
Podczas elektrolizy prowadzonej pr¹dem o natê¿eniu 4 A w czasie 15 minut na katodzie wydzieli siê 1,2 g cynku.
Komentarz:
Masê cynku wydzielonego na katodzie mo¿na obliczyæ na podstawie prawa Faradaya:
m
MI
t
65 g/mol
4 A
900 s
Zn
1,2 g Z
n
Zn
nF
–1
2
96 485 C
mol
ZADANIE 17.
OdpowiedŸ A:
Podczas elektrolizy wodnego roztworu kwasu solnego na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
OdpowiedŸ B:
W wyniku elektrolizy roztworu HCl otrzymano 13,2 dm
3
chloru.
Komentarz:
Z równañ reakcji elektrodowych wynika, ¿e wydzieleniu 1 mola wodoru, zajmuj¹cego w warunkach normalnych
objêtoœæ 22,4 dm
3
, towarzyszy wydzielenie 1 mola chloru o objêtoœci 22,4 dm
3
. Na anodzie wydzieli siê wiêc
15 dm
3
chloru, a na katodzie wydzieli siê 15 dm
3
wodoru.
W wodzie rozpuœci³o siê 12 % wydzielonego na anodzie chloru, czyli 1,8 dm
3
chloru. W wyniku elektrolizy roztwo-
ru HCl otrzymano wiêc 13,2 dm
3
chloru.
ZADANIE 18.
OdpowiedŸ:
Ogniwo I:
A. Schemat ogniwa: Cr | Cr
3+
|| Cu
2+
|Cu
B. Anod¹ jest elektroda chromowa, a katod¹ — elektroda miedziana.
C. Na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
D. Standardowa SEM tego ogniwa wynosi 1,08 V.
SEM
o
o
–(–0,74V)=0,34V+0,74V=1,08V
EE
034
,
V
K
A
Ogniwo II:
A. Schemat ogniwa: Co | Co
2+
|| Pb
2+
|Pb
B. Anod¹ jest elektroda kobaltowa, a katod¹ — elektroda o³owiowa.
C. Na elektrodach zachodz¹ nastêpuj¹ce reakcje elektrodowe:
5
www.wsip.com.pl
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • dodatni.htw.pl
    		•