plik

��ROZWI�ZANIA ZADA� (z komentarzem) ZADANIE 1. Odpowiedx: Stopnie utlenienia siarki w podanych zwi�zkach chemicznych przedstawia poni�sza tabela: Wz�r sumaryczny H2SSO2 SO32 H2SO4 HSO4 Na2S2O3 Stopie� utlenienia II IV IV VI VI II oraz VI Komentarz: W tiosiarczanie(VI) sodu Na2S2O3 dwa atomy siarki s� na r��nych stopniach utlenienia. Jeden atom wyst�puje na II stopniu utlenienia, drugi na VI. R��nica pomi�dzy siarczanem(VI) sodu, a tiosiarczanem sodu jest taka, �e wNa2S2O3 drugi atom siarki zast�pi� jeden z atom�w tlenu. ZADANIE 2. Odpowiedx: Stopnie utlenienia azotu w podanych zwi�zkach chemicznych przedstawia poni�sza tabela: Wz�r sumaryczny NH4+ NO2 Ca(NO3)2 NO3 KNO2 NH4NO3 Stopie� utlenienia III IV V V III III oraz V Komentarz: W azotanie(V) amonu NH4NO3 dwa atomy azotu s� na r��nych stopniach utlenienia. Jeden atom wyst�puje na III stopniu utlenienia, drugi na V. ZADANIE 3. Odpowiedx: Utleniacz kwas azotowy(V). Reduktor siarczek miedzi(I). Komentarz: Azot zmniejszy� sw�j stopie� utlenienia z V (w HNO3), na II (w NO). Zar�wno miedx, jak i siarka ulegaj� utlenie- niu podwy�szaj� swoje stopnie utlenienia: miedx z I (w Cu2S) na II (w Cu(NO3)2), a siarka z II (w Cu2S) na VI (w H2SO4). ZADANIE 4. Odpowiedx: A. Siarka pe�ni rol� utleniacza. C. Siarka pe�ni rol� reduktora.. B. Siarka pe�ni rol� reduktora D. Siarka pe�ni rol� utleniacza. Komentarz: W reakcji A siarka zmniejszy�a sw�j stopie� utlenienia z 0na II, a wi�c zredukowa�a si�. W reakcjachBi Csiarka podwy�szy�a sw�j stopie� utlenienia z IV na VI, a wi�c si� utleni�a. W reakcji D siarka zmniejszy�a sw�j stopie� utlenienia z VI na IV, a wi�c si� zredukowa�a. ZADANIE 5. Odpowiedx A. Jony Na+ lub Mg2+. Komentarz: Utleniaczem jest pierwiastek, kt�ry w reakcji utleniania-redukcji redukuje si�, a wi�c zmniejsza sw�j stopie� utle- nienia. Atomy sodu i magnezu oraz aniony Br i S2 nie mog� zmniejszy� swojego stopnia utlenienia (atomy sodu i magnezu wyst�puj� w zwi�zkach chemicznych tylko na dodatnich stopniach utlenienia). Atomy bromu siarki mog� zar�wno obni�a�, jak i podwy�sza� stopie� utlenienia. Natomiast jony sodu i magnezu mog� tylko zmniej- szy� sw�j stopie� utlenienia na 0. Odpowiedx B: Atomy sodu i magnezu oraz jony bromkowe Br i siarczkowe S2 . www.wsip.com.pl 1 Komentarz: Reduktorem jest pierwiastek, kt�ry utlenia si�, a wi�c podwy�sza sw�j stopie� utlenienia. Kationy Na+ i Mg2+ nie mog� by� reduktorami, gdy� zar�wno s�d, jak i magnez wyst�puj� w nich na maksymalnym stopniu utlenienia. Natomiast brom i siarka mog� tworzy� zwi�zki chemiczne, w kt�rych wyst�puj� na dodatnich stopniach utlenienia. Odpowiedx C. Tylko atomy bromu oraz atomy siarki. Komentarz: Zar�wno atomy bromu jak i siarki mog� obni�a� lub podwy�sza� stopie� utlenienia. Brom na 0 stopniu utlenienia mo�e przechodzi� na I stopie� utlenienia (w jonie bromkowym Br ) lub na dodatni, np. VII stopie� utlenienia (w kwasie bromowym(VII) HBrO4). Siarka na 0 stopniu utlenienia mo�e przechodzi� na II stopie� utlenienia (w jonie siarczkowym S2 ) lub na dodatni, np. IV stopie� utlenienia (w tlenku siarki(IV) SO2). ZADANIE 6. Odpowiedx: Zwi�zki, kt�re mog� pe�ni� tylko rol� utleniacza: K2Cr2O7, KNO3, KMnO4, KClO4. Komentarz: Utleniaczem jest pierwiastek, kt�ry w reakcji utleniania-redukcji redukuje si�, a wi�c zmniejsza sw�j stopie� utle- nienia. Chrom, azot, mangan i chlor w wy�ej wymienionych zwi�zkach chemicznych wyst�puj� na swoich maksy- malnych stopniach utlenienia. Nie mog� wi�c jeszcze go podwy�sza�, a wi�c nie mog� pe�ni� roli reduktor�w. Pe�ni� tylko rol� utleniaczy. Jod w NaI nie mo�e pe�ni� roli utleniacza, poniewa� wyst�puje na najni�szym stopniu utlenienia. Nie mo�e jeszcze go obni�a�. Natomiast tlen w nadtlenku wodoru (wyst�puje na I stopniu utlenienia), siarka w siarczanie(IV) sodu oraz �elazo w chlorku �elaza(II) mog� pe�ni� rol� zar�wno utleniaczy, jak i reduktor�w, poniewa� wyst�puj� na po- Srednich stopniach utlenienia. ZADANIE 7. Odpowiedx A: Utleniacz: kwas azotowy(V) Reduktor: miedx Odpowiedx B: Utleniacz: dichromian(VI) potasu Reduktor: chlorek cyny(II) ZADANIE 8. Odpowiedx A: Nadtlenek wodoru pe�ni w tej reakcji rol� reduktora. Odpowiedx B: Nadtlenek wodoru pe�ni w tej reakcji rol� utleniacza. 2 ZADANIE 9. Odpowiedx: Fioletowe jony MnO4 redukuj� si� w Srodowisku kwaSnym, tworz�c bezbarwne jony Mn2+. ZADANIE 10. Odpowiedx A: Odpowiedx B: Azotan(III) potasu pe�ni w tej reakcji rol� utleniacza, a jodek potasu rol� reduktora. ZADANIE 11. Odpowiedx A: R�wnanie reakcji utleniania-redukcji, w kt�rej kation Fe3+ jest utleniaczem: 2Fe3+ +Sn2+ � 2Fe2+ +Sn4+ lub Fe3+ +Cr2+ � Fe2+ +Cr3+ Komentarz: Rol� utleniacza mo�e pe�ni� jedynie kation Fe3+, kt�ry podczas reakcji utleniania-redukcji zredukuje si� do kationu �elaza Fe2+. Potencja� standardowy Eo tej reakcji wynosi Fe3+ +e � Fe2+ Eo = 0,77 V Rol� reduktora w reakcji z kationem Fe3+ mo�e pe�ni� jedynie taki kation metalu, kt�rego potencja� standardowy re- akcji utleniania-redukcji ma wartoS� ni�sz� od 0,77 V (Eo < 0,77 V). Ten warunek spe�niaj� dwa kationy: kation cyny Sn2+, kt�ry utleni si� do kationu Sn4+; kation chromu Cr2+, kt�ry utleni si� do kationu Cr3+. Odpowiedx B: R�wnanie reakcji utleniania-redukcji, w kt�rej kation Fe2+ jest reduktorem: 2Fe2+ +Pb4+ � 2Fe3+ +Pb2+ Komentarz: Rol� reduktora mo�e pe�ni� jedynie kation Fe2+, kt�ry podczas reakcji utleniania-redukcji utleni si� si� do kationu �elaza Fe3+. Potencja� standardowy Eo tej reakcji wynosi Fe2+ � Fe3+ +e Eo = 0,77 V Rol� utleniacza w reakcji z kationem Fe2+ mo�e pe�ni� jedynie taki kation metalu, kt�rego potencja� standardowy re- akcji utleniania-redukcji ma wartoS� wy�sz� od 0,77 V (Eo > 0,77 V). Ten warunek spe�nia jedynie kation o�owiu Pb4+, kt�ry zredukuje si� do kationu Pb2+. ZADANIE 12. Odpowiedx A: Podczas elektrolizy wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elek- trodowe: Odpowiedx B: Podczas elektrolizy wodnego roztworu azotanu(V) o�owiu(II) na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: www.wsip.com.pl 3 Odpowiedx C: Podczas elektrolizy wodnego roztworu wodorotlenku potasu na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: ZADANIE 13. Odpowiedx A: Podczas elektrolizy wodnego roztworu chlorku niklu(II) na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: Odpowiedx B: Na katodzie wydzieli si� 14 g niklu. Komentarz: Z r�wna� reakcji elektrodowych wynika, �e wydzieleniu 1 mola chloru, zajmuj�cego obj�toS� w warunkach norma- lnych 22,4 dm3, towarzyszy wydzielenie 1 mola niklu o masie molowej 59 g/mol. Zatem na anodzie wydzieli si� 5,3 dm3 chloru, a na katodzie wydzieli si� 14 g niklu. x =14gNi ZADANIE 14. Odpowiedx: Elektroliz� nale�y prowadzi� przez co najmniej 225,13 minut. Komentarz: Czas elektrolizy mo�na obliczy� na podstawie prawa Faradaya: MM I t mM n F mM t n F MM I Czas, w kt�rym wydzieli si� 0,1 mola �elaza (z rozk�adu 0,1 mola FeCl3) 5789 s mM n F 5,6 g 3 mole 96485 C t 5789 s MM I 56 g/mol 5 A Czas, w kt�rym wydzieli si� 0,2 mola atom�w miedzi (z rozk�adu 2 moli CuCl2) 7719 s mM n F 12,8 g 2 mole 96485 C t 7719 s MM I 64 g/mol 5 A Ca�kowity czas przeprowadzania elektrolizy wynosi t = 5789 s + 7719 s = 13508 s = 225,13 minut. ZADANIE 15. Odpowiedx A: Podczas elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: Odpowiedx B: St��enie molowe kation�w Cu2+ w roztworze po elektrolizie wynosi cmol = 0,505 mol/dm3. Komentarz: Z r�wna� reakcji elektrodowych wynika, �e wydzieleniu 1 mola tlenu, zajmuj�cego obj�toS� w warunkach normal- nych 22,4 dm3, towarzyszy wydzielenie 2 moli miedzi. Zatem na anodzie wydzieli si� 11,2 dm3 tlenu, a na katodzie wydzieli si� 1 mol miedzi. x = 1 mol Cu 4 W elektrolizerze przed elektroliz� by�o 2 dm3 1-molowego roztworu CuSO4, zatem znajdowa�o si� w nim 2 mole ka- tion�w Cu2+. Po elektrolizie pozostanie w roztworze 1 mol kation�w Cu2+. Obj�toS� roztworu ulegnie zmniejszeniu, poniewa� podczas elektrolizy na anodzie rozk�ada�a si� woda. Z rozk�adu 1 mola H2O zajmuj�cego obj�toS� 18 cm3 wydzieli si� 11,2 dm3 tlenu (0,5 mola O2). Zatem ko�cowa obj�toS� roz- tworu wynosi V =2dm3 0,018 dm3 = 1,982 dm3. St��enie molowe kation�w Cu2+ w roztworze po elektrolizie wy- nosi wi�c 0,505 mol/dm3. nCu 1 mol 2 cmol 0,505 mol/dm3 3 V 1,982dm ZADANIE 16. Odpowiedx: Podczas elektrolizy wodnego roztworu azotanu(V) cynku(II) na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektro- dowe: Podczas elektrolizy prowadzonej pr�dem o nat��eniu 4A w czasie 15 minut na katodzie wydzieli si� 1,2 g cynku. Komentarz: Mas� cynku wydzielonego na katodzie mo�na obliczy� na podstawie prawa Faradaya: MZn I t 65 g/mol 4 A 900 s mZn 1,2 g Zn n F 2 mole 96485 C ZADANIE 17. Odpowiedx A: Podczas elektrolizy wodnego roztworu kwasu solnego na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: Odpowiedx B: W wyniku elektrolizy roztworu HCl otrzymano 13,2 dm3 chloru. Komentarz: Z r�wna� reakcji elektrodowych wynika, �e wydzieleniu 1 mola wodoru, zajmuj�cego w warunkach normalnych obj�toS� 22,4 dm3, towarzyszy wydzielenie 1 mola chloru o obj�toSci 22,4 dm3. Na anodzie wydzieli si� wi�c 15 dm3 chloru, a na katodzie wydzieli si� 15 dm3 wodoru. W wodzie rozpuSci�o si� 12 % wydzielonego na anodzie chloru, czyli 1,8 dm3 chloru. W wyniku elektrolizy roztwo- ru HCl otrzymano wi�c 13,2 dm3 chloru. ZADANIE 18. Odpowiedx: Ogniwo I: A. Schemat ogniwa: Cr | Cr3+ || Cu2+ | Cu B. Anod� jest elektroda chromowa, a katod� elektroda miedziana. C. Na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: D. Standardowa SEM tego ogniwa wynosi 1,08 V. o o SEM EK EA 034 V ( 0,74 V) = 0,34 V + 0,74 V = 1,08 V , Ogniwo II: A. Schemat ogniwa: Co | Co2+ || Pb2+ | Pb B. Anod� jest elektroda kobaltowa, a katod� elektroda o�owiowa. C. Na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: www.wsip.com.pl 5 D. Standardowa SEM tego ogniwa wynosi 0,14 V. Komentarz: o o SEM EK EA 013 V ( 0,27 V) = 0,13 V + 0,27 V = 0,14 V , ZADANIE 19. Odpowiedx: A. Schemat ogniwa �elazowo-niklowego: Fe | Fe2+ || Ni2+ | Ni B. Na elektrodach zachodz� nast�puj�ce reakcje elektrodowe: C. SEM tego ogniwa, je�eli [Fe2+] = [Ni2+] = 0,1 mol/dm3 (w T = 298 K), wynosi 0,22 V. Komentarz: 0,059 0059 , o o SEM EK E E log[Ni2 ] E log[Fe2 ] 2 ANi / Ni Fe2 / Fe 2 2 0,059 o o SEM E E (log[Ni2 ] log[Fe2 ]) 2 Ni / Ni Fe2 / Fe 2 0,059 [Ni2 ] o o SEM E E log 2 Ni / Ni Fe2 / Fe 2 [Fe2 ] 0,059 01 , SEM 023 V 0,44 V log 021V , , 2 01 , D. SEM tego ogniwa, je�eli [Fe2+] = 1 mol/dm3, a [Ni2+] = 0,01 mol/dm3 (w T = 298 K), wynosi 0,279 V. Komentarz: 0,059 [Ni2 ] o o SEM E E log 2 Ni / Ni Fe2 / Fe 2 [Fe2 ] 0,059 001 , SEM 023 V 0,44 V log 021V 0,059 V = 0,15 V , , 2 01 , ZADANIE 20. Odpowiedx A: Sumaryczne r�wnanie procesu (w formie jonowej) zachodz�cego w trakcie elektrolizy: Odpowiedx B: Na p�ytce niklowej wydzieli si� 34,4 g srebra. Komentarz: Z sumarycznego r�wnania procesu wynika, �e wydzieleniu na p�ytce niklowej 2 moli srebra o masie 216 g towarzy- szy ubytek 1 mola niklu o masie 59 g. Zatem przyrost masy p�ytki wynosi� m =216g 59g=157 g Wydzielenie 216 g srebra na p�ytce niklowej zwi�zane jest z przyrostem masy p�ytki o 157 g. Zatem przyrost masy p�ytki o 25 g zwi�zany jest z wydzieleniem si� na p�ytce 34,4 g srebra x =34,4gAg 6

Wyszukiwarka