1 η Σειρά προβλημάτων στο μάθημα Εισαγωγική Χημεία

Transcript

1 1 η Σειρά προβλημάτων στο μάθημα Εισαγωγική Χημεία Ημ. Παράδοσης: Δευτέρα 25/11/ πμ 1. Οι αντιδράσεις οξειδοαναγωγής σώζουν ζωές!!! Οι αερόσακοι στα αυτοκίνητα, όταν ανοίγουν γεμίζουν με άζωτο το οποίο δημιουργείται ως προϊόν δύο οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων. Το αέριο δημιουργείται από νατραζίδιο (NaN 3 ) και από το οξείδιο του σιδήρου (III) (Fe 2 O 3 ) τα οποία περιέχονται σε δοχείο. Κατά την διάρκεια της σύγκρουσης το μίγμα αναφλέγεται με αποτέλεσμα το νατραζίδιο να αποσυντεθεί. Ένα από τα προϊόντα της αντίδρασης διάσπασης αντιδρά με το οξείδιο του σιδήρου (III). Γράψτε την αντίδραση και ισοσταθμίστε την με την μέθοδο των ημιαντιδράσεων και με την μέθοδο της μεταβολής του αριθμού οξείδωσης. Αναλύστε τον τρόπο εργασίας σας (σε βήματα όπως αναλύθηκε στο σχετικό μάθημα). To NaN 3 είναι ασταθές και διασπάται οξειδοαναγωγικά: 2ΝaN 3 (s) 2Na (s) + 3 N 2 (g) Στη συνέχεια, το παραγόμενο νάτριο αντιδρά με το οξείδιο του σιδήρου (III) (Fe 2 O 3 ): Na(s) + Fe 2 O 3 (s) Na 2 O(s) + Fe (s) Οξείδωση: 6 Νa 0 6Na + + 6e Αναγωγή: 2Fe e 2Fe 0 Και συνολικά 6 Νa(s) + Fe 2 O 3 (s) N3a 2 O(s) + 2Fe (s) 2. Η αντίδραση: Cu(NO 3 ) 2 + Al? Γίνεται; Εξηγείστε. Σε περίπτωση που γίνεται δώστε τους αντίστοιχους συντελεστές έτσι ώστε να είναι ισοσταθμισμένη και εξηγείστε αναλυτικά και με ΟΛΟΥΣ τους δυνατούς τρόπους την απάντησή σας. Σύμφωνα με την σειρά δραστικότητας των μετάλλων γίνεται. αντίδραση οξειδοαναγωγής: Αποτελεί Cu(NO 3 ) 2 + Al Al(NO 3 ) 3 + Cu (δεν είναι ισοσταθμισμένη) Βήμα 1: Αποδίδουμε τους αριθμούς οξείδωσης σε όλα τα χημικά είδη τα οποία εμπλέκονται τόσος στα αντιδρόντα όσο και στα προϊόντα:

2 Cu (+2) N (+5) O (2) + Al (0) Al (+3) N (+5) O (2) + Cu (0) Βήμα 2: Ξεχωρίζουμε τα είδη εκείνα στα οποία έχουμε μεταβολή του αριθμού οξείδωσης, ξεκινώντας με αυτά των οποίων ο ΑΟ αυξάνει (οξείδωση): Al : από 0 σε +3 Al Al e Βήμα 3: Ξεχωρίζουμε τα είδη όπου έχουμε μείωση του ΑΟ (αναγωγή) Cu: Από +2 σε 0 Cu e Cu 0 Βήμα 4: Πολλαπλασιασμός κάθε ημιαντίδρασης έτσι ώστε ο αριθμός των ηλεκτρονίων τα οποία χάνονται να είναι ίσος με τον αριθμό εκείνων που κερδίζονται 2 x [Al Al e] 2Al 2Al e 3 x [ Cu e Cu 0 ] 3Cu e 3Cu 0 Αθροίζοντας τις δύο ημιαντιδράσεις: 2Al + 3Cu 2+ 3Cu 0 + 2Al +3 Αντιστάθμιση της συνολικής αντίδρασης: 3Cu(NO 3 ) 2 + 2Al 2Al(NO 3 ) 3 + 3Cu 3. Δίδονται οι παρακάτω αντιδράσεις. Εξηγείστε το είδος κάθε αντίδρασης, βρείτε τους σωστούς συντελεστές και εξηγείστε σύντομα την απάντησή σας α) KClO 3 KCl + O 2 β) SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 γ) NO 2 + H 2 O 2 HNO 3 δ) KOH + HI KI + H 2 O (α) Οξειδοαναγωγής (μεταβολή ΑΟ) (β) Σύνθεσης (δεν υπάρχει μεταβολή ΑΟ) (γ) Οξειδοαναγωγής (μεταβολή ΑΟ) (δ) Διπλής αντικατάστασης (δεν μεταβάλλονται οι ΑΟ)

3 4. Στις παρακάτω αντιδράσεις, εξηγείστε ποιο είδος οξειδώνεται και ποιο ανάγεται και βρείτε τους σωστούς συντελεστές (εξηγείστε την δουλειά σας για την εύρεση των ορθών συντελεστών): α) Al + Cl 2 2AlCl 3 β) NiS + O 2 NiO + SO 2 γ) H2S + HNO3 S + NO + H2O δ) NH3 + NO2 N2 + H2O (α) (Το Al oξειδώνεται αναγωγικό το Cl ανάγεται οξειδωτικό) (β) (Το Ο ανάγεται οξειδωτικό μέσο και το S (NiS) οξειδώνεται αναγωγικό μέσο) (γ) H2S και το Ν ανάγεται οξειδωτικό το ΗΝΟ3) (Το S οξειδώνεταιαναγωγικό, (δ) ( Το Ν οξειδώνεται αναγωγικό η ΝΗ 3 και ανάγεται οξειδωτκό το ΝΟ 2 ) 5. Για την παρακάτω αντίδραση βάλτε τους σωστούς συντελεστές και γράψτε τη και με ιοντική μορφή: CH 3 OH + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 HCOOH + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 + H 2 O Σε ιοντική μορφή: Ημιαντιδράσεις, οξείδωσης αναγωγής: Οξείδωση του C από 2 σε +2 Αναγωγή του Cr ap;o +6 σε +3 Αναλόγως του αν τα διαλύματα είναι όξινα ή αλκαλικά:

4 Όξινα: Cr 2 O 7 2 2Cr H 2 O Βασικά: 3Η 2 Ο + Cr 2 O 7 2 2CrΟ 2 + 6ΟΗ Για όξινα και για βασικά διαλύματα (μετά την αντιστάθμιση του αριθμού των μεταβαλλόμενων ηλεκτρονίων): Και σε μοριακή μορφή 6. Το υδροβρωμικό οξύ, αντιδρά με υπερμαγγανικό Κάλιο και σχηματίζεται στοιχειακό βρώμιο και ιόντα μαγγανίου (ΙΙ). Γράψτε την αντίδραση με τους σωστούς συντελεστές και εξηγείστε αναλυτικά τον τρόπο εργασίας σας. Το Br οξειδώνεται: 2Br Br 2 + 2e Και το MnO 4 ανάγεται: 5e + 8H + + MnO 4 Mn H 2 O Πολλαπλασιασμός της ημιαντίδρασης οξείδωσης επί 5 και της αναγωγής επί δύο: Σε αλκαλικό διάλυμα: 7. Βάλτε τους σωστούς συντελεστές στις παρακάτω μοριακές χημικές αντιδράσεις και χαρακτηρίστε τις ανάλογα με την κατηγορία τους (καταβύθισης, οξέοςβάσεως, οξειδοαναγωγής). Αν χαρακτηρίσετε κάποια (ες) αντίδραση (εις) ως οξειδοαναγωγή, σημειώστε ποιο στοιχείο οξειδώνεται και ποιο ανάγεται. Na 3 PO 4 (aq) + AgNO 3 (aq) NaNO 3 (aq) + Ag 3 PO 4 (s)

5 Καταβύθιση: HCl(aq) + Ca(OH) 2 (aq) H 2 O(l) + CaCl 2 (aq) Εξουδετέρωση (οξέοςβάσεως): Na(s) + S(s) Na 2 S(s) Οξειδοαναγωγή. Το Na οξειδώνεται και το S ανάγεται C 2 H 6 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O(l) Οξειδοαναγωγή. Ο άνθρακας οξειδώνεται το Ο ανάγεται Li(s) +H 2 O(l) LiOH(s) + H 2 (g) Οξειδοαναγωγή: Λίθιο οξειδώνεται, Η ανάγεται K 2 SO 4 (aq) + BaCl 2 (aq) BaSO 4 (s) + KCl(aq) Καταβύθιση Mg(s) + CuCl 2 (aq) MgCl 2 (aq) + Cu(s) Οξειδοαναγωγή: Mg οξειδώνεται, Cu ανάγεται Na(s) + Fe 2 O 3 (s) Na 2 O(s) + Fe(s) Οξειδοαναγωγή: Νa οξειδώνεται Fe ανάγεται 6Na(s) + Fe 2 O 3 (s) 3Na 2 O(s) + 2Fe(s) 3Cu(NO 3 ) 2 + 2Al 2Al(NO 3 ) 3 + 3Cu Οξειδοαναγωγή: Ο Cu ανάγεται και το Al οξειδώνεται 8. Βάλτε τους σωστούς συντελεστές στις παρακάτω αντιδράσεις, οι οποίες λαμβάνουν χώρα σε όξινα διαλύματα (χρησιμοποιείστε την μέθοδο των ημιαντιδράσεων):

6 α. Cu(s) + NO 3 (aq) Cu 2+ (aq) + NO(g) 3Cu + 2NO3 + 8H+ 3Cu NO + 4H2O β. Cr 2 O 2 7 (aq) + Cl (aq) Cr 3+ + Cl 2 (g) Cr2O Cl + 14H + 2 Cr Cl2 + 7H2O γ. Pb(s) + PbO 2 (s) + H 2 SO 4 (aq) PbSO 4 (s) Pb + PbO2 + 2 H2SO4 2 PbSO4 + 2H2O δ. Mn 2+ (aq) + NaBiO 3 (s) Bi 3+ (aq) + MnO 4 (aq) 2Mn NaBiO3 + 14H + > 2MnO4 + 5Bi Na + + 7H2O ε. H 3 AsO 4 (aq) + Zn(s) AsH 3 (g) + Zn 2+ (aq) H3AsO4 + 4Zn + 8H + AsH3 + 4Zn H2O 9. Βάλτε τους σωστούς συντελεστές στις παρακάτω αντιδράσεις, οι οποίες λαμβάνουν χώρα σε αλκαλικά διαλύματα (χρησιμοποιείστε την μέθοδο των ημιαντιδράσεων): α. Al(s) + MnO 4 MnO 2 (s) + Al(OH) 4 (aq) Al + 4OH > Al(OH)4 + 3e...οξείδωση 2H2O + MnO4 + 3e > MnO2 + 4OH... αναγωγή Al + MnO4 + 2H2O > Al(OH)4 + MnO2 β. Cl 2 (g) Cl (aq) + OCl (aq) Cl 2 Cl(aq) + ClO (aq) αντίδραση επιμερισμού Cl 2 + 2e 2Cl αναγωγή Cl 2 + 2H 2 O 2OCl + 4H + + 2e οξείδωση 2Cl 2 + 2H 2 O 2Cl + 2OCl + 4H + Συνολική απλούστερα Cl 2 + H 2 O Cl + OCl + 2H + γ. NO 2 (aq) + Al(s) NH 3 (g) + AlO 2 (aq) δ. Cr(s) + CrO 4 2 (aq) Cr(OH) 3 (s)

7 4H 2 O + Cr + CrO 4 2 2Cr(OH) 3 + 2OH ε. MnO 4 (aq) + S 2 (aq) MnS(s) + S(s) 7S 2 + 8H 2 O + 2MnO 4 2MnS + 5S + 16OH 10. Βάλτε τους σωστούς συντελεστές στις παρακάτω αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Εξηγείστε τον τρόπο εργασίας σας Cr + Sn 4+ Cr 3+ + Sn 2+ (ουδέτερο διάλυμα) Cr e Cr 2Cr e 2Cr Sn4+ + 2e Sn 2+ 3Sn4+ + 6e 3Sn 2+ 2Cr Sn 2+ 3Sn Cr 2 Br 2 + SO 3 Br + SO 2 4 (όξινο διάλυμα) H 2 O + Br 2 + SO 2 3 SO Br + 2 H + CuS + NO 3 Cu 2+ + NO 2 + S (όξινο διάλυμα) CuS(s) +6 NO3 (aq)+8h + (aq) Cu 2+( aq) + 6NO2(g) + SO2(g)+4H2O Cl 2 + I Cl + IO 3 (αλκαλικό διάλυμα) I + 3 Cl H 2 O IO Cl + 6 H + MnO 4 + Cl MnO 2 + ClO 3 (αλκαλικό διάλυμα) 2MnO 4 + Cl + H 2 O 2MnO 2 + ClO 3 + 2OH