Cr2(SO4)3, степень окисления хрома и др элементов

Общие сведения о сульфате хрома (III) и степени окисления в Cr2(SO4)3

Брутто-формула — Cr₂(SO₄)₃. Молярная масса равна – 392,16 г/моль.

Рис. 1. Сульфат хрома (III). Внешний вид.

Растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Образует кристаллогидраты составов Cr₂(SO₄)₃×18H₂O иCr₂(SO₄)₃×6H₂O. Проявляет слабые окислительно-восстановительные свойства.

Cr2(SO4)3, степени окисления элементов в нем

Степень окисления кислотного остатка определяется числом атомов водорода, входящих в состав образующей его кислоты, указанных со знаком минус. Сульфат-ион – это кислотный остаток серной кислоты, формула которой H₂SO₄. В её составе имеется два атома водорода, следовательно, степень окисления сульфат-ионе равна (-2). Степень окисления кислорода в составе кислот, а, следовательно, и их остатков равна (-2). Для нахождения степени окисления серы в составе сульфат-иона примем её значение за «х» и определим его при помощи уравнения электронейтральности:

x + 4× (-2) = -2;

x — 8 = -2;

x = +6.

Степень окисления хрома найдем аналогичным образом:

2×у + 3× (+6) + 12× (-2) = 0;

2у + 18 – 24 = 0;

2у — 6 = 0;

2у = + 6;

y= +3.

Степень окисления хрома в сульфате хрома (III) равна (+3): Cr⁺³₂(SO₄)₃.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Химия_1_Ani

7

Задание 1.

Написать формулы гидроксидов, соответствующим оксидам K₂O; Nd₂O₃; CrO; Cr₂O₃; CrO₃; Fe₂O₃; N₂O₅. Какими свойствами (основными, кислотными, амфотерными) обладают оксиды и соответствующие им гидроксиды? Назвать и построить их графические формулы. Определить эквивалентную массу для соединений: Cr₂

O₃; Cr(OH)₃; Cr₂(SO₄)₃; H₂CrO₄.

Оксид	Гидроксид	Свойства	Название	Графическая формула
K2O	KOH	основные	гидроксид калия
Nd2 O3	Nd(OH)3	основные	Гидроксид неодима
CrO	Cr(OH)2	основные	Гидроксид хрома (II)
Cr2O3	Cr(OH)3	амфотерные	Гидроксид хрома (III)
CrO3	H2CrO4	кислотные	Хромовая кислота
Fe2O3	Fe(OH)3	амфотерные	Гидроксид железа (III)
N2O5	HNO3	кислотные	Азотная кислота

Расчёт эквивалентных масс:

ЭCr₂O₃= г/моль

ЭCr(OH)₃ = г/моль

ЭCr₂(SO₄)₃ = г/моль

ЭH₂CrO₄ = г/моль

Задание 2.

Закончить уравнения:

1. P₂O₅ + 3Ca(OH)₂ = Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂O

2. Zn +2NaOH = Na₂ZnO₂ +H₂

3. SnO + 2NaOH = Na₂SnO₂ +H₂O

4. 2Sn + O₂ = 2SnO

5. CdO + 2HNO₃ = Cd(NO₃)₂ + H₂O

6. FeCl₂ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + 2NaCl

7. P + Ga = GaP

8. SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O

9. GaCl₃ + PH₃ = GaP + РCl₃

10. SiH₄Si + 2H

    2

Задание 3.

Вычислите стандартную энтальпию образования газообразного HBr на основании следующих данных (298 K):

1. 2HBr_(р-р) + Cl_2(г) = 2HCl_(р-р) + Br_2(р-р) ΔH⁰₁ = — 92,9 кДж;

2. ½H_2(г) + ½Cl_2(г) = HCl_(р-р) ΔH⁰₂ = — 166,8 кДж*;

3. Br_2(ж) = Br_2(р-р) ΔH⁰₃ = — 0,8 кДж;

4. HBr

   _(г) = HBr_(р-р) ΔH⁰₄ = — 81,2 кДж;

*В «Пособии» величина ΔH⁰₂ почему-то приведена со знаком «+», хотя эта реакция экзотермическая.

Применив закон Гесса к каждому уравнению, и учитывая, что стандартные энтальпии образования простых веществ (H₂, Cl₂, Br₂) равны нулю, получим:

1. 

2. 

3. 

4. 

Подставив соответствующие стандартные энтальпии образования из уравнений (2-1) ‑ (4-1) в уравнение (1-1) получим: .

Отсюда можно получить искомую величину:

кДж

Задание 4.

Исходя из реакций:

KClO₃ = KCl + 3/2O₂ ΔH⁰₁ = — 49,4 кДж;

KClO₄ = KCl + 2O₂ ΔH⁰₂ = 33,0 кДж

вычислить

ΔH⁰ реакции:

4KClO₃ = 3KClO₄ + KCl.

Применив закон Гесса к каждому уравнению, и учитывая, что стандартные энтальпии образования простых веществ (O₂) равны нулю, получим:

Решив эту систему уравнений относительно ΔH⁰ и подставив в полученное уравнение известные величины ΔH⁰₁ и ΔH⁰₂, получим искомую величину:

кДж

Задание 5.

Реакция CO + Cl₂ = COCl₂ протекает в замкнутом сосуде при постоянной температуре: исходные вещества взяты в эквивалентных количествах. К моменту наступления равновесия остаётся 50% начального количества CO. Определите давление равновесной газовой смеси, если первоначальное давление равнялось 100 кПа (750 мм рт. ст.).

Можно выразить количественный состав газовой смеси в парциальных давлениях компонентов смеси. В первоначальный момент в сосуде парциальные давления компонентов (P₀ = 100 кПа – первоначальное давление). К моменту наступления равновесия в сосуде парциальные давления CO и Cl₂ уменьшились в два раза и стали . В результате реакции образовался COCl₂ и его парциальное давление также. По закону Дальтона давление в сосуде в момент наступления равновесия кПа (562,5 мм рт. ст.)

Задание 6.

Каталитическое окисление аммиака выражается общим уравнением 4NH₃ + 5O₂  4NO + 6H₂O. Через некоторое время после начала реакции концентрации стали: [NH₃] = 0,01 моль/л; [O₂] = 0,02 моль/л; [NO] = 0,03 моль/л. Вычислите исходные концентрации аммиака и кислорода, и константы равновесия К_с и К_р, если реакция протекала при 750°С.

Исходные концентрации аммиака и кислорода найдем на основе уравнения реакции, согласно которому из четырех молекул NH₃ и пяти молекул O₂ образуется четыре молекулы NO и шесть молекул H₂O. Отсюда следует, что на образование 0,03 молей NO расходуется моля NH₃ и моля O₂. Таким образом, исходные концентрации аммиака и кислорода равны:

[NH₃]_исх = 0,01 + 0,03 = 0,04 моль/л;

[O₂]_исх = 0,02 + 0,0375 = 0,0575 моль/л.

Определим из уравнения реакции неизвестную величину равновесной концентрации воды: моль/л.

Константа равновесия, выраженная через равновесные концентрации

Константа равновесия, выраженная через равновесные парциальные давления

,

где Δn = (4 + 6) – (4 + 5) = 1 – изменение числа молей в реакции;

R = 8,31 Дж/(К∙моль) – универсальная газовая постоянная;

T = 750 + 273,15 = 1023,14 K – температура (в кельвинах), при которой

протекает реакция.

Задание 7.

По приведённым кривым охлаждения построить диаграмму состояния системы висмут-сурьма.

№ кривой	1	2	3	4	5	6
Sb, %	100	80	70	50	30	0

По диаграмме определить:

а) тип диаграммы и её особенности;

б) каков исходный состав сплава, если при 500°С половина его затвердела;

в) 70%-ный твёрдый раствор находится в равновесии с жидким. Каков состав жидкого раствора;

г) 50 г сплава, содержащего 60% сурьмы, нагреты до 450°С. Сколько сурьмы осталось в твёрдом растворе? Сколько висмута перешло в жидкий раствор?

а) Вид построенной диаграммы характерен для систем с неограниченной растворимостью в твёрдом и жидком состояниях. Особенностью диаграммы является отсутствие эвтектики. Верхняя кривая – линия ликвидуса – выражает зависимость температуры начала кристаллизации расплава от его состава. Выше линии ликвидуса – поле – при любой температуре и концентрации система представляет собой ненасыщенный расплав. Нижняя кривая – линия солидуса – выражает зависимость температуры конца кристаллизации расплава от состава системы. Ниже линии солидуса (поле ) – твёрдый раствор обоих компонентов. Кривые солидуса и ликвидуса сходятся в точках, соответствующих температурам кристаллизации чистых компонентов. В пределах поля в системе сосуществуют твёрдый и жидкий растворы.

б) Найдём исходный состав сплава, воспользовавшись «правилом рычага». Так как при 500°С соотношение жидкой и твердой фаз %, то точка, соответствующая исходному составу лежит на середине отрезка, отсекаемого линиями солидуса (10% Bi) и ликвидуса (55% Bi) от изотермы.

Получаем: .

В исходном сплаве содержится 32,5% висмута и 67,5% сурьмы.

P.S. Графическое решение – линии и точки (квадраты) красного цвета.

в) Точки, соответствующие равновесным твердому и жидкому растворам лежат на одной изотерме. Для твёрдого раствора она проходит через точку на линии солидуса, соответствующую твердому раствору, в котором содержится 70% сурьмы. Пересечение этой изотермы с линией ликвидуса даёт точку, соответствующую равновесному жидкому раствору содержащему 30% сурьмы.

P.S. Графическое решение – линии со стрелками розового цвета.

г) Точки L и S, соответствующие составам жидкой и твёрдой фаз лежат на изотерме 450°С в местах ее пересечения с линиями ликвидуса и солидуса:

твёрдая фаза – 82% Sb, 18%Bi

жидкая фаза – 38% Sb, 62% Bi

Массы жидкой и твёрдой фаз можно найти по «правилу рычага»:

,

где M_S и M_L – масса, соответственно твердой и жидкой фаз;

OL и OS – длина соответствующих отрезков на изотерме (точка O отвечает

составу исходного сплава)

Приняв за M массу исходного сплава, имеем:

Подставив данные в это уравнение, получим, что

(г),

и соответственно M_L = 50 – 25 = 25 (г)

Таким образом, из расчёта видно, что при 450°С в системе имеется равное количество жидкой и твердой фаз.

В твёрдой фазе (твердом растворе) осталось 25 (г) ∙ 0,82 = 20,5 (г) Sb.

В жидкую фазу (жидкий раствор) из исходного сплава перешло 25 (г) ∙ 0,62 = 15,5 (г.) Bi.

P.S. Графическое решение – линии со стрелками синего цвета.

Задание 8.

В керамическом производстве при разных температурах протекают реакции:

MgCO_3(т) = MgO_(т) + CO_2(г)

2CaSO_4(т) = 2CaO_(т) + 2SO_2(г) + O_2(г)

Примените правило фаз к каждой реакции.

Правило фаз Гиббса: С = К – Ф + n,

где С – число степеней свободы;

К – число компонентов;

Ф – число фаз;

n – число факторов равновесия.

Для обеих реакций число факторов равновесия n равно 1, т.к. на систему оказывает влияние только температура (давление постоянно).

Для первого уравнения:

Ф = 3 (две твёрдые фазы ‑ MgCO_3(т) и MgO_(т) и одна газообразная ‑ CO_2(г)),

К = R – g = 3 – 1 = 2 (R – число веществ в системе, g – число независимых уравнений реакций).

В итоге имеем С = 2 – 3 + 1 = 0, т.е. система инвариантна.

Для второго уравнения:

Ф = 3 (две твёрдые фазы ‑ CaSO_4(т) и CaO_(т) и одна газообразная – смесь SO_2(г) и O_2(г)).

К = 4 – 1 =3.

С = 3 – 3 + 1 = 2, т.е. система моновариантна.

studfile.net

Графические изображения формул неорганических соединений

При графическом изображении формул веществ указывается последовательность расположения атомов в молекуле с помощью, так называемых валентных штрихов (термин «валентный штрих» предложил в 1858 г. А. Купер для обозначения химических сил сцепления атомов), иначе называемых валентной чертой (каждая валентная черта, или валентный штрих, эквивалентны одной паре электронов в ковалентных соединениях или одному электрону, участвующему в образовании ионной связи). Часто неправильно принимают графическое изображение формул за структурные формулы, приемлемые только для соединений с ковалентной связью и показывающие взаимное расположение атомов в молекуле.

Так, формула Nа—СL не является структурной, так как NаСI — ионное соединение, в его кристаллической решетке отсутствуют молекулы (молекулы NаСL существуют только в газовой фазе). В узлах кристаллической решетки NаСI находятся ионы, причем каждый Nа⁺ окружен шестью хлорид-ионами. Это графическое изображение формулы вещества, показывающее, что ионы натрия не связаны между собой, а с хлорид-ионами. Не соединяются между собой и хлорид-ионы, они соединены с ионами натрия.

Покажем это на примерах. Мысленно предварительно «разбиваем» лист бумаги на несколько столбцов и выполняем действия согласно алгоритмам по графическому изображению формул оксидов, оснований, кислот, солей в следующем порядке.

Графическое изображение формул оксидов (например, Аl₂O₃)

                                                                                        III II

1. Определяем валентность атомов элементов в Аl₂O₃

2. Записываем химические знаки атомов металлов на первое место (первый столбец). Если атомов металлов больше одного, то записываем и в один столбец и обозначаем валентность (число связей между атомами) валентными штрихами

З. Второе место (столбец), тоже в один столбец, занимают химические знаки атомов кислорода, причем к каждому атому кислорода должно подходить по два валентных штриха, так как кислород двухвалентен

                                                                                                      lll   ll  l

Графическое изображение формул оснований (например Fе(ОН)₃)

1. Определяем валентность атомов элементов Fе(ОН)₃

2. На первом месте (первый столбец) пишем химические знаки атомов металла, обозначаем их валентность Fе

З. Второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода, которые присоединяются одной связью к атому металла, вторая связь пока «свободна»

  

4. Третье место (столбец) занимают химические знаки атомов водорода, присоединяющихся на  «свободную» валентность атомов кислорода

Графическое изображение формул кислот (например, Н₂SO₄)

                                                                                       l  Vl  ll

1. Определяем валентность атомов элементов Н₂SO₄.

2. На первом месте (первый столбец) пишем химические знаки атомов водорода в один столбец с обозначением валентности

Н—

Н—

З. Второе место (столбец) занимают атомы кислорода, присоединяясь одной валентной связью к атому водорода, при этом вторая валентность каждого атома кислорода пока «свободна»

Н— О —

Н— О —

4. Третье место (столбец) занимают химические знаки атомов кислотообразователя с обозначением валентности

5. На «свободные» валентности атома кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

Графическое изображение формул солей

Средние соли (например, Fe₂SO₄)₃) В средних солях все атомы водорода кислоты замещены на атомы металла, поэтому при графическом изображении их формул первое место (первый столбец) занимают химические знаки атомов металла с обозначением валентности, а далее — как в кислотах, то есть второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода, третье место (столбец) — химические знаки атомов кислотообразователя, их три и они присоединяются к шести атомам кислорода. На «свободные» валентности кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

  

Кислые соли (например, Ва(Н₂PO₄)₂) Кислые соли можно рассматривать как продукты частичного замещения атомов водорода в кислоте атомами металла, поэтому при составлении графических формул кислых солей на первое место (первый столбец) записывают химические знаки атомов металла и водорода с обозначением валентности

Н—

Н—

Ва =

Н—

Н—

Второе место (столбец) занимают химические знаки атомов кислорода

Третье место (столбец) — химические знаки атомов кислотообразователя,  на «свободные»  валентности кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

Основные соли (например, А1ОНSO₄) Основные соли определяем, чем как продукт частичного замещения группы ОН основания на кислотный остаток. При составлении графических формул основных солей первое место (столбец) занимают химические знаки атомов металлов с обозначением валентности, второе (столбец) — химические знаки атомов металлов кислорода, третье — химические знаки атомов водорода и кислотообразователя с обозначением соответствующей валентности. На «свободные»  валентности атома кислотообразователя присоединяются атомы кислорода согласно правилу валентности

По графическому изображению формул веществ можно судить об их свойствах, определяют истинную степень окисления, например, Na⁺¹–О^-1 –О^-1– Na⁺¹    или в органических соединениях 

Структурная формула  Фосфата кальция  Ca₃(PO₄)₂      Ca⁺²₃(P⁺⁵O^-2₄)₂

blogg-latofa.blogspot.com