Из предложенного перечня выберите все внешние воздействия, которые уменьшают скорость химической реакции между цинком и раствором сульфата меди(II). 1) нагревание реакционной смеси 2) добавление воды 3) охлаждение реакционной смеси 4) использование индикатора 5) уменьшение давления. Запишите номера выбранных ответов.

Речь идёт о реакции замещения между металлом и раствором соли: \(Zn + CuSO_{4} = ZnSO_{4} + Cu\). Это гетерогенная реакция (твёрдый цинк — раствор), в ней не участвуют газы, поэтому на её скорость влияют только температура, концентрация раствора соли и площадь поверхности цинка. Уменьшают скорость этой реакции два воздействия: 2) добавление воды — раствор разбавляется, концентрация \(CuSO_{4}\) падает, число столкновений ионов \(Cu^{2+}\) с поверхностью цинка в единицу времени уменьшается, значит, скорость снижается; 3) охлаждение реакционной смеси — при понижении температуры уменьшается доля частиц с энергией не меньше энергии активации, и по правилу Вант-Гоффа скорость падает в 2–4 раза на каждые 10 °C. Остальные воздействия скорость не уменьшают: нагревание (1), наоборот, ускоряет реакцию; индикатор (4) лишь показывает среду и в реакции не участвует, катализатором он не является; изменение давления (5) значимо только для реакций с участием газов, а здесь газообразных веществ нет, поэтому на скорость оно не влияет. Ответ: 23

Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления окислителя в данной реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. СХЕМА РЕАКЦИИ: А) NO\(^{3-}\) + SO3 \(^{2-}\) \(\xrightarrow{}\) NO2\(^-\) + SO4 \(^{2-}\); Б) NO3\(^-\) + S\(^{2-}\) + H+ \(\xrightarrow{}\) H2O + NO + SO4\(^{2-}\); В) NO2\(^-\) + H2O2 \(\xrightarrow{}\) NO3\(^-\) + H2O. ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЯ: 1) -1 \(\xrightarrow{}\) -2; 2) +5 \(\xrightarrow{}\) +2; 3) +5 \(\xrightarrow{}\) +3; 4) -2 \(\xrightarrow{}\) +6

В каждой схеме окислитель — та частица, атомы которой понижают степень окисления, то есть принимают электроны. Определяем её и смотрим, до какого значения меняется степень окисления. А) \(NO_{3}^{-} + SO_{3}^{2-} \rightarrow NO_{2}^{-} + SO_{4}^{2-}\): сера повышает степень окисления с \(+4\) до \(+6\), значит окислителем выступает нитрат-ион. Азот в нём переходит из \(+5\) в \(+3\) (в нитрит-ионе) — вариант 3. Б) \(NO_{3}^{-} + S^{2-} + H^{+} \rightarrow H_{2}O + NO + SO_{4}^{2-}\): сульфид-ион окисляется от \(-2\) до \(+6\), поэтому окислитель снова нитрат-ион, а азот принимает 3 электрона и переходит из \(+5\) в \(+2\) (в \(NO\)) — вариант 2. В) \(NO_{2}^{-} + H_{2}O_{2} \rightarrow NO_{3}^{-} + H_{2}O\): здесь азот сам окисляется с \(+3\) до \(+5\), поэтому окислителем служит пероксид водорода. Кислород в нём имеет степень окисления \(-1\) и, переходя в воду, понижает её до \(-2\) — вариант 1. Ответ: 321.

Установите соответствие между солью и продуктами электролиза водного раствора этой соли, которые выделяются на инертных электродах: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. СОЛЬ: А) Al(NO3)3; Б) CuCl2; В) NiSO4 ПРОДУКТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА: 1) металл и галоген; 2) водород и галоген; 3) водород и кислород; 4) металл, водород и кислород

В задании речь идёт об электролизе водных растворов солей на инертных электродах, поэтому в процессах могут участвовать не только ионы соли, но и молекулы воды. А) \(Al(NO_{3})_{3}\) — ответ 3. Алюминий стоит в ряду активности до алюминия включительно (левее), поэтому из водного раствора он не восстанавливается — на катоде разряжается вода. Нитрат-ион в водном растворе на аноде не окисляется, вместо него окисляется вода. Катод: \(2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}\) Анод: \(2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}\) Итог: \(2H_{2}O \rightarrow 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow\) — водород и кислород. Б) \(CuCl_{2}\) — ответ 1. Медь стоит после водорода, поэтому на катоде восстанавливаются её ионы; хлорид-ион окисляется легче воды, поэтому на аноде выделяется галоген. Катод: \(Cu^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Cu\) Анод: \(2Cl^{-} - 2e^{-} \rightarrow Cl_{2}\uparrow\) Итог: \(CuCl_{2} \rightarrow Cu + Cl_{2}\uparrow\) — металл и галоген. В) \(NiSO_{4}\) — ответ 4. Никель — металл средней активности (между алюминием и водородом), поэтому на катоде идут одновременно два процесса: восстановление металла и восстановление воды. Сульфат-ион на аноде не окисляется. Катод: \(Ni^{2+} + 2e^{-} \rightarrow Ni\) и \(2H_{2}O + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow + 2OH^{-}\) Анод: \(2H_{2}O - 4e^{-} \rightarrow O_{2}\uparrow + 4H^{+}\) Продукты: металл, водород и кислород. Вариант 2 (водород и галоген) не подошёл ни одной соли: он отвечает растворам галогенидов активных металлов, например \(KCl\) или \(CaBr_{2}\). Ответ: 314.

Для веществ, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов. 1) NH4NO3 2) HNO3 3) Na2S 4) K2SO4. Запишите номера веществ в порядке возрастания значения pH их водных растворов, учитывая, что концентрация всех растворов (моль/л) одинаковая.

Чтобы сравнить pH, определи для каждого вещества среду раствора: у кислоты — по её силе, у солей — по гидролизу (какой ион остался от слабого электролита, тот и «задаёт» среду). \(HNO_{2}\)... Прошу прощения — начну по порядку списка. 1) \(NH_{4}NO_{3}\) — соль слабого основания \(NH_{3} \cdot H_{2}O\) и сильной кислоты \(HNO_{3}\). Гидролиз идёт по катиону: \(NH_{4}^{+} + H_{2}O \rightleftharpoons NH_{3} \cdot H_{2}O + H^{+}\). Появляется избыток \(H^{+}\), среда слабокислая, pH немного меньше 7. 2) \(HNO_{3}\) — сильная одноосновная кислота, гидролизу не подвергается, а полностью распадается на ионы: \(HNO_{3} \rightarrow H^{+} + NO_{3}^{-}\). Значит, при той же концентрации ионов \(H^{+}\) здесь заметно больше, чем от гидролиза соли: среда сильнокислая, pH самый низкий. 3) \(Na_{2}S\) — соль сильного основания \(NaOH\) и слабой кислоты \(H_{2}S\). Гидролиз по аниону: \(S^{2-} + H_{2}O \rightleftharpoons HS^{-} + OH^{-}\). Накапливаются \(OH^{-}\), среда щелочная, pH больше 7 — самый высокий в перечне. 4) \(K_{2}SO_{4}\) — соль сильного основания \(KOH\) и сильной кислоты \(H_{2}SO_{4}\), поэтому гидролизу не подвергается: \(K^{+} + H_{2}O \; \cancel{=} \;\) и \(SO_{4}^{2-} + H_{2}O \; \cancel{=} \;\). Среда нейтральная, pH \(\approx 7\). Теперь выстрой вещества по возрастанию pH, то есть от самого кислого к самому щелочному: сильная кислота \(HNO_{3}\) — слабокислый раствор \(NH_{4}NO_{3}\) — нейтральный \(K_{2}SO_{4}\) — щелочной \(Na_{2}S\). Ответ: 2143.

Установите соответствие между уравнением химической реакции и воздействиями на реакционную систему, которые одновременно приводят к смещению химического равновесия в сторону прямой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ: А) N2(г) + 3H2(г) 2NH3(г) + Q; Б) N2O4(ж) 2NO2(г) - Q; В) CO2(г) + C(тв) 2CO(г) - Q; Г) 4HCl(г) + O2 2H2O(г) + 2Cl2(г) + Q. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СИСТЕМУ: 1) увеличение температуры и давления; 2) уменьшение температуры и давления; 3) увеличение температуры и уменьшение давления; 4) уменьшение температуры и увеличение давления.

Принцип Ле Шателье. Если на систему в равновесии подействовать извне, равновесие смещается в сторону той реакции, которая ослабляет это воздействие. Для нас важны два правила: нагревание смещает равновесие в сторону эндотермической реакции (той, что идёт с поглощением теплоты, \(-Q\)), а рост давления — в сторону меньшего числа молей газов (твёрдые и жидкие вещества в подсчёте не участвуют). А) \(N_{2(г)} + 3H_{2(г)} \rightleftarrows 2NH_{3(г)} + Q\) — прямая реакция экзотермическая, поэтому её усиливает понижение температуры. Газов слева \(1 + 3 = 4\) моль, справа \(2\) моль, значит повышение давления тоже смещает равновесие вправо. Ответ — 4. Б) \(N_2O_{4(ж)} \rightleftarrows 2NO_{2(г)} - Q\) — прямая реакция идёт с поглощением теплоты, её усиливает повышение температуры. Исходное вещество жидкое, газов слева \(0\) моль, справа \(2\) моль, поэтому вправо равновесие смещает понижение давления. Ответ — 3. В) \(CO_{2(г)} + C_{(тв)} \rightleftarrows 2CO_{(г)} - Q\) — реакция эндотермическая, нужно повышение температуры. Углерод твёрдый и не считается: газов слева \(1\) моль, справа \(2\) моль, поэтому нужно понижение давления. Ответ — 3. Г) \(4HCl_{(г)} + O_{2(г)} \rightleftarrows 2H_2O_{(г)} + 2Cl_{2(г)} + Q\) — реакция экзотермическая, нужно понижение температуры. Газов слева \(4 + 1 = 5\) моль, справа \(2 + 2 = 4\) моль, объём газов уменьшается, значит вправо смещает повышение давления. Ответ — 4. О чём легко забыть. Катализатор одинаково ускоряет прямую и обратную реакции, поэтому равновесие он не смещает — только приближает момент его наступления. Точно так же не влияет на равновесие вещество, которого нет в данной системе: изменять можно лишь концентрации тех участников, которые реально записаны в уравнении (и только газов и растворённых веществ — концентрация твёрдого вещества постоянна). Ответ: 4334.