примеры решения завдач


Задача 1. Приведите три примера реакций между оксидом элемента 2-го периода и оксидом элемента 4-го периода.
Решение. Один из оксидов должен быть основным (или амфотерным), а другой - кислотным (или амфотерным). Во II периоде Li2О - основной оксид, ВеО - амфотерный, СО2 и N2О5 - кислотные. В IV периоде К2О, СаО, FеО - основные оксиды, Сr2О3 - амфотерный, Аs2О5, CrО3, SеО3 - кислотные оксиды. Уравнения реакций:
СО2 + К2О = К2СО3,
Li2О + SеО3 = Li2SeО4,
N2О5 + СаО = Са(NО3)2 .
Задача 2. Приведите примеры образования соли: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества.
Решение.
а) Железо при нагревании с серой образует сульфид железа (II):
Fe + S = FeS.
б) Соли вступают друг с другом в обменные реакции в водном растворе, если один из продуктов реакции выпадает в осадок:
АgNО3 + NаСl = АgСl↓ + NаNО3 .
в) Соли образуются при растворении металлов в кислотах:
Zn + Н2SО4 = ZnSО4 + Н2↑.
Задача 3. Приведите примеры реакций образования основания: а) из двух простых веществ; б) из двух сложных веществ; в) из простого и сложного вещества.
Решение.
а) Из двух простых веществ можно получить единственное основание — аммиак (основание Льюиса):
N2 + 3H2 = 2NH3.
Реакция протекает при высоких давлении и температуре в присутствии катализаторов.
б) Два сложных вещества, образующих основание, это, например, - оксид щелочного металла и вода:
               К2О + Н2О = 2КОН.  
в) Щелочные и щелочноземельные металлы активно реагируют с водой, образуя щелочь и водород:
                     Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + Н2↑.  
Задача 4. Приведите уравнения реакций одной и той же средней соли а) с кислотой, б) с основанием.
Решение. Реагировать как с кислотой, так и с основанием могут соли аммония и слабых кислот, например карбонат аммония:
(NН4)2СО3 + 2НСl = 2NН4Сl + СО2↑ + Н2О,
(NН4)2СО3 + 2КОН = К2СO3 + 2NН3↑ + 2Н2О.
Последняя реакция протекает при нагревании.
Задача 5. Приведите уравнение реакции, в которой из трех сложных веществ образуется кислая соль.
Решение. Пример - образование гидрокарбоната аммония при пропускании избытка углекислого газа через водный раствор аммиака:
СО2 + NН3 + Н2О = NН4НСО3.
Задача 1. Какой объем (при н.у.) занимает кислород, выделившийся из одного моля каждого из веществ: KClO3, КMnО4, КNО3, HgО?Решение. Все реакции разложения данных веществ протекают при нагревании:
2KClO3 = 2КСl + ЗО2↑,
2КMnО4 = К2MnО4 + MnО2 + О2↑,
2КNO3 = 2КNО2 + О2↑,
2HgO = 2Нg + О2↑.
Согласно этим уравнениям, из одного моля КClO3 выделяется 1,5 моль О2, из одного моля остальных трех веществ - по 0,5 моль О2.
Задача 2. Докажите, что оксид серы (IV) является веществом с двойственной окислительно-восстановительной функцией.
Решение. Сера в SО2 находится в промежуточной степени окисления +4, и может как повышать степень окисления (быть восстановителем), так и понижать ее (быть окислителем).
Восстановительные свойства SО2 проявляет в реакциях с сильными окислителями, например, с перманганатом калия:
5SО2 + 2КМnО4 + 2Н2О = 2Н2SО4 + К2SО4 + 2МnSО4 .
Окислительные свойства SО2 проявляет, например, в реакции с сероводородом:
SО2 + 2Н2S = 3S↓ + 2Н2О.
Задача 3. Напишите уравнения реакций, характеризующих, следующие превращения:
SО2 → Na2SО3 → NаНSО3 → Nа2SО3 → Nа2SО4.Решение. При пропускании SО2 через избыток раствора гидроксида натрия образуется сульфит натрия:
SО2 + 2NаОН = Na2SО3 + Н2О.
При пропускании избытка SО2 через раствор сульфита натрия образуется гидросульфит натрия:
SО2 + Na2SО3 + Н2О = 2NаНSО3.
Гидросульфит натрия при нагревании разлагается:
2NаНSО3 = Nа2SО3 + SО2↑ + Н2О.
Серная кислота вытесняет сернистую кислоту из сульфитов:
Nа2SО3 + Н2SО4 = Nа2SО4 + SО2↑ + Н2О.
Задача 4. Какую массу оксида серы (VI) надо растворить в 100 г 91%-ного раствора серной кислоты для того, чтобы получить 30%-ный олеум?
Решение. Олеум — это раствор SО3 в 100%-ной Н2SО4. Процесс получения олеума разобьем на две стадии. Сначала найдем, сколько надо добавить SО3, чтобы91%-ная серная кислота превратилась в 100%-ную.
SО3 + Н2О = Н2SО4.
В исходной серной кислоте содержалось 100.0,09 = 9 г Н2О, что составляет 9/18 = 0,5 моль. Для реакции с таким количеством воды необходимо 0,5 моль SО3 (массой 0,5∙80 = 40 г);при этом образуется 0,5 моль Н2SО4 (массой 0,5.98 = 49 г). Общая масса 100%-ной серной кислоты после добавления 40 г SО3 станет равна 91 + 49 = 140 г.
Для получения 30%-ного раствора SО3 в серной кислоте к 140 г Н2SО4 надо добавить х г SО3, тогда масса олеума станет равна 140+х, а массовая доля SО3 составит
ω(SO3) = x/(140 + x) = 0,3,
откуда х = 60 г. Общая масса добавленного SО3 равна 40 + 60 = 100 г.Ответ. 100 г SО3.
Задача 5. В процессе синтеза оксида серы (VI) из оксида серы (IV) и кислорода в замкнутом сосуде давление в реакционной смеси упало на 20,0% (при постоянной температуре).Определите состав образовавшейся газовой смеси (в % по объему), если в исходной смеси содержалось 50% оксида серы (IV) по объему.
Решение. По условию, в исходной смеси содержалось равное количество SО2 и О2: v(SО2) = v(О2) = х, общее число молей v1 = 2х.
Реакция образования SО3 из SО2 и О2 - обратимая:
2SО2 + О2  2SO3.
Пусть в реакцию вступило у моль О2, тогда израсходовано 2у моль SО2, и образовалось 2у моль SО3. В полученной смеси содержатся: v(SО2) = х-2у, v(О2) = х-у, v(SО3) = 2у, общее числомолей v2 = (х-2у) + (х-у) + 2у = 2х-у.
Реакция проводится в замкнутом сосуде, поэтому давление в сосуде при постоянной температуре прямо пропорционально общему количеству газов:
р2/р1= 0,8 (по усл.) = v2/v1 = (2х-у) / 2х,
откуда у = 0,4x. Объемные доли газов в конечной смеси равны их мольным долям:
ω(SО2) = v(SО2) / v2 • 100% = 0,2x / 1,6x • 100% = 12,5%,
 ω(О2) = v(О2) / v2 • 100% = 0,6x / 1,6x • 100% = 37,5%,
ω(SО3) = v(SО3) / v2 • 100% = 0,8x / 1,6x • 100% = 50,0%.
Ответ. 12,5% SО2, 37,5% О2, 50,0% SО3.
Задача 1. При взаимодействии углерода с концентрированной серной кислотой выделилось 13,44 л смеси двух газов (н.у.). Рассчитайте массу углерода, вступившего в реакцию.
Решение. Пусть в реакцию
С + 2Н2SО4(конц) = СО2↑ + 2SО2↑ + 2Н2О
вступило х моль С, тогда образовалось х моль СО2 и 2х моль SО2, всего Зх моль газов. По условию, количество газов в смеси равно 13,44/22,4 = 0,6 = Зх, откуда х = 0,2.Масса углерода равна 0,2.12 = 2,4 г.
Ответ. 2,4 г С.
Задача 2. При полном гидролизе смеси карбидов кальция алюминия образуется смесь газов, которая в 1,6 раза легче кислорода.Определите массовые доли карбидов в исходной смеси.
Решение. В результате гидролиза образуются метан и ацетилен:
Аl4С3 + 12Н2О = 4Аl(ОН)3 + 3СН4↑,
СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2↑.
Пусть в исходной смеси содержалось х моль Аl4С3 и у моль СаС2, тогда в газовой смеси содержится 3х моль СН4 и у моль С2Н2. Средняя молярная масса газовой смеси равна:
Мср = M(О2) / 1,6 = 20 = (3x.16 + у.26) / (3х+у), откуда у = 2х.
Массовые доли карбидов в исходной смеси равны:
ω(Аl4С3) = 144x / (144х+64у) • 100% = 52,94%,
ω(CаС2) = 64у / (144х+64у) • 100% = 47,06%.
Ответ. 52,94% Аl4С3, 47,06% СаС2.
Задача 3. При взаимодействии сложного вещества “А” с избытком магния при нагревании образуются два вещества, одно из которых — “В”— под действием соляной кислоты выделяет ядовитый газ “С”. При сжигании газа “С” образуются исходное вещество “А” и вода. Назовите вещества “А”, “В” и “С”. Напишите уравнения перечисленных химических реакций.
Решение. Вещество “А” — оксид кремния, SiO2. При взаимодействии SiO2 с магнием сначала образуется кремний, который реагирует с избытком магния и образует силицид кремния,Mg2Si ( (вещество “В”):
SiO2 + 4Mg = Мg2Si + 2MgО.
Силицид магния легко гидролизуется с образованием ядовитого газа силана, SiН4 (вещество “С”):
Mg2Si + 4НСl = SiН4↑ + 2MgCl2.
При сгорании силана образуются исходное вещество SiO2 и вода:
SiН4 + 2О2 = SiO2 + 2Н2О.
Задача 4. Смесь кремния и угля, массой 5,0 г, обработали избытком концентрированного раствора щелочи при нагревании. В результате реакции выделилось 2,8 л водорода (н.у.).Вычислите массовую долю углерода в этой смеси.
Решение. С раствором щелочи реагирует только кремний:
Si + 2NаОН + Н2О = Na2SiO3 + 2Н2↑.
v(Н2) = 2,8/22,4 = 0,125 моль. v(Si) = 0,125/2 = 0,0625 моль. m(Si) = 0,025.28 = 1,75 г. m(С) = 5,0-1,75 = 3,25 г. Массовая доля углерода равна: ω(С) = 3,25/5,0 = 0,65, или 65%.
Ответ. 65% С.
Задача 5. При сплавлении гидроксида натрия и оксида кремния (IV) выделилось 4,5 л водяных паров (измерено при 100 °С и 101 кПа).Какое количество силиката натрия при этом образовалось?
Решение. При сплавлении происходит реакция:
2NаОН + SiO2 = Na2SiO3 + Н2О↑.
Количество выделившейся воды равно: v(Н2О) = РV / RТ = 101.4,5 / (8,31.373) = 0,147 моль. Количество образовавшегося Na2SiO3 также равно 0,147 моль.
Ответ. 0,147 моль Nа2SiO3.
Задача 1. В одной пробирке находится раствор хлорида магния, в другой - хлорида алюминия. С помощью какого одного реактива можно установить, в каких пробирках находятся эти соли?
Решение. Алюминий отличается от магния тем, что его гидроксид, Аl(ОН)3, амфотерен и растворяется в щелочах. Поэтому при приливании избытка раствора щелочи к раствору АlСl3 образуется прозрачный раствор:
АlСl3 + 4КОН = К[Аl(ОН)4] + ЗКСl.
Гидроксид магния в щелочах нерастворим, поэтому при приливании раствора щелочи к раствору хлорида магния выпадает осадок:
МgСl2 + 2КОН = Мg(ОН)2↓ + 2КСl.
Задача 2. Составьте полные уравнения следующих реакций:
1) АlСl3 + КОН(изб.) →
2) АlСl3 + NН3(изб.) + Н2О →
3) Аl(NО3)3 + Nа2S + Н2О →
4) Nа[Аl(ОН)4] + СО2 →
Решение. 1) При действии щелочи на соли алюминия выпадает осадок гидроксида алюминия, который растворяется в избытке щелочи с образованием алюмината:
АlСl3 + 4КОН = К[Аl(ОН)4] + ЗКСl.
2) При действии раствора аммиака щелочи на соли алюминия выпадает осадок гидроксида алюминия.
АlСl3 + 3NН3 + 3Н2О = Аl(ОН)3↓ + 3NН4Сl.
В отличие от щелочей, раствор аммиака не растворяет гидроксид алюминия. Именно поэтому аммиак используют для полного осаждения алюминия из водных растворов его солей.
3) Сульфид натрия усиливает гидролиз хлорида алюминия и доводит его до конца, до Аl(ОН)3. В свою очередь, хлорид алюминия усиливает гидролиз сульфида натрия и доводит его до конца, до Н2S:
2Аl(NО3)3 + ЗNа2S + 6Н2О = 2Аl(ОН)3↓ + ЗН2S↑ + 6NаСl.
4) Алюминат натрия образован очень слабой кислотой - гидроксидом алюминия, поэтому он легко разрушается в водном растворе даже под действием слабых кислот, например, угольной:
Nа[Аl(ОН)4] + СО2 = Аl(ОН)3↓ + NаНСО3.
Задача 3. К 25 г 8%-ного раствора хлорида алюминия прилили 25 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Образовавшийся осадок отфильтровали и прокалили. Определите его массу и состав.
Решение. При действии щелочей на растворы солей алюминия образуется осадок гидроксида алюминия:
АlСl3 + ЗNаОН = Аl(ОН)3↓ + ЗNаСl.
Проведем расчет по этому уравнению. v(АlCl3) = 25.0,08 / 133,5 = 0,015, v(NаОН) = 25.0,08 / 40 = 0,05. АlСl3 находится в недостатке. В результате данной реакции расходуется 0,015.3 = 0,045 моль NаОН, и образуется 0,015 моль Аl(ОН)3. Избыток NаОН в количестве 0,05-0,045 = 0,005 моль растворяет 0,005 моль Аl(ОН)3 по уравнению:
Аl(ОН)3 + NaОН = Na[Аl(ОН)4].
Таким  образом,  в осадке остается 0,015-0,005  = 0,01 моль Аl(ОН)3. При прокаливании этого осадка в результате реакции
2Аl(ОН)3   Аl2О3 + ЗН2О
образуется 0,01/2 = 0,005 моль Аl2О3 массой 0,005-102=0,51 г.
Ответ. 0,51 г Аl2О3.
Задача 4. Какую массу квасцов КАl(SО4)2.12Н2О необходимо добавить к 500 г 6%-ного раствора сульфата калия, чтобы массовая доля последнего увеличилась вдвое? Найдите объем газа (при н.у.), который выделится при действии на полученный раствор избытка сульфида калия.
Решение. Масса исходного раствора - 500 г, в нем содержится 30 г К2SО4 (M = 174). Добавим к раствору х моль квасцов КАl(SО4)2.12Н2О (М = 474) (в них содержится х/2 моль К2SО4):m(КАl(SО4)2.12Н2О) = 474x, m(К2SО4) = 30 +174.x/2 = 30+87x, m(р-ра) = 500+474x. По условию, массовая доля К2SО4 в конечном растворе равна 12%, т.е.
(30+87x) / (500+474х) = 0,12,
откуда х =1,00. Масса добавленных квасцов равна m(КАl(SО4)2.12Н2О) = 474.1,00 = 474 г.
В образовавшемся растворе содержится х/2 = 0,500 моль Аl2(SО4)3, который реагирует с избытком К2S по уравнению:
Аl2(SО4)3 + ЗК2S + 6Н2О = 2Аl(ОН)3↓ + ЗН2S↑ + ЗК2SО4.
По этому уравнению, v(Н2S) = 3.v(Аl2(SО4)3) = 3.0,500 = 1,500 моль. V(Н2S) = 1,500.22,4=33,6 л.l(SО4)2.12Н2О; 33,6 л Н2S.
Ответ. 474 г КА
Задача 1. В сосуде, имеется смесь водорода и хлора. Как изменится давление в сосуде при пропускании через смесь электрической искры?
Решение. При пропускании искры газы реагируют по уравнению:
Н2 + Сl2 = 2НСl.
В результате этой реакции общее количество молекул в газовой фазе не изменяется, поэтому давление в сосуде также остается неизменным.
Задача 2. Газ, выделившийся при действии 2,0 г цинка на 18,7 мл 14,6%-ной соляной кислоты (плотность раствора 1,07 г/мл), пропустили при нагревании над 4,0 г оксида меди (II). Чему равна масса полученной твердой смеси?
Решение. При действии цинка на соляную кислоту выделяется водород:
Zn + 2НСl = ZnСl2 + Н2↑,
который при нагревании восстанавливает оксид меди (II) до меди:
СuО + Н2 = Си + Н2О.
Найдем количества веществ в первой реакции: m(р-ра НСl) = 18,7.1,07 = 20,0 г. m(НСl) = 20,0.0,146 = 2,92 г. v(НСl) = 2,92/36,5 = 0,08 моль. v(Zn) = 2,0/65 = 0,031 моль. Цинк находится в недостатке, поэтому количество выделившегося водорода равно: v(Н2) = v(Zn) = 0,031 моль.
Во второй реакции в недостатке находится водород, поскольку v(СuО) = 4,0/80 = 0,05 моль. В результате реакции 0,031 моль СuО превратится в 0,031 моль Сu, и потеря массы составит:
m(СuО) - m(Сu) = 0,031.80 - 0,031.64 = 0,50 г.
Масса твердой смеси СuО с Сu после пропускания водорода составит 4,0-0,5 = 3,5 г.
Ответ. 3,5 г.
Задача 3. Напишите уравнения реакций, которые могут происходить при действии концентрированной серной кислоты на все твердые галогениды калия. Возможны ли эти реакции в водном растворе?
Решение. При действии концентрированной серной кислоты на фторид и хлорид калия при нагревании выделяются, соответственно, фтороводород и хлороводород:
КF + Н2SО4(конц) = НF↑ + КНSО4,
КСl + Н2SО4(конц) = НCl↑ + КНSО4.
Это - лабораторный способ получения данных галогеноводородов.
Бромоводород и иодоводород - сильные восстановители и легко окисляются серной кислотой до свободных галогенов, при этом НBr восстанавливает серную кислоту до SО2, а НI (как более сильный восстановитель) - до Н2S:
2КВr + 2Н2SО4(конц) = Вr2 + SO2↑ + К2SО4 + 2Н2О,
8КI + 5Н2SО4(конц) = 4I2 + Н2S↑ + 4К2SО4 + 4Н2О.
В водном растворе серная кислота уже не является сильным окислителем. Кроме того, все галогеноводородные кислоты - сильные (за исключением плавиковой кислоты), и серная кислота не может вытеснять их из солей. В водном растворе возможна единственная обменная реакция:
2КF + Н2SО4 = 2НF + К2SО4.
Признак реакции - образование малодиссоциирующего вещества (слабой плавиковой кислоты).
Задача 4. Составьте уравнения следующих реакций:
1) FеSО4 + КClO3 + Н2SО4 → ...
2) FеSО4 + КClO3 + КОН → ...
3) I2 + Ва(ОН)2 → ...
4) КВr + КВrО3 + Н2SО4 → ...
Решение.
1) СlO3- - сильный окислитель, восстанавливается до Сl-; Fе2+ - восстановитель, окисляется до Fе3+ (Fе2(SО4)3):
6FеSО4 + КClO3 + 3Н2SО4 = 3Fе2(SО4)3 + КСl + 3Н2О.
2) СlO3- - окислитель, восстанавливается до Сl-, Fе2+ - восстановитель, окисляется в до Fе3+ (Fе(ОН)3):
6FеSО4 + КClO3 + 12КОН + 3Н2О = 6Fе(ОН)3↓ + КСl + 6К2SO4.
3) Как и все галогены (кроме фтора), иод в щелочной среде диспропорционирует:
6I2 + 6Ва(ОН)2 = 5ВаI2 + Ва(IO3)2 + 6Н2О.
4) Бромид-ион - сильный восстановитель и окисляется бромат-ионом в кислой среде до брома:
5КВr + КВrО3 + 3Н2SО4 = 3Вr2 + 3К2SО4 + 3Н2О.
Эта реакция обратна реакции диспропорционирования галогенов в щелочной среде.
Задача 5. После нагревания 22,12 г перманганата калия образовалось 21,16 г твердой смеси. Какой максимальный объем хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл). Какой объем кислоты при этом расходуется?
Решение. При нагревании перманганат калия разлагается:
0,06 t 0,03   0,03   0,03
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Масса смеси уменьшается за счет выделившегося кислорода: v(О2) = m/ М = (22,12-21,16) / 32 = 0,03 моль. В результате реакции также образовались 0,03 моль К2МnО4, 0,03 моль МnО2и израсходовано 0,06 моль КМnО4. Перманганат калия разложился не весь. После реакции он остался в смеси в количестве v(КMnО4) = 22,12/158 - 0,06 = 0,08 моль.
Все три вещества, находящиеся в конечной смеси (КМnО4, К2МnО4, МnО2), - сильные окислители и при нагревании окисляют соляную кислоту до хлора:
0,08 0,64   0,2   2KMnO4 + 16HCl = 5Cl2↑ + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O
0,03 0,24   0,06   K2MnO4 + 8HCl = 2Cl2↑ + 2KCl + MnCl2 + 4H2O
0,03 0,12   0,03   MnO2 + 4HCl = Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O
Общее количество хлора, который выделился в этих трех реакциях, равно: v(Сl2) = (0,08.5/2) + (0,03.2) + 0,03 = 0,29 моль, а объем составляет V(Сl2) = 0,29.22,4 = 6,50 л.
Количество израсходованного хлороводорода равно: v(НСl) = (0,08.16/2) + (0,03.8) + (0,03.4) = 0,96 моль,
m(НСl) = v.M = 0,96.36,5 = 35,04 г,
m(р-ра НСl) = m(НСl)/ω(НСl) = 35,04/0,365 = 96,0 г,
V(р-ра НСl) = т/ρ= 96,0/1,18 = 81,4 мл.
Ответ. V(Сl2) = 6,50 л, V(р-ра НСl) = 81,4 мл.
Задача 1. Докажите, что оксид азота (IV) является веществом с двойственной окислительно-восстановительной функцией.
Решение. Азот в NО2 находится в промежуточной степени окисления +4, и может как повышать степень окисления (быть восстановителем), так и понижать ее (быть окислителем).
Для NО2 наиболее характерны окислительные свойства, которые проявляются в газовой фазе при нагревании:
2NO2 + C = СO2 + 2NО 
или в водном растворе: 
 SО2 + NО2 + Н2О = Н2SО4 + NO.
Восстановительные свойства ЗО2 проявляет в реакции с кислородом:
 4NО2 + О2 + 2Н2О = 4НNО3.
Задача 2. В трех пробирках без этикеток находятся концентрированные растворы кислот: Н2SО4, НNО3, НСl. Как с помощью одного реактива определить,в какой пробирке какая кислота находится?
Решение. Данный реактив - малоактивный металл, например, серебро. Концентрированная азотная кислота растворяет серебро с выделением бурого газа: 
Аg + 2НNО3(конц) = АgNО3  + NО2↑ + Н2О.
Концентрированная серная кислота растворяет серебро с выделением бесцветного газа:
2Аg + 2Н2SO4(конц) = Аg2SО4 + SО2↑ + 2Н2О.
Соляная кислота не реагирует с серебром, которое стоит в ряду напряжений правее водорода.
Задача 3. Составьте уравнения химических реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
Р → Р2O5 → Н3РO4 → Са3(РO4)2 → Н3РO4.
Решение. При сжигании фосфора в избытке кислорода образуется оксид фосфора (V):
4Р + 5О2 = 2Р2О5 .
Оксид фосфора (V) с избытком воды образует фосфорную кислоту:
Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4.
Фосфат кальция получается из фосфорной кислоты под действием избытка известковой воды:
2Н3РО4 + 3Са(ОН)2 = Са3(РO4)2↓ + 6Н2О.
Фосфорная кислота образуется из фосфата кальция под действием сильных кислот, например, серной:
Са3(РО4)2 + 3Н2SО4 = 3СаSО4↓ + 2Н3РО4.
Задача 4. Напишите уравнения химических реакций, соответствующих следующей схеме:

Решение. Первая реакция — промышленный способ получения фосфора (вещество А):
Са3(РО4)2 + 3SiO2 + 5С = 2Р + 5СО + ЗСаSiO3.
Фосфор реагирует при нагревании с кальцием с образованием фосфида кальция Са3Р2 (вещество Б):
ЗСа + 2Р = Са3Р2.
Фосфид кальция разлагается водой и кислотами, образуя газ фосфин РН3 (вещество В):
Са3Р2 + 6НСl = ЗСаСl2 + 2РН3↑.
При сгорании фосфина образуются Р2О5 и Н2О, которые сразу же реагируют между собой, давая фосфорную кислоту (вещество Г):
РН3 + 2О2 = Н3РО4.
Фосфорная кислота растворяет фосфат кальция с образованием дигидрофосфата кальция Са(Н2РО4)2 (вещество Д):
4Н3РО4 + Са3(РО4)2 = 3Са(Н2РО4)2.
Задача 5. Для полной нейтрализации раствора, полученного при гидролизе 1,23 г некоторого галогенида фосфора, потребовалось 35 мл раствора гидроксида калия с концентрацией 2моль/л. Определите формулу галогенида.
Решение. Галогениды фосфора могут иметь формулу РХ3 или РХ5 (X — атом галогена).При их гидролизе образуется галогено-водородная кислота и фосфористая или фосфорная кислота:


Для полной нейтрализации продуктов гидролиза 1 моля РХ3 потребуется 5 моль КОН (Н3РО3 — двухосновная кислота):

Аналогично, для полной нейтрализации продуктов гидролиза 1 моля РХ5 потребуется 8 моль КОН:

v(КОН) = с • V = 2 моль/л • 0,035 л = 0,07 моль.
Рассмотрим сначала вариант галогенида фосфора (III):
v(РХ3) = v(КОН) / 5 = 0,014 моль,
М(РХ3) = m / v = 1,23 г / 0,014 моль = 88 г/моль, 
A(Х) = (88-31)/ 3= 19 г/моль.
X - фтор, искомый галогенид - РF3.
В случае галогенида фосфора (V):
v(РХ5) = v(КОН) / 8 = 0,00875 моль,
М(РХ5) = m / v  = 1,23 г / 0,00875 моль = 140,6 г/моль,
А(Х) = (140,6 - 31) / 5 = 21,9 г/моль — не подходит.
Ответ. РF3.
Задача 1. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
NаСl → Nа → NаН → NаОН → NаНSО3.Решение. Натрий образуется при электролизе расплава хлорида натрия:
2NаСl = 2Nа + Сl2↑.
Натрий реагирует с водородом:
2Nа + Н2 = 2NаН.
Гидрид натрия полностью гидролизуется под действием воды:
NаН + Н2О = NаОН + Н2↑.
При пропускании избытка сернистого газа через раствор гидроксида натрия образуется гидросульфит натрия:
NаОН + SО2 = NаНSО3.
Задача 2. При действии избытка углекислого газа на 32,9 г неизвестного соединения металла с кислородом образовалось твердое вещество “А”, и выделился газ “В”. Вещество “А” растворили в воде, и добавили избыток раствора нитрата бария, при этом выпало 27,58 г осадка. Газ “В” пропустили через трубку с раскаленной медью, и масса трубки увеличилась на 6,72 г. Установите формулу исходного соединения.
Решение. Из условия задачи ясно, что после пропускания СО2 над кислородным соединением металла образовался карбонат металла, причем щелочного (поскольку карбонаты только щелочных металлов достаточно хорошо растворимы в воде), и выделился кислород. Пусть формула исходного соединения – МеxОy. Уравнения реакций:
2МехОу + хСО2 = хМе2СО3 + (у-0,5х)О2↑,
Ме2СО3 + ВаСl2 = 2МеСl + ВаСО3↓,
2Сu + О2 = 2СuО.
Увеличение массы трубки с нагретой медью равно массе прореагировавшего по последней реакции кислорода, поэтому: v(О2) = 6,72/32 = 0,21 моль.
По второй реакции, v(ВаСО3) = 27,58 / 197 = 0,14 моль = v(Ме2СО3), следовательно, v(Ме) = 2 • v(Ме2СО3) = 0,28 моль. Отношение коэффициентов в уравнении реакции равно отношению количеств веществ (в молях), поэтому из первого уравнения следует, что х/(у-0,5х) = 0,14/0,21, откуда получаем, что х:у = 1:2. Поэтому можно заключить, что простейшая формула кислородного соединения - МеО2.
Поскольку v(МеО2) = v(Ме) = 0,28 моль, то молярная масса кислородного соединения равна: М(МеО2) = 39,2 / 0,28 = 117,5 г/моль, а атомная масса металла: М(Ме) = 117,5-32 = 85,5 г/моль. Этот металл - рубидий, Rb. Искомая формула — RbО2.
Ответ. RbО2.
Задача 3. При взаимодействии 6,0 г металла с водой выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если он в своих соединениях двухвалентен.
Решение. Поскольку металл двухвалентен, его реакция с водой
описывается уравнением:
Ме + 2Н2О = Ме(ОН)2 + Н2↑.
Согласно уравнению, v(Ме) = v(Н2) = 3,36/22,4 = 0,15 моль. Отсюда атомная масса металла равна A(Ме) = m/v = 6,0/0,15 = 40 г/моль. Этот металл - кальций.
Ответ. Кальций.
Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
Мg → МgSО4 → Мg(NО3)2 → МgО → (СН3СОО)2Мg.
Решение. Магний растворяется в разбавленной серной кислоте:
Мg + Н2SО4 = МgSО4 + Н2↑.
Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном растворе с нитратом бария:
МgSО4 + Ва(NО3)2 = ВаSО4↓ + Мg(NO3)2.
При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:
2Мg(NО3)2 = 2МgО + 4NО2↑ + О2↑.
Оксид магния — типичный основной оксид. Он растворяется в уксусной кислоте:
МgО + 2СН3СООН = (СН3СОО)2Мg + Н2О.
Задача 5. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов 1:3:4 (в порядке перечисления). Какой объем воды может вступить в химическое взаимодействие с 35 г такой смеси?
Решение. Пусть в исходной смеси содержалось x моль Са, тогда v(СаО) = 3x, v(СаС2) = 4x. Общая масса смеси равна:
40.x + 56.3x + 64.4x = 35,
откуда х = 0,0754 моль. При взаимодействии данной смеси с водой происходят следующие реакции:
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2,
СаО + Н2O = Са(ОН)2,
СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2.
В первую реакцию вступает 2х моль Н2О, во вторую — 3х, и в третью — 2.4x = 8x моль Н2О, всего — 13x = 13.0,0754 = 0,980 моль. Масса прореагировавшей воды равна 0,980.18 = 17,6 г, объем воды равен 17,6 г / 1 г/мл = 17,6 мл.
Ответ. 17,6 мл  Н2О.
Задача 1. Напишите уравнения реакций, показывающих переход от оксида железа (III) к хлориду железа (II).
Решение. Из оксида железа (III) при нагревании с углем можно получить железо:
Fе2О3 + 3С = 2Fе + 3CO↑,
которое растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида железа (II):
Fе + 2НСl = FеСl2 + Н2↑.
Задача 2. Составьте уравнения химических реакций, позволяющих осуществить следующие превращения:
Аg → АgNО3 → Аg2О → СН3СООАg → Аg.
Решение. Серебро растворяется в азотной кислоте:
3Аg + 4НNО3(разб) = 3АgNО3 + NО↑ + 2Н2О.
Растворимые соли серебра реагируют со щелочами, при этом образуется неустойчивый гидроксид серебра (I), который распадается на оксид серебра (I) и воду:
2АgNО3 + 2КОН = Аg2O↓ + 2КNО3 + Н2О.
Оксид серебра (I) растворяется в уксусной кислоте:
Аg2О + 2СН3СООН = 2СН3СООАg + Н2О.
Серебро вытесняется из своих растворимых солей металлами, стоящими левее него в ряду напряжений, например медью:
2СН3СООАg + Сu = 2Аg + (СН3СОО)2Сu.
Задача 3. Железную пластинку массой 5,2 г продолжительное время выдерживали в растворе, содержащем 1,6 г сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из раствора и высушили. Чему стала равна ее масса?
Решение. Железо стоит в ряду напряжений левее меди, поэтому оно вытесняет медь из растворов ее солей:
Fе + СuSО4 = Сu↓ + FеSО4.
Выделяющаяся медь оседает на железной пластинке.
v(СuSО4) = 1,6/160 = 0,01 моль. v(Fе) = 5,2/56 = 0,093. Сульфат меди находится в недостатке. В реакцию вступило 0,01 моль Fе, и образовалось 0,01 моль Сu. Масса пластинки после реакции равна:
m = 5,2 + m(Сu) - m(Fе) = 5,2 + 0,01∙64 - 0,01∙56 = 5,28 г.
Ответ. 5,28 г.
Задача 4. Напишите уравнения реакций, описывающих превращение Сr+6 → Сr+3 а) в кислой; б) в щелочной среде.
Решение. а) В кислой среде хром со степенью окисления +6 существует в виде дихромат-иона Сr2О72-, а Сr+3 - в виде соли хрома (III). Уравнение полуреакции восстановления хрома в кислой среде имеет вид:
Сr2О72- + 14Н+ + 6е → 2Сr3+ + 7Н2О.
В качестве восстановителя можно выбрать SО2:
К2Сr2О7 + 3SО2 + Н2SО4 = К2SО4 + Сr2(SО4)3 + Н2О.
б) В щелочной среде шестивалентный хром существует в виде хромат-иона CrО42-, а трехвалентный - в виде гидроксида Сr(ОН)3 или хромит-ионов [Сr(ОН)6]3- или [Сr(ОН)4]-. Полуреакция восстановления в избытке щелочи описывается уравнением:
CrO42- + 4Н2О + 3е → [Сr(ОН)6]3- + 2ОН-.
В качестве восстановителя можно выбрать КNО2:
2К2СrО4 + 3КNО2 + 2КОН + 5Н2О = 3КNО3 + 2К3[Сr(ОН)6].
Задача 5. Напишите полные уравнения реакций, соответствующие следующей последовательности превращений:
FеS → X1→ Fе2О3 → Х2 → FеS.Определите неизвестные вещества. Укажите условия реакций.
Решение. Оксид железа (III) Fе2О3 можно получить термическим разложением кислородсодержащих долей железа (III):
Fе2(SO4)3 = Fе2O3 + 3SО2 + 3/2О2,
4Fе(NО3)3 = 2Fе2О3 + 12NО2 + 3О2.
FеS можно превратить в соли трехвалентного железа действием кислот-окислителей:
2FеS + 10Н2SО4(конц) = Fе2(SО4)3 + 9SО2 + 10Н2О,
10FeS + З6HNO3(разб) = 10Fе(NО3)3 + 10S + 3N2 + 18Н2О.
Таким образом, вещество X1 - это Fе2(SО4)3 или Fе(NО3)3.
Рассмотрим вторую половину цепочки. Ясно, что одна из двух реакций включает восстановление Fе+3. Это может быть первая реакция:
Fе2О3 + 3С = 2Fе + 3СО,
Fе + S = FеS.
В этом случае вещество Х2 - Fе.
Восстановление Fе3+ можно осуществить с помощью К2S и во второй реакции:
Fе2О3 + 6НСl = 2FеСl3 + 3Н2О,
2FеСl3 + 3К2S = 2FеS + S + 6КСl.
Здесь вещество Х2 - FеСl3, хотя на его месте могла бы быть любая растворимая соль железа (III).
Ответ. Х1 - Fе2(SО4)3 или Fе(NО3)3, Х2 - FеСl3 или Fе.

Приложенные файлы

  • docx 10685752
    Размер файла: 73 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий