Решение задач части С2

1
Решение задач части С2
1. Смесь двух газов, не имеющих цвета и запаха А и Б пропустили при
нагревании над катализатором, содержащим железо. Образующийся газ В
пропустили в раствор бромоводородной кислоты, произошла реакция
нейтрализации. Раствор выпарили и остаток нагрели с едким кали,
в результате выделился бесцветный газ В с резким запахом. При сжигании
газа В на воздухе образуются вода и газ А. Напишите уравнение описанных
реакций.
Решение
Нейтрализовать раствор кислоты можно веществом, проявляющим
основные свойства. Так как при нагревании продукта реакции с едким кали
выделился газ с резким запахом и газ, обладающий основными свойствами,
то этот газ - аммиак NH3.
1 уравнение - синтез аммиака из азота и водорода;
2 уравнение - нейтрализация кислоты;
3 уравнение - качественная реакция на аммиак со щелочью;
4 уравнение - горение аммиака на воздухе, при этом выделяется азот
Газы - N2, H2 и NH3.
1) N2 + 3H2 ↔ 2NH3
2) NH3 + HВr = NH4Br
3) NH4Br + КOH = КBr + H2O + NH3↑
4) 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6 H2O
2. Сернистый газ пропустим через раствор перекиси водорода.
Выпарили воду и к остатку добавили магниевую стружку. Выделяющийся
газ пропустили через раствор медного купороса. Выпавший осадок чёрного
цвета отделили и подвергли обжигу. Напишите уравнение описанных
реакций.
Решение
В сернистом газе степень окисления серы +4. Следовательно, он может
быть и окислителем, и восстановителем. С сильным окислителем сера будет
восстановителем и повысит степень окисления до +6 (т.е. образуется H2SO4)
(1 уравнение).
После выпаривания H2O образуется концентрированная серная
кислота, которая, взаимодействуя с Мg(активный металл) даст сероводород
(2). Сульфат меди - II, реагируя с сероводородом, даст сульфид меди - осадок
2
чёрного цвета (3). При обжиге сульфидов образуются оксид серы (IV) и
оксид металла (4).
1) SO2 + H2O2 = H2SO4
2) 5H2SO4 конц. + 4Mg = 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O
3) H2S + CuSO4 = CuS↓ + H2SO4
4) 2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2↑
3. При обжиге некоторого минерала А, состоящего из 2-х элементов,
образуется газ, имеющий резкий запах и обесцвечивающий бромную воду
с образованием в растворе двух сильных кислот. При взаимодействии
вещества Б, состоящего из тех же элементов, что и минерал А, но в другом
соотношении, с концентрированной соляной кислотой выделяется газ
с запахом «тухлых яиц». При взаимодействии газов друг с другом
образуются простое вещество жёлтого цвета и вода. Напишите уравнения
описанных реакций.
Решение
Так как при действии на вещество Б соляной кислоты выделяется
сероводород H2S (газ с запахом «тухлых яиц») (уравнение 3), то оба
минерала являются сульфидами. В процессе производства серной кислоты
изучается обжиг пирита FeS2 (1). SO2 – газ с резким запахом проявляет
свойства восстановителя и реагируя с бромной водой даёт две кислоты:
серную и бромоводородную (2). При взаимодействии сернистого газа
(окислитель) и сероводорода (восстановитель) образуется сера - простое
вещество жёлтого цвета (4).
1) 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
2) SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr
3) FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
4) SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O
4. Азотную кислоту нейтрализовали пищевой содой, раствор выпарили
и остаток прокалили. Образовавшееся вещество внесли в подкисленный
серной кислотой раствор перманганата калия, при этом раствор
обесцветился. Азотосодержащий продукт реакции поместили в раствор
едкого натра и добавили цинковую пыль, при этом выделился газ с резким
характерным запахом. Напишите уравнения описанных реакций.
3
Решение
После нейтрализации раствора образуется нитрат натрия (1). Нитраты,
образованные металлами, стоящими в ряду напряжения левее Mg,
разлагаются с образованием нитритов и кислорода (2). Перманганат калия
KMnO4, имеющий
розовую окраску, является сильным окислителем
в кислой среде и окисляет натрий до нитрата NaN+5O3, сам восстанавливается
до Mn+2 (бесцветного) (3). При взаимодействии цинка с раствором щёлочи
выделяется атомарный водород, который является очень сильным
восстановителем, поэтому нитрат натрия NaN+5O3 восстанавливается
до аммиака N-3H3 (4).
1) HNO3 + NaHCO3 = NaNO3 + H2O + CO2↑
2) 2 NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑
3) 5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5NaNO3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O
4) NaNO3 + 4Zn+ 7NaOH + 6H2O = NH3↑+4Na2 Zn(OH)4
5. Неизвестный металл сожгли в кислороде. Продукт реакции,
взаимодействуя с углекислым газом, образует два вещества: твердое,
которое взаимодействует с раствором соляной кислоты с выделением
углекислого газа, и газообразное простое вещество, поддерживающее
горение. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Газ, поддерживающий горение - кислород (4). При сгорании металлов
в кислороде могут образовываться оксиды и пероксиды. Оксиды дадут
только одно вещество при взаимодействии с углекислым газом - соль
карбонат, поэтому берем щелочной металл, натрий, который образует
пероксид (1). При взаимодействии с углекислым газом образуется соль и
выделяется кислород (2). Карбонат с кислотой даёт углекислый газ (3).
1) 2Na + O2 = Na2O2
2) 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑
3) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
4) O2 +C = CO2.
6. Гидроксид трёхвалентного хрома обработали соляной кислотой.
В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и
внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок
4
растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен
раствор зелёного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Гидроксид хрома Сr(OH)3 - амфотерен. С соляной кислотой даст CrCl3
(1), соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому будет
подвергаться гидролизу по катиону. Поташ - карбонат калия K2CO3
образован сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу
по аниону. Две соли взаимно усиливают гидролиз друг друга, поэтому
гидролиз идёт до конца: до образования Cr(OH)3 и CO2 (2). Cr(OH)3
в избытке щелочи даёт гексагидроксохромит калия K3 Cr(OH)6 (3).
При действии избытка сильной кислоты образуются две соли (4).
1) Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O
2) CrCl3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6KCl
3) Cr(OH)3 + 3KOHконц. = K3 Cr(OH)6
4) K3 Cr(OH)6 + 6HCl = CrCl3 + 3KCl + 6H2O.
7. Продукт взаимодействия лития с водородом обработали водой.
Выделившийся газ смешали с избытком кислорода и при нагревании
пропустили над платиновым катализатором; образовавшаяся газовая смесь
имела бурый цвет. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При взаимодействии азота и лития образуется нитрид лития (1),
который разлагается водой с выделением аммиака (2). Аммиак окисляется
кислородом в присутствии платинового катализатора до оксида азота (II), не
имеющего цвета (3). Образование бурого газа NO2 из NO происходит
самопроизвольно (4).
1) 6Li + N2 = 2Li3N
2) Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑
3) 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
4) 2NO + O2 = 2NO2.
8. Силицид магния обработали раствором хлороводородной кислоты и
выделяющийся газ сожгли. Твёрдый продукт реакции смешали
с кальцинированной содой, смесь нагрели до плавления и выдержали
некоторое время. После охлаждения продукт реакции (используется
5
под названием «жидкое стекло») растворили в воде и обработали
раствором серной кислоты. Напишите уравнения описных реакций.
Решение
При взаимодействии силицида магния с соляной кислотой образуется
газ силан (1). Он самовоспламеняется на воздухе, образуя оксид кремния
(твёрдое вещество) и воду (2). При сплавлении оксида кремния со щёлочью
или содой образуется силикат натрия («жидкое стекло») (3). Серная кислота,
как более сильная, вытесняет слабую кремниевую кислоту из раствора,
которая нерастворима в воде (4).
1) Mg2Si + 4HCl = 2MgCl2 + SiH4↑
2) 2SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O
3) SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2↑
4) Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3↓.
9. При нагревании вещества оранжевого цвета оно разлагается; среди
продуктов разложения - бесцветный газ и твёрдое вещество зелёного
цвета. Выделившийся газ реагирует с литием даже при небольшом
нагревании. Продукт последней реакции взаимодействует с водой, при этом
выделяется газ с резким запахом, который может восстанавливать
металлы, например медь, из их оксидов. Напишите уравнения описанных
реакций.
Решение
Газ с резким запахом, который сможет восстанавливать металлы из их
оксидов (уравнение 4) - аммиак (уравнение 3). Вещество оранжевого цвета,
которое разлагается с выделением азота (бесцветный газ) и образованием
твёрдого вещества зелёного цвета Cr2O3 - дихромат аммония (NH4)2Cr2O7
(уравнение 1), при взаимодействии нитрида лития с водой выделяется
аммиак (3).
1) (NH4)2Cr2O7 =t N2 + 4H2O + Cr2O3
2) N2 + 6Li = 2Li3N
3) Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑
4) 2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O.
10. Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре и продукт
реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щёлочи,
6
выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили.
При нагревании продукта прокаливания, который имеет чёрный цвет,
с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите
уравнения описанных реакций.
Решение
Металл красного цвета - медь. При нагревании с хлором образуется
хлорид меди-II СuСl2 (1). При добавлении к раствору щёлочи выпадает
студенистый осадок голубого цвета Cu(OH)2 - гидроксид меди-II (2).
При нагревании он разлагается на оксид меди-II чёрного цвета (3). При
нагревании оксида с коксом (С) восстанавливается медь.
1) Cu + Cl2 = CuCl2
2) CuCl2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaCl
3) Cu(OH)2 = CuO + H2O
4) CuO + C = Cu + CO.
11. Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной
кислотой, прокалили при 800оС. Твёрдый продукт реакции обработан
концентрированным раствором щёлочи и через полученный раствор
пропустили углекислый газ. Напишите уравнения реакций описанных
превращений.
Решение
При взаимодействии оксида цинка с серной кислотой получается соль
сульфат цинка ZnSO4 (1). При высоких температурах сульфаты многих
металлов разлагаются с образованием оксида металла, сернистого газа и
кислорода (2). Оксид цинка амфотерен, поэтому взаимодействует
со щёлочью, образуя тетрагидроксоцинкат натрия Na2 Zn(OH)4 (3). При
пропускании в воду углекислого газа образуется угольная кислота, которая
разрушает комплекс, и образуется осадок гидроксида цинка (4).
1) ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
2) 2ZnSO4 = 2ZnO + SO2↑ + O2↑
3) ZnO + 2NaOH + H2O = Na2 Zn(OH)4
4) Na2 Zn(OH)4 + CO2 = Na2CO3 + Zn(OH)2↓ + H2O.
12. В раствор нитрата ртути-II добавили медную стружку. Раствор
профильтровали и фильтрат по каплям приливали к раствору,
7
содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали
кратковременное образование осадка, который растворялся с образованием
раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка
раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите
уравнение описанных реакций.
Решение
Медь стоит в ряду напряжений металлов левее ртути, поэтому
вытесняет её из раствора соли (1). При добавлении к щёлочи раствора
нитрата меди-II образуется нерастворимый гидроксид меди-II Cu(OH)2 (2),
который растворяется в избытке аммиака, образуя комплексное соединение
ярко-синего цвета Сu(NH3)4 (OH)2 (3). При добавлении серной кислоты оно
разрушается, и раствор приобретает голубую окраску (4).
1) Hg(NO3)2 + Cu = Ng + Cu(NO3)2
2) Cu(NO3)2 + 2KOH = Cu(OH)2↓ + 2KNO3
3) Cu(OH)2 + 4NH4OH = Cu(NH3)4 (OH)2 + 4H2O
4) Cu(NH3)4 (OH)2 + 5H2SO4 = CuSO4 + 4NH4HSO4 + 2H2O
бразуется кислая соль, т.к. избыток кислоты.
13. Красный фосфор сожгли в атмосфере хлора и к продукту реакции
добавили несколько капель воды. Выделяющееся вещество растворили в
избытке воды, в полученный раствор добавили железный порошок, и
газообразный продукт реакции пропустили над нагретой, окисленной
до оксида двухвалентной меди, медной пластинкой. Напишите уравнения
реакций описанных превращений.
Решение
При горении фосфора в избытке хлора образуется хлорид фосфора-V
PCl5 (1). При гидролизе небольшим количеством воды выделяется
хлороводород и образуется метафосфорная кислота (2). Железо вытесняет
водород из растворов кислот (3). Водород восстанавливает металлы из их
оксидов (4).
1) 2P + 5Cl2 = 2PCl5
2) PCl5 + 3H2O = HPO3 + 5HCl↑
3) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
4) CuO + H2 =t Cu + H2O.
8
14. Вещество, полученное при нагревании железной окалины
в атмосфере водорода, внесли в горячую концентрированную серную
кислоту и нагрели. Полученный раствор выпарили, остаток растворили
в воде и обработали раствором хлорида бария. Раствор профильтровали и
в фильтрат внесли медную пластинку, которая через некоторое время
растворилась. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При нагревании оксидов металлов, в частности железной окалины
Fe3O4, с водородом происходит восстановление металлов (1). Железо не
реагирует с концентрированной серной кислотой при нормальных условиях,
но при нагревании - растворяется (2). Сульфат железа-III с хлоридом бария
образует осадок сульфата бария (30. Хлорид железа-III проявляет свойства
окислителя и растворяет медь (4).
1) Fe3O4 + 8H2 = 3Fe + 4H2O
2) 2Fe + 6H2SO4конц.(гор.) = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O
3) Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4↓ + 2FeCl3
4) 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2.
15. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт
реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и
углекислого газов. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
Прокаливание негашеной извести с коксом - промышленный способ
получения карбида кальция (1). При гидролизе карбида кальция выделяется
ацетилен и образуется гидроксид кальция (2), который может реагировать
с кислотными оксидами (3, 4).
1) CaO + 3C = CaC2 + CO↑
2) CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2↓ + C2H2↑
3) Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3↓ + H2O
4) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.
16. Над поверхностью налитого в колбу раствора едкого натра
пропускали электрические разряды, при этом воздух в колбе окрашивался
в бурый цвет, который исчезал через некоторое время. Полученный раствор
осторожно выпарили и установили, что твёрдый остаток представляят
9
собой смесь двух солей. При нагревании этой смеси выделяется газ и
остаётся единственное вещество. Напишите уравнения описанных реакций.
Решение
При электрических разрядах азот вступает в реакцию с кислородом
с образованием бесцветного газа оксида азота (1), который самопроизвольно
быстро окисляется кислородом воздуха до оксида азота-IV бурого цвета (2).
Оксид азота-IV, растворяясь в щелочи, образует две соли - нитрат и нитрит,
т.к. является ангидридом двух кислот (3). При нагревании нитрат разлагается
с образованием нитрита и выделением кислорода (4).
1) N2 + O2 = 2NO
2) 2NO + О2 = 2NO2
3) 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2О
4) 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑.
17. К пиролюзиту осторожно прибавили раствор соляной кислоты.
Выделяющийся газ пропустили в химический стакан, наполовину
наполненный холодным раствором едкого кали. После окончания реакции
стакан накрыли картонкой и оставили на свету; через некоторое время
внесли тлеющую лучинку, которая ярко вспыхнула. Напишите уравнения
описанных реакций.
Решение
Взаимодействие соляной кислоты с пиролюзитом MnO2 лабораторный способ получения хлора (1). Хлор в холодном растворе
гидроксида калия даёт две соли хлорид и гипохлорит калия (2). Гипохлорит неустойчивое вещество и при освещении разлагается с выделением
кислорода (3), образование которого доказывают с помощью вспыхнувшей
лучинки (4).
1) MnO2 + 4HCl = Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O
2) Cl2 + 2KOH = KCl + KClO + H2O
3) 2KClO = 2KCl + O2↑
4) C + O2 = CO2.