Печать

Задача 99

  1.  В задаче много выходов на элементы Х и Y, но самый надежный – внимательнее посмотреть на п.3. Если одно и то же вещество образуется при взаимодействии одного оксида с серной кислотой, а другого – с азотной, логично предположить, что А и Б – оксиды азота и серы. Поскольку они могут еще реагировать с кислородом, это NO и SO2, а вещества В и Г – NO2 и SO3, плотность паров по водороду которых как раз 46/2 и 80/2. В принципе эти цифры можно было использовать, чтобы выйти вообще на элементы Х и Y, но это потребовало бы куда более серьезных усилий. Уравнения реакций оксидов с кислородом:

   В промышленности монооксид азота получают каталитическим окислением аммиака на платино-родиевом катализаторе: . В лаборатории его можно получить действием избытка разбавленного раствора азотной кислоты на металлическую медь, либо взаимодействием подкисленного раствора нитрита с такими восстановителями, как иодид-ион или соли железа(II): 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O. Диоксид серы в промышленности получают сжиганием серы в кислороде, либо обжигом сульфидных минералов: S + O2 → SO2, а в лаборатории – взаимодействием разбавленных кислот с сульфитом натрия, либо концентрированной серной кислоты с той же медью: Na2SO3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ + H2O, Cu + 2H2SO4(конц.) = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O.

  1.  Поскольку две молекулы каждого из оксидов реагируют с одной молекулой кислорода, требующийся объём кислорода не зависит от состава смеси. Для реакции с 1 л любой смеси оксидов А и Б его потребуется ½ = 0,5 л. Теперь вычислим объёмный состав смеси NO и SO2, в которой ω(N) = ω(S). . Знаменатели дробей равны, приравняем числители: 14φ = 32*(1-φ), откуда φ = φ(NO) = 0.696 = 69,6%, φ(SO2) = 1-φ = 30,4%.
  2.  Понятно, что осадок – сульфат бария. Его получается 4,67/233,4 = 0,02 моль.  При нагревании раствора происходит окислительно-восстановительное превращение, в ходе которого выделяется NO – оксид А. Заметим, что вещество Ы можно получить восстановлением азотной кислоты и окислением NO, поэтому степень окисления азота в нём может быть равна +3, либо +4. Молярная масса Ы в расчете на атом серы составит 2,54/0,02 = 127. За вычетом предполагаемого сульфат-иона (96) остается 31, что соответствует остатку (NOH)2+, в котором степень окисления азота как раз +3. Таким образом, соединение Ы – NOHSO4 - гидросульфат нитрозония, или нитрозилсерная кислота – промежуточный продукт нитрозного способа получения серной кислоты. Уравнения реакций ее образования: SO2 + HNO3 = NOHSO4, 4NO + O2 + 4H2SO4 = 4NOHSO4 + 2H2O. При ее гидролизе образуется неустойчивая азотистая кислота HNO2 (Ъ), водные растворы которой имеют голубоватый оттенок: NOHSO4 + H2O → HNO2 + H2SO4. При нагревании азотистая кислота диспропорционирует:
    3HNO2 → HNO3 + 2NO↑ + H2O, причем по объему выделившегося газа мы можем проверить правильность наших выводов. ν(HNO2) = 3/2ν(NO) = 3/2*0,299/22,4 = 0,02 моль, что совпадает с количеством полученного сульфата бария: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl.