Главная Образование Студентам Задачник Решение задачи

Задача 14

Навеска 19,07 г меди – это 19,07/63,55 = 0,3 моля. Медь окисляется азотной кислотой до степени окисления +2, т.е. эти 0,3 моля меди отдают азотной кислоте 0,6 моля электронов.

  1. С концентрированной HNO3 образуется 13,44/22,4 = 0,6 моля газа А, с разбавленной – 4,48/22,4 = 0,2 моля газа В, т.е. А и В – продукты одно- и трехэлектронного восстановления HNO3, т.е. NO2 и NO. Смеси Х получилось 7,17/22,4 = 0,32 моля, из которых х моль – это NO, а 0,32-х – NO2. Тогда 0,5*(0,32-х) + 3х/2 = 0,3, откуда х = 0,14, 0,32-х = 0,18. Количественный состав смеси Х. Объемные %: 100*0,14/0,32 = 43,75 (NO) и 56,25 (NO2). Масс. %: 100*30*0,14/(30*0,14+46*0,18) = 33,65 (NO) и 66,35 (NO2).

  2. Цинк тоже окисляется азотной кислотой до степени окисления +2. Одна цинковая гранула выделяет 761,6/22,4 = 34 ммоля NO2, следовательно, в ее состав входит 34/2 = 17 ммолей цинка. Ее масса составляет 17*65,4 = 1112 мг. В смеси У содержится всего 89,6/22,4 = 4 ммоля газов, в среднем по 4/17 = 0,235 моля на каждый моль вступившего в реакцию цинка. Это значит, что восстановление азотной кислоты прошло очень глубоко и коэффициенты перед соответствующими газами в уравнении реакции должны быть в 4-5 раз меньше, чем перед цинком (см. п. 3). Проверим N2 и N2O: пусть х – количество ммолей азота в смеси, тогда 4-х – количество N2O. Тогда 5х + 4(4-х) = 17, откуда х = 1, 4-х = 3. Проверим по массе: 28*1 + 44*3 = 160 мг, что совпадает с условием задачи, следовательно состав смеси предсказан нами правильно. Количественный состав: 100/4 = 25 об. % N2 и 75 об % N2O; 100*28/160 = 17,5 масс. %N2 и 82,5 масс. % N2O.

  3. Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O; 3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O; Zn + 4HNO3 → Zn(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O; 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2+ N2O↑+ 5H2O; 5Zn + 12HNO3 → 5Zn(NO3)2 + N2↑+ 6H2O. Из очень разбавленной кислоты газ не выделяется, поскольку восстановление проходит наиболее глубоко – до иона аммония: 4Zn + 10HNO3 → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

  4. После аккуратного испарения растворов в опытах по растворению меди получится по 0,3 моля Cu(NO3)2*6H2O, т.е. 0,3*295,5 = 88,65 г. В случае цинка в первых двух опытах получится по 0,017 моль Zn(NO3)2*9H2O, т.е. 0,017*351,4 = 5,97 г. В третьем опыте образуется еще и нитрат аммония в количестве 0,017/4 = 0,00425 моль массой 0,00425*80 = 0,34 г, т.е. общая масса солей в этом опыте составит 5,97+0,34 = 6,31 г.

Задача 15

  1. Показатель кислотности (рН) раствора определяется диссоциацией угольной кислоты по первой ступени, поскольку 2-я константа диссоциации значительно меньше. Следовательно, можно принять, что концентрации протонов и гидрокарбонат-ионов практически равны [H+] = [HCO3—] = 10—pH = 10-4 моль/л. Из выражения для константы равновесия следует, что

    [H2CO3] = [H+]*[HCO3—]/Ка1 = 10-4 моль/л,

    [CO32—] = Ka2*[HCO3—] / [H+] = Ka2 = 5*10-11 моль/л.

    Поскольку в форме H2CO3 находится 0,25% от растворенного углекислого газа, его общая концентрация в воде составит 10-4 / 0,0025 = 0,04 моль/л.

    [CO2(водн)] = 0,04 – 2*10-4 – 5*10-11  0,04 моль/л.

  2. По закону Генри растворимость газа в жидкости пропорциональна его давлению. Содержание СО2 в воздухе составляет около 0,03 %, его парциальное давление соответственно равно 3*10-4 атм. Концентрация H2CO3 пропорционально составит 10-4*3*10-4 = 3*10-8 моль/л. [Н+]2 = Ka1*[H2CO3] = 3*10-12, откуда [Н+] = 1,7*10-6, рН = 5,8.

  3. Чем меньше кислотность раствора, тем больше будет равновесная концентрация гидрокарбонат- и карбонат-ионов и, соответственно, этот раствор сможет поглотить больше углекислого газа. Ряд по возрастанию рН:

    HCl (сильнокислая среда), NH4Cl (слабокислая – соль слабого основания и сильной кислоты), NaCl (нейтральная), NaHCO3 (слабощелочная – соль слабой кислоты), Na2CO3 (среднещелочная – соль очень слабой кислоты), NH3 (среднещелочная – слабое основание, но молярная концентрация заметно выше, чем в предыдущем случае), KOH (сильнощелочная – сильное основание), NaOH (сильнощелочная – сильное основание, но молярная концентрация выше, чем в предыдущем случае). В растворе NaCl СО2 растворяется все же хуже, чем в воде из-за солевого фона, поэтому Н2О с нейтральной средой попадает между NaCl и NaHCO3.

Задача 16

1. Соотношение атомов углерода и водорода в углеводороде Х: C:H = 91,25/12,01 : 8,75/1,01 = 1 : 1,14 = 7 : 8, т.е. его формула (C7H8)n. Его молярная масса не превышает 100 г/моль, следовательно, n = 1, молекулярная формула Х – С7Н8.

2. Поскольку 1 моль Х способен присоединить 3 моль брома, а все метиленовые группы, присутствующие в молекуле этого соединения, эквивалентны, структурную формулу Х можно изобразить следующим образом (см. рис. справа).

3. 1 моль Х присоединяет 3 моль брома: 2 моль – за счет присоединения по двум двойным связям, 1 моль – за счет раскрытия циклопропанового фрагмента:

4. Постадийная схема образования Х:

Задача 17

a) 

б)  5C2H5OH + 4KMnO4+ 6H2SO4 → 5CH3COOH + 4MnSO4+ 2K2SO4+ 11H2O;

в)

г)

д)2HCOH + KOH → CH3OH + HCOOK;

е)C6H12O6+ [Ag(NH3)2]OH → C6H12O7(NH4) + Ag↓+ NH3 aq.

  1. Решение задачи 18
  2. Решение задачи 19
  3. Решение задачи 2
  4. Решение задачи 20

© ИНХ СО РАН 1998 – 2024 г.