Задача 33

В обоих случаях мольное отношение реагентов 1:1. В первом стаканчике протекает реакция:

Na2CO3+ HCl → NaCl+ NaHCO3,

во втором сначала протекает реакция:

2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + Н2О+ CO2↑,

а после того, как вся соляная кислота израсходуется, избыточный Na2CO3останется в растворе.

Поэтому масса содержимого первого стаканчика (из которого ничего не выделяется) составит 200 г, то есть сумму масс растворов Na2CO3и HCI.

Масса содержимого второго стаканчика будет равна тем же 200 г за вычетом массы выделившегося углекислого газа. То есть масса второго стаканчика будет меньше массы первого стаканчика на массу выделившегося СО2. Рассчитаем ее.

Количество HCIво втором стаканчике: n(HCI) = 1(моль/кг) · 0,1(кг) = 0,1 моль.

Тогда n(CO2) = 0,1/2 = 0,05 моль, m(СО2) = 0,05 · 44= 2,2 г.

Этомаксимально возможная масса выделившегося углекислого газа (реально небольшая часть его останется в растворе в составе гидрокарбоната, так как в конце реакции избыток соляной кислоты будет мал).

Таким образом, первый стаканчик будет тяжелее второго на величину, не превышающую 2,2 г.

Задача 34

1. Посчитаем массу фрагментов молекул А и Б, приходящуюся на 1 атом водорода: М = МН / 0,0588 = 17. Если А вычесть из этого значения атомную массу водорода (1 а.е.м.), получим 16 – атомная масса кислорода. Соединения состава НО не существует, зато если эту формулу удвоить, получится Н2О2 – пероксид водорода, действительно представляющий собой жидкость при обычных условиях (причем, весьма опасную!). Такую же молярную массу (34 г/моль) имеет и другое соединение (газообразное при н.у.), содержащее 2 атома водорода – H2S (сероводород). А – Н2О2, Б – H2S. Уравнение реакции: H2O2 + H2S = 2H2O + S↓.

2. H2O2+ Pb(NO3)2 = PbO2↓ + 2HNO3; H2S + Pb(NO3)2 = PbS↓ + 2HNO3.

3. PbS + 4H2O2 = PbSO4 + 4H2O;

HNO3(конц) + H2O2(конц) = H2O + HNO4 – пероксоазотная кислота, которая не выделена в чистом виде, но существует в равновесии с азотной кислотой в таких растворах;

2H2S + PbO2= PbS + S + 2H2O;

H2S + 2HNO3(конц,хол)= S↓ + 2NO2↑ + 2H2O; H2S + 8HNO3(конц,горяч)= H2SO4+ 8NO2↑ + 4H2O;

Задача 35

1. Электронная конфигурация [Xe]6s14f145d10 соответствует атому золота в основном состоянии, т.е. в первом сейфе находится золото. Примеры жидкостей, в которых будет растворяться металлическое золото – "царская водка" и селеновая кислота:

Au+ HNO3конц.+ 4HClконц.= H[AuCl4] + NO + 2H2O;

2Au + 6H2SeO4= Au2(SeO4)3+ 3SeO2+ 6H2O.

2. 1s22s22p2 – электронная конфигурация атома углерода в основном состоянии, драгоценный камень, вероятно, алмаз. Аллотропные модификации углерода: графит, фуллерен, карбин, графен.

3. Краткая электронная конфигурация …2p3 соответствует атому азота, …2p4 – атому кислорода, т.е. в третьем сейфе находился воздух (~78 % N2 + ~21 % O2).

а) при комнатной температуре: 6Li + N2 = 2Li3N; 4Li + O2 = 2Li2O; P4 + 5O2 = P4O10;

2NO + O2= 2NO2; 2K2SO3+ O2= 2K2SO4(медл.); 4KI + O2+ 2H2O = 4KOH + 2I2(очень медл.)

б) при нагревании: те же реакции, что и в п. а, а также 2Cu + O2 = 2CuO (в зависимости от температуры возможно образование Cu2O); S + O2 = SO2; 2SO2 + O2 = SO3 (kt = V2O5)

Задача 36

1. Добавление ацетата натрия к соляной кислоте приводит к образованию более слабой уксусной кислоты (имеющую меньшую, чем соляная, степень диссоциации в растворе):

CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl.

Следовательно, концентрация ионов водорода в растворе падает и уменьшается скорость выделения водорода.

2. В водном растворе ацетат натрия (соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием) подвержен гидролизу по аниону: CH3COO + H2O = CH3COOH + OH. Фенолфталеин – индикатор, изменяющий окраску при рН более 8,2, поэтому при комнатной температуре он не изменяет свою окраску. При нагревании раствора увеличивается степень гидролиза, следовательно, возрастает концентрация гидроксид-ионов и появляется малиновое окрашивание фенолфталеина.

3. Хлорид аммония гидролизуется в водном растворе с образованием кислого раствора: NH4+ = NH3 водн. + H+. Скорость растворения металла в кислом растворе, больше, чем в нейтральном (воде).

4. Процесс растворения соли (в том числе, нитрата аммония) условно можно представить в две стадии: разрушение кристалла на ионы, сопровождающееся поглощением теплоты, равной энергии (энтальпии в первом приближении) кристаллической решетки Δкр.реш.Н0 и гидратация образовавшихся ионов, в результате которой выделяется теплота Δгидр.Н0. Тепловой эффект растворения соли (Δраств.Н0) равен алгебраической сумме этих величин Δраств.Н0 = Δгидр.Н0 + Δкр.реш.Н0. В случае NH4NO3кр.реш.Н0| > |Δгидр.Н0|, поэтому в целом величина Δраств.Н0 > 0, следовательно, тепло поглощается (происходит понижение температуры).

5. Энергия гидратации сильно зависит от того, сколько молекул воды участвует в этом процессе, причем наибольший вклад имеют первые молекулы воды, поэтому при приготовлении раствора серной кислоты из концентрированной H2SO4 (малые значения мольных соотношений Н2О / Н2SO4) происходит очень сильный разогрев, а при разбавлении слабых растворов H2SO4 выделяется намного меньше тепла.