a) Na₂S + H₂SO₄(р) = Na₂SO₄ + H₂S↑ - запах тухлых яиц, Na₂S + 4H₂SO₄(к) = Na₂SO₄ + 4H₂O + 4SO₂↑; - резкий кислый запах горящей серы;

б) 3Na₂S + 2BiCl₃ = 6NaCl + Bi₂S₃↓ - чёрный осадок,
3Na₂S + 2AlCl₃ + 6H₂O = 6NaCl + 2Al(OH)₃↓ - белый студенистый осадок + 3H₂S↑;

в) Na₂S + FeSO₄ = Na₂SO₄ + FeS↓ - чёрный осадок, 3Na₂S + Fe₂(SO₄)₃ = 3Na₂SO₄ + 2FeS↓ + S↓ - серый осадок (смесь чёрного и белого);

г) Na₂S + 4Cl₂ + 4H₂O = Na₂SO₄ + 8HCl, Na₂S + I₂ = 2NaI + S↓ - белая муть;

д) Na₂S + CO₂ + H₂O = Na₂CO₃ + H₂S↑, 2Na₂S + 3SO₂ = 2Na₂SO₃ + 3S↓;

e) 3Na₂S + 2SbCl₃ = 6NaCl + Sb₂S₃↓ - оранжевый осадок, 3Na₂S + SbCl₃ = 3NaCl + Na₃SbS₃ (NaSbS₂).

1. Уравнение реакции горения угля: С_(т.) + О_2(г.) = СО_2(г.). По определению, теплотой образования вещества называется количество тепла, выделяющееся при образовании 1 моля вещества из простых веществ, взятых в их стандартном состоянии. Т.е. при сжигании 1 моля угля выделяется Q = Q_f(CO₂) = 393,5 кДж. Количество угля в 1 кг = 1000/12 = 83,3 моль. Следовательно, при сгорании 1кг угля выделяется 393,5·83,3 = 32,8*10³ кДж = 32,8 МДж.

Сжигание метана протекает по следующему уравнению: СН_4(г.) + 2О_2(г.) = СО_2(г.) + 2Н₂О_(г.). По следствию из закона Гесса найдем количество тепла, выделяющееся при сжигании 1 моль метана: Q = Q_f(CO₂) + 2Q_f(H₂O) - 2Q_f(O₂) - Q_f(CH₄). Так как теплота образования кислорода равна нулю, получаем: Q = 393.5 + 2·241.8 - 74.8 = 802,3 кДж. Количество метана в 1 м³ = 1000/22,4 = 44,6 моль. При сжигании 1 м³ метана выделяется 802,3·44,6 = 35,8*10³ кДж = 35,8 МДж.

2. Для оценки тепла, необходимого для нагрева воздуха, рассчитаем его массу. Объем воздуха равен 50·2.5 = 125 м³. Масса воздуха 125·10³·29/22,4 = 161830 г = 161,8 кг. Количество тепла, необходимое для нагрева тела массой m от температуры Т₁ до температуры Т₂, равно произведению его массы на удельную теплоемкость и на разность температур: Q = 161,8·1005·25 = 4,1*10⁶ Дж = 4,1 МДж.

3. По той же формуле для нагрева 150 л (150 кг) воды потребуется Q = 150·4200·85 = 53,6*10⁶ Дж = 53,6 МДж.

4. Угля потребуется 4,1/32,8 = 0,125 кг для нагрева воздуха и 53,6/32,8 = 1,63 кг для нагрева воды. Метана требуется 4,1/35,8 = 0,115 м³ для нагрева воздуха и 53,6/35,8 = 1,50 м³ для нагрева воды.

5. ТЭЦ затратит 100*0,125 + 1,63 ~ 14 кг угля по 1,5 руб, т.е. 14*1,5 = 21 руб, если она работает на угле, и 100*0,115 + 1,5 = 13 м³ газа по 2,2 руб , т.е. 13*2,2 = 28,6 руб, если на газе.

6. Преимущества газа: минимальные затраты по доставке (достаточно 1 раз вложить средства в газопровод) и обслуживанию котлов (автоматика); отсутствие отходов; значительно более высокий КПД; отсутствие SO₂ в продуктах сгорания (экология); возможность плавно контролировать скорость подачи топлива и т.д. Основной недостаток – опасность взрыва при утечке – очень серьезен, однако в настоящее время с этой проблемой справляются с помощью специальных датчиков, сигнализирующих об утечке задолго до накопления в воздухе опасных концентраций.

7. Проведенная нами оценка затрат топлива только на нагрев воздуха и воды близка к реальным затратам только для газа, имеющего высокую чистоту и КПД ~ 90%. Уголь с озвученной стоимостью содержит всего 65-70% углерода, что в сочетании со значительно более низким КПД (обычно ~ 60%) и необходимостью вывозить отходы делает его существенно менее экономически выгодным, чем газ. Антрацит, содержащий до 95% С, стоит в 2-2,5 раза дороже, чем бурый уголь.

Стоимость услуг по отоплению и горячему водоснабжению, естественно, включает не только затраты на нагрев, но и на обслуживание ТЭЦ и доставку воды и теплоносителя к потребителю. Поскольку необходимо учесть и значительные потери тепла в процессе транспортировки горячей воды, это слагаемое оказывается самым большим при формировании цен на услуги.

1. Из описанных способов получения очевидно, что А является калиевой солью угольной кислоты. Учитывая, что в способах в) и г) процедуре получения А предшествует нагревание при высокой температуре, соль не содержит гидрокарбонат-иона. Рассчитаем ее состав (Поскольку данные термического анализа приведены с 4 значащими цифрами, в данном решении расчет проведен также с учетом 4 значащих цифр необходимых атомных масс). Нагревание до 200 °С может привести только к удалению кристаллизационной воды. В остатке — карбонат калия, который при молекулярной массе 138,21 а.е.м. составляет 100-16,36=83,64 % от массы А. Потеря массы 16,36% отвечает 0,1636*138,21/0,8364=27,03 а.е.м. на молекулу А, что соответствует 1,5 молекулам H₂O. А - K₂CO₃*1,5H₂O.
Остатком от прокаливания активной магнезии является MgO (40,31 а.е.м.), независимо от ее исходного состава. Потеря массы 70,88 % соответствует 0,7088*40,31/(1-0,7088)=98,12 а.е.м. Нетрудно убедиться, что это число в точности совпадает с суммой масс 1 молекулы СО₂ и 3 молекул Н₂О. Б — MgCO₃*3H₂O.
Двойная соль Энгеля, судя по названию, может содержать карбонаты или гидрокарбонаты калия и магния и, возможно, кристаллизационную воду. При нагревании до 200 °С останется смесь карбонатов, до 700 °С — оксид магния и значительно более устойчивый карбонат калия. В интервале от 200 до 700 °С разлагается только карбонат магния. Доля СО₂, приходящегося на карбонат магния составляет 57,36-40,19=17,17 % от исходной массы В и 17,17/(1-0,4019)=28,71 % от смеси карбонатов. Доля карбоната магния в этой смеси (44,05+40,31)*28,71/44,05=54,98 %, мольное отношение MgCO₃/K₂CO₃ = (54,98/84,36) : (45,02/138,21) = 2:1. Масса смеси состава 2MgCO₃*K₂CO₃ составляет 100-40,19=59,81 % от массы исходной соли Энгеля. На удаляющуюся до 200 оС часть (вероятно, CO₂ и H2O) приходится 40,19*306,93/59,81=206,25 а.е.м. Рассчитаем число молекул в смеси газов, приходящееся на эту массу (n=PV/RT). Из 10,00 г В получается 7,561 л газов, из 206,25+306,93=513,18 г – 7,561*513,18/10,00=388,02 л, что составляет 388,02*1/(0,082*473,15)=10,00 моль. Решив нехитрую систему, получим, что потеря массы 206,25 а.е.м. это одна молекула CO₂ и 9 молекул H₂O при остатке 2MgCO₃*K₂CO₃. Брутто-формула соли Энгеля K₂Mg₂(CO₃)₂(HCO₃)2*8H₂O. После сокращения всех коэффициентов на 2 получаем вполне приемлемую для двойной соли формулу: В – KHCO₃*MgCO₃*4H₂O

2. Уравнения реакций 1-4:
(1) 3(MgCO₃*3H₂O) + 2KCl + CO₂ = 2(KHCO₃*MgCO₃*4H2O)↓ + MgCl₂
(2) 2(KHCO₃*MgCO₃*4H₂O) →(t) K₂CO₃ + 2(MgCO₃*3H₂O)↓ + 3H₂O + CO₂↑
(3) 2(KHCO₃*MgCO₃*4H₂O) + Mg(OH)₂ →(t) K₂CO₃ + 3(MgCO₃*3H₂O)↓ + H₂O
(4) (CH₃)₃N + KCl + CO₂ + H₂O = KHCO₃↓ (Г) + (CH₃)₃NHCl (Д)
Процесс 5 лучше проводить в насыщенном водном растворе, т.к. в этом случае разложение гидрокарбоната калия идет при значительно более низкой температуре, чем в конденсированной фазе. Самый экономичный способ перевода хлорида триметиламмония в исходный триметиламин - слабое нагревание с гашеной известью:
(5) 2KHCO₃ →(t) K₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
(6) 2(CH₃)₃NHCl + Ca(OH)₂ →(t) CaCl₂ + (CH₃)₃N↑

3. Реакции 7-9:
(7) K₂SO₄ + Ca(OH)₂ + 2CO = CaSO₄↓ + 2HCOOK
(8) 2HCOOK + O₂ →(t) K₂CO₃ + H₂O + CO₂↑
(9) K₂SO₄ + 2C + CaCO₃ →(t) K₂CO₃ + CaS + 2CO₂↑

Процесс 8 проводят во вращающейся барабанной печи, чтобы обеспечить доступ кислорода в зону реакции. В обычной печи при недостатке кислорода возможен и другой путь термолиза:
2HCOOK →(t) K₂C₂O₄ + H₂↑ и K₂С₂О₄→(t) K₂CO₃ + СО↑.

В результате получается экологически небезопасная смесь СО и Н₂, а целевой продукт будет загрязняться оксалатом калия. Тем не менее, при соблюдении дополнительных мер безопасности и увеличении времени термообработки, можно обойтись и обычной печью.

4. В процессах Сольве и Леблана получают, соответственно, гидрокарбонат и карбонат натрия. Метод Леблана отличается от способа г) только тем, что в нем используют сульфат натрия. В производстве соды по Сольве в качестве основания используют не триметиламин, а аммиак:
NaCl + CO₂ + NH₃ + H₂O = NH₄Cl + NaHCO₃.

5. Нефелины относятся к классу алюмосиликатов, фактически представляющих собой каркасную структуру SiO₂, часть атомов кремния в которой замещена на атомы алюминия. Возникающий в результате такой замены отрицательный заряд компенсируется внешними катионами, в случае нефелинов это в основном катионы калия и натрия (приближенную среднюю формулу нефелинов часто записывают как KNa₃(AlSiO₄)₄). В процессе комплексной переработки нефелинов получают поташ, соду, цемент и окись алюминия, из которой затем выделяют металлический алюминий.

1. Общая формула гомологов ряда бензола С_nH_2n-6(n>5). Брутто-формулу С₈H₁₀ имеют 4 из них:

      2. При окислении орто-, мета- и пара-диметилбензолов (ксилолов) образуются соответствующие фталевые кислоты:

5С₆H₄(CH₃)₂ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ = 5С₆H₄(CO₂H)₂ + 6K₂SO₄ + 12MnSO₄ + 28H₂O.

При окислении этилбензола образуются бензойная кислота и СО₂:

5С₆H₅C₂H₅ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ = 5С₆H₅CO₂H + 5СО₂+ 6K₂SO₄ + 12MnSO₄ + 28H₂O.

      3. Из всех представленных в п.1 изомеров получить стирол (винилбензол) наиболее просто из этилбензола (Х) – в результате реакции дегидрирования на железо-хромовом катализаторе при нагревании до 600-650 °С: С₆H₅C₂H₅ С₆H₅СН=СН₂ + Н₂.

Стирол является одним из важнейших продуктов крупнотоннажного органического синтеза. Почти весь произведенный стирол используется при производстве пластмасс, как только на его основе (для получения полистирола), так и в качестве сополимера различных каучуков (бутадиен-стирольный каучук, стирол-акрилонитрильный каучук, акрилонитрил-бутадиен-стирольный каучук и др.). Из неорганических веществ и карбида кальция этилбензол можно получить по следующей схеме:

.