Определите вещества A и B; предложите способы их получения.
Напишите уравнения реакций, протекающих при растворении A и B в воде.
Какие еще галогениды элемента X вам известны? Изобразите их структурные формулы.
Задача 1. Бинарное соединение, молекулы которого имеют линейное строение, содержит 47% кислорода по массе. Его можно получить при отщеплении двух молекул воды от некоторой кислоты, содержащей 61,5% кислорода по массе. О каком соединении идет речь? Какова его структура и методы синтеза?
Задача 2. Плотность паров по воздуху у хлорированного предельного углеводорода равна 3,19. Определите брутто-формулу вещества. Сколько изомеров существует у вещества с такой формулой?
Задача 3. Смесь, состоящая из сероводорода и кислорода, находится в закрытом сосуде при температуре 200 С и давлении несколько ниже атмосферного. Смесь нагрели и дождались окончания протекания реакции, после чего температуру довели до исходной. При этом давление понизилось на 28,6% по сравнению с первоначальным. Затем в сосуд добавили 80 г кислорода и снова нагревали до прекращения реакции, после чего температуру вернули к исходной (200 С). Давление в сосуде стало в 1,43 раза выше первоначального. Определите состав исходной смеси в объемных долях, если известно, что в конечной смеси еще остался кислород.
Задача 4 (краевая олимпиада, 11 класс). Минимальным числом распростаненых или легкополучаемых реактивов требуется качественно определить 4 неподписанных водных раствора: серной кислоты, сульфата натрия, соляной кислоты, хлорида натрия. Напишите уравнения протекающих реакций. Осуществите эксперимент практически.
Задача 5. Напишите и уравняйте реакцию окисления комплекса [Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3 сернокислым раствором перманаганата калия, если известно, что все элементы-восстановители окисляются до высших степеней окисления, методами электронного и электронно-ионного баланса. Определите степени окисления элементов в комплексе-восстановителе.
Задача 6. В концентрированной азотной кислоте растворили 23,70 г вещества А, состоящего из 3 элементов, при этом выделяющиеся газы снова пропускали через тот же раствор. К получившемуся раствору добавили избыток раствора хлорида бария. При этом образуется 34,95 г белого осадка. Определить вещество А и написать уравнения всех проведенных реакций.
Задача 7. При обработке смеси двух твердых веществ А и Б горячей концентрированной азотной кислотой образуется газ В, раствор вещества Г и осадок Д. При нагревании этой же смеси до 150-200°C видимых изменений не происходит, а при сильном прокаливании при 800-900°C без доступа воздуха образуются только два продукта: металл М и газообразное при нормальных условиях вещество Е. Они устойчивы в условиях опыта. Те же продукты образуются при прокаливании смеси веществ А и Д. Пропускание газа Е через известковую воду приводит к выпадению осадка, который потом полностью растворяется, образуя вещество Ж. При длительном нагревании при 450 С порошка металла М на воздухе образуется соединение З с массовой долей кислорода 9,334%. Вещество З полностью растворяется в избытке щелочи и лишь частично в избытке разбавленной азотной кислоты. Назовите все перечисленные вещества. Напишите уравнения упомянутых реакций.
Задача 8. В разбавленной серной кислоте растворили 16,8 г некоторого металла. Определите металл если известно, что на реакцию израсходовалось 14,7 г серной кислоты.
Задача 9. Некоторый газ был смешан с аргоном в объемном отношении 1:9. Через трубку с раскаленными магниевыми стружками (800 С) пропустили 5,6 л (н.у.) этой смеси. Из трубки выходил чистый аргон, а масса твердого содержимого увеличилась на 3,02 г. Растворимая в холодной воде часть содержимого трубки составила 2,38 г. При действии раствора нитрата серебра на полученный раствор образовалось 7,13 г белого осадка, не растворимого в разбавленных кислотах, но растворимого в водном растворе аммиака. Твердый остаток в трубке был обработан разбавленной соляной кислотой. Нерастворившаяся часть составила 1,86 г, а после прокаливания на воздухе уменьшилась до 1,56 г. Остаток представлял собой бесцветную соль.
Определите молекулярную формулу газа. Объясните указанные превращения. Благодаря каким свойствам этот газ находит применение?
Задача 10. Предложите способ разделения смеси железных опилок, порошкообразной серы, оксида меди (II) и оксида цинка. Все эти вещества должны после разделения находится в том же химическом соединении в котором они присутствуют в смеси. Напишите уравнения используемых реакций. Предложите вариант разделения используя только химические процессы.
Задача 11. Смесь водорода и аммиака пропустили через нагретую трубку с избытком оксида меди (II) массой 107,33 г. Объем собранного газа после трубки составил 5,6 л (н.у.). Содержимое трубки перемешали и разделили на 2 равные части. Первую часть нагрели в атмосфере кислорода и ее масса увеличилась на 6,8 г. Вторую часть полностью растворили в 2 л 20% азотной кислоты (плотность 1,19 г/см3). Найти состав исходной газовой смеси в объемных процентах и массовую долю нитрата меди в полученном растворе.
Задача 1. Обозначим молекулярную массу бинарного соединения за М. Если молекула оксида содержит n атомов кислорода, то молекула кислоты имеет n+2 атомов кислорода, а ее молекулярная масса равна М+36. Решаем систему уравнений: 16n/M=0,47 и 16(n+2)/(M+36)=0,615 относительно n и М. Получаем М=68, n=2. Следовательно формула имеет вид ЭxO2 и 1 моль оксида содержит 68-16*2=36 г второго элемента. Далее проверяем все полученные значения x:
при x=1 атомная масса элемента равна 36, что близко к Cl, но оксид ClO2 получается из HClO3 с отщеплением всего 1/2 молекулы воды на молекулу кислоты и еще с выделением кислорода, что не соотвествует условиям задачи;
при x=2 атомная масса элемента равна 16, что соотвествует кислороду, но O3 не является бинарным соединением;
при x=3 атомная масса элемента равна 12, что соответствует оксиду C3O2, образующемуся из малоновой кислоты CH2(COOH)2 с отщеплением 2 молекул воды и имеет линейное строение, что соответствует условиям; при x=4 атомная масса элемента равна 9, что соотвествует бериллию, но оксид Be4O2 не существует;
при x=5 атомная масса элемента равна 7,2, что близко к атомной массе лития, но при значениях x>4 значение валентности элемента становится меньше 1, что невозможжно.
Следовательно формула оксида C3O2. Его структура O=C=C=C=O; получают его дегидратацией малоновой кислоты.
Задача 2. По плотности паров по воздуху вычисляем молекулярную массу соединения Mr=3,19*29=92,5. Согласно условиям задачи у нас хлорированный предельный углеводород, т.е. имеет формулу CnH2n+2-xClx. Следовательно, молекулярная масса будет рассчитыватся по формуле Mr=12n+1(2n+2-x)+35,5x=92,5. Легко заметить, что дробная часть молекулярной массы существует только при нечетных значениях x. При x=3 35,5*3=106,5, что больше молекулярной массы, следовательно x=1. Отсюда вычисляем n: 12n+2n+2-1=92,5-35,5, откуда n=4 и формула вещества C4H9Cl. Вещество с такой формулой имеет 5 изомеров (у 2-хлорбутана 2 оптических изомера).
Задача 3. В зависимости от объемных соотношений реагирующих веществ могут протекать 2 реакции:
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (1)
2H2S + O2 → 2H2O + 2S (2)
Если отношение H2S/O2=2/3, то протекает реакция (1) и начальное давление уменьшается на 20%; если отношение H2S/O2=2/1, то протекает реакция (2) и начальное давление уменьшается на 33,3%. По условиям задачи давление уменьшилось на 28,6%, то есть обе реакции протекают одновременно. Пусть x - количество моль взятого сероводорода и образовавшейся воды, y - количество моль взятого кислорода, z - количество моль диоксида серы, a - количество моль серы. Тогда получаем: a+z=x и 0,5a+1,5z=y, откуда высчитываем z=y-0,5x. При постоянных температуре и объеме (по условиям задачи) давление пропорционально количеству молей газообразных веществ. Откуда получаем уравнение 1: p/(1-0,286)p=(x+y)/(x+y-0,5x), где p - давление смеси. После введения 2,5 моль кислорода (80/32 г/моль) вся сера сгорела (т.к. в конечной смеси остался кислород). В этом случае взаимодействием x моль сероводорода с 1,5x моль кислорода образуется x моль паров воды и x моль двуокиси серы. После реакции в сосуде содержатся 2x+y+2,5-1,5x=y+0,5x+2,5 моль газов. Из чего составляем уравнение 2: p/1,43p=(x+y)/(y+0,5x+2,5). После решения системы уравнений 1 и 2 получаем x=2 моль, y=1,5 моль. Соответственно объемные доли: H2S=2/3,5=0,57, O2=1,5/3,5=0,43, т.е. в исходной смеси было 57 об% сероводорода и 43 об% кислорода.
Задача 4. Количество реактивов - 1. Это водный раствор гидрокарбоната кальция. Уравнения реакций:
Ca(HCO3)2 + H2SO4 → CaSO4 (осадок) + 2CO2 (выделение газа) + 2H2O
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 (выделение газа) + 2H2O
Ca(HCO3)2 + Na2SO4 → CaSO4 (осадок) + 2NaHCO3
Ca(HCO3)2 + 2NaCl → CaCl2 + 2NaHCO3
Задача 5. Заряд катиона равен +3, аниона -4. Мочевина электронейтральна, ион CN- имеет заряд -1, поэтому в катионе хром имеет степень окисления +3, а в анионе +2. Остальные степени окисления - обычные.
Схема реакции:
[Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3 + KMnO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + KNO3 + CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
По способу электронного баланса:
4Cr+3 - 12e- → 4Cr+6
48N-3 - 384e- → 48N+5
3Cr+2 - 12e- → 3Cr+6
18C+2 - 36e- → 18C+4
18N-3 - 144e- → 18N+5
Mn+7 + 5e- → Mn+2
В реакции отдается 588 электронов и принимается 5 электронов. Еще следует полученные коэффициенты умножить на 2, чтоб получить четное число атомов хрома (для дихромат-иона). Окончательное уравнение:
10[Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3 + 1176KMnO4 + 1399H2SO4 → 35K2Cr2O7 + 660KNO3 + 420CO2 + 223K2SO4 + 1176MnSO4 + 1879H2O
Электронно-ионный баланс:
8[Cr(CO(NH2)2)6]3+ + 364H2O - 792e- → 4Cr2O72- + 48CO2 + 96NO3- + 92OH-