Рекомендации и решение

Решение 9.1. (4 балла)

Бесцветными порошками могут быть оксид калия K₂O, оксид кальция СаО, оксид магния MgO, оксид бария ВаО. При контакте с водой все эти оксиды превращаются в гидроксиды, среда становиться сильнощелочной для КОН, Ва(ОН)₂, Са(ОН)₂ и слобощелочной в случае малорастворимого Mg(OH)₂. оксид кальция при обработке разбавленной серной кислотой дает осадок сульфата кальция CaSO₄. Идентификация оксидов может быть дополнена испытанием окраски пламени: при внесении в пламя соединений калия возникает фиолетовое окрашивание, кальция – кирпично-красное, бария – зеленоватое. (4 балла – по 1 баллу за каждое вещество)

Решение 9.2. (5 баллов)

При рассмотрении растворов, приготовленных из двух и более индивидуальных веществ, нужно помнить, что взаимодействие между ними может происходить с образованием нерастворимых, малорастворимых или газообразных веществ. В таких случаях исходные вещества не могут одновременно находиться в растворе.

1) Оксид фосфора (V) реагирует с водой с образованием ортофосфорной кислоты: P₂O₅ + H₂O = 2H₃PO₄, которая затем нейтрализуется щелочью. В зависимости от соотношений могут протекать три реакции -

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O

Исходные вещества одновременно в растворе быть не могут.

2) При пропускании СО₂ через раствор Ва(ОН)₂ выпадает осадок ВаСО₃ и образуется малодиссоциирующее соединение Н₂О.

Ва(ОН)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + Н₂О

3) КОН и Са(ОН)₂ – сильные основания и диссоциируют в воде. Данные соединения в растворе могут существовать одновременно

4) При диссоциации гидросульфата натрия в водном растворе образуются ионы Na⁺, HSO₄^-. Серная кислота является сильной даже по второй ступени диссоциации, поэтому ионы HSO₄^- частично диссоциируют на ионы Н⁺ и SO₄^2-, которые немедленно реагируют с ионами Ва²⁺с образованием осадка:

NaHSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + NaCl + HCl

Исходных веществ одновременно в растворе быть не может.

5) 3HCl + Al(NO₃)₃ AlCl₃ + 3HNO₃

Исходные вещества и продукты реакции полностью диссоциируют в водном растворе. Уравнение реакции можно переписать в ионном виде:

3H⁺+ 3Cl^- + Al³⁺ + 3NO₃ ^- Al³⁺ + 3Cl^- + 3H⁺ + 3NO₃^-

Раствор содержит одновременно два вещества. (5 баллов – по 1 баллу за каждую пару веществ)

Решение 9.3. (6 баллов)

Между массой шарика и его диаметром существует не линейная, а кубическая зависимость. Поэтому при уменьшении диаметра в 2 раза масса шарика уменьшается в 8 раз. При решении нужно учесть, что из системы удаляется водород, что уменьшает массу раствора.

Следовательно, найдем массу нерастворимого цинка: 20/8 = 2.5 г. Соответственно масса цинка перешедшего в раствор 17.5 г. Уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂. Масса хлороводорода, вступившего в реакцию с этим количеством цинка: (17.5:65)*2*36.5 = 19.65 г. Масса выделившегося водорода: (17.5:65)*2 = 0.54 г.

Обозначим искомую массу раствора кислоты за Х, тогда масса НС1 в исходном растворе составляет 0.15Х г. Масса НС1 в конечном растворе 0.1(Х + 17.5 – 0.54) = 0.1(Х + 16.96). Учитывая, что разность между массами НС1 в исходном и конечном растворах равна массе НС1, вступившей в реакцию., имеем 0.15Х – 0.1(Х + 16.96) = 19.65, отсюда Х = 426.9 г.(6 баллов)

Решение 9.4. (6 баллов)

Возьмем 100 мл смеси. Обозначим содержание в ней объема озона за Х. В соответствии с уравнением 2О₃ = 3О₂ кислорода образовалось 1.5Х. Изменение объема газовой смеси будет равно 1.5Х – Х = 17.5. Х = 35, таким образом в исходной смеси объемная доля озона 35%.

В 300 мл смеси содержится 300*0.35 = 105 мл (0.0047 моль) озона и 195 мл (0.0087 моль) кислорода.

Иодид калия в кислой среде реагирует со смесью кислорода и озона:

4KI + O₂ + 4HCl = 2I₂ + 2H₂O + 4KC1 (1) – 1 балл

6KI + O₃ + 6HCl = 3I₂ + 3H₂O + 6KC1 (2) – 1 балл

Из уравнения (1) количество n(KI) = 4*0.0087 = 0.035 моль; m(I₂) = 0.0087*254*2 = 4.42 г.

Из уравнения (2) количество n(KI) = 6*0.0047 = 0.028 моль; m(I₂) = 0.0047*254*3 = 3.57 г.

Молярная концентрация раствора иодида калия равна (0.035 + 0.028)/0.2 = 0.315 моль/л

В результате реакций иода выделилось (4.42 + 3.57) = 7.99 г. (4 балла за расчеты)

Решение 9.5. (10 баллов)

1) Содержание калийной селитры (нитрата калия) в порохе составляет: 4.64:(4.64 + 1) = 0.823, или 82.3%

Содержание серы и угля, соответственно 17.7%

Содержание угля – 17.7:(1.23 + 1) = 7.94%

Содержание серы – 17.7-7.94 = 9.76 % (3 балла)

2) Молярное соотношение селитры, серы и угля в порохе составляет:

n(KNO₃):n(S):n(C) = 82.3/101:9.76/32:7.94/12 = 0.815:0.305:0.662 = 2.67:1:2.17 = 16.02:6:13.02. Округляя до целых соотношение составит 16:6:13- это соотношение можно считать левой частью уравнения горения (исходные вещества).

Можно определить сумму коэффициентов газообразных продуктов горения. Масса исходных веществ составляет 16*101 +6*32 +13*12 = 1964 г.

Объем газообразных продуктов в реакции 216*1964/1000=424 л; количество газообразных продуктов реакции составляет 424/22.4=18.9 (?19) моль. Основным газообразным продуктом могут быть азот (16:2=8 моль в уравнении реакции), оксид углерода (IV) (до 13 моль в уравнении реакции) и оксид серы (IV) (в избытке окислителя). По реакции образуется 19 моль газов, тогда 8 моль N₂ и 11 СО₂ (остающиеся 2 моль будут связаны в твердом остатке – К₂СО₃). В твердом остатке будет еще 12 моль калия, которые потребуются для связывания серы (в форме сульфата калия и сульфида калия).

При образовании азота мы должны затратить 16*5=80 электронов: N⁺⁵+5e=N⁰

При окислении углерода можно освободить 13*4=52 электрона: С⁰-4е=С⁺⁴

Еще 8 электронов должно быть образовано в реакциях серы. При окислении всей серы до сульфата образовалось бы 6*6 = 36 е, то есть, не вся сера образует сульфат, а только 5 моль и при этом образуется моль сульфида калия (6*5 = 30, 30-2=28. что соответствует электронному балансу).

К аналогичному выводу можно прийти, исходя из материального баланса кислорода. Из исходных 48 моль атомов кислорода нитрата калия в газовой фазе будет 22 моль атомов в СО₂, 6 моль атомов кислорода будет в твердом остатке в составе карбоната калия, тогда на образование сульфата остается 48 – 22 – 6 +20; 20:4 = 5 моль сульфата калия образуется в реакции. По балансу калия и серы можно определить, что еще может образоваться 1 моль сульфида калия. Уравнение Бертло имеет вид: (5 баллов)

16KNO₃ + 6S + 13C = 5K₂SO₄ + K₂S + 2K₂CO₃ + 11CO₂ + 8N₂

3) «Нагар» - твердые остатки продуктов реакции горения пороха. Заметным запахом обладает только сульфид сульфид калия. Чувствуется запах сероводорода. Который образуется в результате гидролиза сульфида (или при взаимодействии с углекислым газом воздуха):

K₂S + H₂O = KHS + KOH – 1 балл

KHS + H₂O = KOH + H₂S (специфический запах)! - 1 балл

Сайт сделан по технологии "Конструктор школьных сайтов".