10 Баллов

4. Смесь порошков железа и оксида дижелеза (III) – железа (II) массой 8 г полностью реагирует с 65,43 г 53,93%-го раствора азотной кислоты с выделением оксида азота (IV) и образованием насыщенного при 20^оС раствора нитрата железа (III). Вычислите массовые доли компонентов в исходной смеси, растворимость нитрата железа (III) (в г/л, ответ округлите до целого числа). (10 баллов)

х моль 6х моль х моль 3х моль

Fe + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O 2 балла

1 моль 6 моль 1 моль 3 моль

56 г/моль 63 г/моль 242 г/моль 46 г/моль

у моль 10у моль 3у моль у моль

(FeFe₂)O₄ + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO₂↑ + 5H₂O 2 балла

1 моль 10 моль 3 моль 1 моль

232 г/моль

ν(HNO₃) = 65,43 г ∙ 0,5393 / 63 г/моль = 0,56 моль 0,5 балла

Составляем систему уравнений: первое - по количеству вещества азотной кислоты, а второе - по массе железа и оксида дижелеза (III) – железа (II) и решаем.

6х + 10у = 0,56 (∙23,2) 139,2х + 232у = 12,992 х = 0,06

56х + 232у = 8 56х + 232у = 8 у = 0,02 2 балла

ν(Fe) = 0,06 моль

ν((FeFe₂)O₄) = 0,02 моль

ω%(Fe) = (0,06 моль ∙ 56 г/моль / 8 г) ∙ 100% = 42% 0,5 балла

ω%((FeFe₂)O₄) = (0,02 моль ∙ 232 г/моль / 8 г) ∙ 100% = 58% 0,5 балла

m(раствора Fe(NO₃)₃) = m(смеси) + m(раствора HNO₃) - m(газа)

m(раствора Fe(NO₃)₃) = 8 г + 65,43 г – 0,2 моль ∙ 46 г/моль = 64,23 г 0,5 балла

ω%(Fe(NO₃)₃) = (0,12 моль ∙ 242 г/моль / 64,23 г) ∙ 100% = 45,21% 0,5 балла

ω%(Н₂О) = 100% - 45,21% = 54,79%

S²⁰(Fe(NO₃)₃) = (45,21 г / 54,79 г) ∙ 1000 = 825 г/л

или

m(Fe(NO₃)₃) = 0,12 моль ∙ 242 г/моль = 29,04 г

m(Н₂О) = 64,23 г – 29,04 г = 35,19 г → V(Н₂О) = 0,03519 л

S²⁰(Fe(NO₃)₃) = (29,04 г / 35,19 г) ∙ 1000 = 825 г/л

или

S²⁰(Fe(NO₃)₃) = 29,04 г / 0,03519 л = 825 г/л

За вычисление растворимости нитрата железа (III) любым способом 1,5 балла

10 Баллов

5. При окислении органического вещества раствором перманганата калия в присутствии серной кислоты из органических веществ образовалась только предельная одноосновная карбоновая кислота, массовая доля водорода в которой равна 6,(6)%. Выведите молекулярную формулу этой кислоты.

Какие четыре вещества, относящиеся к различным классам органических веществ, удовлетворяют условию задачи, напишите уравнения реакций окисления их раствором перманганата калия в присутствии серной кислоты? (10 баллов)

С_nH_2n+1COOH → (2 + 2n)Н 1 балл

1 моль (2 + 2n) моль

(14n + 46) г/моль 1 г/моль

0,0(6) = (2 + 2n) / (14n + 46) 1 балл

0,9333324n + 3,0666636 = (2 + 2n)

1,0666676n = 1,0666636

n = 1 1 балл

CH₃COOH - уксусная (этановая) кислота 1 балл

Из органических веществ только уксусная кислота образуется при окислении этанола, этаналя, пропена или бутена-2, пропина или бутина-2 раствором перманганата калия в присутствии серной кислоты.

_{-3 -1 +7 -3 +3 +2}

5СН₃СН₂ОН + 4KMnО₄ + 6H₂SO₄ → 5СН₃СООН + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

↓ ↑

4е/5 5е/4 вос-е, ок-ль

ок-е, вос-ль 1балл

_{-3 +1 +7 -3 +3 +2}

5СН₃СНО + 2KMnО₄ + 3H₂SO₄ → 5СН₃СООН + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

↓ ↑

2е/5 5е/2 вос-е, ок-ль

ок-е, вос-ль 1балл

_{-1 -2 +7 +3 +4 +2}

CH₃CH=СН₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → CH₃COOH + СО₂↑ + MnSO₄ + K₂SO₄ + 4H₂O

↓ ↓ ↑

4e + 6e = 10e/1 5e/2 вос-е, ок-ль

ок-е, вос-ль 1балл

или

_{-1 -1 +7 +3 +2}

5CH₃CH=СНCH₃ + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 10CH₃COOH + + 8MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 12H₂O

↓ ↓ ↑

4e + 4e = 8e/5 5e/8 вос-е, ок-ль

ок-е, вос-ль

_{0 -1 +7 +3 +4 +2}

5CH₃C≡СН + 8KMnO₄ + 12H₂SO₄ → 5CH₃COOH + 5СО₂↑ + 8MnSO₄ + 4K₂SO₄ + 12H₂O

↓ ↓ ↑

3e 5e 5e/8 вос-е, ок-ль

8е/5

ок-е, вос-ль 1балл

или

_{0 0 +7 +3 +2}

5CH₃C≡СCH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ → 10CH₃COOH + + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 4H₂O

↓ ↓ ↑

3e +3e = 6e/5 5e/6 вос-е, ок-ль

ок-е, вос-ль

Если указаны только вещества, то по 0,5 балла за каждое органическое вещество.