Врублевский А. И. Тренажер по химии
.pdfРассмотренный ниже пример иллюстрирует некоторые химические свойства и получение водорода и галогенов.
ПРИМЕР 22-1. Осуществите превращения по схемам:
СаН, |
-> Са(ОН) |
+ Са(С10)2 |
|
НС1 |
-> Р а з |
|
|
решение
1. Обрабатываем гидрид кальция водой или кислотой:
СаН’1+ 2Н2’0 = Са(ОН)2 + Н“ t .
2Н"‘ - 2е = Н2 H+I + е = Н°
2. Пропускаем хлор в холодную (!) известковую воду:
Са(ОН)2 + 2С12 = СаС12‘ + Са(С1+10 )2 + 2Н20 .
С12 +2е = 2СГ1 C l!-2 e = 2Cl+1
3. Вытесняем слабую хлорноватистую кислоту из водного раствора гипохлорита кальция:
Са(С10)2 + Н20 + С 02 = СаС03^ + 2НС10.
4. Хлорноватистая кислота НС10 неустойчива и со временем на свету распадается с выделением атомарного кислорода:
НС1+10 -2 = НС1-' + О0.
§ 22. Водород. Галогены |
271 |
С Г + 2 е = СГ
О"2 -2 е = 0°
5.Хлор из соляной кислоты легко получить, обрабатывая
последнюю любым из окислителей (КМ п04, КС103, М п02,
К2Сг20 7):
КС1+50 3 +6НСГ1= КСГ1+ЗС121 +зн2о.
С Г +6е = С Г
2СГ1-2 е = С1^
6. Пропускаем хлор в горячий (!) раствор щелочи:
t°
ЗС1° + 6КОН = 5КСГ+КСГ50 3+ЗН20 .
С1° +е = СГ1
С1°-5е = СГ5
7.Хлорат калия КС103 (бертолетова соль) —сильный окис литель, окисляет фосфор:
5КС1+50 3 +6Р° = 5КСГ1+ЗР2+50 5.
|
|
|
С1 |
+6е = С1-1 |
5 |
||
|
|
|
Р |
- 5е = Р+5 |
30 |
6 |
|
|
|
|
|
||||
1. Осуществите превращения по схемам: |
|||||||
1) |
Н20 |
СаН2 |
Н2 |
НС1 |
Н20; |
||
2) |
NaOH |
Н2 |
КН -> l^CO, |
КС1; |
|||
3) |
КС1 -* НС1 |
С12 -> CuCl2 -> FeCl3; |
|||||
4) |
NaBr |
NaCl |
|
Cl2 |
КС103 |
КС1; |
|
5) |
М п02 |
Cl2-> NaCl -> NaHS03 |
NaCl; |
||||
6) |
Cl2 |
НСЮ -> НС1 -* NH4C1 |
NH4N 0 3; |
||||
7) |
KMn04 Cl2 |
|
КС103 |
КС1 |
AgCl; |
||
8) |
H2S04 |
НС1 |
|
FeCl3 |
Fe20 3 |
FeCl3; |
|
272 |
§ 22. Водород. Галогены |
9)HCl -» NH4C1 -» Cl2 -» КСЮ3 -> Р20 5;
10)NaCl -» С12 -» СаС12 -» КС1 -» КН;
11) |
а) КСЮ3 |
«* > А + Б ; |
|
|
|
б) А + H 2S 0 4(kohu.) -» НС104 + KHS04; |
|
||
|
в) Б + AgN03 -» AgCl + KN03; |
|
|
|
12) a) NaOH + А -> Н20 + Б + В; |
|
|
||
|
б) Б '°-кат |
>В + 0 2; |
|
|
|
в) С2Н4 + А —> С2Н4С12; |
|
|
|
|
|
д Р (красн)/ |
NaOH (p-pl |
|
|
|
йзб! |
••• изб. |
••• |
13) |
С12 |
|
|
|
|
|
расплава |
Ва(ОН)2,5 °С |
|
|
|
|
|
|
14)a) KMn04 + Х —» Y + Z + M + Н20; б) С12 + X -> HCl + Y;
в) Z + H 2S 0 4(kohii.) —> S02 + Y + KjS04 + Н20;
15) C uS 04 |
» X |
. С12 (изб.) |
Y |
1моль NaOH (разб.) ^ |
|
^ |
|
|
|
|
D D |
|
|
|
|
|
Р-Р |
1 моль NaOH (разб.) ^ 2 |
1 моль AgNQ3 |
^ |
• |
|
|
Р-Р |
|
|
|
|
|
16) |
ВаН 2 |
^ р (юб) |
|
|
|
17) |
KI ( 6 |
М О Л Ь ) KM n04/H 2S 04 ) |
А1 (изб.) ) _ |
С12 (изб.) ? |
|
4 моль NaOH |
^ |
|
|
|
|
С12 |
(изб.) |
_ |
• |
|
|
19) |
Плавиковый шпат h2so4(kohu),/° |
? а (газ) |
н2° > |
||
н2о ) К sio2
§ 22. Водород. Галогены |
|
|
273 |
|||
20) Карналит —кон(Р-Р,изб.) |
НС1(изб.) |
|||||
) |
||||||
|
|
|
|
|
Р-Р |
|
AgNO, |
... , |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
21) CuS04 |
) А (содержит медь)_аг<изб;>.^ ... |
|||||
электролиз |
|
н о |
|
|
|
|
р-ра |
|
|
—------- > |
> |
||
22) С12ж-», С^1+5 -» С1-1-4 С'12° -» СГ1; |
||||||
23) МпО. -!£ £ -» |
А(г) |
Са(ОН)2 ^ g гпС02,Нн20п ^ |
||||
р-р |
||||||
|
2 |
конц. |
' |
* “ v*7 |
||
C02,H 20 ^ g |
НС1(конц) |
^ А (г ) |
КОН (р-р), /° |
|||
|
|
t |
, кат., |
|
||
|
|
Г |
|
|
|
|
КОН (р-р), /° |
|
г +д |
|
|
|
|
|+AgNQ3 (р-р)^
24) НС1 -> X —> КСЮ3 -» Y -» НС1 -> Z -» С12;
25) С12 -> КСЮ3 -> 0 2 -> Р20 5 -> Н3Р04 -> Са3(Р04)2 -> - » СаНР04 -> Н3Р04;
г |
ВаО |
. д |
|
26) СН4 Isjj 850 0(f |
|
|
|
Qz р ^ Са(ОН)2 |
(р~р)^ 3 |
-►и |
|
|
|
|
|
А_ю>н_^ |
|
КОН |
|
HjO |
|
|
|
27) РС15 ■ |
|
|
|
g NaOH > |
AgNQ3 |
|
|
СО2 |
|
AgNQ3 |
|
С12, 5 °С |
|
|
|
28) Са(ОН)2 |
|
|
|
Н20 |
|
СОг (изб.) |
|
ЫагСОз |
|
|
|
274 |
|
|
|
|
|
§ 22. Водород. Галогены |
|
|
|
|
гА-£Ь- |
H7S04 (конц.^ |
|||
29) СаН2“ вакуум |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Вг2, |
/ |
H?SO^ (kohu.1l |
||
|
|
|
|
|
|
/о |
^ |
КМп04 , |
|
|
|
|
|
|
|
КОН |
|
|
|
|
|
|
|
5 °С Н20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А - |
^ |
Р (красн.)/ |
|
|
л л \ |
тг |
электролиз^. |
-► Б- |
Ь, tо |
H,SOd (конц.^ |
||
Э \)) |
1\Л*Л |
водного р-ра' |
|
|
|
|
|
|
|
|
43—— |
КОН (разб.), |
|
||
|
|
|
изб. |
|
|||
Рассмотрим примеры решения типичных задач на данную тему.
ПРИМЕР 22-2. Через горячий раствор КОН пропустили хлор, затем раствор упарили, а полученный твердый остаток прокалили до постоянной массы. Масса твердого остатка до и после прокаливания соответственно равна 49,45 г и 44,65 г. Определите объем израсходованного раствора щелочи, если молярная концентрация КОН равна 10 моль/дм3.
|
Решение |
|
Записываем уравнения реакции: |
|
|
у моль |
t° |
0,10 моль |
|
|
|
ЗС12 + 6КОН = |
5КС1 + КСЮ3 + ЗН20 . (22-1) |
|
6 моль |
|
1 моль |
Втвердом остатке после упаривания находятся соли КС1
иКС103, а после их прокаливания —только хлорид калия:
S22. Водород. Галогены |
275 |
|
|
t° |
КС1 |
^ |
KC1 |
49,45 г ^ x моль |
(° |
0,15 моль У + 44,65 г; |
2KC103 = |
|
2КС1+ 302f |
2 моль |
|
3 моль |
М (02) —32 г/моль.
Видим, что разница в массах твердого остатка до и после прокаливания равна массе кислорода:
т (02) = 49,45 - |
44,65 = 4,8 (г). |
|
Находим: |
|
|
«(02) = |
=^1^ = о,15 (моль); |
|
2 |
М (0 2) |
32 |
х = и(КС103) = 0>1^ '2 = 0,10 (моль).
Из уравнения (22-1) следует:
у = и(КОН) = °,1|)’6 = 0,60 (моль).
Из формулы для молярной концентрации
|
_ « (моль) |
|
С" V (дм3) |
|
|
рассчитываем: |
|
|
«(КОН) _ 0,6 моль |
_ Л nw3 |
|
К(р-ра КОН) = |
= 1/ч |
з = °>06 Дм3 (60 см3). |
с(КОН) |
10 моль/дм |
|
Ответ: F(p-pa КОН) = 60 см3 |
|
|
ПРИМЕР 22-3. После обработки при нагревании избыт ком хлора смеси NaCl и Nal массой 52,90 г масса смеси умень шилась до 31,25 г. Найдите массу NaCl в исходной смеси.
Решение Записываем уравнения реакции (с хлором взаимодействует
только иодид натрия):
276 § 22. Водород. Галогены
2NaI + Cl2 = |
2NaCl + I2T |
2 моль |
2 моль |
51,90 г. |
s. 31,25 г. |
У |
У |
NaCl |
NaCl |
В остатке после реакции находится только NaCl —исход ный и полученный в реакции с Nal.
Показываем два варианта решения подобных задач.
М(NaCl) = 58,5 г/моль;
A/(NaI) = 150 г/моль.
Вариант 1
Обозначим химические количества Nal и NaCl в исход ной смеси как х и у моль соответственно. Тогда для масс на чальной и конечной смеси получаем:
Jl 50х+58,5у = 52,90;
|58,5л: + 58,5у = 31,25.
Решая систему вычитанием из верхнего уравнения ниж него, получаем:
91,5* = 21,65;
х = 0,237 (моль);
ffi(Nal) = «(Nal)- M(NaI) = 0,237150 = 35,5 (г).
Тогда имеем:
m(NaCl) = /и(смеси) - т{Nal) = 52,9 - 35,5 = 17,4 (г).
Вариант 2
Изменение массы обусловлено протеканием реакции между Nal и С12. Составляем схему реакции
Nal ------------ |
NaCl |
150 г |
58,5 г |
$ 22. Водород. Галогены |
277 |
Из схемы видим, что когда в реакцию вступает 1 моль Nal (150 г), то образуется 1 моль NaCl (58,5 г), т.е. масса смеси уменьшается на 150 - 58,5 = 91,5 г.
В данном конкретном случае изменение массы составило
52,90 - 31,25 = 21,65 (г).
Составляем и решаем пропорцию:
Для 150 г Nal изменение массы 91,5 г;
хт ------------ |
21,65 г |
150-21,65 х =--------------= 35,5 (г).
91,5
m(NaCl) = /я(смеси) —m(Nal) = 52,9 - 35,5 = 17,4 (г). Ответ: m(NaCl) = 17,4 г.
2.Для синтеза хлороводорода взяли 6 г водорода и 142 г хлора. Смесь подожгли. Найдите состав газовой смеси после реакции (в объемных процентах), а также w(HCl) в растворе, полученном после растворения хлороводорода в 854 см3 воды.
3.Хлороводород, полученный из 12 г технического NaCl, использовали для получения соляной кислоты. Вся полученная кислота вступила в реакцию с Мп02 с образованием 1,12дм3 газа (н.у.). Найдите массовую долю примесей в техническом хло риде натрия.
4.Смесь хлоридов калия и магния массой 8,50 г превратили
всмесь сульфатов этих металлов. Масса сульфатов составляет 10,35 г. Найдите массу каждого хлорида в исходной смеси.
5.Смесь хлорида и бромида натрия, содержащая 10% по массе последнего, растворена в воде и через раствор пропу щен избыток хлора. После завершения реакции раствор вы парили, сухой остаток прокалили. На сколько процентов из менилась масса смеси?
6.Хлорат калия массой 12,25 г разложили при нагревании
вприсутствии катализатора и получили 336 см3 кислорода
278 |
§ 22. Водород. Галогены |
(н.у.). Найдите массовую долю КС1 в сухом остатке и степень разложения бертолетовой соли.
7.Какую массу Мп02 и объем соляной кислоты с w(HCl) =
=36 % (р = 1,18 г/см3) нужно взять для получения хлора, которым можно вытеснить 30,48 г иода из раствора иодида калия, если выход равен 80 % на каждой стадии?
8.Газовая смесь объемом 3,67 дм3 (н.у.), предназначен ная для синтеза хлороводорода (относительная плотность смеси по водороду равна 20), пропущена через 200 г раство ра, содержащего 26,2 г смеси бромида и иодида калия. Хлор
исоли прореагировали полностью. Определите массовые доли солей в исходном растворе.
9.К раствору, содержащему 1,600 г бромида калия, при бавили 5,0 г технического брома, содержащего примесь хло ра. После упаривания раствора и прокаливания твердых ве ществ после реакции получено 1,155 г твердого остатка. Ка кова массовая доля хлора в препарате брома?
10.Газ, полученный при полном электролизе 22,2 г рас плава СаС12, пропустили через 400 г горячего раствора с w(NaOH) = 2 %. Определите массовые доли солей в получен ном растворе, пренебрегая растворимостью хлора в воде.
11.Смесь хлорида, бромида и иодида калия обработали избытком брома, затем нагрели до постоянной массы, кото рая составила 6,55 г. Остаток обработали избытком хлора, затем также нагрели до постоянной массы, равной 5,215 г. Найдите массы бромида и иодида калия в исходной смеси.
12.Смесь трех газов смешали в замкнутом сосуде и взорва ли. Какое вещество при этом получено и какова его массовая доля в растворе, если первый газ получен действием соляной кислоты на 21,45 г цинка, второй - разложением 25,5 г нитра та натрия, третий —взаимодействием 2,61 г М п02 с избыт ком соляной кислоты?
13.Имеется смесь хлорида калия, калийной селитры и бертолетовой соли. При каталитическом термическом раз
§ 22. Водород. Галогены |
279 |
ложении 8,49 г смеси выделяется 1,12 дм3 газа (н.у.), а при взаимодействии такой же массы смеси с избытком соляной кислоты получено 1,344 дм3 газа (н.у.). Каковы массы солей в исходной смеси?
14.Смесь нитрата, иодида и хлорида калия массой 68,3 г растворена в воде и обработана хлорной водой, при этом вы пал осадок массой 25,4 г. Такой же по составу и массе раствор исходной смеси солей обработали избытком раствора нит рата серебра (I) и получили 75,7 г осадка. Определите массы солей в исходной смеси.
15.При полном разложении бертолетовой соли, содер жащейся в ее смеси с хлоридом калия (масса смеси равна 20,00 г), получен хлорид калия массой 12,32 г. Найдите мас совые доли солей в исходной смеси.
16.При действии соляной кислоты при нагревании на смесь Мп02 и КМп04 получено 7,84 дм3 газа (н.у.), а при нагревании такой же смеси (Мп02 не разлагался) выделился газ объемом 672 см3 (н.у.). Определите массу исходной смеси веществ.
17.К раствору, содержащему 3,88 г смеси бромида калия и иодида натрия, добавили 78 см3 раствора с w(AgN03) = 10 % (р = 1,09 г/см3). Выпавший осадок отфильтровали. Фильтрат может прореагировать с 13,3 см3 соляной кислоты с моляр ной концентрацией 1,5 моль/дм3. Каковы массовые доли со лей в исходной смеси и объем хлороводорода (дм3, н.у.), не обходимый для приготовления израсходованной соляной кислоты?
18.Найдите массу технического препарата, содержащего по массе 90% М п02, и объем соляной кислоты с ЦНС1) = 20 % (р = 1,10 г/см3), которые нужны для получения 142 кг хлора, если суммарные производственные потери равны 15 %.
19.В раствор, содержащий 2,38 г бромида калия и неко торую массу хлорида натрия, пропущен избыток хлора. Затем раствор выпарили, сухой остаток прокалили. Как и на какую массу изменилась при этом масса смеси?