Химия. Решебник

Задание 3. При действии воды на гидрид металла массой 0,84 г выделился водород объемом 0,896 л (н.у.). Определить, гидрид какого элемента был взят, если известно, что элемент проявляет степень окисления +2. В ответе указать

Ответ: 1) 20.

Решение

MeH2 + 2H2O→ (MeOH)2 + 2H2↑.

Найдем количества веществ H2 и MeH2 в молях:

Найдем молекулярную массу MeH2:

MeH2 : 00,,8402 42.

Отняв от 42 массу двух атомов водорода 2, найдем атомную массу двухвалентного металла: 42 – 2 = 40. Это кальций, порядковый номер 20.

Решение

2К + 2Н2О = 2КОН + Н2↑; КОН + 2Н2SO4 = К2SO4 + 2Н2O; К2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2KCl.

Задание 5. При реакции смеси 2,294 г цинка и кальция с раствором щелочи выделилось 0,672 лводорода (н.у.). Каковамассоваядоля(%)цинкав смеси?

1) 25; 2) 46; 3) 75; 4) 85.

Ответ: 4) 85.

41

Решение

С раствором щелочи как амфотерный элемент, реагирует цинк: Zn + 2NaOH + 2H2O→Na2[Zn(OH)4] +H2↑;

ν H2 022,672,4 0,03моль; ν(H2) =ν(Zn) = 0,03 моль; A(Zn) = 65 г/атом; m(Zn) = 65·0,03 = 1,95 г.

ω Zn 1,95 100 85%.

2,294

Задание 6. Какой газ выделяется при взаимодействии щелочных металлов сводой? Записать название газа.

Ответ: водород.

Решение

С водой реагируют активные металлы и металлы средней активности, причем чем активнее металл, тем легче проходит реакция. В результате реакции выделяется молекулярный водород, то есть это окислительно-восстано- вительная реакция, в которой H+ восстанавливается металлом до H02 .

Задание 7. Наиболее важными минералами натрия и калия является: 1) сильвинит; 2) кальцит; 3) доломит; 4) нефелин.

Ответ: 1) сильвинит.

Решение

Сильвинит NaCl∙KCl.

Задание 8. Жесткость воды – совокупность свойств, обусловленных со-

Задание 9. Постоянная жесткость воды не может быть устранена: 1) кипячением воды; 2) добавлением гашеной извести; 3) добавлением соды; 4) добавлением ортофосфата натрия.

Ответ: 1) кипячением воды.

42

Задание 10. На 15,43 г сплава магния с серебром подействовали избытком соляной кислоты. Нерастворившуюся часть растворили в концентрированной азотной кислоте. Сухой остаток, полученный после выпаривания раствора помыли, высушили и прокалили, в результате осталось 10,8 г твердого вещества.

Ответ: 2) 70.

Решение

Протекающие реакции:

Mg + 2HCl = MgCl2 +H2↑;

Ag + 2HNO3 (конц.) =AgNO3 + NO2 + H2О; 2AgNO3 =2Ag +NO2↑ +O2↑;

Остаток – серебро:

ω Ag 10,8 100 70%. 15,43

Задание 11. При взаимодействии 16,56 г неизвестного металла с горячим концентрированным раствором серной кислоты образуется соль двухвалентного металла и выделяется 1792 мл (н.у.) газа, содержащего по 50 % серы и кислорода. Плотность газа по гелию равна 16,0. Определить неизвестный ме-

Ответ: 4) 125.

Решение

В первую очередь, определим формулу выделяющегося газа.

Аr(S) = 32; 2Аr(О) = 16;

S:O 5032:1650 ;

S:O 1,5625:3,125 1:2.

По плотности гелия найдем молекулярную массу газа:

Аr(He) = 4;

DHe M4 16;

Мr(газа) = 16·4 = 64.

43

Неизвестный газ – SO2.

Напишем реакцию, обозначив неизвестный двухвалентный металл «Ме».

Ме + 2H2SO4(конц) = МеSO4 + SO2↑+ 2H2О;

ν SO2 ν(Me) 224001792 0,08 моль.

Найдем атомную массу неизвестного металла:

Ar(Me) 16,560,08 207.

Неизвестный металл – это свинец, его атомная масса равна 207. Порядковый номер 82, в ядре атома – 82 протона и 207 – 82 = 125 нейтронов.

Задание 12. При обработке 48,5 г смеси каустической соды, кальцинированной соды, сульфата бария соляной кислотой выделилось 4,48 л газа (н.у.) и осталось 23,3 г твердого вещества. Определить состав смеси и в ответе ука-

Ответ: 1) 4.

Решение

С раствором соляной кислоты реагируют каустическая и кальцинированная соды, но газ (СО2) выделяется при реакции с кальцинированной (Na2CO3):

NaOH + HCl = NaCl + H2O;

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑;

Na 2CO 3 ν CO2 22,44,48 0,2 моль ; M(Na2CO3) = 106 г/моль; m(Na2CO3) = 106·0,2 = 21,2 г.

Непрореагировавшее вещество – сульфат бария, его масса 23,3 г. Значит, масса каустической соды будет:

m(NaOH) = 48,5 – (21,2 + 23,3) = 4 г.

Задание 13. При взаимодействии газообразного продукта, получившегося в результате реакции меди с концентрированной серной кислотой, с избытком сероводорода, получено 19,2 г твердого вещества, имеющего желтый цвет. Ка-

Ответ: 2) 12,8.

44

Решение

Запишем протекающие реакции:

Cu + 2H2SO4(конц.) =CuSO4 +SO2↑ + 2H2O;

SO2 + 2H2S = 3S↓ +2H2O; Аr(S) = 32; Аr(Cu) = 64;

m(Cu) = 64·0,2 = 12,8 г.

Задание 14. Смесь алюминия, кальция и меди массой 23 г обработали избытком разбавленной серной кислоты. При этом выделилось 11,2 л (н.у.) газа. Нерастворившийся остаток растворили в концентрированной серной кислоте с выделением 3,36 л газа (н.у.). Массовая доля алюминия (с точностью до деся-

Ответ: 3) 23,5.

Решение

С концентрированной серной кислотой реагирует медь: Cu + 2H2SO4(конц.) =CuSO4 +SO2↑ + 2H2O.

Найдем массу меди в смеси:

ν Cu ν SO2 3,3622,4 0,15моль; Аr(Cu) = 64;

m(Cu) = 64·0,15 = 9,6 г.

С разбавленной серной кислотой реагируют кальций и алюминий: Cа + H2SO4 (разб.) = CаSO4 + H2↑;

2Al + 3H2SO4 (разб.) = Al2(SO4)3 + 3H2↑.

Масса алюминия и кальция в смеси равна: 23 – 9,6 = 13,4 г; Аr(Cа) = 40; Аr(Al) = 27.

45

По условию задачи, при их взаимодействии с разбавленной серной кислотой выделилось 11,2 л водорода.

Обозначим массу Са в смеси «a», массу Al – «b».

Объем водорода, который образуется в реакции с Са, т. е. «a» обозначим через «x» л. Тогда объем водорода, образующегося в реакции с Al, т. е. «b» будет равен: (11,2 – х) л.

Исходя из изложенного, можно составить уравнения:

a b 13,4.

Подставляя значения a и b, получим:

Решение дает:

x 4,48л – в реакции с Са;

Ca ν H2 22,44,48 0,2 моль ; m(Ca) = 0,2·40 = 8 г.

В реакции Al с H2SO4 (разб.) выделяется 11,2 – 4,48 = 6,72 л водорода.

ν H2 6,7222,4 0,3 моль – в реакции с Al.

Из стехиометрии реакции Al с H2SO4 (разб.) видно, что: 3ν(Al) = 2ν(Ca).

ν Al 2n3Ca ;

ν Al 2 0,3 0,2. 3

m(Al) = 0,2·27 = 5,4 г; m(смеси) = m(Cu) + m(Cа) + m(Al); m(смеси) = 9,6 + 8 + 5,4 = 23 г;

46

Задание 16. Какая реакция показывает процесс промышленного получе-

Решение

Cоли азотной кислоты – нитраты, в зависимости от положения в ряду активности металлов, при нагревании разлагаются по схеме:

левее Mg: MeNO3 → MeNO2 + O2↑; Mg – Cu: MeNO3 → MeO + NO2↑ + O2↑; правее Сu: MeNO3 →Me + NO2↑ +O2↑;

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu,Hg,Ag,Pd,Pt,Au.

Так как свинец находится в ряду активности металлов от магния до меди, то продуктами разложения будут оксид металла (MeO), оксид азота (IV) (NO2) и кислород (O2):

2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2↑.

Задание 18. Какое из уравнений описывает растворение ртути в 92 % серной кислоте при нагревании?

1) Hg + H2SO4 → HgSO4 + H2↑;

2) 2Hg + 3H2SO4 → Hg2(SO4)3 + 3H2↑;

3) Hg + 2H2SO4 → HgSO4 + SO2↑+ 2H2O;

4) 3Hg + 6H2SO4 → Hg2(SO4)3 + 3SO2↑ + 6H2O.

Ответ: 3) Hg + 2H2SO4 → HgSO4 + SO2↑+ 2H2O.

Решение

Реакция Hg 2H2SO4 HgSO4 SO2 2H2O описывает растворение ртути в 92 %-ной серной кислоте при нагревании.

Задание 19. Растворение цинка в очень разбавленной азотной кислоте описывается уравнением:

1)Zn + 2HNO3 → Zn(NO3)2 + H2↑;

2)2Zn + 6HNO3 → 2 Zn(NO3)2 + 3H2↑;

47

3)3Zn + 8HNO3 → 3 Zn(NO3)3 + 2NO↑ + 4H2O;

4)4Zn + 10HNO3 → 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Ответ: 4) 4Zn + 10HNO3 → 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Решение

Растворение цинка в очень разбавленной азотной кислоте описывается уравнением: 4Zn + 10HNO3 → 4 Zn(NO3)2 +NH4NO3 + 3H2O.

Задание 20. Сколько (г) оксида железа (III) можно получить, используя

Решение

При термическом разложении нитрата натрия протекает реакция: 2NaNO3 = 2NaNO2 +O2↑.

Используя кислород, выделившийся при этом, можно получить оксида железа (III) по следующей реакции:

m(Fe2O3) = 160·0,0666 = 10,66 г.

Задание 21. Какая масса (г) пиролюзита (взять как MnO2) потребуется для получения 22 г марганца алюминотермическим способом?

1) 28,5 2) 34,8 3) 42,6 4) 50,7

48

Ответ: 2) 34,8.

Решение

При получении марганца алюминотермическим способом протекают следующие реакции:

4MnO2 = 2Mn2O3 +O2↑; Mn2O3 + 2Al = 2Mn + Al2O3.

Аr(Mn) = 55; М(MnO2) = 87 г/моль;

ν Mn 5522 0,4 моль.

Из протекающих реакций видно, что

ν(MnO2) =ν(Mn) = 0,4 моль; m(MnO2) = 87·0,4 = 34,8 г.

49

VI. НЕМЕТАЛЛЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Задание 1. Написать уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

В ответе укажите формулы веществ X1 и X2 .

Ответ: Х1 – NO2; Х2 – KNO3.

Решение

Напишем схемы протекающих реакций:

2HNO3 (конц.) +Ag →AgNO3 + NO2↑ + H2O; 2AgNO3 → 2Ag + 2NO2↑ + O2↑;

Х1 – NO2;

2NO2 +2КОН → КNO2 + КNO3 + H2O;

9КNO2 + КMnO4 + 2H2O→ 6КNO3 + MnO2 + 4KOH;

Х2 – KNO3;

КNO3 → КNO2 + O2↑.

Задание 2. При обработке фосфида кальция водой, выделяется газ фосфин

– аналог аммиака. Объем (л) фосфина (н.у.), который можно получить из 18,2 г фосфида кальция равен _______ л (ответ округлить с точностью до десятых).

Ответ: 4,48.

Решение

Напишем схему протекающей реакции:

Са3Р2 + 6Н2О → 3Са(ОН)2 + 2РН3↑.

Учитывая, что 1 моль Са3Р2 имеет массу 182 г, найдем его количество вещества

ν 18182,2 0,1моль.

Из уравнения реакции следует, что ν(Са3Р2) = 2ν(РН3). Тогда можно вычислить объем:

V =0,2·22,4 = 4,48 л.

Задание 3. Общий объем кислорода (н.у.), который можно получить в результате термического разложения 1 моль KClO3, 1 моль KMnO4 и 1 моль Cu(NO3)2, равен _________ л (записать целое число).

Ответ: 56.

50