Химия

8 класс
Вопрос
При нагревании 16,85 г ярко-красного вещества $А$ с 2,23 г порошка железа при $1000 К$ образовался твердый остаток $Б$ и выделилось 3,04 л паров некоторого вещества $Ж$ ($1000 К$; 101,3 кПа). Длительное плавление остатка $Б$ с 21,63 г персульфата калия $K_2S_2O_8$ при $650 К$ дало 2,51 л $В$ ($650 К$; 101,3 кПа) и 23,54 г твердого остатка $Г$, водный раствор которого темнеет при добавлении йодида калия. Смесь $В$ частично поглощается водным раствором аммиака с образованием темного осадка $Д$, который отделили фильтрованием. При добавлении к фильтрату $Е$ концентрированной азотной кислоты появился бурый газ и темные кристаллы. Известно, что вещество $А$ способно при нагревании обратимо изменять свой цвет на желтый. Определите состав веществ $А, Б, В, Г, Д$. Напишите все уравнения протекающих реакций. Объясните происходящие изменения и подтвердите ответ расчетом.
Ответ


Количества данных веществ: железа $2,23/44,8 = 0,0400$ моль; персульфата калия $21,63/270,4 = 0,0800$ (моль); вещества $Ж$ $v = PV/RT = 101,3 \cdot 3,044/8,31 \cdot 1000 = 0,0371$ (моль) и вещества $В$ $v = 101,3 \cdot 2,51/8,31 \cdot 650 = 0,0471$ (моль). Так как вещество $Ж$ образуется из вещества $А$, отношение количеств вещества $Ж$ и вещества $А$ должно быть небольшим целым числом и разницу в количествах газов $0,0471 - 0,0371 = 0,0100$ (моль) нельзя связывать с имеющимся количеством железа. Поскольку в исходную смесь, дающую $В$ и $Г$, входит железо и персульфат, являющийся при нагревании сильным окислителем, вещество $Г$, вероятно, - сульфат железа (III). На это указывает выделение йода из раствора йодида калия (потемнение раствора). Веществом $В$, который из аммиачного раствора выделяет темно-коричневый осадок, может быть испаренный йод:

$3I_2 + 4NH_3 = 3NH_4I + NI_3$ (приближенная формула).

Это согласуется с реакцией с концентрированной азотной кислотой:

$2NH_4I + 4HNO_3 = 2NH_4NO_3 + 2H_2O + I_2 + 2NO_2 \uparrow$.

Отсюда следует, что вещество $А$ содержит йод.

Красный йодид, который при нагревании обратимо становится желтым, - йодид ртути (II). При нагревании исходных веществ протекает реакция

$HgI_2 + Fe = FeI_2 + Hg$.

Таким образом, вещество $Ж$ - это ртуть.

Масса йодида ртути равна $v (HgI_2)M(HgI_2) = 0,0371 \cdot 454,3 = 16,85$ г, что соответствует условиям задачи. Согласно уравнению реакции па взаимодействие 0,0371 моль $HgI_2$ расходуется 0,0371 моль железа. Столько же образуется йодида железа (II) и остается $0,0400-0,0371 = 0,0029$ моль железа.

При нагревании остатка $Б$ ($FeI_2$) с персульфатом калия протекает реакция

$\underset{0,0371}{2FeI_2} + \underset{0,0556}{3K_2S_2O_8} = \underset{0,0185}{Fe_2(SO_4)_3} + \underset{0,0556}{3K_2SO_4} + \underset{0,0371}{2I_2}$.

Количество сульфата железа(III) $0,5 \cdot 0,0371 = 0,0185$ моль, а сульфата калия $1,5 \cdot 0,0371 = 0,0556$ моль. Происходит также окисление железа:

$\underset{0,0029}{2Fe} - \underset{0,0044}{3K_2S_2O_8} = \underset{0,0015}{Fe_2(SO_4)_3} + \underset{0,0044}{3K_2SO_4}$

Общее количество сульфата железа (III) равно $0,0185 + 0,0015 = 0,0200$ моль, а его масса - $0,0200 \cdot 399,9 = 7,998$ г. Общее количество сульфата калия равно $0,0556 + 0,0044 = 0,0600$ моль, а его масса - $0,0600 \cdot 174,2 = 10,452$ г. Персульфата осталось $0,0800 - (NULL,0556 + 0,0044) = 0,0200$ моль. При нагревании он разлагается:

$\underset{0,0200}{2K_2S_2O_8} \rightarrow \underset{0,0200}{2K_2S_2O_7} + \underset{0,0100}{O_2}$

Масса пиросульфата калия - $0,0200 \cdot 254,3 = 5,086$ г. Сумма масс сульфата железа (III), сульфата калия и пиросульфата калия $7,998 + 10,452 + 5,086 = 23,54$ г соответствует условиям задачи. Сумма количеств испаренного йода и кислорода $0,0371 + 0,0100 = 0,0471$ моль также соответствует данным задачи.
8 класс Химия Средняя

Ещё по теме

Растворимость $NH_{4}Br$ при $30^{ \circ} С$ равна 81,8 г. При охлаждении насыщенного при $30^{ \circ } С$ раствора массой 300 г до $0^{ \circ } С$ выпадает осадок массой 36,8 г. Определите растворимость соли при $0^{ \circ } С$.
8 класс Химия Средняя
Над окисью алюминия при температуре около $300^{\circ} C$ пропустили 4,6 г паров этанола. Объем газов после реакции при температуре $200^{\circ} C$ и давлении 1130 мм рт. ст. составил 4180 см^3. а. Напишите уравнение происходящей реакции. б. Вычислите состав газов, выделившихся после реакции (в процентах по объему). в. Определите, какая часть этанола (в процентах) вступила в реакцию.
8 класс Химия Средняя
При сжигании навески металла массой 4,14 г было получено 4,46 г его оксида. Определить молярную массу эквивалента металла.
8 класс Химия Средняя
Для полного восстановления 200 мл смеси оксида азота(I) и оксида азота(IV) до азота было использовано 300 мл водорода. После окончания реакции, конденсации паров воды и приведения смеси к начальным условиям общий объем составил 225 мл. Определите состав взятой смеси.
8 класс Химия Средняя
В атоме какого элемента при его образовании из субатомных частиц последним займет свое место в электронной оболочке электрон с таким набором квантовых чисел: $n = 3, l = 2, m = -1, s = +1/2$? Напишите полную электронную формулу атома этого элемента.
8 класс Химия Средняя
Смешали 125 мл 5 %-ного раствора гидроксида лития ($\rho = 1,05 г/мл$) и 100 мл 5 %-ного раствора азотной кислоты ($\rho = 1,03 г/мл$). Определите среду полученного раствора и массовую долю нитрата лития в нем.
8 класс Химия Средняя
Железное изделие некоторое время выдерживали в растворе хлорида меди(II), в результате масса изделия увеличилась на 0,8 г и составила 116 г. Определите массу изделия до травления.
8 класс Химия Средняя
После пропускания электрического разряда через 10,00 г смеси черного и серого порошков происходит бурная реакция с разогревом до $2500^{ \circ} С$, однако масса смеси остается при этом неизменной. После окончания реакции один из ее продуктов отмывают избытком соляной кислоты или щелочи, получая в остатке только слиток красноватого металла массой 6,510 г. С помощью расчетов и рассуждений определите качественный и количественный состав исходной смеси. Почему температура реакции не может превысить $2500^{ \circ} С$?
8 класс Химия Средняя
Смесь измельченного алюминия и оксида никеля (II) подожгли с помощью магниевой ленты. Вычислите процентное содержание алюминия в смеси, если в результате реакции был получен сплав никеля и алюминия, содержащий 52,21 % алюминия.
8 класс Химия Средняя
Мочевина - один из важнейших продуктов жизнедеятельности организма. Определите значение энтальпии реакции гидролиза мочевины при температуре 298 К, если известны стандартные энтальпии образования веществ, участвующих в реакции: $\Delta H_{обр}^{ \circ}(CO(NH_{2})_{2} (к.)) = -333,2 кДж/моль$; $\Delta H_{обр}(H_{2}O(ж.)) = -286 кДж/моль$; $\Delta H_{обр}(CO_{2} (р-р)) = -413 кДж/моль$; $\Delta H_{обр}^{ \circ}(NH_{3}(р-р)) = -80,8 кДж/моль$.
8 класс Химия Средняя