Химия
8 класс
Вопрос
Некоторое количество нитрата калия подвергли мягкому восстановлению путем нагревания соли со свинцом. Полученная после реакции масса была экстрагирована избытком 3%-ного раствора хлорида аммония. Полученный при этом раствор подкислили разбавленной серной кислотой и нагрели. В результате нагревания выделился газ, который собрали в эвдиометр. Объем газа при температуре $17^{\circ} С$ и давлении 740 мм рт. ст. составил 48,9 мл. Установлено, что собранный газ не реагирует с подкисленным раствором иодида калия и не горит.
а. Напишите уравнения происходящих химических реакций.
б. Назовите окислитель и восстановитель в каждой из реакций.
в. Вычислите, какое количество свинца вступило в реакцию.
Ответ
a) $KNO_3 + Pb = PbO + KNO_2$,
$KNO_2 + NH_4Cl \rightleftharpoons KCl + NH_4NO_2$;
б) $NH_4NO_2 \overset {t^{\circ}}{=} N_2 \uparrow + H_2O$.
В реакции (а) нитрат восстанавливается, свинец окисляется; в реакции (б) нитрит-ион восстанавливается, $NH_4^{+}$ окисляется, при этом степени окисления элементов изменяются следующим образом:
а) $Pb - 2e = Pb^{2+}$, $N^{+5} + 2e = N^{+3}$; б) $N^{-3} - 3e = N^0$, $N^{+3} + 3e = N^0$.
Расход свинца в этих реакциях можно вычислить по количеству выделившегося азота. Газ, полученный после реакций, в пересчете на нормальные условия занимает объем (давление - мм рт. ст., объем - мл, температура - К):
$V_0 = \frac{pVT_0}{p_0} = \frac {740 \cdot 48,9 \cdot 273}{760 \cdot 290} = 44,8$ мл.
В то же время количество азота, образовавшееся в реакциях (а) и (б), должно соответствовать следующим расчетным данным:
1 моль свинца выделяет 22 400 мл $N_2$,
$х$ молей свинца - 44,8 мл $N2$,
$х = 0,002$ моля $Pb$;
1,000 моль свинца имеет массу 207,2 г,
0,002 моля свинца - $у$ г, $y = 0,414$ г свинца.