Задачи с решениями

На вещество А, содержащее двухвалентный металл, подействовали кислотой, при этом образовалось вещество Б. Отношение масс молей веществ Б к А равно 1,633. При действии на вещество Б эквивалентным количеством щелочи одним из образовавшихся продуктов является вещество А. Определить, что собой представляют вещества А и Б, если дополнительно известно, что отношение масс молей вещества Б к щелочи равно 4.

Завод по производству соляной кислоты выпускает в сутки также 15 т 98,6 %-ного сульфата натрия, содержащего в качестве примеси 0,5 % хлорида натрия. В ходе производства получается 33 %-ная соляная кислота. Расход топлива равен 16 % от веса безводного сульфата натрия. а. Напишите уравнение химической реакции. б. Вычислите расход 95 %-ной поваренной соли, 93 %-ной серной кислоты, необходимых для производства соляной кислоты, и количество кислоты (в тоннах), производимой за сутки. в. Вычислите молярную концентрацию соляной кислоты (ее плотность найдите по таблицам). г. Рассчитайте суточный расход топлива.

а. Элемент $X$, который образует соединения во многих степенях окисления, может быть получен в виде простого вещества при прокаливании в электрической печи кальциевой соли, содержащей этот элемент, с коксом и кварцевым песком. Образующиеся при этом пары элемента $X$ конденсируются при пропускании их через воду, образуя реакционноспособную аллотропную модификацию. б. Наиболее важное из соединений элемента $X$ с водородом образуется при действии $X$ на крепкие растворы щелочей. В этих реакциях данное простое вещество диспропорционирует с образованием соединений в степенях окисления -3 и +1. Полученное водородное соединение обладает характерным запахом, который часто ошибочно приписывают другому промышленно важному газу, не обладающему в чистом виде запахом. в. Простое вещество $X$ сгорает в хлоре, окисляясь до степени окисления +3, причем образующееся хлорпроизводное гидролизуется в присутствии следов влаги. г. Полученное при хлорировании соединение может окисляться при нагревании в атмосфере хлора дальше. Образующееся при этом вещество энергично гидролизуется и реагирует с оксидом $X_2O_5$, давая в обоих случаях одно и то же соединение. д. Элемент $X$ образует ряд кислородсодержащих кислот, в которых он обладает различными степенями окисления и степенями гидратации оксида $X$. е. Ангидрид $X_2O_5$ образуется непосредственно при сгорании простого вещества $X$, однако ортокислота получается не при реакции этого оксида с водой, а при взаимодействии кальциевой соли с серной кислотой. Ортокислоту, образованную $X$, можно получить также при действии на простое вещество $X$ паров воды при высокой температуре. ж. Существует ряд солей (например, натриевых), соответствующих замене одного, двух или трех атомов водорода в ортокислоте на металл. Их водные растворы при равной концентрации солей обладают различной кислотностью (с различными концентрациями в них ионов водорода). з. Растворы, содержащие одно- и двухзамещенные натриевые соли ортокислоты, широко используются в лабораторной практике. и. Некоторые из соединений элемента $X$ широко используются в сельском хозяйстве, промышленность производит их в большом количестве. к. От названия элемента $X$ происходит название одного физико-химических явлений. Установите, о каком элементе идет речь. Объясните провесы, упомянутые в условиях задачи. Напишите формулы веществ и уравнения реакций, названных в задаче. При ответе на пункт (ж) охарактеризуйте кислотность растворов натриевых солей по величине рН. В пункте (з) отметьте какое из свойств растворов используется в лабораторной практике и на чем основано его использование. В пункте (и) назовите формулы и способы получения некоторых из промышленно важных соединений $X$. В ответе на последний пункт поясните кратко, в чем заключается упомянутое физико-химическое явление.

При нагревании смеси железа и цинка массами 11,2 г и 26,0 г соответственно с избытком серы и последующей обработкой продуктов реакции избытком раствора соляной кислоты выделился газ, который пропустили через раствор сульфата меди(II). Рассчитайте объем сульфата меди с массовой долей 10 % ($\rho = 1,10 г/см^{3}$) израсходованный на поглощение образовавшегося газа.

Имеется смесь азота и углекислого газа. При добавлении какого газа к этой смеси ее плотность: а) увеличится; б) уменьшится? Приведите по два примера в каждом случае.

50 мл раствора одноатомного спирта окислили окисью меди до альдегида (плотность раствора альдегида равна 1,11 г/мл), который в свою очередь путем реакции с окисью серебра окислили до кислоты. Полученную кислоту нагрели с концентрированной серной кислотой, получив в результате 4,93 л окиси углерода при температуре $20^{\circ} С$ и давлении 1 атм. Выход реакции на каждой из очередных стадий превращений составлял 80 %. Ограничиваясь минимальными вычислениями, установите: а) какова была концентрация раствора альдегида; б) сколько молей спирта участвовало в реакции и каково его название. Напишите уравнения названных химических реакций.

Газообразное вещество А пропустили через водную суспензию труднорастворимого вещества Б. Последнее растворилось. Раствор упарили, выпавший осадок прокалили и при этом получили вещества А и В в молярном отношении $1,47 : 1$. На вещество В подействовали избытком воды. При пропускании газа А через образовавшийся раствор выпадает осадок вещества Б. Что собой представляют вещества А, Б и В? Написать соответствующие уравнения реакций. Для каких еще веществ возможны подобные превращения?

Паровой котел производительностью 1 т/ч водяного пара при $100^{\circ} С$ обогревается светильным газом, имеющим следующий состав: 48 % водорода, 33 % метана, 9 % окиси углерода, 2 % этилена, 2 % этана, 3 % двуокиси углерода и 3 % азота. Теплота сгорания водорода составляет 8 ккал/моль, метана - 210,8 ккал/моль, окиси углерода 67,6 ккал/моль, этилена - 331,6 ккал/моль, этана - 373 ккал/моль. а. Каков расход светильного газа в сутки, если тепловые потери при температуре $100^{\circ} С$ составляют 75%; вода поступает в котел при температуре $10^{\circ} С$, теплоемкость воды равна 1 кал/г-град, а теплота парообразования - 539 кал/г? б. Напишите уравнения сгорания компонентов светильного газа.

Металл $X$ находит широкое применение в технике. Основным сырьем для его производства является минерал, в состав которого входит также железо. Металл $X$ получают из руды, используя электротермическое восстановление его коксом. При этом образуются сплавы металла $X$ с железом, которые сами по себе частично используются в промышленности. Чистый металл $X$ получают восстановлением оксида $X_2O_3$ кремнием или алюминием, а также путем электролиза растворов солей $X$. Элемент $X$ образует оксиды $XO$, $X_2O_3$, $XO_2$ и $XO_3$, три из которых применяются в технике. Использование одного из этих оксидов основано на его мелкозернистой структуре и твердости, другого - на хорошей растворимости в воде, благодаря чему этот оксид применяется в процессе приготовления электролитов. Промышленное применение третьего оксида связано с наличием у него ферромагнитных свойств. Оксид $XO_3$ имеет кислотный характер. Он образует ряд кислот, содержащих один или несколько атомов $X$ в молекуле (изополикислоты). Бариевые и свинцовые соли некоторых из этих кислот находят непосредственное практическое применение. Сильные окислительные свойства растворимых солей этих кислот в кислой среде широко используются в количественном анализе. Название элемента $X$ связано с некоторым общим свойством его соединений. а. Назовите металл $X$ и объясните происхождение его названия. б. Минерал, который служит важнейшей рудой для производства металла $X$, содержит 28,5% кислорода по массе. Остальное составляют железо и металл в мольном отношении $1 : 2$. Выведите молекулярную формулу этого минерала. в. Напишите уравнение электротермической реакций получения сплавов металла $X$ с железом. Охарактеризуйте области применения этих сплавов и чистого металла $X$. г. Какие из оксидов металла $X$ имеют непосредственное тактическое применение и для чего применяется каждый из д. Напишите формулы солей двух наиболее известных типов кислот, соответствующих оксиду $XO_3$. Одну из этих солей (натриевую соль) можно получить путем сплавления указанного минерала с содой с последующим выщелачиванием плава водой. Другая соль получается при подкислении раствора первой соли. Напишите уравнения этих реакций. е. Назовите области аналитической химии, в которых используются окислительные свойства указанных солей. Проиллюстрируйте применение последних уравнениями типичных реакций, протекающих при их участии. ж. Металл $X$ в степени окисления +3 образует несколько характерных двойных солей, которые хорошо кристаллизуются и находят широкое практическое применение. Дайте общее название и общую формулу такого типа соединений элемента $X$. з. Какое применение в полиграфической промышленности находит калийная соль, образованная из оксида $XO_3$? Объясните ее применение.

Газ, образовавшийся при действии $38,84 см^{3}$ раствора соляной кислоты с массовой долей 7,3 % ($\rho = 1,03 г/см^{3}$) на железо массой 1,12 г, пропущен через трубку, содержащую оксид меди(II) массой 1,60 г. Какие вещества, образовались в трубке и какой объем раствора азотной кислоты с массовой долей 32,0 % ($\rho = 1,20 г/см^{3}$) потребуется для их растворения?

Какой из галогеноводородов находится в смеси с азотом, если известно, что при нормальном атмосферном давлении и температуре $70^{ \circ } C$ плотность смеси равна 0,8859 г/л?

Суммарный объем некоторого газообразного углеводорода и кислорода, необходимого для его сжигания, измеренный при температуре $0^{\circ} С$, был в два раза меньше объема, занимаемого продуктами сгорания при температуре $195^{\circ} C$. После охлаждения до $0^{\circ} C$ объем продуктов сгорания составил лишь 0,5 их первоначального объема. Измерения объема газов в каждом случае производили при одном и том же давлении. Определите молекулярную формулу и название сожженного углеводорода. Напишите уравнение реакции сгорания.

При действии на 26,88 г вещества А эквивалентным количеством воды или серной кислоты образуется 1,2 г одного и того же продукта Б. Определить, что собой представляет вещество А, если дополнительно известно, что молярное отношение А : Б в обеих реакциях равно $1 : 2$.

Температура кипения тетрахлорэтана равна $147^{\circ} С$. Рассчитайте количество водяного пара, необходимого для перегонки в перегонном аппарате 100 кг тетрахлорэтана. Известно, что теплосодержание перегретого водяного пара под давлением 15,8 атм составляет 667 ккал/кг, а температура конденсата равна $147^{\circ} С$. При расчетах следует использовать правило Трутона, где $L$ - молярная теплота испарения вещества, $T$ - температура по абсолютной шкале (в Кельвинах, К). Теплоемкость тетрахлорэтана равна 0,5 ккал/кг, исходная температура $+20^{\circ} С$.

Один из изотопов элемента $A$, входящего в состав ферромагнитных сплавов, благодаря своей радиоактивности нашел широкое применение в онкологии. Элемент $A$ проявляет степени окисления +2 и +3, однако его соединения в степени окисления +3 малоустойчивы. Водный раствор соли $ASO_4$ имеет слабокислую реакцию. В сильнокислой среде раствор $ASO_4$ реагирует с раствором перманганата калия. Гидроксиды $A(OH)_2$ и $A(OH)_3$ при действии сероводорода образуют одну и ту же соль $AS$, которая при реакции с соляной кислотой легко превращается в соль $ACl_2$. Оксиды $AO$ и $A_2O_3$ при действии концентрированной соляной кислоты образуют только одну соль - $ACl_2$. а. Назовите элемент $A$. б. Объясните причину появления кислой реакции у раствора и поясните ее возникновение соответствующим химическим уравнением. в. Напишите уравнение реакции $ASO_4$ с $KMnO_4$. г. Какие свойства солей $A$ (III) вытекают из описания малой устойчивости? д. Напишите уравнения реакций $A(OH)_2$ и $A(OH)_3$ с $H_2S$, а также уравнение реакции соли $AS$ с соляной кислотой. е. Напишите уравнения реакций оксидов $AO$ и $A_2O_3$ с соляной кислотой. Все уравнения реакций, по возможности, приведите в ионном виде, а там, где это затруднительно, - в молекулярном.

Смесь железа, алюминия и меди массой 5,0 г обработали избытком раствора соляной кислоты, при этом выделился водород объемом $1,900 дм^{3}$ (н.у.). При действии на эту смесь массой 3,0 г концентрированным раствором $NaOH$ получили водород объемом $0,672 дм^{3}$ (н.у.). Определите состав исходной смеси ($\omega$, %).

а) Изотоп какого элемента образуется при испускании изотопом $_{81}^{209} Ti$ $\beta$ - частицы? б) Изотоп какого элемента образуется при испускании изотопом $_{84}^{213} Po$ $\alpha$ - частицы? Напишите уравнения ядерных превращений для а) и б).

После сожжения образца органического вещества массой 0,333 г получили 0,4884 г двуокиси углерода и 0,1998 г воды. Установите формулу и дайте названия органических соединений, которые могут иметь такую формулу, если известно, что молекулярная масса исследуемого органического вещества меньше 100 и оно не принадлежит ни к насыщенным, ни к циклическим соединениям.

При действии на 6,32 г твердого окрашенного вещества А концентрированной минеральной кислотой выделился газ Б, который медленно пропускали через 95,1 г водной суспензии карбоната кальция. Вещества взаимодействовали в эквимолекулярных соотношениях. Вычислить процентную концентрацию образовавшихся в растворе веществ. Дополнительно известно, что растворимость вещества А в воде при комнатной температуре невелика и что при пропускании газа Б через бромную соду окраска последней исчезает. Написать уравнения соответствующих реакций.

Проба смеси газов, полученной при конверсии метана водяным паром, имела объем 0,42 л при $25^{\circ} С$ и давлении 753 мм рт. ст. При сгорании этой пробы выделилось 1,138 ккал. Значения теплоты сгорания $CO, H_2$ и $CH_4$ при указанных условиях соответственно равны 26,4 ккал/моль, 68,3 ккал/моль и 212,8 ккал/моль. Вычислите степень конзерсии метана.

Атомы элемента Е имеют электронную конфигурацию $K^2L^8M^{18}N^4$. В природе этот элемент существует в виде смеси изотопов с атомными массами 70(NULL,3 %), 72 (NULL,2 %), 73 (NULL,9 %), 74 (NULL,9 %), 76 (NULL,7 %) и встречается в виде минерала аргиродита, представляющего собой двойную соль состава $Ag$ - 76,51 %, $S$ - 17,06 % и $E$ - 6,4 %. При прокаливании в токе воздуха аргиродит образует серебро, оксид элемента $E$ в высшей степени окисления и газообразный продукт реакции. Разделение составных компонентов полученной при этом смеси осуществляется действием концентрированного раствора гидроксида натрия, в котором легко растворяется оксид элемента $E$. Этот оксид почти не растворим в воде и несколько лучше растворим в соляной кислоте. Раствор соли, образовавшейся при реакции оксида с NaOH, обладает щелочным характером. Раствор натриевой соли, в которой элемент $E$ содержится в менее высокой степени окисления, обладает еще более сильной щелочной реакцией. Кроме того, названная соль характеризуется сильными восстановительными свойствами. При подкислении она восстанавливает перманганат калия до солей $Mn^{2+}$, в щелочной среде она восстанавливает $Bi(OH)_3$ до металлического висмута. Элемент $E$ образует несколько соединений с водородом, по структуре аналогичных соединениям первого из элементов той же группы периодической системы. Известны соединения $E$ с водородом, содержащие 1-3 атома элемента $E$ в молекуле с насыщенным характером связей. В этих соединениях под действием хлористого водорода может быть проведено замещение водорода на хлор. В электрохимическом ряду элемент $E$ расположен между медью и серебром. а. О каком элементе идет речь? Что вы знаете о его применении? Какую роль сыграло открытие этого элемента в развитии учения о химических элементах? б. Установите формулу аргиродита (при расчетах следует использовать вычисленную из условий задачи атомную массу элемента $E$). в. Напишите молекулярные (а где можно - ионные) уравнения реакций всех химических процессов, названных в задаче. г. Охарактеризуйте свойства солей и оксидов элемента упомянутых в тексте. д. Дайте характеристику физических свойств элементов той группы периодической системы, к которой принадлежит элемент $E$. Охарактеризуйте химические свойства оксидов элементов этой группы. е. Предскажите явления, которые можно будет наблюдать, если пластины, изготовленные из цинка и элемента $E$, соединить между собой и погрузить в раствор серной кислоты. Объясните эти явления.

Для восстановления оксида железа(III) до металлического железа потребовался оксид углерода (II) объемом $0,896 дм^{3}$ (н.у.). Образовавшийся в результате реакции газ поглотили раствором, содержащим гидроксид кальция массой 2,22 г. Определите исходное количество оксида железа(III) и количества веществ, образовавшихся в результате поглощения газа раствором гидроксида кальция.

Изотоп $^{210}Po$, излучающий $\alpha$ - частицы, используется в смеси с бериллием в нейтронных источниках. Через какое время интенсивность таких источников уменьшится в 32 раза? Период полураспада $^{210} Po$ равен 138 дням.

Какова структурная формула моноциклического четырехчленного соединения, если известно, что его молекулярная масса $М Напишите структурные формулы других теоретически возможных изомеров этого соединения и укажите химический характер каждого из них.

На вещества А, Б, В, в состав которых входит один и тот же катион, подействовали избытком раствора серной кислоты. При этом образовались бесцветные растворы, а в случае веществ А и Б, кроме того, выделились соответственно бесцветные газы Г и Д. Вещество В взаимодействует с растворимыми солями бария, образуя при этом нерастворимый в кислотах осадок. Газы Г и Д могут реагировать между собой с образованием твердого вещества Е, при горении которого в кислороде образуется газ Г. При взаимодействии газов Г и Д с гидроксидом натрия образуются соответственно вещества А и Б. Определить вещества А, Б, В, Г, Д и Е. Написать уравнения соответствующих реакций.