Примеры решения задач

Задача 1. Напишите уравнения реакций, позволяющих осу­ществить следующие превращения:

NаСl → Nа → NаН → NаОН → NаНSО₃.

Решение. Натрий образуется при электролизе расплава хлори­да натрия:

2NаСl = 2Nа + Сl₂↑.

Натрий реагирует с водородом:

2Nа + Н₂ = 2NаН.

Гидрид натрия полностью гидролизуется под действием воды:

NаН + Н₂О = NаОН + Н₂↑.

При пропускании избытка сернистого газа через раствор гидроксида натрия образуется гидросульфит натрия:

NаОН + SО₂ = NаНSО₃.

Задача 2. При действии избытка углекислого газа на 32,9 г неизвестного соединения металла с кислородом образовалось твердое вещество “А”, и выделился газ “В”. Вещество “А” рас­творили в воде, и добавили избыток раствора нитрата бария, при этом выпало 27,58 г осадка. Газ “В” пропустили через трубку с раскаленной медью, и масса трубки увеличилась на 6,72 г. Уста­новите формулу исходного соединения.

Решение. Из условия задачи ясно, что после пропускания СО₂ над кислородным соединением металла образовался карбонат ме­талла, причем щелочного (поскольку карбонаты только щелоч­ных металлов достаточно хорошо растворимы в воде), и выде­лился кислород. Пусть формула исходного соединения – Ме_xО_y. Уравнения реакций:

2Ме_хО_у + хСО₂ = хМе₂СО₃ + (у-0,5х)О₂↑,

Ме₂СО₃ + ВаСl₂ = 2МеСl + ВаСО₃↓,

2Сu + О₂ = 2СuО.

Увеличение массы трубки с нагретой медью равно массе прореагировавшего по последней реакции кислорода, поэтому: v(О₂) = 6,72/32 = 0,21 моль.

По второй реакции, v(ВаСО₃) = 27,58 / 197 = 0,14 моль = v(Ме₂СО₃), следовательно, v(Ме) = 2 • v(Ме₂СО₃) = 0,28 моль. Отношение коэффициентов в уравнении реакции равно отноше­нию количеств веществ (в молях), поэтому из первого уравнения следует, что х/(у-0,5х) = 0,14/0,21, откуда получаем, что х:у = 1:2. Поэтому можно заключить, что простейшая формула кислород­ного соединения — МеО₂.

Поскольку v(МеО₂) = v(Ме) = 0,28 моль, то молярная масса кислородного соединения равна: М(МеО₂) = 39,2 / 0,28 = 117,5 г/моль, а атомная масса металла: М(Ме) = 117,5-32 = 85,5 г/моль. Этот металл — рубидий, Rb. Искомая формула — RbО₂.

Ответ. RbО₂.

Задача 3. При взаимодействии 6,0 г металла с водой выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Определите этот металл, если он в своих соединениях двухвалентен.

Решение. Поскольку металл двухвалентен, его реакция с водой

описывается уравнением:

Ме + 2Н₂О = Ме(ОН)₂ + Н₂↑.

Согласно уравнению, v(Ме) = v(Н₂) = 3,36/22,4 = 0,15 моль. От­сюда атомная масса металла равна A(Ме) = m/v = 6,0/0,15 = 40 г/моль. Этот металл — кальций.

Ответ. Кальций.

Задача 4. Напишите уравнения реакций, позволяющих осу­ществить следующие превращения:

Мg → МgSО₄ → Мg(NО₃)₂ → МgО → (СН₃СОО)₂Мg.

Решение. Магний растворяется в разбавленной серной кислоте:

Мg + Н₂SО₄ = МgSО₄ + Н₂↑.

Сульфат магния вступает в обменную реакцию в водном рас­творе с нитратом бария:

МgSО₄ + Ва(NО₃)₂ = ВаSО₄↓ + Мg(NO₃)₂.

При сильном прокаливании нитрат магния разлагается:

2Мg(NО₃)₂ = 2МgО + 4NО₂↑ + О₂↑.

Оксид магния — типичный основной оксид. Он растворяется в уксусной кислоте:

МgО + 2СН₃СООН = (СН₃СОО)₂Мg + Н₂О.

Задача 5. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов 1:3:4 (в порядке перечисления). Какой объем воды может вступить в химическое взаимодействие с 35 г такой смеси?

Решение. Пусть в исходной смеси содержалось x моль Са, тогда v(СаО) = 3x, v(СаС₂) = 4x. Общая масса смеси равна:

40^.x + 56^.3x + 64^.4x = 35,

откуда х = 0,0754 моль. При взаимодействии данной смеси с во­дой происходят следующие реакции:

Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂,

СаО + Н₂O = Са(ОН)₂,

СаС₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + С₂Н₂.

В первую реакцию вступает 2х моль Н₂О, во вторую — 3х, и в третью — 2^.4x = 8x моль Н₂О, всего — 13x = 13^.0,0754 = 0,980 моль. Масса прореагировавшей воды равна 0,980^.18 = 17,6 г, объ­ем воды равен 17,6 г / 1 г/мл = 17,6 мл.

Ответ. 17,6 мл  Н₂О.