ЦУ (ценные указания)

12.83.       Смешивают 51,04 г тетрагидрата нитрата кальция и 51,04 г сульфата аммония. Смесь нагревают, водяной пар конденсируют в ловушке, другой газ собирают, сухой остаток взвешивают. Определите объем (мл) воды, объем (л, н.у.) газа и массу (г) остатка.

12.84.       Присутствие благородных газов в воздухе было постулировано (а затем открыто) У. Рамзаем в 1894 г. при сравнении плотности атмосферного азота (т.е. воздуха, из которого удален кислород), равной 1,257 г/л, с плотностью химически чистого азота (полученного термическим разложением нитрита аммония). Плотность какого азота должна быть больше? Рассчитайте плотность чистого азота и покажите, что не случайно открытие благородных газов называют «торжеством третьего знака после запятой».

12.85.       Химически чистый азот получают термическим разложением нитрита аммония. Составьте уравнение реакции. Является ли (да, нет) эта реакция обратимой при 350 K? Ответ подтвердите расчетом.

12.86.       В вакуумированную стальную ампулу вместимостью 15,26 см³ помещено 0,2344 г нитрита аммония и проведено полное термическое разложение этой соли. Определите давление (Па) в ампуле, охлажденной до - 60 °С.

12.87.       Реакция между литием и диазотом термодинамически выгодна в закрытой системе при 298 K (докажите это расчетом). Однако на практике она идет, если газообразный азот увлажнен. Каковы доводы в пользу утверждения об инициирующем реакцию действии воды?

12.88.       Смешаны при 25 °С равные объемы 0,1М раствора NaOH и 0,05М раствора NH₃ · H₂O. Найдите молярную концентрацию (моль/л) всех частиц (кроме H₂O), а также pH конечного раствора.

12.89.       Готовят разбавленный раствор ацетата аммония в воде. Составьте уравнения электролитической диссоциации соли, обратимого протолиза ионов и суммарной обратимой реакции. Для последней рассчитайте константу равновесия при 25 °С. Какой тип среды будет в растворе этой соли?

12.90.       Барботируют 0,1 моль аммиака в 1,5 л 0,1М раствора серной кислоты при 25 °С. Определите значения молярной концентрации (моль/л) всех частиц (кроме воды) в конечном растворе.

12.91.       Поднесение стеклянной палочки, смоченной концентрированной хлороводородной кислотой, к отверстию колбы с раствором концентрированного гидрата аммиака вызывает появление белого дыма. Докажите, что образование этого дыма протекает самопроизвольно в закрытой системе при 298 K.

12.92.       Проводят термическое разложение твердого хлорида аммония в закрытой системе. Докажите, что для протекания этой реакции требуется внешнее воздействие. Рассчитайте температуру (K) равновероятности протекания реакции, а также молярные концентрации (моль/л) продуктов при этой температуре.

12.93.       Для синтеза аммиака в промышленности используют два газа, исходные концентрации которых были по  4 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реакции (T = const), если равновесная концентрация аммиака составляет 2 моль/л. Какие условия способствуют увеличению выхода продукта в этом процессе? Почему на практике процесс ведут при нагревании выше 650 K?

12.94.       Составьте уравнения термического разложения следующих солей аммония: карбонат, хлорид, сульфат, дихромат, гидросульфид.

12.95.       Укажите, какие из характеристик жидкого гидразина делают его подходящим для использования в качестве ракетного топлива:

а) t_пл = 1,5 °С; t_кип = 113,5 °С;

б) бесцветная жидкость, r = 1,01 г/см³ (20 °С);

в) протонный растворитель, e = 53 (20 °С);

г) неограниченная растворимость в воде;

д) основание в водном растворе, K_О = 1,7 · 10⁻⁶ (25 °С);

е) хорошая растворимость в этаноле;

ж) необратимо реагирует с катионами оксония;

з) N₂H₄(ж) = N₂(г) + 2 H₂(г); ΔH° = …, ΔG°₂₉₈ = … (расчет)

и) N₂H_4(ж) + O_2(г) = N_2(г) + 2 H₂O_(ж); ΔH° = …, ΔG°₂₉₈ = … (расчет).

12.96.       Установите, какая из реакций преобладает в водном растворе при 25 °С:

1) N₂H₅⁺ + H₂O = 2H_2(г) (из H₃O⁺) + N_2(г) + H₃O⁺

2) N₂H₅⁺ + H₃O⁺ = NH₄⁺ + NH₃OH⁺

3) 3N₂H₅⁺ + H₃O⁺ = 4NH₄⁺ + N_2(г) + H₂O

12.97.       Приготовлены 0,01М растворы N₂H₅Cl и (NH₃OH)Cl в воде при 25 °С. Не прибегая к вычислениям, укажите, в каком из растворов значение pH будет меньше, ответ подтвердите расчетом.

12.98.       Определите, какая из реакций преимущественно протекает при 25 °С:

1) 2NH₃OH⁺ = N_2(г) + H_2(г) (из H₃O⁺) + 2H₃O⁺

2) 4NH₃OH⁺ = N_2(г) + N₂H₅⁺ + 3H₃O⁺ + H₂O

3) 3NH₃OH⁺ = N_2(г) + NH₄⁺ + 2H₃O⁺ + H₂O

12.99.       Гидроксиламин в концентрированном щелочном растворе под действием катализатора (Pt) разлагается на три газа. Один их них химики-практики называют инертным, другой содержит азот в низшей степени окисления, а третий – азот с условной степенью окисления (+I). Составьте уравнение реакции, укажите ее тип и определите общий объем (л, н.у.) образующихся газов при разложении 8,26 г исходного вещества.

12.100.Рассчитайте значения j° полуреакций:

а) N_2(г) ® NH₄⁺     и          б) NO_(г) ® NH₄⁺

по следующим переходам:

NH₄⁺ ® N₂H₅⁺ ® NH₃OH⁺ ® N_2(г) ® N₂O_(г) ® NO_(г)

12.101.     Общепринятые значения длины одинарной, двойной и тройной связей азот-азот равны 145, 125 и 110 пм. Постройте график зависимости l_св = f(ω) и методом интерполяции определите порядок обеих связей в ионе N₃⁻ (l_св = 117 пм) и молекуле HN₃ (длина связей 113 и 124 пм).

12.102.     Вещество состава N₄H₄ растворили в воде. Катионы оказались протолитом-кислотой, а анионы – основанием. Составьте уравнения отдельных стадий и суммарной реакции (с учетом образования воды). Установите тип среды полученного раствора и рассчитайте значение K_С суммарной реакции.

12.103.     Азидоводород можно получить по реакции

N₂H₄ ∙ H₂O + HNO₂ = HN₃ + 3 H₂O

Реагенты сначала синтезируют по схемам:

               H₂               Сl₂                H₂O

1) N₂  ®  NH₃  ®  N₂H₄  ®  N₂H₄ · H₂O

                            --NH₄Cl

 

            H₂              O₂            O₂          KOH              H₂SO₄

2) N₂ ® NH₃ ® NO ® NO₂ ®  KNO₂ ®  HNO₂

 

Составьте суммарные уравнения синтеза реагентов, затем суммарное уравнение синтеза HN₃. Рассчитайте объемы (л, н. у.) газообразных простых веществ, использованных для получения 1 кг азидоводорода.

12.104.     По правилу Полинга (см. 12.16) оцените силу кислот H₂N₂O₂, HNO₂, HNO₃ и H₃NO₄ в водном растворе. Составьте уравнения протолитических реакций. Назовите эти кислоты.

12.105.     По данным задачи 12.101 графически определите порядок связи азот − азот в N₂O (l_св = 113 пм) и N₂O₂²⁻ (l_св = 125 пм). Составьте уравнения реакций:

H₂N₂O₂ + MnO₄⁻ = NO₃⁻ + …

H₂N₂O₂ + H₃O⁺ + Zn_(т) = NH₃OH⁺ + …

По значениям j° подтвердите, что данные реакции термодинамически возможны в стандартных условиях при 25 °С.

12.107.     Проводится при 25 °С реакция между NH₄Cl и KNO₃ в кислой среде. Возможны следующие переходы:

1) NH₄⁺ ® N_2(г)                 и          NO₃⁻ ® NO_(г)

2) NH₄⁺ ® N₂O_(г)              и          NO₃⁻ ® N₂O_(г)

3) NH₄⁺ ® NO_(г)               и          NO₃⁻ ® NO_2(г)

По значениям j° выберите наиболее выгодную пару переходов. Составьте полное уравнение реакции.

12.108.     Определите объем (л, н.у.) газа, который образуется при взаимодействии 0,075 моль меди (экв.) с разбавленной азотной кислотой.

12.109.     Получают монооксид азота действием азотной кислоты (разб.) на медь. Определите объем (мл) 14,3% -ного раствора HNO₃ (ρ = 1080 г/л), затраченного на реакцию, если получено 4,48 л (н.у.) газа.

12.110.     Рассчитайте энергию Гиббса реакций (кДж) в водном растворе:

а) 2KNO₂ + 2H₂O + 2KI = 2NO_(г) + I_2(г) + 4KOH

б) 2HNO₂ + H₂SO₄ + 2KI = 2NO_(г) + I_2(т) + K₂SO₄ + 2H₂O

Какие выводы из этих значений можно сделать относительно реакционной способности NO₂⁻ в зависимости от среды?

12.111.     Определите молярную концентрацию (моль/л) и массовую долю (%) нитрита калия в растворе (ρ = 1002 г/л), если 75 мл этого раствора израсходовано на восстановление всего дихромата калия, содержащегося в 90 мл 0,1 н раствора (реакция протекает в кислотной среде). Подтвердите принципиальную возможность протекания этой реакции в стандартных условиях при 25 °С.

12.112.     По данным задачи 12.101 графически определите порядок связи азот − азот в N₂O₄ (l_св = 178 пм). Можно ли (да, нет) назвать эту связь ковалентной? Если нет, то укажите тип связывания частиц NO₂ в димере.

12.113.     Сырьем для синтеза диоксида азота в промышленности является аммиак. Составьте уравнения реакций. Какой объем (л, н.у.) диоксида азота можно получить из 10 моль аммиака (экв.), если выход продукта составляет 40%? Приведите также уравнение получения азотной кислоты в промышленности, исходя из диоксида азота.

12.114.        Составьте уравнения следующих реакций:

HNO₃(конц) + Ag =

HNO₃(разб.) + SO₂ =

HNO₃(оч.разб.) + Mg =

HNO₃(конц) + KI(изб.) =

HNO₃(оч.разб.) + Al =

HNO₃(конц) + I₂ =

HNO₃(конц.) + S =

HNO₃(конц) + K₂S =

HNO₃(конц.) + C =

NO₃⁻ + H₃O⁺ + Zn =

HNO₃(конц.) + FeS =

NO₃⁻ + OH⁻ + Zn =

HNO₃(разб.) + FeS₂ =

HNO₃(конц) + MnS =

12.115.     В лаборатории диоксид азота получают нагреванием нитрата свинца(II). Газообразные продукты реакции (NO₂ и газ А) охлаждают, при этом диоксид азота конденсируется в бесцветную жидкость. При добавлении нескольких капель воды жидкость синеет, при избытке воды выделяется бесцветный газ, а раствор обесцвечивается. Составьте уравнения всех реакций. Определите, какой объем (л, н.у.) газа А получается из 24,84 г исходной соли, если потери составляют 13%.

12.116.     Проводят термическое разложение 0,46 моль нитрата калия. После охлаждения сосуда получают твердое вещество А. Вещество А растворяют в воде, добавляют избыток хлорида аммония и смесь нагревают. Определите объем (л, н.у.) образующегося при этом газа. Предложите также способ получения вещества А из подкисленного серной кислотой раствора нитрата калия. Составьте уравнения всех реакций.

12.117.     Кристалл нитрата калия объемом 5,874 см³ (при 16 °С) нагревали до тех пор, пока не образовался прозрачный расплав. Масса расплава составила 10,429 г. Найдите плотность (г/cм³) исходного кристалла.

12.118.     Установите, сможет ли газообразный хлор в кислотной среде вызвать следующие переходы при 25 °С:

а) N_2(г) ® N₂O_(г)                            б) NH₄⁺ ® N₂O_(г)

в) N₂O_(г) ® NO₃⁻                         г) N₂O_(г) ® HNO₂

д) N₂O_(г) ® NO_(г)                          е) N₂O_(г) ® NO_2(г)

12.119.     Назовите следующие вещества:

(NO)OF

(NO)[IF₈]

(NO₂)OF

(NO₂)Cl

(NO₂)ClO

(NO)NO₃

(NO₂)NO₃

(NO₂)HSO₄

(NH₃OH)ClO₄

(N₂H₆)SO₄  (NO)NH₂ (NO₂)NH₂

Na₂N₂O₂

12.120.     При высокой температуре в паре белого фосфора P₄ обнаружены молекулы P₂. Почему разрушение тетрамера до димера идет при нагревании? Рассчитайте температуру (К) равновероятности протекания реакции в обоих направлениях (система закрытая) и степень (%) распада молекул P₄ при начальной концентрации белого фосфора 4,04 моль/л.

12.121.     Газообразный белый фосфор P_x сгорает в избытке дикислорода; объемное отношение реагирующих веществ равно 1:5. Определите состав молекулы белого фосфора.

12.122.     Для получения белого фосфора P₄ прокаливают в электропечи 1 т фосфоритной руды, содержащей 64,5% (по массе) ортофосфата кальция, в смеси с избытком кварцевого песка и угля. Рассчитайте массу (кг) продукта, если практический выход равен 85%.

12.123.     Соединение P_xH_y содержит 6,11% (по массе) водорода. Плотность пара этого соединения по аргону равна 1,652. Установите его истинную формулу.

12.124.     При кипячении суспензии белого фосфора в водном растворе гидроксида бария образуется газ А и растворимая средняя соль B, в анионе которой имеется P^+I. Раствор делят на две части. Первую часть обрабатывают 250 мл 0,1М раствора нитрата серебра(I); серебро полностью расходуется в реакции, в продуктах которой обнаружена средняя соль бария С (анион содержит P^III). Найдите общую массу (г) осадка. Вторую часть раствора упаривают. При этом соль В кристаллизуется, ее обезвоживают, а затем прокаливают. Выделяется тот же газ А, а в остатке находится дифосфат бария. Составьте уравнения всех реакций. Назовите газ А, соли В и С.

12.125.     Жидкий трибромид фосфора объемом 0,475 мл обработали водой и довели объем раствора А до 500 мл. К нему добавили 50 мл 0,1 М раствора нитрата серебра(I). Осадок отфильтровали и высушили. Определите массу (г) осадка и молярные концентрации (моль/л) веществ в растворе А.

12.126.     Жидкий трихлорид фосфора объемом 2 мл смешивают с избытком воды и добавляют избыток гидроксида бария. Выпадает осадок средней соли, его отделяют и обезвоживают в сушильном шкафу. Определите массу (г) полученной соли. При прокаливании этой соли образуются фосфин, водяной пар, а также дифосфат и ортофосфат бария. Составьте уравнения реакций.

12.127.     К раствору нитрата серебра(I), находящемуся в двух колбах, добавляют раствор: а) триоксогидрофосфата диводорода; б) ортофосфорной кислоты. Составьте уравнения реакций. Для реакции а) определите массу (г) осадка, если взято 100 мл 0,1М раствора указанного реактива и равное эквивалентное количество соли серебра.

12.128.     Химически растворяют 2,84 г декаоксида тетрафосфора в воде и доводят объем раствора до 1 л (ρ = 1020 г/л). Определите молярные концентрации (моль/л) и массовую долю (%) растворенного вещества. В этот раствор добавляют 25,24 г октагидрата гидроксида бария. Выпадает осадок, для которого требуется рассчитать его массу (г). Будет ли выпадение осадка практически полным по аниону? Почему?

12.129.     По Правилу Полинга предскажите силу кислот H(PH₂O₂), H₂(PHO₃), H₃PO₄, H₄P₂^IVO₆, H₄P₂O₇, H₂PO₃F в водном растворе. Составьте уравнения протолитических реакций. Назовите все кислоты.

12.130.     Сжигают 12,39 г красного фосфора на воздухе, а образующийся оксид фосфора(V) вносят в 214 мл 23,7%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1260 г/л). Установите формулу образующейся соли и ее массовую долю (%) в конечном растворе.

12.131.     В промышленности ортофосфорную кислоту получают из фосфоритной руды (ортофосфат кальция и нерастворимые примеси), обрабатывая последнюю серной кислотой. Составьте уравнения реакции и определите, какой объем (л) 60%-ного раствора (ρ = 1426 г/л) продукта можно получить из 800 кг руды с 25%-ной (по массе) примесью. Приведите уравнение реакции лабораторного способа получения той же кислоты, исходя из красного фосфора и концентрированной азотной кислоты.

12.132.     Некоторый жидкий оксид-хлорид фосфора(V) P_xCl_yO_z (1,831 мл, r = 1675 г/л, массовая доля фосфора 20,2%) обработали раствором гидрата аммиака до установления слабокислотной среды (образуется, в частности, дигидроортофосфат-ион), а затем раствором избытка нитрата серебра(I) до прекращения выпадения осадка смеси средних солей серебра. Масса осадка 16,97 г. Определите химическую формулу исходного вещества.

12.133.     Назовите следующие вещества:

K₂(PHO₃)

Na(PH₂O₂)

Na₃PS₄

Na₂H₂P₂O₇

Ca₅(PO₄)₃F

(PCl₄)[PCl₆]

(PCl₄)[PCl₄F₂]

P(Br)Cl(O)F

(NO₂)[PF₆]

PCl₄F,  (PCl₄⁺)F⁻

P₄S₃I₂

CaHPO₄ · 2H₂O

12.134.     На примере соединений PCl₃ и BiCl₃ сравните следующие свойства Э^III: а) взаимодействие с водой (назовите продукты, укажите среду конечного раствора); б) переход Э^III → Э^V (укажите условия проведения реакций и их уравнения, назовите продукты и охарактеризуйте окислительно-восстановительную устойчивость соединений Э^V); в) переход Э^V → Э^III (приведите примеры).

12.135.     Обработка As₂O₃ цинком в кислотной среде приводит к образованию арсина. Этот газ можно поджечь на воздухе, но можно пропустить через раскаленную кварцевую трубку, где в холодной зоне образуется «черное зеркало» (что это такое?), которое исчезает при смачивании его раствором NaClO. Если же арсин барботировать через раствор нитрата серебра(I), то осаждается благородный металл. Составьте уравнения всех реакций.

12.136.     Над осадком гидратированного Sb₂O₅ в растворе существуют частицы [Sb(H₂O)(OH)₅], проявляющие свойства кислоты. Составьте общее уравнение реакции и укажите способы сдвига гетерогенного равновесия: а) в сторону раствора; б) в сторону осадка. Назовите все частицы, присутствующие в растворе (кроме воды).

12.137.     Оксид-хлорид висмута Bi(Cl)O – малорастворимое вещество. Та его часть, которая находится в растворе, подвергается полному гидролизу (оксид-ион играет роль сильного основания). Составьте уравнение гетерогенного равновесия насыщенный раствор − осадок. Рассчитайте молярные концентрации (моль/л) всех ионов в насыщенном растворе этого вещества при 25 °С.

12.138.     Составьте уравнения следующих реакций:

NaBiO_3(т) + HNO₃ + Mn(NO₃)₂ =

Bi(OH)_3(т) + Na⁺ + OH⁻ + + S₂O₆(O₂)²⁻ =

NaBiO_3(т) + HNO₃ + KCr(SO₄)₂ =           

Bi(OH)_3(т) + OH⁻ + [Sn(OH)₃]⁻ =

12.139.     При растворении нитрата висмута(III) в воде раствор становится мутным. Почему? Приведите уравнение реакции, назовите твердый продукт и укажите условия приготовления прозрачного раствора, содержащего Bi^III.

12.140.     Можно ли пентагидрат нитрата висмута(III) очистить перекристаллизацией из водного раствора? Ответ поясните.

12.141.     Назовите следующие вещества:

KAsH₂

As₄S₄

Na₃AsS₄

(CaAs₂)O₆

Na₂H₂As₂O₇

(Sb^IIISb^V)O₄

(NF₄)[AsF₆]

K[As(OH)F₅]

(AsF₂)[SbF₆]

(PbBi₂)S₄

Sb(NO₃)O₂(OH)

Bi(ClO₄)(OH)₂

(Bi₃³⁺)[AlCl₄]₃

Ca₂Mg(AsO₄)₂ · 2H₂O

Na₃AsO₂S₂ · 11H₂O