Перечень веществ: хромат натрия, бромид натрия, нитрит натрия, серная кислота, ацетат серебра, хлорид магния. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите два вещества, окислительно-восстановительная реакция между которыми приводит к образованию простого вещества, газообразного кислотного оксида и раствора одной соли. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс (запишите уравнения процессов окисления и восстановления), укажите окислитель и восстановитель.

2NaBr + 2H2SO4 = Br2 + Na2SO4 + SO2 + 2H2O 1 | S(+6) + 2e -> S(+4) 1 | 2Br(−1) − 2e -> Br2(0) Сера в степени окисления +6 (или серная кислота) является окислителем. Бром в степени окисления −1 (или бромид натрия) является восстановителем. Подробный разбор Условию отвечают бромид натрия и концентрированная серная кислота: бромид-ион \(Br^{-}\) — сильный восстановитель и даёт простое вещество \(Br_{2}\), а сера в степени окисления \(+6\) в концентрированной \(H_{2}SO_{4}\) восстанавливается до газообразного кислотного оксида \(SO_{2}\); катион \(Na^{+}\) и часть сульфат-ионов остаются в растворе в виде единственной соли \(Na_{2}SO_{4}\). Уравнение реакции: \(2NaBr + 2H_{2}SO_{4} = Br_{2} + Na_{2}SO_{4} + SO_{2}\uparrow + 2H_{2}O\) Электронный баланс: \(1\ |\ S^{+6} + 2e \rightarrow S^{+4}\) — восстановление \(1\ |\ 2Br^{-} - 2e \rightarrow Br_{2}^{0}\) — окисление Окислитель — сера в степени окисления \(+6\) (серная кислота \(H_{2}SO_{4}\)). Восстановитель — бром в степени окисления \(-1\) (бромид натрия \(NaBr\)). Остальные вещества перечня не подходят: с ними в этих условиях либо не идёт окислительно-восстановительный процесс, либо не получается набор «простое вещество + газообразный кислотный оксид + раствор одной соли».

Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ: хромат натрия, бромид натрия, нитрит натрия, серная кислота, ацетат серебра, хлорид магния. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещество, раствор которого окрашен. Запишите уравнение реакции ионного обмена с участием этого вещества, протекающей с выпадением осадка. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной из возможных реакций.

Na2CrO4 + 2CH3COOAg = Ag2CrO4↓ + 2CH3COONa 2Na(+) + CrO4(2−) + 2Ag(+) + 2CH3COO(−) = Ag2CrO4↓ + 2Na(+) + 2CH3COO(−) CrO4(2−) + 2Ag(+) = Ag2CrO4↓ Подробный разбор Из перечня окрашен раствор хромата натрия \(Na_{2}CrO_{4}\) — жёлтый за счёт хромат-иона \(CrO_{4}^{2-}\) (остальные соли и \(H_{2}SO_{4}\) дают бесцветные растворы). Нужен реагент, дающий с \(CrO_{4}^{2-}\) осадок. Это ион серебра: хромат серебра нерастворим. Берём ацетат серебра \(CH_{3}COOAg\). Молекулярное уравнение: \(Na_{2}CrO_{4} + 2CH_{3}COOAg = Ag_{2}CrO_{4}\downarrow + 2CH_{3}COONa\) Полное ионное уравнение (все растворимые соли — сильные электролиты, на ионы не расписываем только осадок): \(2Na^{+} + CrO_{4}^{2-} + 2Ag^{+} + 2CH_{3}COO^{-} = Ag_{2}CrO_{4}\downarrow + 2Na^{+} + 2CH_{3}COO^{-}\) Сокращаем одинаковые ионы \(2Na^{+}\) и \(2CH_{3}COO^{-}\) в обеих частях — сокращённое ионное уравнение: \(CrO_{4}^{2-} + 2Ag^{+} = Ag_{2}CrO_{4}\downarrow\) Признак реакции: из жёлтого раствора выпадает кирпично-красный осадок \(Ag_{2}CrO_{4}\), то есть условие «реакция ионного обмена с выпадением осадка» выполнено.

Газ, полученный при взаимодействии пероксида натрия с оксидом углерода(IV), прореагировал с раскалённым железом с образованием железной окалины. Полученное вещество растворили в концентрированной азотной кислоте, при этом наблюдали выделение газа. Образовавшуюся при этом соль выделили и добавили к раствору карбоната калия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

1) 2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2↑ 2) 3Fe + 2O2 ->(t) Fe3O4 3) Fe3O4 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO2↑ + 5H2O 4) 2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6KNO3 Подробный разбор Разберём цепочку по порядку, в котором превращения описаны в условии. Пероксид натрия поглощает углекислый газ, переходя в карбонат; при этом выделяется кислород — именно он и есть «полученный газ»: \(2Na_{2}O_{2} + 2CO_{2} = 2Na_{2}CO_{3} + O_{2}\uparrow\) Железная окалина — это смешанный оксид \(Fe_{3}O_{4}\) (то есть \(FeO \cdot Fe_{2}O_{3}\)), он образуется при горении раскалённого железа в кислороде: \(3Fe + 2O_{2} \overset{t}{\rightarrow} Fe_{3}O_{4}\) Концентрированная азотная кислота окисляет железо\((+2)\), входящее в состав окалины, до железа\((+3)\), а сама восстанавливается до бурого газа \(NO_{2}\) — это и есть наблюдаемое выделение газа: \(Fe_{3}O_{4} + 10HNO_{3} = 3Fe(NO_{3})_{3} + NO_{2}\uparrow + 5H_{2}O\) Соль — нитрат железа\((III)\). С раствором карбоната калия обмен идёт не до карбоната железа\((III)\): такая соль не существует в растворе, поэтому происходит необратимый совместный гидролиз с выпадением осадка гидроксида и выделением \(CO_{2}\): \(2Fe(NO_{3})_{3} + 3K_{2}CO_{3} + 3H_{2}O = 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3CO_{2}\uparrow + 6KNO_{3}\) Ключевые опорные точки: газ из первой реакции — \(O_{2}\), окалина — \(Fe_{3}O_{4}\), продукт с концентрированной \(HNO_{3}\) — \(NO_{2}\), а карбонат железа\((III)\) заменяется на \(Fe(OH)_{3}\) и \(CO_{2}\).

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Пять уравнений реакций по схеме превращений: 1) 2CH3-CH2-COOH + Ca(HCO3)2 -> (CH3CH2COO)2Ca + 2H2O + 2CO2 2) (CH3CH2COO)2Ca ->(t) CH3-CH2-CO-CH2-CH3 (пентанон-3) + CaCO3 3) CH3-CH2-CO-CH2-CH3 + H2 ->(кат.) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3 (пентанол-3) 4) CH3-CH2-CH(OH)-CH2-CH3 ->(H2SO4, t) CH3-CH2-CH=CH-CH3 (пентен-2) + H2O 5) 5 CH3-CH2-CH=CH-CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 -> 5CH3-CH2-COOH + 5CH3-COOH + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O Подробный разбор Вещества: \(X_{1}\) — пропионат кальция \((CH_{3}-CH_{2}-COO)_{2}Ca\) \(X_{2}\) — пентанол-3 \(CH_{3}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-CH_{3}\) Уравнения реакций: \(2CH_{3}-CH_{2}-COOH + Ca(HCO_{3})_{2} \rightarrow (CH_{3}-CH_{2}-COO)_{2}Ca + 2H_{2}O + 2CO_{2}\uparrow\) \((CH_{3}-CH_{2}-COO)_{2}Ca \overset{t}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CO-CH_{2}-CH_{3} + CaCO_{3}\) \(CH_{3}-CH_{2}-CO-CH_{2}-CH_{3} + H_{2} \overset{Ni,\ t}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-CH_{3}\) \(CH_{3}-CH_{2}-CH(OH)-CH_{2}-CH_{3} \overset{H_{2}SO_{4},\ t}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CH=CH-CH_{3} + H_{2}O\) \(5CH_{3}-CH_{2}-CH=CH-CH_{3} + 8KMnO_{4} + 12H_{2}SO_{4} \rightarrow 5CH_{3}-CH_{2}-COOH + 5CH_{3}-COOH + 8MnSO_{4} + 4K_{2}SO_{4} + 12H_{2}O\) Пояснения к переходам: Карбоновая кислота сильнее угольной, поэтому вытесняет её из гидрокарбоната — получается соль \(X_{1}\) и выделяется \(CO_{2}\). Сухая перегонка кальциевой соли карбоновой кислоты даёт симметричный кетон: два остатка \(CH_{3}-CH_{2}-\) соединяются через карбонильную группу, отсюда именно пентанон-3. Восстановление кетона водородом на катализаторе даёт вторичный спирт \(X_{2}\) — пентанол-3. Внутримолекулярная дегидратация идёт по правилу Зайцева: водород уходит от менее гидрогенизированного соседнего атома углерода, поэтому образуется пентен-2, а не пентен-1. Жёсткое окисление подкисленным \(KMnO_{4}\) разрывает двойную связь по месту её расположения: осколок \(CH_{3}-CH_{2}-CH=\) даёт \(X_{3}\) — пропановую кислоту, осколок \(=CH-CH_{3}\) даёт \(X_{4}\) — уксусную кислоту.

Органическое вещество, массовая доля углерода в котором равна 49,31 %, кислорода — 43,84 %, при нагревании реагирует с водным раствором гидроксида натрия, образуя этанол и соль органической кислоты. На основании данных условия задачи: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества; 2) составьте структурную формулу исходного вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение реакции исходного вещества с водным раствором гидроксида натрия (используйте структурные формулы органических веществ).

Проведены вычисления, найдена молекулярная формула. Общая формула CxHyOz. x:y:z = 49,31/12 : 6,85/1 : 43,84/16 = 4,11 : 6,85 : 2,74 = 3 : 5 : 2 Простейшая формула C3H5O2. Молекулярная формула вещества — C6H10O4. Структурная формула (диэтилоксалат): C2H5-O-CO-CO-O-C2H5 (щавелевой кислоты диэтиловый эфир). Уравнение реакции с NaOH: C2H5-O-CO-CO-O-C2H5 + 2NaOH -> Na-O-CO-CO-O-Na (оксалат натрия) + 2CH3-CH2-OH Подробный разбор 1) Примем массу вещества за 100 г, тогда массовая доля водорода: \(\omega(H) = 100\% - 49{,}31\% - 43{,}84\% = 6{,}85\%\). Найдём количества вещества элементов, разделив их массы на молярные массы: \(n(C) = 49{,}31\ г : 12\ г/моль = 4{,}11\ моль\) \(n(H) = 6{,}85\ г : 1\ г/моль = 6{,}85\ моль\) \(n(O) = 43{,}84\ г : 16\ г/моль = 2{,}74\ моль\) Соотношение количеств вещества элементов: \(n(C) : n(H) : n(O) = 4{,}11 : 6{,}85 : 2{,}74 = 1{,}5 : 2{,}5 : 1 = 3 : 5 : 2\). Простейшая формула — \(C_{3}H_{5}O_{2}\), но в ней нечётное число атомов водорода, что для вещества состава \(C_xH_yO_z\) невозможно, поэтому индексы удваиваем. Молекулярная формула: \(C_{6}H_{10}O_{4}\), \(M = 146\ г/моль\). 2) Вещество при нагревании с водным раствором гидроксида натрия даёт спирт и соль карбоновой кислоты — значит, это сложный эфир. Спирт только один — этанол, а кислородов четыре, то есть эфирных групп две: на два остатка \(C_{2}H_{5}O-\) (это \(C_{4}H_{10}O_{2}\)) остаётся фрагмент \(C_{2}O_{2}\), то есть двухосновная кислота — щавелевая. Структурная формула исходного вещества (диэтиловый эфир щавелевой кислоты, диэтилоксалат): \(C_{2}H_{5}-O-CO-CO-O-C_{2}H_{5}\) 3) Оба эфирных фрагмента гидролизуются, поэтому щёлочи нужно 2 моль на 1 моль эфира, а кислота получается в виде средней соли — оксалата натрия: \(C_{2}H_{5}-O-CO-CO-O-C_{2}H_{5} + 2NaOH \overset{t}{\rightarrow} Na-O-CO-CO-O-Na + 2CH_{3}-CH_{2}-OH\)