Образец оксида меди(II), содержащий в качестве примеси 5,7% меди, поместили в соляную кислоту. На растворение оксида меди(II) из указанного образца потребовалось 146 г хлороводорода. Вычислите массу нерастворившегося осадка меди. (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в граммах (г).

О примесях. Примеси — это посторонние вещества в образце, которые не участвуют в описанной реакции. Здесь примесь — металлическая медь: с соляной кислотой она не реагирует, поэтому остаётся в виде нерастворившегося осадка, а кислота расходуется только на оксид меди(II). Уравнение реакции: \(CuO + 2HCl = CuCl_{2} + H_{2}O\) По уравнению \(n(CuO) : n(HCl) = 1 : 2\). Расчёт. Находим количество вещества хлороводорода: \(n(HCl) = \frac{146}{36{,}5} = 4\) моль. Тогда оксида меди(II) вдвое меньше: \(n(CuO) = \frac{4}{2} = 2\) моль, \(m(CuO) = 2 \cdot 80 = 160\) г. Массовая доля меди в образце 5,7 %, значит на оксид меди(II) приходится \(100\,\% - 5{,}7\,\% = 94{,}3\,\%\). Составим отношение массы примеси к массе оксида: \(m(Cu) = 160 \cdot \frac{5{,}7}{94{,}3} \approx 9{,}7\) г. Ответ: 9,7 г.

Для выполнения задания 29 используйте следующий перечень веществ: сероводород, пероксид натрия, перманганат натрия, серная кислота, нитрит натрия, гидрокарбонат магния. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещество-окислитель и вещество-восстановитель, реакция между которыми в соответствующей среде протекает с образованием раствора трёх солей. В качестве среды для протекания реакции используйте воду или третье вещество из приведённых в перечне. 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.

\(2NaMnO_{4} + 5NaNO_{2} + 3H_{2}SO_{4} = 2MnSO_{4} + 5NaNO_{3} + Na_{2}SO_{4} + 3H_{2}O\) \(2\ |\ \overset{+7}{Mn} + 5e \rightarrow \overset{+2}{Mn}\) \(5\ |\ \overset{+3}{N} - 2e \rightarrow \overset{+5}{N}\) \(Mn^{+7}\)(\(KMnO_4\)) является окислителем. \(N^{+3}\) (\(KNO2\)) является восстановителем. Подробный разбор Выбор веществ. Окислитель — перманганат натрия \(NaMnO_{4}\): марганец в нём имеет высшую степень окисления \(+7\) и может только понижать её. Восстановитель — нитрит натрия \(NaNO_{2}\): азот в степени окисления \(+3\) промежуточный и легко повышает её до высшей \(+5\). Третье вещество — серная кислота \(H_{2}SO_{4}\) — берётся как среда: именно в кислой среде перманганат восстанавливается до \(Mn^{2+}\), то есть до растворимой соли \(MnSO_{4}\), а не до осадка \(MnO_{2}\). Условие про три соли. В такой среде продуктами оказываются \(MnSO_{4}\), \(NaNO_{3}\) и \(Na_{2}SO_{4}\): избыток ионов \(Na^{+}\), не ушедших в нитрат, связывается сульфат-ионами. Уравнение реакции: \(2NaMnO_{4} + 5NaNO_{2} + 3H_{2}SO_{4} = 2MnSO_{4} + 5NaNO_{3} + Na_{2}SO_{4} + 3H_{2}O\) Электронный баланс: \(2\ |\ \overset{+7}{Mn} + 5e \rightarrow \overset{+2}{Mn}\) \(5\ |\ \overset{+3}{N} - 2e \rightarrow \overset{+5}{N}\) Число отданных и принятых электронов совпадает: \(2 \cdot 5 = 5 \cdot 2 = 10\). Окислитель и восстановитель. Окислитель — \(NaMnO_{4}\) за счёт марганца в степени окисления \(+7\) (он принимает электроны). Восстановитель — \(NaNO_{2}\) за счёт азота в степени окисления \(+3\) (он отдаёт электроны). Серная кислота электроны не отдаёт и не принимает — она только создаёт среду и поставляет сульфат-ионы.

Для выполнения задания 30 используйте следующий перечень веществ: сероводород, пероксид натрия, перманганат натрия, серная кислота, нитрит натрия, гидрокарбонат магния. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите кислую соль и вещество, которое вступает с этой солью в реакцию ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.

\(Mg(HCO_{3})_{2} + H_{2}SO_{4} = MgSO_{4} + 2H_{2}O + 2CO_{2}\uparrow\) \(Mg^{2+} + 2HCO_{3}^{-} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} = Mg^{2+} + SO_{4}^{2-} + 2H_{2}O + 2CO_{2}\uparrow\) \(HCO_{3}^{-} + H^{+} = H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Подробный разбор В перечне единственная кислая соль — гидрокарбонат магния \(Mg(HCO_{3})_{2}\): в её составе есть кислотный остаток с атомом водорода \(HCO_{3}^{-}\). В реакцию ионного обмена с ней вступает серная кислота \(H_{2}SO_{4}\): сильная кислота вытесняет слабую угольную, которая тут же распадается на воду и углекислый газ. Молекулярное уравнение: \(Mg(HCO_{3})_{2} + H_{2}SO_{4} = MgSO_{4} + 2H_{2}O + 2CO_{2}\uparrow\) Полное ионное уравнение (на ионы расписываем растворимую соль, сильную кислоту и образующийся сульфат магния; вода и \(CO_{2}\) — нет): \(Mg^{2+} + 2HCO_{3}^{-} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} = Mg^{2+} + SO_{4}^{2-} + 2H_{2}O + 2CO_{2}\uparrow\) Сокращаем ионы, которые не изменились (\(Mg^{2+}\) и \(SO_{4}^{2-}\)), и делим коэффициенты на 2: \(HCO_{3}^{-} + H^{+} = H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Признак реакции — выделение газа без запаха, суть процесса передаёт именно сокращённое ионное уравнение.

Нитрат железа(II) прокалили. Образовавшуюся при этом смесь газов пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В горячий концентрированный раствор этой кислоты поместили оксид железа(II). Образовавшуюся соль железа выделили и поместили в раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

1) 4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 + 8NO2^ + O2^ 2) 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 3) FeO + 4HNO3(конц.) = Fe(NO3)3 + NO2^ + 2H2O 4) 2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3v + 3CO2^ + 6KNO3 Подробный разбор Разбираем цепочку по шагам условия. Нитраты железа(II) при прокаливании разлагаются до оксида железа(III) — железо окисляется кислородом, который выделяется при разложении нитрат-ионов, поэтому в газовой смеси остаётся и \(NO_{2}\), и \(O_{2}\): \(4Fe(NO_{3})_{2} \overset{t}{\rightarrow} 2Fe_{2}O_{3} + 8NO_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow\) Смесь газов имеет соотношение \(NO_{2} : O_{2} = 4 : 1\) — именно при таком соотношении с водой получается одна кислота, азотная (без примеси азотистой): \(4NO_{2} + O_{2} + 2H_{2}O = 4HNO_{3}\) Горячая концентрированная \(HNO_{3}\) — сильный окислитель, поэтому железо(II) переходит в железо(III), а сама кислота восстанавливается до \(NO_{2}\): \(FeO + 4HNO_{3}(конц.) = Fe(NO_{3})_{3} + NO_{2}\uparrow + 2H_{2}O\) Соль железа — \(Fe(NO_{3})_{3}\). Карбонат железа(III) не существует в растворе: идёт полный гидролиз, поэтому продуктами будут гидроксид и углекислый газ: \(2Fe(NO_{3})_{3} + 3K_{2}CO_{3} + 3H_{2}O = 2Fe(OH)_{3}\downarrow + 3CO_{2}\uparrow + 6KNO_{3}\) Обрати внимание: в реакциях 1 и 3 железо(II) обязательно окисляется до железа(III) — это ключ ко всей цепочке.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: При написании уравнений реакций указывайте преимущественно образующиеся продукты, используйте структурные формулы органических веществ.

По схеме от бензилового спирта идут два направления: влево — замена \(OH\)-группы на аминогруппу (получаем соль амина), вправо — окисление до кислоты, которая через реакцию с \(NaHCO_{3}\) даёт соль, а та при сплавлении со щёлочью теряет карбоксильную группу. Вещества: \(X_{1}\) — бензиламин \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-NH_{2}\); \(X_{2}\) — бензойная кислота \(C_{6}H_{5}-COOH\). \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-OH + NH_{3} \rightarrow C_{6}H_{5}-CH_{2}-NH_{2} + H_{2}O\) \(C_{6}H_{5}-CH_{2}-NH_{2} + HCl \rightarrow [C_{6}H_{5}-CH_{2}-NH_{3}]Cl\) \(5C_{6}H_{5}-CH_{2}-OH + 4KMnO_{4} + 6H_{2}SO_{4} \rightarrow 5C_{6}H_{5}-COOH + 2K_{2}SO_{4} + 4MnSO_{4} + 11H_{2}O\) \(C_{6}H_{5}-COOH + NaHCO_{3} \rightarrow C_{6}H_{5}-COONa + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) \(C_{6}H_{5}-COONa + NaOH \overset{t}{\rightarrow} C_{6}H_{6} + Na_{2}CO_{3}\) На что обрати внимание. Бензиламин — первичный амин с основными свойствами, поэтому с \(HCl\) он даёт именно соль по атому азота — хлорид бензиламмония. В третьем уравнении окисляется не кольцо, а спиртовая группа боковой цепи: первичный спирт при действии \(KMnO_{4}\) в кислой среде идёт до карбоновой кислоты, углерод меняет степень окисления с \(-1\) до \(+3\) (отдаёт 4 электрона), а \(Mn^{+7}\) переходит в \(Mn^{+2}\) — отсюда коэффициенты 5 и 4. Выделение \(CO_{2}\) с гидрокарбонатом подтверждает, что \(X_{2}\) — кислота сильнее угольной. Последняя стадия — декарбоксилирование сплавлением соли со щёлочью, карбоксильная группа уходит в виде \(Na_{2}CO_{3}\), остаётся бензол.