Какое количество теплоты выделится при восстановлении железной окалины массой 139,2 г в соответствии с термохимическим уравнением реакции 3Fe3O4(тв.) + 8Al(тв.) = 9Fe(тв.) + 4Al2O3(тв.) + 3353 кДж? (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в кДж.

Железная окалина — это \(Fe_{3}O_{4}\). Найдём её количество вещества: \(M(Fe_{3}O_{4}) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 232\) г/моль, откуда \(n(Fe_{3}O_{4}) = \dfrac{139{,}2}{232} = 0{,}6\) моль. По термохимическому уравнению \(3Fe_{3}O_{4} + 8Al = 9Fe + 4Al_{2}O_{3} + 3353\) кДж теплота относится к оксиду железа как \(n(Fe_{3}O_{4}) : Q = 3 : 3353\), то есть на 3 моль окалины выделяется 3353 кДж. Составим пропорцию: \(\dfrac{0{,}6}{3} = \dfrac{Q}{3353}\), значит \(Q = \dfrac{0{,}6 \cdot 3353}{3} = 0{,}2 \cdot 3353 = 670{,}6\) кДж. Ответ: 670,6 кДж.

На растворение природного известняка был затрачен раствор, содержащий 289,8 г азотной кислоты. При этом осталось 34 г не растворившегося в кислоте осадка. Вычислите массовую долю (%) примесей в указанном известняке. (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в процентах (%).

Примеси — это посторонние вещества, содержащиеся в природном материале вместе с основным компонентом. В природном известняке основной компонент — карбонат кальция \(CaCO_{3}\), а примеси (например, песок, глина) с азотной кислотой не реагируют и остаются в виде нерастворившегося осадка. Значит, масса осадка 34 г — это и есть масса примесей. Уравнение растворения известняка в азотной кислоте: \(CaCO_{3} + 2HNO_{3} = Ca(NO_{3})_{2} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Находим количество вещества азотной кислоты: \(n(HNO_{3}) = \frac{289{,}8}{63} = 4{,}6\) моль По уравнению \(n(CaCO_{3}) : n(HNO_{3}) = 1 : 2\), поэтому карбоната кальция вступило в реакцию в два раза меньше: \(n(CaCO_{3}) = \frac{4{,}6}{2} = 2{,}3\) моль \(m(CaCO_{3}) = 2{,}3 \cdot 100 = 230\) г Масса всего образца известняка равна сумме масс растворившегося карбоната кальция и оставшихся примесей: \(m(\text{известняка}) = 230 + 34 = 264\) г Массовая доля примесей: \(\omega(\text{примесей}) = \frac{34}{264} \cdot 100\% \approx 12{,}9\%\) Ответ: 12,9 %

Для выполнения задания 29 используйте следующий перечень веществ: иод, серная кислота, фосфин, силикат натрия, хлорид хрома(II), дихромат калия. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите два вещества, окислительно-восстановительная реакция между которыми приводит к образованию газообразного вещества и раствора, содержащего одну соль и одну кислоту. 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.

\(2CrCl_{2} + 4H_{2}SO_{4} = Cr_{2}(SO_{4})_{3} + SO_{2}\uparrow + 4HCl + 2H_{2}O\) \(1\ |\ S^{+6} + 2e \rightarrow S^{+4}\) \(2\ |\ Cr^{+2} - 1e \rightarrow Cr^{+3}\) \(S^{+6}\)(\(H_{2}SO_{4}\)) — окислитель. \(Cr^{+2}\)(\(CrCl_{2}\)) — восстановитель. Подробный разбор Под условие «газ + раствор с одной солью и одной кислотой» подходят хлорид хрома(II) \(CrCl_{2}\) и серная кислота \(H_{2}SO_{4}\) (концентрированная): хром в степени окисления \(+2\) — сильный восстановитель, он окисляется до \(Cr^{3+}\), а сера \(+6\) в концентрированной серной кислоте восстанавливается до газа \(SO_{2}\). В растворе при этом остаются ровно две растворённые частицы: соль \(Cr_{2}(SO_{4})_{3}\) и кислота \(HCl\), которая образуется из хлорид-ионов исходной соли. Уравнение реакции: \(2CrCl_{2} + 4H_{2}SO_{4} = Cr_{2}(SO_{4})_{3} + SO_{2}\uparrow + 4HCl + 2H_{2}O\) Электронный баланс: \(1\ |\ S^{+6} + 2e \rightarrow S^{+4}\) \(2\ |\ Cr^{+2} - 1e \rightarrow Cr^{+3}\) Сера в степени окисления \(+6\) (серная кислота \(H_{2}SO_{4}\)) — окислитель. Хром в степени окисления \(+2\) (хлорид хрома(II) \(CrCl_{2}\)) — восстановитель. Обрати внимание: из четырёх молекул \(H_{2}SO_{4}\) только одна идёт на окисление и превращается в \(SO_{2}\), а три остальные связывают хром в сульфат — поэтому коэффициент перед кислотой больше, чем даёт один лишь электронный баланс.

Для выполнения задания 30 используйте следующий перечень веществ: иод, серная кислота, фосфин, силикат натрия, хлорид хрома(II), дихромат калия. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещества, реакция ионного обмена между растворами которых сопровождается образованием нерастворимого гидроксида. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.

\(\text{H}_2\text{SO}_4 + \text{Na}_2\text{SiO}_3 \rightarrow \text{H}_2\text{SiO}_3 + \text{Na}_2\text{SO}_4\) \(2\,\text{H}^{+} + \text{SO}_4^{2-} + 2\,\text{Na}^{+} + \text{SiO}_3^{2-} \rightarrow 2\,\text{Na}^{+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{SiO}_3\) \(2\,\text{H}^{+} + \text{SO}_4^{2-} + 2\,\text{Na}^{+} + \text{SiO}_3^{2-} \rightarrow 2\,\text{Na}^{+} + \text{SO}_4^{2-} + \text{H}_2\text{SiO}_3\)

Магний поместили в разбавленный раствор азотной кислоты, выделения газа при этом не происходило. Получившееся соединение магния выделили, высушили и прокалили. Образовавшееся простое вещество вступило в реакцию с небольшим количеством фосфора. Полученное вещество поместили в безводную азотную кислоту. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

1) 4Mg + 10HNO3 = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O 2) 2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 + O2 3) 4P + 5O2 = 2P2O5 4) P2O5 + 2HNO3 = N2O5 + 2HPO3 Подробный разбор Разбавленная азотная кислота с активными металлами водород не выделяет, а газ в условии не образуется вовсе — значит, азот восстанавливается до степени окисления −3 и остаётся в растворе в виде нитрата аммония: \(4Mg + 10HNO_{3} = 4Mg(NO_{3})_{2} + NH_{4}NO_{3} + 3H_{2}O\) Выделенное и высушенное соединение магния — это \(Mg(NO_{3})_{2}\). При прокаливании нитраты металлов средней активности дают оксид металла, бурый газ и кислород: \(2Mg(NO_{3})_{2} \overset{t}{\rightarrow} 2MgO + 4NO_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow\) Простое вещество здесь одно — кислород \(O_{2}\) (\(MgO\) сложное, \(NO_{2}\) тоже). Фосфора взято немного, то есть кислород в избытке, поэтому образуется высший оксид \(P_{2}O_{5}\), а не \(P_{2}O_{3}\): \(4P + 5O_{2} = 2P_{2}O_{5}\) Безводная (100%-я) азотная кислота воды не содержит, и \(P_{2}O_{5}\) как сильнейшее водоотнимающее средство отнимает её у кислоты, переводя \(HNO_{3}\) в её ангидрид \(N_{2}O_{5}\), а сам переходит в метафосфорную кислоту: \(P_{2}O_{5} + 2HNO_{3} = N_{2}O_{5} + 2HPO_{3}\)