Оксид меди(I) поместили в концентрированный раствор азотной кислоты. Образовавшуюся при этом соль выделили, высушили и прокалили. Полученное твёрдое вещество при нагревании прореагировало с газом, выделившимся в результате нагревания гидроксида кальция с гидрофосфатом аммония. Напишите молекулярные уравнения четырёх описанных реакций.

1) Cu2O + 6HNO3(конц.) = 2Cu(NO3)2 + 2NO2 + 3H2O 2) 2Cu(NO3)2 -(t)-> 2CuO + 4NO2 + O2 3) 2(NH4)2HPO4 + 3Ca(OH)2 -(t)-> Ca3(PO4)2 + 4NH3 + 6H2O 4) 3CuO + 2NH3 -(t)-> 3Cu + N2 + 3H2O Подробный разбор Медь в \(Cu_{2}O\) находится в степени окисления \(+1\), поэтому концентрированная азотная кислота окисляет её до \(Cu^{2+}\), а сама восстанавливается до бурого газа \(NO_{2}\): \(Cu_{2}O + 6HNO_{3(конц.)} = 2Cu(NO_{3})_{2} + 2NO_{2}\uparrow + 3H_{2}O\) Выделенная и высушенная соль — нитрат меди(II). Нитраты металлов средней активности при прокаливании разлагаются до оксида металла, \(NO_{2}\) и кислорода, значит твёрдый остаток — \(CuO\): \(2Cu(NO_{3})_{2} \overset{t}{\rightarrow} 2CuO + 4NO_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow\) Теперь газ: гидрофосфат аммония со щёлочью при нагревании даёт аммиак, а фосфат-ион связывается кальцием в нерастворимый \(Ca_{3}(PO_{4})_{2}\): \(2(NH_{4})_{2}HPO_{4} + 3Ca(OH)_{2} \overset{t}{\rightarrow} Ca_{3}(PO_{4})_{2}\downarrow + 4NH_{3}\uparrow + 6H_{2}O\) Аммиак при нагревании — восстановитель: он отбирает кислород у оксида меди(II), медь восстанавливается до простого вещества, а азот из \(-3\) окисляется до \(N_{2}\): \(3CuO + 2NH_{3} \overset{t}{\rightarrow} 3Cu + N_{2}\uparrow + 3H_{2}O\) На что обратить внимание: с концентрированной \(HNO_{3}\) выделяется именно \(NO_{2}\) (с разбавленной был бы \(NO\)); в реакции 3 щёлочи нужно взять с избытком по отношению к кислой соли, чтобы связать и аммоний, и водород гидрофосфата.

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

X1 — пропаналь \(CH_{3}-CH_{2}-CHO\); X2 — пропанол-1 \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-OH\); X3 — бутан \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3}\). Ключ к цепочке — переход \(X1 \rightarrow\) пропионат калия: число атомов углерода не меняется, а окисление идёт до соли кислоты, значит X1 — альдегид с тремя атомами углерода. Гидрирование этого альдегида даёт спирт X2, из которого аммиаком получают первичный амин. \(CH_{3}-CH_{2}-CHO + H_{2} \overset{кат.}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-OH\) \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-OH + NH_{3} \overset{t,\ кат.}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-NH_{2} + H_{2}O\) \(CH_{3}-CH_{2}-CHO + 2KMnO_{4} + 3KOH \rightarrow CH_{3}-CH_{2}-COOK + 2K_{2}MnO_{4} + 2H_{2}O\) \(2CH_{3}-CH_{2}-COOK + 2H_{2}O \overset{электролиз}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} + 2KOH + H_{2}\uparrow + 2CO_{2}\uparrow\) \(CH_{3}-CH_{2}-CH_{2}-CH_{3} \overset{AlCl_{3},\ t}{\rightarrow} CH_{3}-CH(CH_{3})-CH_{3}\) В реакции 3 окисление щелочным раствором \(KMnO_{4}\) на холоду останавливается на соли: марганец переходит в манганат \(K_{2}MnO_{4}\) (зелёный раствор), поэтому в продуктах именно \(CH_{3}-CH_{2}-COOK\), а не кислота. Реакция 4 — электролиз водного раствора соли карбоновой кислоты (синтез Кольбе): на аноде радикалы \(CH_{3}-CH_{2}\!-\) сдваиваются, на катоде выделяется водород, в растворе остаётся щёлочь. Реакция 5 — изомеризация: состав \(C_{4}H_{10}\) сохраняется, меняется только строение углеродного скелета.

Соль органической кислоты по массе содержит 46,44 % бария, 28,47 % углерода, 3,40 % водорода и 21,69 % кислорода. Известно, что при нагревании этой соли образуется циклическое карбонильное соединение. На основании данных условия задачи: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу соли органической кислоты; 2) составьте возможную структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение реакции, протекающей при нагревании этой соли (используйте структурные формулы органических веществ).

Общая формула соли Cx Hy Oz Bam x:y:z:m = (28,47/12):(3,40/1):(21,69/16):(46,44/137) Установлено соотношение числа атомов C, H, O и Ba в веществе: x:y:z:m = 2,37:3,40:1,36:0,34 = 7:10:4:1 Молекулярная формула вещества - C7H10O4Ba Структурная формула соли: Уравнение реакции при нагревании этой соли:

Навеску хлората калия массой 11,025 г осторожно нагрели. При этом часть её подверглась диспропорционированию, часть — разложилась с выделением газа, а некоторая часть не разложилась. Масса получившегося твёрдого остатка составила 10,065 г. Этот остаток растворили в 111 мл воды и получили раствор с массовой долей хлорида калия 2 %. Рассчитайте массовую долю перхлорат-ионов в твёрдом остатке после прокаливания хлората калия. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

[1] 4KClO3 = KCl + 3KClO4 [2] 2KClO3 = 2KCl + 3O2 n(O2) = (11,025 - 10,065)/32 = 0,03 моль n(KCl [2]) = 2/3*0,03 = 0,02 моль n(KClO3 [2]) = n(KCl [2]) = 0,02 моль Пусть n(KClO3 [1]) = x моль, n(KClO3 [ост.]) = y моль. Тогда: m(KClO3 [общ.]) = (x + y + 0,02)*122,5 = 11,025 122,5x + 122,5y = 8,575 n(KCl [1]) = 1/4 n(KClO3 [1]) = 0,25x моль n(KCl [общ.]) = (0,25x + 0,02) моль m(KCl [общ.]) = 74,5(0,25x + 0,02) = (18,625x + 1,49) г m(р-ра) = 111 + 10,065 = 121,065 г omega(KCl) = (18,625x + 1,49)/121,065 = 0,02 x = 0,05; y = 0,02 n(KClO4) = 0,75x = 0,0375 моль n(ClO4-) = 0,75x = 0,0375 моль m(ClO4-) = 0,0375*99,5 = 3,731 г omega(ClO4-) = 3,731:10,065 = 0,3707, или 37,07 % Подробный разбор Твёрдый остаток содержит три вещества: \(KClO_{4}\) и \(KCl\) от диспропорционирования, \(KCl\) от разложения с выделением кислорода и непрореагировавший \(KClO_{3}\). Убыль массы навески — это только ушедший газ. \(4KClO_{3} \overset{t}{\rightarrow} KCl + 3KClO_{4}\) \(2KClO_{3} \overset{t}{\rightarrow} 2KCl + 3O_{2}\uparrow\) Вся потеря массы приходится на кислород: \(m(O_{2}) = 11{,}025\ г - 10{,}065\ г = 0{,}96\ г\) \(n(O_{2}) = \dfrac{0{,}96\ г}{32\ г/моль} = 0{,}03\ моль\) По уравнению (2) \(n(KCl) : n(O_{2}) = 2 : 3\), а хлората в этой реакции израсходовано столько же, сколько получилось хлорида: \(n(KCl_{(2)}) = \dfrac{2}{3} \cdot 0{,}03\ моль = 0{,}02\ моль\) \(n(KClO_{3(2)}) = n(KCl_{(2)}) = 0{,}02\ моль\) Пусть \(n(KClO_{3(1)}) = x\) моль пошло по реакции (1), а \(n(KClO_{3\ ост.}) = y\) моль осталось. Тогда из массы исходной навески: \((x + y + 0{,}02)\ моль \cdot 122{,}5\ г/моль = 11{,}025\ г\), откуда \(122{,}5x + 122{,}5y = 8{,}575\) Второе уравнение даёт раствор. По уравнению (1) \(n(KCl) : n(KClO_{3}) = 1 : 4\), поэтому весь хлорид калия в остатке: \(n(KCl_{(1)}) = 0{,}25x\ моль\), \(n(KCl_{общ.}) = (0{,}25x + 0{,}02)\ моль\) \(m(KCl_{общ.}) = 74{,}5\ г/моль \cdot (0{,}25x + 0{,}02)\ моль = (18{,}625x + 1{,}49)\ г\) Остаток растворяется полностью, значит масса раствора складывается из воды и всего остатка (\(\rho(H_{2}O) = 1\ г/мл\)): \(m(р\text{-}ра) = 111\ г + 10{,}065\ г = 121{,}065\ г\) \(\omega(KCl) = \dfrac{18{,}625x + 1{,}49}{121{,}065} = 0{,}02\) Отсюда \(x = 0{,}05\), и тогда \(y = 0{,}02\) — оба значения положительные, условие непротиворечиво. По уравнению (1) \(n(KClO_{4}) : n(KClO_{3}) = 3 : 4\), а перхлорат-ионов столько же, сколько перхлората калия: \(n(ClO_{4}^{-}) = n(KClO_{4}) = 0{,}75 \cdot 0{,}05\ моль = 0{,}0375\ моль\) \(m(ClO_{4}^{-}) = 0{,}0375\ моль \cdot 99{,}5\ г/моль = 3{,}731\ г\) \(\omega(ClO_{4}^{-}) = \dfrac{3{,}731\ г}{10{,}065\ г} = 0{,}3707\), или \(37{,}07\ \%\) Ответ: \(\omega(ClO_{4}^{-}) = 37{,}07\ \%\)

Определите, у каких наиболее распространённых изотопов из указанных в ряду двух элементов в составе атомного ядра число протонов равно числу нейтронов. Запишите номера выбранных элементов. 1) S 2) F 3) Al 4) Si 5) Li

Число протонов в ядре равно порядковому номеру элемента, а число нейтронов находят как разность массового числа наиболее распространённого изотопа и числа протонов. Значит, нужно искать элементы, у которых массовое число ровно вдвое больше порядкового номера. Проверим элементы ряда: \(S\) — порядковый номер 16, самый распространённый изотоп \(^{32}S\): протонов 16, нейтронов \(32-16=16\). Числа равны — подходит. \(Si\) — порядковый номер 14, самый распространённый изотоп \(^{28}Si\): протонов 14, нейтронов \(28-14=14\). Числа равны — подходит. Остальные элементы условию не отвечают: у фтора \(^{19}F\) при 9 протонах 10 нейтронов, у алюминия \(^{27}Al\) при 13 протонах 14 нейтронов, у лития \(^{7}Li\) при 3 протонах 4 нейтрона — везде нейтронов больше, чем протонов. Обрати внимание: для лёгких элементов начала периодической системы отношение числа нейтронов к числу протонов близко к единице, поэтому «удвоенный» порядковый номер стоит сравнивать именно с массовым числом, округлённым из относительной атомной массы в таблице Менделеева (\(A_r(S)\approx 32\), \(A_r(Si)\approx 28\)). Ответ: 14.