Смесь бромида калия и иодида калия растворили в воде. Полученный раствор разлили по трём колбам. К 250 г раствора в первой колбе добавили 430 г 40%-ного раствора нитрата серебра. После завершения реакции массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе составила 8,44 %. К 300 г раствора во второй колбе добавили избыток раствора нитрата меди(II), в результате чего в осадок выпало 28,65 г соли. Вычислите массовую долю каждой из солей в третьей колбе. В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Уравнения реакций: [1] KBr + AgNO3 = AgBr + KNO3 [2] KI + AgNO3 = AgI + KNO3 [3] 2Cu(NO3)2 + 4KI = 2CuI + I2 + 4KNO3 В растворе во второй колбе было: n(CuI) = 28,65/191 = 0,15 моль n(KI) = 2·n(CuI) = 0,3 моль В растворе в первой колбе: m(AgNO3) = 430·0,4 = 172 г Было n(KI) = 0,3·250/300 = 0,25 моль Пусть n(KBr) = x моль, тогда m(AgNO3 прореаг.) = 170·(x + 0,25) г m(образ. р-ра) = 250 + 430 − 188·x − 235·0,25 = 621,25 − 188x г (172 − 170x − 42,5)/(621,25 − 188x) = 0,0844 x = 0,5 моль m(KBr) = 0,5·119 = 59,5 г; m(KI) = 0,25·166 = 41,5 г Массовые доли солей в третьей колбе: ω(KBr) = 59,5/250 = 0,238, или 23,8 % ω(KI) = 41,5/250 = 0,166, или 16,6 % Подробный разбор Осадок во второй колбе — это \(CuI\): иодид-ион восстанавливает \(Cu^{2+}\), а бромид с солями меди(II) не реагирует. Значит, по массе осадка находим только иодид. Уравнения реакций: [1] \(KBr + AgNO_{3} = AgBr\downarrow + KNO_{3}\) [2] \(KI + AgNO_{3} = AgI\downarrow + KNO_{3}\) [3] \(2Cu(NO_{3})_{2} + 4KI = 2CuI\downarrow + I_{2} + 4KNO_{3}\) Вторая колба (300 г раствора): \(n(CuI) = 28{,}65\ \text{г} : 191\ \text{г/моль} = 0{,}15\ \text{моль}\) По [3] \(n(KI) : n(CuI) = 4 : 2\), поэтому \(n(KI) = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3\ \text{моль}\). Раствор во всех колбах одинаковый, поэтому количества веществ пропорциональны массам порций. В 250 г первой колбы: \(n(KI) = 0{,}3\ \text{моль} \cdot \dfrac{250\ \text{г}}{300\ \text{г}} = 0{,}25\ \text{моль}\) Первая колба. Пусть \(n(KBr) = x\) моль. \(m(AgNO_{3}) = 430\ \text{г} \cdot 0{,}4 = 172\ \text{г}\) По [1] и [2] серебро расходуется моль в моль на обе соли: \(m(AgNO_{3}\ \text{прореаг.}) = 170\ \text{г/моль} \cdot (x + 0{,}25)\ \text{моль} = (170x + 42{,}5)\ \text{г}\) Из раствора уходят оба осадка (по [1] \(n(AgBr) = x\) моль, по [2] \(n(AgI) = 0{,}25\) моль): \(m(\text{р-ра}) = 250 + 430 - 188x - 235 \cdot 0{,}25 = (621{,}25 - 188x)\ \text{г}\) Непрореагировавший нитрат серебра остался в растворе: \(\dfrac{172 - 170x - 42{,}5}{621{,}25 - 188x} = 0{,}0844\) \(129{,}5 - 170x = 52{,}43 - 15{,}87x\), откуда \(x = 0{,}5\) моль. Массы солей в порции 250 г: \(m(KBr) = 0{,}5\ \text{моль} \cdot 119\ \text{г/моль} = 59{,}5\ \text{г}\) \(m(KI) = 0{,}25\ \text{моль} \cdot 166\ \text{г/моль} = 41{,}5\ \text{г}\) Массовые доли одинаковы во всех колбах, в том числе в третьей: \(\omega(KBr) = \dfrac{59{,}5}{250} = 0{,}238\), или \(23{,}8\ \%\) \(\omega(KI) = \dfrac{41{,}5}{250} = 0{,}166\), или \(16{,}6\ \%\) Ответ: \(\omega(KBr) = 23{,}8\ \%\), \(\omega(KI) = 16{,}6\ \%\).

Определите, атомы каких из указанных в ряду элементов имеют сходную конфигурацию внешнего энергетического уровня. Запишите номера выбранных элементов. 1) Mg 2) Mn 3) Rb 4) P 5) Al

В этом задании нужно сравнить строение внешнего (последнего) энергетического уровня, а не общее число валентных электронов. Поэтому для каждого элемента запишем конфигурацию внешнего слоя. \(Mg\) — элемент IIA-группы 3-го периода: \(3s^{2}\); \(Mn\) — элемент VIIB-группы 4-го периода, у него достраивается предвнешний \(3d\)-подуровень: \(3d^{5}4s^{2}\), внешний слой — \(4s^{2}\); \(Rb\) — щелочной металл 5-го периода: \(5s^{1}\); \(P\) — элемент VA-группы: \(3s^{2}3p^{3}\); \(Al\) — элемент IIIA-группы: \(3s^{2}3p^{1}\). Сходной считается конфигурация вида \(ns^{x}np^{y}\) с одинаковыми значениями \(x\) и \(y\), то есть одинаковым числом электронов на внешнем уровне при одинаковом наборе подуровней. Такому условию отвечают магний и марганец: у обоих внешний уровень содержит по два \(s\)-электрона — \(3s^{2}\) и \(4s^{2}\). То, что марганец — \(d\)-элемент, значения не имеет: \(3d\)-подуровень относится к предвнешнему слою и в сравнении не участвует. Остальные элементы не подходят. У рубидия на внешнем уровне только один электрон (\(5s^{1}\)), а не два. У фосфора и алюминия внешний уровень содержит ещё и \(p\)-электроны — \(3s^{2}3p^{3}\) и \(3s^{2}3p^{1}\), причём их число различно, поэтому эти элементы не сходны ни с магнием и марганцем, ни друг с другом. Ответ: 12

Из указанных в ряду химических элементов выберите три элемента, которые в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева находятся в одном периоде. Расположите выбранные элементы в порядке уменьшения числа валентных электронов. Запишите номера выбранных элементов в нужной последовательности. 1) Mg 2) Mn 3) Rb 4) P 5) Al.

Определи, в каком периоде находится каждый элемент ряда. Номер периода совпадает с числом заполняемых электронных слоёв: \(Mg\) — третий период, \(Mn\) — четвёртый, \(Rb\) — пятый, \(P\) — третий, \(Al\) — третий. Значит, в одном (третьем) периоде находятся магний, фосфор и алюминий — элементы под номерами 1, 4 и 5. Теперь подсчитай число валентных электронов у выбранных элементов. Все они относятся к элементам главных подгрупп, поэтому валентными являются электроны внешнего слоя, а их число равно номеру группы: \(P\) — \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{3}\), внешний слой \(3s^{2}3p^{3}\) — 5 валентных электронов (VA группа); \(Al\) — \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}3p^{1}\), внешний слой \(3s^{2}3p^{1}\) — 3 валентных электрона (IIIA группа); \(Mg\) — \(1s^{2}2s^{2}2p^{6}3s^{2}\), внешний слой \(3s^{2}\) — 2 валентных электрона (IIA группа). Обрати внимание: в пределах одного периода число электронных слоёв не меняется, а число электронов на внешнем слое увеличивается слева направо. Поэтому расположить элементы в порядке уменьшения числа валентных электронов — значит записать их справа налево по периоду: сначала фосфор, затем алюминий, затем магний. Получаем последовательность \(P \rightarrow Al \rightarrow Mg\), то есть номера 4, 5, 1. Ответ: 451

Из числа указанных в ряду элементов выберите два элемента, которые в высшей степени окисления не способны образовывать кислородсодержащие анионы. Запишите номера выбранных элементов. 1) Mg 2) Mn 3) Rb 4) P 5) Al.

Начните с того, что кислородсодержащий анион элемент образует тогда, когда его высший оксид и соответствующий гидроксид проявляют кислотные или хотя бы амфотерные свойства. Значит, нужно для каждого элемента определить высшую степень окисления и вспомнить характер высшего оксида. Марганец в высшей степени окисления \(+7\) даёт кислотный оксид \(Mn_{2}O_{7}\) и марганцовую кислоту, которой отвечает анион \(MnO_{4}^{-}\). Фосфор в степени окисления \(+5\) образует кислотный оксид \(P_{2}O_{5}\) и фосфорную кислоту с анионом \(PO_{4}^{3-}\). Алюминий — амфотерный элемент: его оксид \(Al_{2}O_{3}\) и гидроксид \(Al(OH)_{3}\) растворяются в щелочах с образованием алюминатов, например \(Al(OH)_{3} + NaOH = NaAlO_{2} + 2H_{2}O\), то есть аниона \(AlO_{2}^{-}\). Эти три элемента кислородсодержащие анионы дают. Магний и рубидий — типичные металлы с невысокими степенями окисления \(+2\) и \(+1\). Их высшие оксиды \(MgO\) и \(Rb_{2}O\) основные, а гидроксиды \(Mg(OH)_{2}\) и \(RbOH\) — основания, со щелочами они не реагируют: \(Mg(OH)_{2} + NaOH \; \cancel{=}\). В соединениях эти элементы находятся только в виде катионов \(Mg^{2+}\) и \(Rb^{+}\), поэтому кислородсодержащих анионов они не образуют. Ответ: 13

Из предложенного перечня выберите два вещества немолекулярного строения, которые имеют ковалентную связь, образованную по донорно-акцепторному механизму. 1) гидроксид натрия 2) сульфат аммония 3) хлорид аммония 4) азотная кислота 5) аммиак. Запишите номера выбранных ответов.

В задании нужно совместить два признака сразу: вещество должно иметь немолекулярное (в данном случае ионное) строение, и в нём должна быть связь, образованная по донорно-акцепторному механизму. Такой механизм возникает, когда один атом отдаёт неподелённую электронную пару, а второй предоставляет пустую орбиталь. Классический пример — образование катиона аммония: у атома азота в \(NH_{3}\) есть неподелённая пара, и он отдаёт её протону \(H^{+}\): \(NH_{3} + H^{+} \rightarrow NH_{4}^{+}\). Поэтому искать нужно соли аммония — они и ионные, и содержат \(NH_{4}^{+}\). Верные ответы: 2) сульфат аммония \((NH_{4})_{2}SO_{4}\) — соль, строение ионное (кристаллическая решётка из ионов \(NH_{4}^{+}\) и \(SO_{4}^{2-}\)), а внутри катиона \(NH_{4}^{+}\) четвёртая связь \(N-H\) образована по донорно-акцепторному механизму. 3) хлорид аммония \(NH_{4}Cl\) — тоже ионная соль из \(NH_{4}^{+}\) и \(Cl^{-}\), и снова в катионе аммония присутствует донорно-акцепторная связь. Почему остальные не подходят: 1) гидроксид натрия \(NaOH\) — строение немолекулярное (ионное), но донорно-акцепторной связи нет: внутри иона \(OH^{-}\) связь ковалентная полярная, образованная по обменному механизму. 4) азотная кислота \(HNO_{3}\) — донорно-акцепторная связь \(N \rightarrow O\) в молекуле есть, но строение молекулярное, поэтому условию вещество не отвечает. 5) аммиак \(NH_{3}\) — вещество молекулярного строения, все связи \(N-H\) образованы по обменному механизму; неподелённая пара у азота пока только «готова» стать донорной. Ответ: 23.