Рассчитайте количество теплоты (в кДж), которую нужно затратить для получения 56 л (н. у.) углекислого газа по реакции, протекающей в соответствии с термохимическим уравнением: CaCO3(тв.) = CaO(тв.) + CO2(г.) - 177 кДж. (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в кДж.

При н. у. 1 моль газа занимает 22,4 л, поэтому \(n(CO_{2}) = 56 : 22,4 = 2,5\) моль. Термохимическое уравнение: \(CaCO_{3} = CaO + CO_{2} - 177\) кДж. Знак «−177 кДж» означает, что реакция эндотермическая: на разложение 1 моль \(CaCO_{3}\) с образованием 1 моль \(CO_{2}\) затрачивается 177 кДж теплоты. По уравнению \(n(CaCO_{3}) : n(CO_{2}) : Q = 1 : 1 : 177\) кДж, значит на 2,5 моль \(CO_{2}\) приходится в 2,5 раза больше теплоты. Составим пропорцию: \(\dfrac{1\ моль}{177\ кДж} = \dfrac{2,5\ моль}{Q}\), откуда \(Q = 2,5 \cdot 177 = 442,5\) кДж. Ответ: 442,5 кДж.

На взаимодействие с 1,5 кг образца технического карбоната калия потребовалась соляная кислота, содержащая 730 г хлороводорода. Вычислите массовую долю (%) нерастворимых в кислоте примесей в указанном образце. (Запишите число с точностью до целых.) Ответ в %.

Примеси — это посторонние вещества в образце, которые не являются основным веществом. В данной задаче примеси нерастворимы в кислоте, то есть с соляной кислотой они не реагируют, и весь хлороводород расходуется только на карбонат калия. Уравнение реакции: \(K_{2}CO_{3} + 2HCl = 2KCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) По уравнению \(n(K_{2}CO_{3}) : n(HCl) = 1 : 2\). Находим количество вещества хлороводорода: \(n(HCl) = \dfrac{730}{36{,}5} = 20\) моль. Тогда количество вещества карбоната калия: \(n(K_{2}CO_{3}) = \dfrac{20}{2} = 10\) моль. Масса чистого карбоната калия: \(m(K_{2}CO_{3}) = 10 \cdot 138 = 1380\) г. Масса примесей — это разность массы образца и массы чистой соли (образец 1,5 кг = 1500 г): \(m(примесей) = 1500 - 1380 = 120\) г. Массовая доля примесей: \(\omega(примесей) = \dfrac{120}{1500} \cdot 100\% = 8\%\) Ответ: 8

Для выполнения задания и 30 используйте следующий перечень веществ: карбонат натрия, сульфит бария, перманганат калия, серная кислота, гидроксид железа(III), аммиак. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите два вещества, окислительно-восстановительная реакция между которыми протекает с образованием простого вещества, нерастворимого в воде оксида и раствора щёлочи. 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.

\(2NH_{3} + 2KMnO_{4} = 2MnO_{2}\downarrow + N_{2}\uparrow + 2KOH + 2H_{2}O\) \(2\ |\ Mn^{+7} + 3\bar{e} \rightarrow Mn^{+4}\) \(1\ |\ 2N^{-3} - 6\bar{e} \rightarrow N_{2}^{0}\) Окислитель — \(KMnO_{4}\)\((Mn^{+7})\). Восстановитель — \(NH_{3}\), \((N^{-3})\) Подробный разбор По условию среди продуктов должны быть сразу три вещества: простое вещество, нерастворимый в воде оксид и щёлочь в растворе. Из перечня такой набор даёт только пара аммиак \(NH_{3}\) и перманганат калия \(KMnO_{4}\): азот в аммиаке имеет низшую степень окисления \(-3\) и может быть только восстановителем, окисляясь до простого вещества \(N_{2}\); марганец в \(KMnO_{4}\) имеет высшую степень окисления \(+7\) и выступает окислителем; в нейтральной среде он восстанавливается до \(+4\), то есть до нерастворимого оксида \(MnO_{2}\); калий при этом переходит в раствор в виде щёлочи \(KOH\). Уравнение реакции: \(2NH_{3} + 2KMnO_{4} = 2MnO_{2}\downarrow + N_{2}\uparrow + 2KOH + 2H_{2}O\) Электронный баланс: \(2\ |\ Mn^{+7} + 3\bar{e} \rightarrow Mn^{+4}\) \(1\ |\ 2N^{-3} - 6\bar{e} \rightarrow N_{2}^{0}\) Общее число электронов — 6, отсюда коэффициенты 2 перед \(KMnO_{4}\) и 2 перед \(NH_{3}\). Окислитель — \(KMnO_{4}\), марганец в степени окисления \(+7\). Восстановитель — \(NH_{3}\), азот в степени окисления \(-3\).

Для выполнения задания 30 используйте следующий перечень веществ: карбонат натрия, сульфит бария, перманганат калия, серная кислота, гидроксид железа(III), аммиак. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите два вещества, реакция ионного обмена между которыми сопровождается растворением осадка без выделения газа. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.

\(2Fe(OH)_{3} + 3H_{2}SO_{4} = Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 6H_{2}O\) \(2Fe(OH)_{3} + 6H^{+} + 3SO_{4}^{2-} = 2Fe^{3+} + 3SO_{4}^{2-} + 6H_{2}O\) \(Fe(OH)_{3} + 3H^{+} = Fe^{3+} + 3H_{2}O\) Подробный разбор Выбор веществ: нужен нерастворимый в воде осадок, который растворяется в кислоте, но не даёт газа. Это \(Fe(OH)_{3}\) (бурый осадок) и \(H_{2}SO_{4}\). Остальные осадки-кандидаты не подходят: \(BaSO_{3}\) и \(Na_{2}CO_{3}\) с кислотой дают газ (\(SO_{2}\uparrow\), \(CO_{2}\uparrow\)). Молекулярное уравнение: \(2Fe(OH)_{3} + 3H_{2}SO_{4} = Fe_{2}(SO_{4})_{3} + 6H_{2}O\) Полное ионное уравнение (в ионы расписываем только сильный электролит — кислоту и растворимую соль; \(Fe(OH)_{3}\) — осадок, вода — слабый электролит): \(2Fe(OH)_{3} + 6H^{+} + 3SO_{4}^{2-} = 2Fe^{3+} + 3SO_{4}^{2-} + 6H_{2}O\) Сокращённое ионное уравнение (сокращаем \(3SO_{4}^{2-}\) слева и справа, затем делим коэффициенты на 2): \(Fe(OH)_{3} + 3H^{+} = Fe^{3+} + 3H_{2}O\) Признак реакции: бурый осадок \(Fe(OH)_{3}\) растворяется, раствор становится желтоватым за счёт ионов \(Fe^{3+}\), газ не выделяется — это ровно то, что требуется в условии.

Натрий прореагировал с водой. Через образовавшийся раствор пропустили оксид серы(IV) до образования средней соли. Полученную при этом соль поместили в раствор, содержащий дихромат натрия и серную кислоту. Образовавшееся при этом соединение хрома вступило в реакцию с раствором карбоната натрия. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

1) 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2(вверх) 2) SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O 3) 3Na2SO3 + Na2Cr2O7 + 4H2SO4 = 4Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O 4) Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3(вниз) + 3CO2(вверх) + 3Na2SO4 Подробный разбор Разберём цепочку последовательно. Натрий — активный металл, с водой реагирует уже на холоде, давая щёлочь и водород: \(2Na + 2H_{2}O = 2NaOH + H_{2}\uparrow\) \(SO_{2}\) — кислотный оксид. По условию его пропускают до образования средней соли, значит щёлочь берём в избытке (на 1 моль оксида — 2 моль \(NaOH\)) и получаем сульфит натрия, а не гидросульфит: \(SO_{2} + 2NaOH = Na_{2}SO_{3} + H_{2}O\) Дихромат в кислой среде — сильный окислитель, а сульфит — восстановитель. Хром понижает степень окисления \(+6 \rightarrow +3\), сера повышает \(+4 \rightarrow +6\); в присутствии \(H_{2}SO_{4}\) хром(III) остаётся в растворе в виде сульфата: \(3Na_{2}SO_{3} + Na_{2}Cr_{2}O_{7} + 4H_{2}SO_{4} = 4Na_{2}SO_{4} + Cr_{2}(SO_{4})_{3} + 4H_{2}O\) «Соединение хрома» из предыдущей реакции — это \(Cr_{2}(SO_{4})_{3}\), соль слабого основания. С раствором карбоната натрия идёт не обмен, а взаимное усиление гидролиза: вместо \(Cr_{2}(CO_{3})_{3}\) (он в растворе не существует) выпадает гидроксид хрома(III) и выделяется углекислый газ: \(Cr_{2}(SO_{4})_{3} + 3Na_{2}CO_{3} + 3H_{2}O = 2Cr(OH)_{3}\downarrow + 3CO_{2}\uparrow + 3Na_{2}SO_{4}\) Обрати внимание: в реакции 2 ключевое слово — «до образования средней соли»; при избытке \(SO_{2}\) получился бы \(NaHSO_{3}\). А в реакции 4 запись с карбонатом хрома(III) считается ошибкой — такие соли необратимо гидролизуются.