Образец сульфида алюминия массой 25 г с содержанием примесей 10% поместили в раствор гидроксида калия, взятый в избытке. Определите массу тетрагидроксоалюмината калия, который образовался при этом. (Запишите число с точностью до десятых.) Ответ в граммах (г).

О примесях. Примеси — это посторонние вещества в образце, которые в реакцию не вступают. Значит, из общей массы образца в расчёт берут только массу чистого вещества: если примесей 10 %, то на долю \(Al_{2}S_{3}\) приходится 90 %. Масса чистого сульфида алюминия: \(m(Al_{2}S_{3}) = 25 \cdot 0{,}9 = 22{,}5\) г. \(M(Al_{2}S_{3}) = 150\) г/моль, поэтому \(n(Al_{2}S_{3}) = \dfrac{22{,}5}{150} = 0{,}15\) моль. Сульфид алюминия в водном растворе полностью гидролизуется, а образующиеся \(Al(OH)_{3}\) и \(H_{2}S\) связываются избытком щёлочи. Суммарно: \(Al_{2}S_{3} + 8KOH = 2K[Al(OH)_{4}] + 3K_{2}S\) По уравнению \(n(Al_{2}S_{3}) : n(K[Al(OH)_{4}]) = 1 : 2\), значит \(n(K[Al(OH)_{4}]) = 2 \cdot 0{,}15 = 0{,}3\) моль. Щёлочь взята в избытке, поэтому расчёт ведём по сульфиду алюминия. \(M(K[Al(OH)_{4}]) = 39 + 27 + 4 \cdot 17 = 134\) г/моль; \(m(K[Al(OH)_{4}]) = 0{,}3 \cdot 134 = 40{,}2\) г. Ответ: 40,2 г.

Для выполнения задания 29 используйте следующий перечень веществ: силикат кальция, оксид меди(II), гидроксид кальция, оксид железа(II), хлорат калия, соляная кислота. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещество-окислитель и вещество-восстановитель, реакция между которыми в соответствующей среде протекает с образованием раствора двух 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.

\(KClO_{3} + 6FeO + 18HCl = 6FeCl_{3} + KCl + 9H_{2}O\) \(6\ |\ \overset{+2}{Fe} - 1\bar{e} \rightarrow \overset{+3}{Fe}\) \(1\ |\ \overset{+5}{Cl} + 6\bar{e} \rightarrow \overset{-1}{Cl}\) Окислитель и восстановитель. Восстановитель — \(FeO\) \((Fe^{+2})\) Окислитель — \(KClO_{3}\) \(( Cl^{+5})\) Подробный разбор Выбор веществ. Восстановитель — оксид железа(II) \(FeO\): железо в промежуточной степени окисления \(+2\) легко отдаёт электрон и переходит в \(Fe^{+3}\). Окислитель — хлорат калия \(KClO_{3}\): хлор в высшей для этого аниона степени окисления \(+5\) принимает электроны и восстанавливается до \(Cl^{-}\). Среда — третье вещество из перечня, соляная кислота \(HCl\). Она растворяет оксид и связывает металл в хлорид, поэтому в растворе оказываются сразу две соли: \(FeCl_{3}\) и \(KCl\). Хлор кислоты при этом остаётся в степени окисления \(-1\) и не окисляется, то есть \(HCl\) работает только как среда. Уравнение реакции: \(KClO_{3} + 6FeO + 18HCl = 6FeCl_{3} + KCl + 9H_{2}O\) Электронный баланс: \(6\ |\ \overset{+2}{Fe} - 1\bar{e} \rightarrow \overset{+3}{Fe}\) \(1\ |\ \overset{+5}{Cl} + 6\bar{e} \rightarrow \overset{-1}{Cl}\) Окислитель и восстановитель. Восстановитель — \(FeO\) за счёт железа в степени окисления \(+2\). Окислитель — \(KClO_{3}\) за счёт хлора в степени окисления \(+5\).

Для выполнения задания 30 используйте следующий перечень веществ: силикат кальция, оксид меди(II), гидроксид кальция, оксид железа(II), хлорат калия, соляная кислота. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня веществ выберите два сильных электролита, между растворами которых может протекать реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.

\(Ca(OH)_{2} + 2HCl = CaCl_{2} + 2H_{2}O\) \(Ca^{2+} + 2OH^{-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} = Ca^{2+} + 2Cl^{-} + 2H_{2}O\) \(H^{+} + OH^{-} = H_{2}O\) Подробный разбор Из перечня в растворе работают только сильные электролиты: \(Ca(OH)_{2}\) (сильное основание), \(HCl\) (сильная кислота) и \(KClO_{3}\) (растворимая соль). Оксиды \(CuO\) и \(FeO\) — не электролиты, а \(CaSiO_{3}\) нерастворим, поэтому в реакцию ионного обмена в растворе они не идут. С \(KClO_{3}\) обмен не пойдёт — не образуется ни осадка, ни газа, ни воды. Остаётся пара \(Ca(OH)_{2}\) и \(HCl\): реакция идёт, потому что связываются ионы \(H^{+}\) и \(OH^{-}\) с образованием слабого электролита — воды. Молекулярное уравнение: \(Ca(OH)_{2} + 2HCl = CaCl_{2} + 2H_{2}O\) Полное ионное уравнение (\(Ca(OH)_{2}\), \(HCl\) и \(CaCl_{2}\) — сильные электролиты, записываем ионами; вода — слабый электролит, оставляем молекулой): \(Ca^{2+} + 2OH^{-} + 2H^{+} + 2Cl^{-} = Ca^{2+} + 2Cl^{-} + 2H_{2}O\) Сокращаем одинаковые ионы слева и справа (\(Ca^{2+}\) и \(2Cl^{-}\)) и делим коэффициенты на 2: \(H^{+} + OH^{-} = H_{2}O\)

Гидроксид железа(III) растворили в разбавленной азотной кислоте. Образовавшееся вещество выделили и прокалили. Твёрдый остаток обработали иодоводородной кислотой. Полученное простое вещество при нагревании вступило в реакцию с концентрированным раствором азотной кислоты. Напишите молекулярные уравнения четырёх описанных реакций.

1) Fe(OH)3 + 3HNO3 = Fe(NO3)3 + 3H2O 2) 4Fe(NO3)3 -(t)-> 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2 3) Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H2O 4) I2 + 10HNO3 = 2HIO3 + 10NO2 + 4H2O Подробный разбор Разберём цепочку по шагам условия — каждое следующее вещество получается из продукта предыдущей реакции. Гидроксид железа(III) — основание, с разбавленной азотной кислотой идёт обычная реакция нейтрализации; железо степень окисления не меняет: \(Fe(OH)_{3} + 3HNO_{3} = Fe(NO_{3})_{3} + 3H_{2}O\) «Образовавшееся вещество выделили и прокалили» — это нитрат железа(III). Нитраты металлов, стоящих в ряду активности после магния и до меди, при прокаливании дают оксид металла, бурый газ и кислород: \(4Fe(NO_{3})_{3} \overset{t}{\rightarrow} 2Fe_{2}O_{3} + 12NO_{2}\uparrow + 3O_{2}\uparrow\) Твёрдый остаток — \(Fe_{2}O_{3}\). С иодоводородной кислотой это не просто обмен: иодид-ион — восстановитель, он переводит \(Fe^{3+}\) в \(Fe^{2+}\), а сам окисляется до иода. Поэтому образуется именно \(FeI_{2}\), а не \(FeI_{3}\), и выделяется простое вещество \(I_{2}\): \(Fe_{2}O_{3} + 6HI = 2FeI_{2} + I_{2}\downarrow + 3H_{2}O\) «Полученное простое вещество» — иод. Концентрированная азотная кислота при нагревании окисляет его до иодноватой кислоты \(HIO_{3}\) (степень окисления иода \(+5\)), сама восстанавливаясь до \(NO_{2}\): \(I_{2} + 10HNO_{3} = 2HIO_{3} + 10NO_{2}\uparrow + 4H_{2}O\) Обрати внимание: ключевые «ловушки» задания — продукты разложения нитрата железа(III) и то, что \(HI\) выступает не только как кислота, но и как восстановитель.

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

Вещества: \(X_{1}\) — этанол \(CH_{3}-CH_{2}-OH\), \(X_{2}\) — бутадиен-1,3 \(CH_{2}=CH-CH=CH_{2}\). Этилат калия — соль очень слабой кислоты (спирта), поэтому водой полностью гидролизуется до спирта: получаем \(X_{1}\). \(C_{2}H_{5}OK + H_{2}O = CH_{3}-CH_{2}-OH + KOH\) Дихромат калия в кислой среде окисляет первичный спирт; при указанном в условии продукте окисление останавливается на альдегиде. \(3CH_{3}-CH_{2}-OH + K_{2}Cr_{2}O_{7} + 4H_{2}SO_{4} \rightarrow 3CH_{3}-CHO + Cr_{2}(SO_{4})_{3} + K_{2}SO_{4} + 7H_{2}O\) Обратный переход к \(X_{1}\) — восстановление карбонильной группы водородом на никеле. \(CH_{3}-CHO + H_{2} \overset{Ni, t}{\rightarrow} CH_{3}-CH_{2}-OH\) Чтобы из двухуглеродного спирта получить вещество с четырьмя атомами углерода и двумя двойными связями, применяют реакцию Лебедева (одновременные дегидрирование и дегидратация). \(2CH_{3}-CH_{2}-OH \overset{ZnO, Al_{2}O_{3}, t}{\rightarrow} CH_{2}=CH-CH=CH_{2} + H_{2}\uparrow + 2H_{2}O\) Избыток брома присоединяется по обеим двойным связям, что и даёт требуемый тетрабромид. \(CH_{2}=CH-CH=CH_{2} + 2Br_{2} \rightarrow CH_{2}Br-CHBr-CHBr-CH_{2}Br\)