Определите объём (л) оксида серы(IV) (н.у.), который может быть получен из 12 кг пирита с содержанием основного вещества 90%. (Запишите число с точностью до целых.) Ответ в литрах (л).

Примеси — это посторонние вещества, содержащиеся в образце вместе с основным (нужным нам) веществом. В реакцию вступает только основное вещество, поэтому сначала находим его массу по массовой доле. Масса пирита, вступающего в реакцию: \(m(FeS_{2}) = 12000 \cdot 0{,}9 = 10800\) г Молярная масса пирита: \(M(FeS_{2}) = 56 + 2 \cdot 32 = 120\) г/моль, тогда \(n(FeS_{2}) = \dfrac{10800}{120} = 90\) моль Обжиг пирита: \(4FeS_{2} + 11O_{2} \overset{t}{\rightarrow} 2Fe_{2}O_{3} + 8SO_{2}\uparrow\) По уравнению \(n(FeS_{2}) : n(SO_{2}) = 4 : 8 = 1 : 2\), то есть из одного моль пирита получается два моль оксида серы(IV): \(n(SO_{2}) = 2 \cdot 90 = 180\) моль Объём газа при нормальных условиях: \(V(SO_{2}) = n \cdot V_{m} = 180 \cdot 22{,}4 = 4032\) л Ответ: 4032

Для выполнения задания 29 используйте следующий перечень веществ: карбонат магния, бромид калия, серная кислота, перманганат калия, сульфид натрия, гидроксид калия. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещество-окислитель и вещество-восстановитель, реакция между которыми в соответствующей среде протекает с образованием твёрдого при обычных условиях простого вещества и раствора трёх 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.

\(5Na_{2}S + 2KMnO_{4} + 8H_{2}SO_{4} = 5S\downarrow + 2MnSO_{4} + 5Na_{2}SO_{4} + K_{2}SO_{4} + 8H_{2}O\) Электронный баланс: \(2\ |\ Mn^{+7} + 5e \rightarrow Mn^{+2}\) \(5\ |\ S^{-2} - 2e \rightarrow S^{0}\) Окислитель — \(KMnO_{4}\) (\(Mn{+7}\)). Восстановитель — \(Na_{2}S\) \((S^{-2})\). Подробный разбор По условию нужны окислитель и восстановитель, дающие твёрдое простое вещество и раствор трёх солей. Из перечня окислителем может быть только \(KMnO_{4}\) (марганец в высшей степени окисления \(+7\)), а восстановителем — \(Na_{2}S\): сера в степени окисления \(-2\) отдаёт электроны и переходит в простое вещество — твёрдую серу \(S\). Третьим веществом-средой берём серную кислоту: в кислой среде \(Mn^{+7}\) восстанавливается до \(Mn^{+2}\), и в растворе оказываются три соли — \(MnSO_{4}\), \(Na_{2}SO_{4}\) и \(K_{2}SO_{4}\). Уравнение реакции: \(5Na_{2}S + 2KMnO_{4} + 8H_{2}SO_{4} = 5S\downarrow + 2MnSO_{4} + 5Na_{2}SO_{4} + K_{2}SO_{4} + 8H_{2}O\) Электронный баланс: \(2\ |\ Mn^{+7} + 5e \rightarrow Mn^{+2}\) \(5\ |\ S^{-2} - 2e \rightarrow S^{0}\) Окислитель — \(KMnO_{4}\) за счёт марганца в степени окисления \(+7\) (он принимает электроны). Восстановитель — \(Na_{2}S\) за счёт серы в степени окисления \(-2\) (она отдаёт электроны).

Для выполнения задания 30 используйте следующий перечень веществ: карбонат магния, бромид калия, серная кислота, перманганат калия, сульфид натрия, гидроксид калия. Допустимо использование водных растворов веществ. Из предложенного перечня выберите вещества, между которыми протекает реакция ионного обмена с растворением осадка и выделением газа. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионные уравнения только одной возможной реакции.

\(MgCO_{3} + H_{2}SO_{4} = MgSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) \(MgCO_{3} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} = Mg^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) \(MgCO_{3} + 2H^{+} = Mg^{2+} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Подробный разбор Реакция ионного обмена с растворением осадка и выделением газа — это действие сильной кислоты на нерастворимый карбонат: осадок \(MgCO_{3}\) переходит в раствор в виде растворимой соли, а угольная кислота сразу распадается с выделением \(CO_{2}\). Из перечня подходят карбонат магния (нерастворимый осадок) и серная кислота. Молекулярное уравнение: \(MgCO_{3} + H_{2}SO_{4} = MgSO_{4} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Полное ионное уравнение. На ионы расписываем только сильный электролит-кислоту и растворимую соль \(MgSO_{4}\); \(MgCO_{3}\) — осадок, \(H_{2}O\) — слабый электролит, \(CO_{2}\) — газ, поэтому они остаются в молекулярном виде: \(MgCO_{3} + 2H^{+} + SO_{4}^{2-} = Mg^{2+} + SO_{4}^{2-} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Сокращённое ионное уравнение — вычёркиваем ионы-наблюдатели \(SO_{4}^{2-}\), которые есть в обеих частях: \(MgCO_{3} + 2H^{+} = Mg^{2+} + H_{2}O + CO_{2}\uparrow\) Оба признака выполнены одновременно: осадок \(MgCO_{3}\) исчезает (растворяется), и выделяется газ \(CO_{2}\). Именно поэтому в записи сокращённого уравнения \(MgCO_{3}\) стоит целой формулой — растворяется он не как набор ионов в растворе, а как твёрдое вещество под действием ионов \(H^{+}\).

Железную окалину растворили в концентрированной азотной кислоте. К полученному раствору добавили раствор гидроксида натрия. Выделившийся осадок отделили и прокалили. Образовавшийся твёрдый остаток сплавили с железом. Напишите уравнения четырёх описанных реакций.

1) Fe3O4 + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO2(газ) + 5H2O 2) Fe(NO3)3 + 3NaOH = 3NaNO3 + Fe(OH)3(осадок) 3) 2Fe(OH)3 --t--> Fe2O3 + 3H2O(газ) 4) Fe2O3 + Fe --t--> 3FeO Подробный разбор Железная окалина — это смешанный оксид \(Fe_{3}O_{4}\) (\(FeO \cdot Fe_{2}O_{3}\)), в котором железо есть и в степени окисления \(+2\), и в \(+3\). Концентрированная \(HNO_{3}\) — сильный окислитель, поэтому железо целиком переходит в \(+3\), а азот восстанавливается до \(NO_{2}\): \(Fe_{3}O_{4} + 10HNO_{3} = 3Fe(NO_{3})_{3} + NO_{2}\uparrow + 5H_{2}O\) \(Fe(NO_{3})_{3} + 3NaOH = 3NaNO_{3} + Fe(OH)_{3}\downarrow\) \(2Fe(OH)_{3} \overset{t}{\rightarrow} Fe_{2}O_{3} + 3H_{2}O\uparrow\) \(Fe_{2}O_{3} + Fe \overset{t}{\rightarrow} 3FeO\) Пояснения к переходам: во второй реакции щёлочь осаждает бурый \(Fe(OH)_{3}\) — гидроксид железа(III) в воде нерастворим, поэтому его и «отделили»; прокаливание \(Fe(OH)_{3}\) — обычное разложение гидроксида на оксид и воду, твёрдый остаток — \(Fe_{2}O_{3}\); в последней реакции железо выступает восстановителем: \(Fe^{0}\) и \(Fe^{+3}\) «усредняются» до \(Fe^{+2}\), поэтому продукт сплавления — \(FeO\).

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

\(X_{1}\) — 2-бром-2-метилбутан \((CH_{3})_{2}CBr-CH_{2}-CH_{3}\): третичный галогеналкан, потому что при действии \(NH_{3}\) он даёт соль амина именно третичного строения, а при отщеплении \(HBr\) — алкен. \(X_{2}\) — 2-метилбутан-2-амин \((CH_{3})_{2}C(NH_{2})-CH_{2}-CH_{3}\): свободный амин, выделенный из аммонийной соли. Аммиак замещает бром, и избыток \(NH_{3}\) сразу связывает выделяющийся \(HBr\) — продукт получается в виде соли: \((CH_{3})_{2}CBr-CH_{2}-CH_{3} + NH_{3} \rightarrow (CH_{3})_{2}C(NH_{3}^{+}Br^{-})-CH_{2}-CH_{3}\) Щёлочь вытесняет более слабое основание — амин: \((CH_{3})_{2}C(NH_{3}^{+}Br^{-})-CH_{2}-CH_{3} + NaOH \rightarrow (CH_{3})_{2}C(NH_{2})-CH_{2}-CH_{3} + NaBr + H_{2}O\) Первичная аминогруппа с азотистой кислотой заменяется на \(OH\) с выделением азота: \((CH_{3})_{2}C(NH_{2})-CH_{2}-CH_{3} + HNO_{2} \rightarrow (CH_{3})_{2}C(OH)-CH_{2}-CH_{3} + N_{2}\uparrow + H_{2}O\) Спиртовой раствор щёлочи даёт элиминирование; по правилу Зайцева водород уходит от менее гидрированного соседнего атома углерода, поэтому \(X_{3}\) — 2-метилбут-2-ен: \((CH_{3})_{2}CBr-CH_{2}-CH_{3} + KOH_{(спирт.)} \overset{t}{\rightarrow} (CH_{3})_{2}C=CH-CH_{3} + KBr + H_{2}O\) Жёсткое окисление разрывает двойную связь: от углерода без водорода остаётся кетон \(X_{4}\) (ацетон), от углерода с водородом — карбоновая кислота \(X_{5}\) (уксусная): \(5(CH_{3})_{2}C=CH-CH_{3} + 6KMnO_{4} + 9H_{2}SO_{4} \overset{t}{\rightarrow} 5CH_{3}-CO-CH_{3} + 5CH_{3}-COOH + 6MnSO_{4} + 3K_{2}SO_{4} + 9H_{2}O\)