Десятый класс Задача 10-1

Десятый класс

Задача 10-1

При действии на полученный раствор избытка раствора гидроксида натрия выделилось 7.36 л (с.у.) газа А с резким характерным запахом. Известно, что Х – простое вещество, а Х₁, Х₂ и Х₃ – бинарные соединения элемента Х. Газы взяты в объемном соотношении: Х : Х₁: Х₂ : Х₃ = 1:2:3:4. Массовый процент Х в ряду Х₁– Х₂ – Х₃ увеличивается.

1. 
   Определите газы А, Х, Х₁, Х₂ и Х₃.
   
2. 
   При добавлении какого газа В к газу Х в реакции с магнием получаются такие же продукты, как и при взаимодействии с магнием веществ Х₁, Х₂ и Х₃?
   
3. 
   Чему равна суммарная масса магния, помещенного во все четыре сосуда?
   
4. 
   Напишите уравнения всех упомянутых реакций (1-8).
   

Mg может гореть в простых веществах, например в кислороде, азоте, хлоре, а также в некоторых оксидах. Три газообразных оксида одного и того же элемента, поддерживающих горение, – это оксиды азота. NO₂ , NO и N₂O. Задача имеет два решения:

РЕШЕНИЕ 1

1. 
   NO₂ (ω_N = 14/46=0.3) NO (ω_N = 14/30=0.47) и N₂O (ω_N = 28/44=0.63) – процентное содержание в оксидах азота увеличивается.
   
2. 
   Х – N₂, Х₁ – NO_2, Х₂ – NO, Х₃ – N₂O.
   

3Mg + N₂ = Mg₃N₂ реакция 1

3х x x

7Mg + 2NO₂ = 4MgO + Mg₃N₂ реакция 2*

5Mg + 2NO = 2MgO + Mg₃N₂ реакция 3*

7.5х 3x 3x 1.5x

4Mg + N₂O= MgO + Mg₃N₂ реакция 4*

16х 4x 4x 4x

*Вместо реакций 2-4 возможно написание сумм 2-х реакций:

4Mg + 2NO2 = 4MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

2Mg + 2NO = 2MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

Mg + N2O= MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O реакция 5

Mg₃N₂ + 8HCl = 3MgCl₂ + 2NH₄Cl реакция 6

При действии щелочи выделяется NH₃ с резким характерным запахом:

NH₄Cl + NaOH = NH₃↑ + NaCl + H₂O реакция 7

Газ А – аммиак

ν(NH₃) = ν(NH₄Cl) = PV/RT = (101·7.36)/(8.314·298) = 0.30 моль

Отсюда ν(Mg₃N₂) = 0.15 моль (реакция 6)

0.15 = х + х + 1.5х + 4х (реакции 1-4), отсюда х = 0.15/7.5 = 0.02 моль

3. 
   Газ В – кислород:
   

4. 
   m(Mg) = 24(3x + 7x +7.5x + 16x ) = 24·33.5x = 24·33.5·0.02 = 16.08 грамма.
   

1. 
   N₂O (ω_О = 16/44=0.36), NO (ω_О = 16/30=0.53) и NO₂ (ω_О = 32/46=0.70) – процентное содержание кислорода в оксидах азота увеличивается.
   
2. 
   Х – O₂, Х₁ – N₂O_, Х₂ – NO, Х₃ – NO₂.
   

2Mg + O₂ = 2MgO реакция 1

2х x 2x

4Mg + N₂O= MgO + Mg₃N₂ реакция 2*

5Mg + 2NO = 2MgO + Mg₃N₂ реакция 3*

7.5х 3x 3x 1.5x

7Mg + 2NO₂ = 4MgO + Mg₃N₂ реакция 4*

14х 4x 8x 2x

*Вместо реакций 2-4 возможно написание сумм 2-х реакций:

4Mg + 2NO2 = 4MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

Mg + N2O= MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

2Mg + 2NO = 2MgO + N2 3Mg + N2 = Mg3N2

MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O реакция 5

Mg₃N₂ + 8HCl = 3MgCl₂ + 2NH₄Cl реакция 6

При действии щелочи выделяется NH₃ с резким характерным запахом:

NH₄Cl + NaOH = NH₃↑ + NaCl + H₂O реакция 7

Газ А – аммиак

ν(NH₃) = ν(NH₄Cl) = PV/RT = (101·7.36)/(8.314·298) = 0.30 моль

Отсюда ν(Mg₃N₂) = 0.15 моль (реакция 6)

0.15 = 2х + 1.5х + 2х = 5.5х (реакции 2-4), отсюда х = 0.15/5.5 = 0.0273 моль

3. 
   Газ В – азот:
   

4. 
   m(Mg) = 24(2x + 8x +7.5x + 14x ) = 24·31.5x = 24·31.5·0.0273 = 20.6 грамма.
   

В случае, если приведены два решения, оценивается одно из двух решений, в котором набрано большее число баллов.

1. 
   Определение газов А, Х, Х₁, Х₂ и Х₃(по 2 б) 10 б
   
2. 
   Определение газа В 0,5 б
   
3. 
   Расчет массы магния 1,5 б
   
4. 
   Уравнение восьми реакции (по 1 б) 8 б