Девятый класс Задача 9-1



жүктеу/скачать 1.12 Mb.
бет5/8
Дата25.06.2016
өлшемі1.12 Mb.
#158376
түріЗадача
1   2   3   4   5   6   7   8

Задача 10-2


При пропускании через сине-фиолетовый раствор вещества А бесцветного газа Б выпал чёрный осадок Д и образовался бесцветный раствор веществ З и Ж (реакция 1). При прокаливании осадка Д на воздухе масса Д уменьшилась в 1.2 раза и образовалось вещество В черного цвета и газ Е (реакция 2). Бесцветный раствор, полученный в результате реакции 1, реагирует с избытком горячего раствора щёлочи с выделением газа Г (реакция 3). При добавлении к бесцветному раствору, полученному в результате реакции 1, раствора хлорида бария выпадает белый осадок, нерастворимый в кислотах (реакция 4). Выдерживание твердого вещества А в эксикаторе над безводной щёлочью приводит к уменьшению его массы на 7,3 %.

  1. Определите неизвестные вещества А, Б, В, Г, Д, Е.

  2. Напишите уравнение реакции 1 и назовите вещества Ж и З.

  3. Напишите уравнения реакций 2, 3 и 4.

Решение Задача 10-2. (автор М.Н. Андреев)

  1. Черный цвет имеют, как правило, сульфиды и оксиды переходных металлов. Но поскольку В образуется из Д при прокаливании, то черный осадок Д –сульфид металла, содержащегося в А, а В – оксид этого же металла. Для получения сульфида из А через него необходимо пропустить сероводород (газ – Б). Другие газы (углекислый газ, сернистый газ) дают как правило белые или цветные осадки. Таким образом из раствора А осаждаются сульфиды одно- или двухвалентных металлов общей формулой M+mSm/2(где m-валентность металла). При прокаливании сульфида Д на воздухе образуется оксид металла M+mOm/2 и газ Е. Убыль массы: M(M+mSm/2)/M(M+mOm/2) = (M+16m)/ (M+8m) = 1,2.

M = 32m, при m = 2 M = 64, то есть А – соль меди.

Нерастворимый в кислотах осадок белого цвета – это сульфат бария. Значит, соль А содержит сульфат-ион. Горячая щёлочь может выделять только аммиак (Г-NH3). Итак, соль А содержит Cu, NH3 и SO42–. Кроме того, соль должна содержать кристаллизационную воду, которая поглощается сухой щелочью в эксикаторе. Значит А: [Cu(NH3)4]SO4·nH2O. 7.3 % – это потеря воды: 18n/0.073=246.6n, что при n=1 соответствует молярной массе моногидрата сульфата тетраамминмеди. Итак, А – [Cu(NH3)4]SO4·H2O, Б – H2S, В – CuO, Г – NH3, Д – CuS, Е – SO2.



  1. [Cu(NH3)4]SO4·H2O + 2H2S = CuS↓ + (NH4)2S + (NH4)2SO4 + H2O реакция 1

Ж– (NH4)2S – сульфид аммония, З– (NH4)2SO4 – сульфат аммония.

  1. 2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2 реакция 2

NH4+ + OH- = NH3 + H2O (принимается и в молекулярном виде) реакция 3

SO42- + Ba2+ = BaSO4 (принимается и в молекулярном виде) реакция 4


Система оценивания.

  1. Вывод о том, что речь идет о соединениях меди 2 б

  2. Вывод о присутствии в соли аммиака 1 б

  3. Вывод о присутствии в соли сульфат-иона 1 б

  4. Вывод о присутствии в соли кристаллизационной воды 1 б

  5. Определение веществ Б, В, Г, Д и Е (по 1 б) 5 б

  6. Определение вещества А 1 б

  7. Уравнение реакции 1 4 б

  8. Название веществ Ж и З (по 1 б) 2 б

  9. Уравнения реакций 2, 3 и 4 (по 1 б) 3 б

Итого 20 б

Задача 10-3


Газобаллонная атака на французском фронте, произведенная немцами у бельгийского города Ипр 22.04.1915 г., была первым применением химических средств в большом масштабе. Сравнительно быстро было установлено, что немцы применяют хлор. Поэтому еще в начале мая 1915 г. организации Красного креста приступили к изготовлению первых защитных масок, пропитанных раствором вещества Х, которое и теперь еще иногда называют «антихлор». Однако после их использования во время газовой атаки на русские окопы, произведенной немцами 23.06.1915 в 50 км к западу от Варшавы, стало очевидно, что маски совершенно не защищают от отравления. Поэтому солдаты их бросали или «украшали» ими и прилагавшимися к ним бутылочками с пропитывающей жидкостью попадающиеся на пути деревья. Дело в том, что врачи, организовавшие производство таких масок, не задумались о химической сути процесса нейтрализации хлора «антихлором». Эта ошибка была обнаружена русскими химиками Н.А. Шиловым (1872-1930) и А.М. Беркенгеймом (1867-1938) и побудила к постановке одного из первых научных исследований, касающихся противогазового дела. Такое исследование было выполнено Н.А. Изгарышевым (1884-1956) в Москве в лаборатории профессора Шилова. Уже летом 1915 г. рецепт пропитки масок был изменен, и в нее была введена кальцинированная сода (карбонат натрия), а также глицерин как предохраняющее средство от быстрого высыхания маски. Маска, пропитанная таким раствором, значительно лучше защищала человека от отравления.

  1. Вещество Х в безводном состоянии состоит из трех элементов: Na (массовая доля 29,1 %), S (40,5 %) и O (30,4 %). Установите его молекулярную формулу и назовите его по известной Вам химической номенклатуре.

  2. Как обычно получают вещество Х? Напишите уравнение соответствующей реакции с указанием условий.

  3. В продажу «антихлор» обычно поступает в виде кристаллогидрата (вещество У), массовая доля кислорода в котором составляет 51,6 %. Вычислите молекулярную формулу вещества У, дайте и ему номенклатурное название.

  4. Рецепт пропиточной жидкости для масок 1915 г был следующий (в массовых частях): вещества У 30 частей, соды безводной 10 частей, глицерина чистого 10 частей, воды 70 частей. Рассчитайте массы глицерина, вещества У и воды, которые необходимо добавить к 270 г кристаллической соды (декагидрата карбоната натрия) для приготовления правильного пропиточного раствора.

  5. Что именно становилось причиной тяжелых последствий для человеческого организма в случае применения маски, пропитанной только водным раствором «антихлора»? Напишите уравнения реакций, протекающих при взаимодействии раствора «антихлора» с избытком и недостатком хлора.

  6. А можно ли успешно защититься от хлора маской, пропитанной раствором чистой соды? Аргументируйте свой ответ, напишите уравнение реакции.

  7. Напишите уравнение реакции, поясняющей важнейшую роль соды в составе пропитки, обеспечивающей более хорошую защиту человека от отравления хлором.

  8. Водный раствор «антихлора» обладает довольно высокой реакционной способностью не только по отношению к хлору. Он легко реагирует с бромной и йодной водой, а также растворяет практически нерастворимый в воде бромид серебра. Напишите уравнения этих реакций.

Решение Задача 10-3. (авторы Плюснин П.Е., Емельянов В.А.)

  1. Возьмем 100 г вещества Х. В них содержится 29,1 г или 29,1/23 = 1,27 моль Na, 40,5 г или 40,5/32 = 1,27 моль S, 30,4 г или 30,4/16 = 1,90 моль атомов O. Таким образом, мольное соотношение элементов в веществе Х: Na : S : O = 1,27 :1,27: 1,90 = 1 : 1 : 1,5 или 2 : 2 : 3, т.е. его молекулярная формула Na2S2O3. Сейчас это вещество называется тиосульфат или триоксотиосульфат натрия, а раньше его называли гипосульфит натрия или серноватистокислый натрий.

  2. Тиосульфат натрия обычно получают кипячением порошка серы в водном растворе сульфита натрия:

Na2SO3 + S = Na2S2O3 (1).

Альтернативные способы получения:



- окисление полисульфидов натрия на воздухе:

2Na2Sx + 3O2 = 2Na2S2O3 + 2(х-2)S (1а);



- взаимодействие сероводорода с сернистым газом в щелочном растворе или с сульфитом натрия:

2H2S + 4SO2 + 6NaOH = 3Na2S2O3 + 5H2O (1б) или

2NaHS + 4NaHSO3 = 3Na2S2O3 + 3H2O (1в).


  1. Формула У Na2S2O3*nH2O. Массовое содержание кислорода в нем 100*16*(3+n)/(158+18n) = 51,6. Решая это уравнение, получаем: 1600n + 4800 = 8152,8 + 928,8n, откуда n = 3352,8/671,2 = 5,0. Таким образом, формула У Na2S2O3*5H2O, её название – пентагидрат тиосульфата натрия.

  2. Молярная масса декагидрата карбоната натрия Na2CO3*10H2O составляет 286 г/моль, из которых 106 г/моль приходится на безводную соду и 180 г/моль – на воду. Следовательно, в 270 г кристаллической соды содержится 270*106/286 = 100 г соды безводной и 270*180/286 = 170 г воды. Глицерина по массе требуется столько же, сколько безводной соды, т.е. 100 г, вещества У – в 3 раза больше, т.е. 300 г. Воды требуется в 7 раз больше, чем безводной соды, т.е. 700 г, но 170 г воды уже содержится в кристаллической соде, поэтому ее нужно 700-170 = 530 г.

  3. Избыток хлора:

Na2S2O3 + 5H2O + 4Cl2 = Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl (2).

В случае избытка тиосульфата (а так обычно и бывает, поскольку хлор поступает через маску, содержащую весь тиосульфат), кислоты, образующиеся в результате предыдущей реакции, реагируют с тиосульфатом. Реакция сопровождается выделением газообразного оксида серы(IV), который менее ядовит, чем хлор, но также поражает дыхательную систему человека:

Na2S2O3 + 2HCl = 2NaCl + S + H2O + SO2 (3);

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S + H2O + SO2 (3а).

Если просуммировать реакции 2, 3, 3а получится:

6Na2S2O3 + 4Cl2 = 8NaCl + 2Na2SO4 + 5S + 5SO2 (3б).

При большом избытке тиосульфата возможна и такая реакция:

2Na2S2O3 + Cl2 = 2NaCl + Na2SO4 + 2S + SO2 (3в).



  1. Хлор реагирует и с раствором соды:

2Na2СO3 + Cl2 + H2O = NaCl + NaClО + 2NaHCO3 (4) или при избытке хлора:

Na2СO3 + Cl2 = NaCl + NaClО + CO2 (4а).

Поэтому защиту органов дыхания такая маска Вам на какое-то время обеспечит. Однако, ожоги слизистой оболочки губ и ротовой полости Вы получите, поскольку образующийся в этой реакции гипохлорит натрия – очень сильный окислитель.


  1. Щелочной раствор соды препятствует кислотному разложению тиосульфата с выделением SO2:

2Na2S2O3 + Cl2 + 2Na2СO3 + H2O = 2NaCl + Na2SO4 + 2S + Na2SO3 + 2NaHCO3 (5)

или при избытке хлора:

2Na2S2O3 + Cl2 + Na2СO3 = 2NaCl + Na2SO4 + 2S + Na2SO3 + CO2 (5а).

В качестве правильного ответа можно засчитывать и взаимодействие соды с образующимися в реакции тиосульфата с хлором кислотами:

Na2CO3 + HCl = NaCl + NaHCO3 (5б) или

Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2 (5в)

или запись одной из этих реакций в ионном виде.


  1. Уравнения реакций:

Na2S2O3 + Br2 + H2O = 2HBr + Na2SO4 + S (6);

2Na2S2O3 + I2  2NaI + Na2S4O6 (7);

2Na2S2O3 + AgBr  Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr (8).

Система оценивания.


  1. Молекулярная формула Х 2 б, любое верное название 1 б 3 б

  2. Одно из уравнений реакции 1 (1, 1а, 1б, 1в) 1 б, условия реакции 1 б 2 б

  3. Молекулярная формула У 2 б, название 1 б 3 б

  4. Расчет масс каждого из компонентов (по 1 б) 3 б

  5. Сернистый газ 1 б, уравнение реакции (2) 1 б, любое одно из ур-ний 3 (3, 3а, 3б, 3в) 1 б 3 б

  6. Любое одно из уравнений реакций 4 (4, 4а) 1 б, ожоги 1 б 2 б

  7. Любое одно из уравнений реакций 5 (5, 5а, 5б, 5в) 1 б 1 б

  8. Каждое из уравнений реакций (6-8) (по 1 б) 3 б

Итого 20 б


жүктеу/скачать 1.12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8



©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет