Изучение история стекла на уроках химии
Знаетели Вы человека, который бы не был знаком со стеклом? Думаю, нет… Каждый день мытак или иначе соприкасаемся с эти волшебным материалом, и наша жизнь без негонемыслима. Как же оно появилось на свет и кто его изобрел?
Стеклоизвестно людям около 55 веков. Самые древние образцы обнаружены в Египте. ВИндии, Корее, Японии найдены стеклянные изделия, возраст которых относится к2000 году до нашей эры. Согласно раскопкам, на Руси знали секреты производствастекла более тысячи лет назад. Версий о происхождении стекла много, вотнекоторые из них:
· рукотворноестекло было открыто случайно, как побочный продукт других ремесел. Обжигглиняных изделий происходил в обычных ямах, вырытых в песке, а топливом служиласолома или тростник. Образующаяся при сгорании зола (щелочь) привысокотемпературном контакте с песком дает стекловидную массу.
· другиесчитают стекло побочным продуктом выплавки меди.
· этобыла случайность, по крайней мере, так рассказывает древняя легенда в пересказеПлиния-старшего (79 — 23 гг. до н.э.). В ней говорится, что группа финикийскихкупцов, возвращаясь из Египта с большим грузом глыб селитры, остановиласьотдохнуть на берегу реки в Сирии. Не найдя камней, чтобы поставить посуду дляприготовления ужина, они решили воспользоваться глыбами из своего груза. Огонь,разложенный под массой селитры, продолжал гореть всю ночь. Утром купцы сизумлением увидели, что вместо речного песка и золы там был новый блестящий ипрозрачный материал — образовалось стекло. Сирия была одним из первых местизготовления стекла на земле (по другим версиям это был северо-запад Ирана), афиникийские торговцы продавали изделия из стекла во всех средиземноморскихстранах.
Влюбом случае, изобретение стекла в 2200 году до н. э. попало в список самыхзначимых открытий в истории эволюции материалов. Вслед за керамикой стеклостало вторым обрабатываемым неметаллом из известных на тот момент материалов.
Другойстраной, где изготовление стекла было известно издревле, был Египет. Стеклянныебусы и амулеты находили в гробницах, которые относятся к 7000 году до н. э.Около 1500 года до н. э. египтяне уже делали собственное стекло. Для этого онииспользовали смесь измельчённой кварцевой гальки и песка. Они также обнаружили,что если прибавить к этой смеси кобальт, медь или марганец, то можно получитьстекло голубого, зелёного и пурпурного цвета. После 1200 года до н. э. египтяненаучились отливать стекло в стеклянных формах. Но трубка для выдувания стеклабыла неизвестна вплоть до начала христианской эры, когда её изобрели финикийцы.В некоторых странах мира такими трубками пользуются в стеклодувных мастерских исечас.
Большимиумельцами по части изготовления стекла были римляне, которые первыми началиделать тонкие оконные стекла. Художественными изделиями из стекла прославиласьВенеция. В 13 веке многочисленные заводы по изготовлению изделий из стеклапереместились из Венеции на соседний остров Мурано, из-за частых пожаров,вызываемых круглосуточной работой стекловаренных печей. Итальянский Мурано донастоящего времени — центр изготовления штучных изделий из стекла вручную.
ВXVI-ом веке стекло уже производили по всей Европе. В настоящее время широкоизвестно своей красотой богемское стекло, выпускаемое в Чехии. Далее благодаряизобретению англичанином Джорджем Равенкрофтом в 1674 г. нового способапроизводства хрусталя, был получен более качественный состав стекломассы, чем уитальянских мастеров.
Равенкрофтзаменил поташ оксидом свинца высокой концентрации и получил стекло с высокимисветоотражающими свойствами, которое очень хорошо поддавалось глубокой резке игравировке. Основными странами производства высококачественной хрустальнойстоловой посуды из стекла с высоким содержанием свинца стали Швеция, Англия иИрландия.
Первоеупоминание о русском стекольном заводе — он был построен под Москвой возледеревни Духанино — относится к 1634 году.
11класс
11.1. При полном термическомразложении 100,0 г смеси нитрата и нитрита аммония выделилось 47,69 ггазообразных продуктов (н.у.). Определите состав смеси.
11.2. При сжигании некоторогоорганического вещества в кислороде образуется 16,8 л CO2, 2,80 л N2(н.у.), и 4,50 г H2O. Определите структурную формулу вещества, еслиизвестно, что при действии хлора в присутствии хлорида алюминия оно можетобразовать два изомерных монохлорпроизводных.
11.3. Жидкость Aвзаимодействует с газом B в молярном отношении 1:1. При этом образуетсятвердое белое вещество C, хорошо растворимое в воде. При добавлении кводному раствору, содержащему 1,00 г вещества C, избытка Pb(NO3)2выпадает 1,15 г золотистого осадка D, а при добавлении к такому жераствору C избытка NaClO4 образуется 0,863 г белого осадка E.
Определитевещества A, B, C, D и E.
Напишитеуравнения всех упомянутых в задаче реакций.
Укажитевозможное применение вещества C в органической и неорганической химии.
11.4. При сжигании в токекислорода 10,00 г белого кристаллического вещества было получено 3,820 л CO2(н.у.) и 6,591 г желтого порошка.
Определитевсе перечисленные соединения, если известно, что желтый порошок представляетсобой бинарное соединение переходного металла, содержащее (по даннымхимического анализа) 79,30% металла по массе.
11.5. Из экспериментальныхданных известно, что уравнение скорости реакции разложения озона 2 O3= 3 O2 описывается выражением:
v = k{[O3]2/ [O2]}
Предположите,каков может быть механизм данной реакции.
11.6. Соединения A и Bимеют одинаковый состав C10H14. Соединение Aокисляется подкисленным раствором перманганата калия в жестких условиях собразованием кислоты C в качестве единственного органического продукта.При обработке вещества C гидроксидом натрия образуется соль D, вкоторой все атомы водорода неразличимы. Соединение B окисляетсяподкисленным раствором перманганата калия в более мягких условиях собразованием кислоты E, в качестве единственного органического продукта.Натриевая соль F, полученная из вещества E, также содержит толькоэквивалентные атомы водорода. Известно, что кислота C одноосновна, акислота E — трехосновна.
Определитестроение соединений A, B, C, D, E и F.
Запишитеуравнения упомянутых в тексте задачи реакций окисления A и B,расставьте коэффициенты.
Предложитеметоды синтеза соединений A и B из органических соединений,содержащих в своем составе не более четырех атомов углерода, и любыхнеорганических веществ.
11.7. Газообразное (20 оС,1 атм) вещество X сожгли в кислороде. При этом образовалось толькогазообразное вещество Y, причем количество (моль) полученного вещества Yоказалось в 3 раза больше, чем взятого вещества X. Вещество Xрастворили в воде, а образовавшийся раствор разделили на две равные части.Первую половину сразу же оттитровали раствором щелочи, а вторую оттитровалищелочью после кипячения. В первом случае на титрование было израсходовано вдвоебольшее количество щелочи, чем во втором.
Определитевещества X и Y.
Изобразитеих структурные формулы.
Объяснитерезультаты экспериментов и напишите уравнения реакций.
10 класс
10.1. Смесь щелочного металлас его гидридом (масса смеси 0,59 г) полностью растворили в воде. При этомвыделилось 0,224 л газа (н.у.).
Какойщелочной металл был взят?
Определитесостав смеси в процентах по массе.
10.2. Образец белогокристаллического вещества массой 25,2 г нагрели без доступа воздуха до 300 оС.Продукты разложения последовательно пропустили через трубки, заполненныебезводным сульфатом меди и твердым гидроксидом калия. При этом масса первойтрубки увеличилась на 10,8 г, а масса второй трубки — на 8,8 г. Газ, непоглотившийся содержимым первой и второй трубок, имел плотность 1,25 г/л (прин.у.).
Определитеформулу исходного вещества.
Напишитеуравнения протекающих реакций.
10.3. Юный химик решилполучить иодоводород. Он знал, что хлороводород получают действиемконцентрированной серной кислоты на хлорид натрия. Поэтому для полученияиодоводорода он взял иодид калия, поместил его в колбу с отводной трубкой,соединил трубку с поглотительным сосудом, заполненным водой, и стал по каплямприбавлять концентрированную серную кислоту из капельной воронки. Содержимоеколбы неожиданно окрасилось в бурый цвет и вспенилось. Юный химик испугался,прекратил добавление серной кислоты и быстро залил содержимое колбы водой. Вколбе образовалась желтая суспензия над осадком, а в воздухе стал ощущатьсяотвратительный запах тухлых яиц. Через некоторое время жидкость в колбепостепенно окрасилась в бурый цвет.
Напишитеуравнения реакций хлорида натрия с концентрированной серной кислотой.
Объясните,почему реакция иодида калия с концентрированной серной кислотой протекаетпринципиально по другом, чем при получении хлороводорода.
Напишитеуравнения реакций, которые протекают при описанном в условии задачиэксперименте.
10.4. Сополимеризация этиленаи пропилена приводит к образованию сополимера, в котором звенья каждого измономеров расположены беспорядочно.
Изобразитефрагмент структурной формулы такого сополимера (содержащий 8-10 углеродныхатомов).
Изобразитезвено полимера регулярной структуры, в котором за каждым пропиленовымфрагментом следует этиленовый фрагмент (все пропиленовые фрагментыприсоединяются одной и той же стороной).
Предложитеспособ получения второго полимера.
10.5. Газы A и Bявляются галогенидами элемента X. При растворении в воде 1,00 г веществаA образуется аморфный осадок. Осадок отделили, и к полученному растворуприбавили избыток нитрата серебра. При этом было получено 3,67 г белого творожистогоосадка. При проведении аналогичных операций с веществом B. в результатедобавления нитрата серебра осадок не образуется.
Определитевещества A и B; предложите способы их получения.
Напишитеуравнения реакций, протекающих при растворении A и B в воде.
Какиееще галогениды элемента X вам известны? Изобразите их структурныеформулы. Олимпиадные задачи по химии
Задача1.Бинарное соединение, молекулы которого имеют линейное строение, содержит 47%кислорода по массе. Его можно получить при отщеплении двух молекул воды отнекоторой кислоты, содержащей 61,5% кислорода по массе. О каком соединении идетречь? Какова его структура и методы синтеза?
Задача2.Плотность паров по воздуху у хлорированного предельного углеводорода равна3,19. Определите брутто-формулу вещества. Сколько изомеров существует увещества с такой формулой?
Задача3.Смесь, состоящая из сероводорода и кислорода, находится в закрытом сосуде притемпературе 200 С и давлении несколько ниже атмосферного. Смесь нагрели и дождалисьокончания протекания реакции, после чего температуру довели до исходной. Приэтом давление понизилось на 28,6% по сравнению с первоначальным. Затем в сосуддобавили 80 г кислорода и снова нагревали до прекращения реакции, после чеготемпературу вернули к исходной (200 С). Давление в сосуде стало в 1,43 разавыше первоначального. Определите состав исходной смеси в объемных долях, еслиизвестно, что в конечной смеси еще остался кислород.
Задача4 (краевая олимпиада, 11 класс). Минимальным числом распростаненых илилегкополучаемых реактивов требуется качественно определить 4 неподписанныхводных раствора: серной кислоты, сульфата натрия, соляной кислоты, хлориданатрия. Напишите уравнения протекающих реакций. Осуществите экспериментпрактически.
Задача5.Напишите и уравняйте реакцию окисления комплекса [Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3сернокислым раствором перманаганата калия, если известно, что всеэлементы-восстановители окисляются до высших степеней окисления, методамиэлектронного и электронно-ионного баланса. Определите степени окисленияэлементов в комплексе-восстановителе.
Задача6. Вконцентрированной азотной кислоте растворили 23,70 г вещества А, состоящего из3 элементов, при этом выделяющиеся газы снова пропускали через тот же раствор.К получившемуся раствору добавили избыток раствора хлорида бария. При этомобразуется 34,95 г белого осадка. Определить вещество А и написать уравнениявсех проведенных реакций.
Задача7. Приобработке смеси двух твердых веществ А и Б горячей концентрированной азотнойкислотой образуется газ В, раствор вещества Г и осадок Д. При нагревании этойже смеси до 150-200°C видимых изменений не происходит, а при сильномпрокаливании при 800-900°C без доступа воздуха образуются только два продукта:металл М и газообразное при нормальных условиях вещество Е. Они устойчивы вусловиях опыта. Те же продукты образуются при прокаливании смеси веществ А и Д.Пропускание газа Е через известковую воду приводит к выпадению осадка, которыйпотом полностью растворяется, образуя вещество Ж. При длительном нагревании при450 С порошка металла М на воздухе образуется соединение З с массовой долейкислорода 9,334%. Вещество З полностью растворяется в избытке щелочи и лишьчастично в избытке разбавленной азотной кислоты. Назовите все перечисленныевещества. Напишите уравнения упомянутых реакций.
Задача8. Вразбавленной серной кислоте растворили 16,8 г некоторого металла. Определитеметалл если известно, что на реакцию израсходовалось 14,7 г серной кислоты.
Задача9.Некоторый газ был смешан с аргоном в объемном отношении 1:9. Через трубку сраскаленными магниевыми стружками (800 С) пропустили 5,6 л (н.у.) этой смеси.Из трубки выходил чистый аргон, а масса твердого содержимого увеличилась на3,02 г. Растворимая в холодной воде часть содержимого трубки составила 2,38 г.При действии раствора нитрата серебра на полученный раствор образовалось 7,13 гбелого осадка, не растворимого в разбавленных кислотах, но растворимого вводном растворе аммиака. Твердый остаток в трубке был обработан разбавленной солянойкислотой. Нерастворившаяся часть составила 1,86 г, а после прокаливания навоздухе уменьшилась до 1,56 г. Остаток представлял собой бесцветную соль.
Определитемолекулярную формулу газа. Объясните указанные превращения. Благодаря какимсвойствам этот газ находит применение?
Задача10.Предложите способ разделения смеси железных опилок, порошкообразной серы,оксида меди (II) и оксида цинка. Все эти вещества должны после разделениянаходится в том же химическом соединении в котором они присутствуют в смеси.Напишите уравнения используемых реакций. Предложите вариант разделенияиспользуя только химические процессы.
Задача11.Смесь водорода и аммиака пропустили через нагретую трубку с избытком оксидамеди (II) массой 107,33 г. Объем собранного газа после трубки составил 5,6 л(н.у.). Содержимое трубки перемешали и разделили на 2 равные части. Первуючасть нагрели в атмосфере кислорода и ее масса увеличилась на 6,8 г. Вторуючасть полностью растворили в 2 л 20% азотной кислоты (плотность 1,19 г/см3). Найтисостав исходной газовой смеси в объемных процентах и массовую долю нитрата медив полученном растворе. Ответы на олимпиадные задачипо химии
Задача1.Обозначим молекулярную массу бинарного соединения за М. Если молекула оксидасодержит n атомов кислорода, то молекула кислоты имеет n+2 атомов кислорода, аее молекулярная масса равна М+36. Решаем систему уравнений: 16n/M=0,47 и16(n+2)/(M+36)=0,615 относительно n и М. Получаем М=68, n=2. Следовательноформула имеет вид ЭxO2 и 1 моль оксида содержит 68-16*2=36г второго элемента. Далее проверяем все полученные значения x:
приx=1 атомная масса элемента равна 36, что близко к Cl, но оксид ClO2 получаетсяиз HClO3 с отщеплением всего 1/2 молекулы воды на молекулу кислоты и еще свыделением кислорода, что не соотвествует условиям задачи;
приx=2 атомная масса элемента равна 16, что соотвествует кислороду, но O3 неявляется бинарным соединением;
приx=3 атомная масса элемента равна 12, что соответствует оксиду C3O2,образующемуся из малоновой кислоты CH2(COOH)2 с отщеплением 2 молекул воды иимеет линейное строение, что соответствует условиям; при x=4 атомная массаэлемента равна 9, что соотвествует бериллию, но оксид Be4O2 не существует;
приx=5 атомная масса элемента равна 7,2, что близко к атомной массе лития, но призначениях x>4 значение валентности элемента становится меньше 1, чтоневозможжно.
Следовательноформула оксида C3O2. Его структура O=C=C=C=O; получают его дегидратациеймалоновой кислоты.
Задача2. Поплотности паров по воздуху вычисляем молекулярную массу соединенияMr=3,19*29=92,5. Согласно условиям задачи у нас хлорированный предельныйуглеводород, т.е. имеет формулу CnH2n+2-xClx.Следовательно, молекулярная масса будет рассчитыватся по формулеMr=12n+1(2n+2-x)+35,5x=92,5. Легко заметить, что дробная часть молекулярноймассы существует только при нечетных значениях x. При x=3 35,5*3=106,5, чтобольше молекулярной массы, следовательно x=1. Отсюда вычисляем n:12n+2n+2-1=92,5-35,5, откуда n=4 и формула вещества C4H9Cl. Вещество с такойформулой имеет 5 изомеров (у 2-хлорбутана 2 оптических изомера).
Задача3. Взависимости от объемных соотношений реагирующих веществ могут протекать 2реакции:
2H2S+ 3O2 → 2H2O + 2SO2 (1)
2H2S+ O2 → 2H2O + 2S (2)
Еслиотношение H2S/O2=2/3, то протекает реакция (1) и начальное давление уменьшаетсяна 20%; если отношение H2S/O2=2/1, то протекает реакция (2) и начальноедавление уменьшается на 33,3%. По условиям задачи давление уменьшилось на28,6%, то есть обе реакции протекают одновременно. Пусть x — количество мольвзятого сероводорода и образовавшейся воды, y — количество моль взятогокислорода, z — количество моль диоксида серы, a — количество моль серы. Тогдаполучаем: a+z=x и 0,5a+1,5z=y, откуда высчитываем z=y-0,5x. При постоянныхтемпературе и объеме (по условиям задачи) давление пропорционально количествумолей газообразных веществ. Откуда получаем уравнение 1:p/(1-0,286)p=(x+y)/(x+y-0,5x), где p — давление смеси. После введения 2,5 молькислорода (80/32 г/моль) вся сера сгорела (т.к. в конечной смеси осталсякислород). В этом случае взаимодействием x моль сероводорода с 1,5x молькислорода образуется x моль паров воды и x моль двуокиси серы. После реакции всосуде содержатся 2x+y+2,5-1,5x=y+0,5x+2,5 моль газов. Из чего составляемуравнение 2: p/1,43p=(x+y)/(y+0,5x+2,5). После решения системы уравнений 1 и 2получаем x=2 моль, y=1,5 моль. Соответственно объемные доли: H2S=2/3,5=0,57,O2=1,5/3,5=0,43, т.е. в исходной смеси было 57 об% сероводорода и 43 об%кислорода.
Задача4.Количество реактивов — 1. Это водный раствор гидрокарбоната кальция. Уравненияреакций:
Ca(HCO3)2+ H2SO4 → CaSO4 (осадок) + 2CO2 (выделение газа) + 2H2O
Ca(HCO3)2+ 2HCl → CaCl2 + 2CO2 (выделение газа) + 2H2O
Ca(HCO3)2+ Na2SO4 → CaSO4 (осадок) + 2NaHCO3
Ca(HCO3)2+ 2NaCl → CaCl2 + 2NaHCO3
Задача5. Зарядкатиона равен +3, аниона -4. Мочевина электронейтральна, ион CN-имеет заряд -1, поэтому в катионе хром имеет степень окисления +3, а в анионе+2. Остальные степени окисления — обычные.
Схемареакции:
[Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3+ KMnO4 + H2SO4 → K2Cr2O7 + KNO3 + CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
Поспособу электронного баланса:
4Cr+3 — 12e- → 4Cr+6
48N-3 — 384e- → 48N+5
3Cr+2 — 12e- → 3Cr+6
18C+2 — 36e- → 18C+4
18N-3 — 144e- → 18N+5
Mn+7+ 5e- → Mn+2
Вреакции отдается 588 электронов и принимается 5 электронов. Еще следуетполученные коэффициенты умножить на 2, чтоб получить четное число атомов хрома(для дихромат-иона). Окончательное уравнение:
10[Cr(CO(NH2)2)6]4[Cr(CN)6]3+ 1176KMnO4 + 1399H2SO4 → 35K2Cr2O7 + 660KNO3 + 420CO2 + 223K2SO4 +1176MnSO4 + 1879H2O
Электронно-ионныйбаланс:
8[Cr(CO(NH2)2)6]3++ 364H2O — 792e- → 4Cr2O72- + 48CO2 + 96NO3-+ 92OH-
6[Cr(CN)6]4-+ 201H2O — 384e- → 3Cr2O72- + 36CO2 + 36NO3-+ 402H+
MnO4-+ 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
Итого:
40[Cr(CO(NH2)2)6]3++ 30[Cr(CN)6]4- + 1176MnO4- + 2798H+ →35Cr2O72- + 660NO3- + 420CO2 + 1176Mn2+ +1879H2O
Задача6.Выпадение осадка в сильнокислой среде ведёт к мысли, что это сульфат бария. Новыделение газов при растворении в азотной кислоте наводит на мысль, что реакцияокислительно-восстановительная. С образованием сульфата мог прореагироватьсульфит. Обозначим сульфит как MenSO3. Стабильныесульфиты известны для одно- и двухвалентных металлов. Соответственно n = 1 или2.
Mr(BaSO4)= 233,40 г/моль, значит образовалось 34,95/233,40 = 0,15 моль сульфата бария.Так как из 1 моль сульфита образуется 1 моль сульфата, следовательнопрореагировало 0,15 моль сульфит-иона, что составит 0,15*80,1 = 12 г от массывещества А. 23,7 г вещества А относятся к его молярной массе, как 12 гсульфит-иона относятся к молярной массе сульфит-иона. Но молярная массавещества А равна Mr = n * Mr(Me) + 80,1. Получаем: (n * Mr(Me) + 80,1)/80,1 =23,7/12, откуда Mr(Me) = 78,1/n. Если n=1 то Ar(Me) = 78,1 — такого металланет, если n = 2 то Ar(Me) = 39,05, что соответствует калию. Следовательновещество А это сульфит калия.
Реакции:
K2SO3+ 2HNO3 → K2SO4 + 2NO2 + H2O
K2SO4+ BaCl2 → BaSO4 + 2KCl
Задача7.Вещество З — это оксид. Пусть его состав MexOy. Тогда егомолекулярная масса Mr = Ar(Me) * x + 16 * y. Отсюда вычисляем, что массоваядоля кислорода = 0,09334 = 16y / (x * Ar(Me) + 16y). Выводим Ar(Me) = 155,25 *y/x. При x = 1,2,4 нет решений ни при каких значениях y. При x = 3 и y = 1,2,5- нет решений, при y = 4 — это Pb3O4. Получаем реакции:
3Pb+ 2O2 → Pb3O4
Pb3O4+ 6NaOH + 4H2O → 2Na2[Pb(OH)4] + Na2[Pb(OH)6]
Pb3O4+ 4HNO3 → 2Pb(NO3)2 + PbO2 +2H2O
ГазЕ — это CO2 или SO2, так как с гидроксидом кальция онобразует осадок, который затем растворяется. Углекислый газ следует исключить,так как любое соединение свинца, углерода и кислорода при действииконцентрированной азотной кислоты при нагревании растворяется полностью. ЗначитЕ это сернистый газ, тогда Д — это сульфат свинца (II). Если Д — сульфат свинца(II), то А — сера или сульфид свинца, но так как смесь до 200 С не изменяется,то серу следует исключить, следовательно А — это PbS. Поскольку вещество А несодержит кислорода, то Б обязательно должно его содержать, а также он можетсодержать свинец и серу. Если Б не содержит свинца то это сернистый газ, что неподходит; также не подходит оксид серы (VI). Следовательно Б содержит свинец.Если Б содержит серу, то возможны только два варианта — сульфит или сульфатсвинца. Оба не подходят, так как при обработке горячей концентрированной азотнойкислотой образуют нерастворимый сульфат свинца и в растворе ничего не остается.Следовательно Б не содержит серы и является оксидом свинца. Из 3 окисловподходит только PbO, так как при реакции с азотной кислотой с другими окисламисвинца в осадке всегда будет еще и PbO2. Значит получаем ещеследующие реакции:
PbS+ 8HNO3 → PbSO4 + H2O + 8NO2
PbO+ 2HNO2 → Pb(NO3)2 + H2O
PbS+ PbSO4 → 2Pb + 2SO2
Ca(OH)2+ SO2 → CaSO3 + H2O
CaSO3+ SO2 + H2O → Ca(HSO3)2
PbS+ 2PbO → 3Pb + SO2
Задача8. Массаметалла относится к массе серной кислоты, как масса эквивалента металлаотносится к массе эквивалента серной кислоты. Отсюда получаем: Э(Me) =m(Me)*Э(H2SO4)/m(H2SO4) = 16,8 * 49 / 14,7 = 56. Перебирая вариантывалентностей получаем, что подходит только металл с формулой сульфата MeSO4 иAr = 112, что соответствует кадмию.
Задача9. Всмеси искомого газа содержалось 0,1 часть, следовательно через трубкупропустили 0,56 * 22,4 = 0,025 моля неизвестного газа, который имеет массу 3,02г, то есть его Mr составляет 121 г/моль. Растворимая в воде часть содержимоготрубки это хлорид магния. Массу хлора находим из массы хлорида серебра и онасоставляет 1,77 г или 0,05 моля атомов хлора, то есть в состав газа входят 2атома хлора (71 а.е.м.). Оставшиеся 50 а.е.м. приходится на элементы, которые содной стороны дают с магнием соль не растворимую в воде и соляной кислоте, а сдругой стороны при прокаливании на воздухе образует газообразный оксид (диоксидсеры не подходит, так как сульфид магния — растворим). В нерастворимом остаткевозможно наличие углерода в количестве 1,86-1,56 = 0,3 г или 0,025 моль, т.е. всостав газа будет входить 1 атом углерода. На долю оставшихся элементовприходится 38 а.е.м. Это может быть атом двухвалентного элемента (такого нет)или 2 атома фтора. Тогда оставшаяся соль — фторид магния (он не растворим вводе и соляной кислоте). Значит неизвестный газ — CCl2F2 (фреон-12). Ониспользуется в промышленности в холодильных установках и аэрозольных баллонахблагодаря своей инертности и нетоксичности.
Задача10. С использованиемфизических процессов. Из всех компонентов железо обладает магнетизмом и егоможно отделить магнитом завернутым в пластиковый пакет или бумагу. Оксидырастворяем в соляной кислоте и отфильтровываем серу. Полученный растворобрабатываем избытком щелочи, получая осадок гидроксида меди и растворгидроксокомплекса цинка. Раствор гидроксокомплекса цинка обрабатываем кислотойдобавляя ее по каплям для полного осаждения гидроксида цинка. Полученныегидроксиды нагревают на воздухе с образованием оксидов.
Используятолько химические процессы. Использовать кислоту нельзя, так как образующаясясоль меди прореагирует с железом усложняя разделение. Поэтому смесьобрабатывают избытком щелочи для растворения оксида цинка. Отфильтровываютнерастворившиеся компоненты. Из раствора гидроксокомплекса цинка оксид цинкавыделяют осаждением гидроксида и его термическим разложением. Остатокобрабатывают раствором хлорида висмута (или палладия). При этом железорастворяется, а висмут осаждается. Из раствора хлорида железа железорегенерируют реакцией его с оксалатом натрия и термическим разложением оксалатажелеза. Оставшийся осадок обрабатывают соляной кислотой для растворения оксидамеди. Из раствора хлорида меди оксид получают осаждением гидроксида и еготермическим разложением. Оставшуюся смесь висмута и серы обрабатываютразбавленной азотной кислотой для растворения висмута.
ZnO+ 2HCl → ZnCl2 + H2O
CuO+ 2HCl → CuCl2 + H2O
ZnCl2+ 4NaOH → Na2Zn(OH)4 + 2NaCl
CuCl2+ 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaCl
Na2Zn(OH)4+ 2HCl → Zn(OH)2 + 2NaCl + 2H2O
Cu(OH)2→ CuO + H2O
Zn(OH)2→ ZnO + H2O
ZnO+ 2NaOH + H2O → Na2Zn(OH)4
3Fe+ 2BiCl3 → 3FeCl2 + 2Bi
FeCl2+ Na2C2O4 → FeC2O4 + 2NaCl
FeC2O4→ Fe + 2CO2
Bi+ 4HNO3 → Bi(NO3)3 + NO + 2H2O
Задача11.Реакции, описанные в задаче:
CuO+ H2 → Cu + H2O
3CuO+ 2NH3 → 3Cu + N2 + 3H2O
2Cu+ O2 → 2CuO
CuO+ 2HNO3 → Cu(NO3)2 + H2O
3Cu+ 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Посколькуна выходе из трубке получено 5,6/22,4 = 0,25 моль азота, значит в реакциювступило 3 * 0,25 = 0,75 моль оксида меди и 2 * 0,25 = 0,5 моль аммиака. Припрокаливании в кислороде разница масс составила 6,8 г за счет присоединениякислорода, что составляет 6,8/32 = 0,2125 моль. Значит в реакцию вступило 2 *0,2125 = 0,425 моль меди. А всего было восстановлено в 2 раза больше меди, т.е.0,85 моль. Из этого количества 0,75 моль восстановлено аммиаком, а 0,85-0,75 =0,1 моль — водородом. Следовательно в исходной смеси содержалось 0,1 мольводорода и 0,75 моль аммиака, что в объемных процентах составит соответственно0,1*100/0,85=11,8% и 0,75*100/0,85=88,2%.
Всегооксида меди было 107,33/79,5 = 1,35 моль. В реакции вступило 0,85 моль,следовательно 1,35-0,85 = 0,5 моль оксида осталось непрореагировавшим. Крометого образовалось 0,85 моль меди. Половина этой смеси, т.е. 0,25 моль оксидамеди и 0,425 моль меди была растворена в азотной кислоте. Масса получившегосянитрата меди (0,25+0,425)*187,5=126,5 г. Масса раствора = m(Cu) + m(CuO) +m(р-ра HNO3) — m(NO) = 0,425*63,5 + 0,25*79,5 + 2000*1,19 + 2*0,425*30 =2418,36 г. Отсуда массовая доля нитрата меди = 126,5*100/2418,36 = 5,2%.