Решение химических задач С2 материал для подготовки к егэ (гиа, химия, 11 класс) по теме
1. Смесь двух газов, не имеющих цвета и запаха А и Б пропустили при нагревании над катализатором, содержащим железо. Образующийся газ В пропустили в раствор бромоводородной кислоты, произошла реакция нейтрализации. Раствор выпарили и остаток нагрели с едким кали, в результате выделился бесцветный газ В с резким запахом. При сжигании газа В на воздухе образуются вода и газ А. Напишите уравнение описанных реакций.
Нейтрализовать раствор кислоты можно веществом, проявляющим основные свойства. Так как при нагревании продукта реакции с едким кали выделился газ с резким запахом и газ, обладающий основными свойствами, то этот газ - аммиак NH 3.
1 уравнение - синтез аммиака из азота и водорода;
2 уравнение - нейтрализация кислоты;
3 уравнение - качественная реакция на аммиак со щелочью;
4 уравнение - горение аммиака на воздухе, при этом выделяется азот
Газы - N 2, H 2 и NH 3.
1) N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3
2) NH 3 + HВr = NH 4 Br
3) NH 4 Br + КOH = КBr + H 2 O + NH 3 ↑
4) 4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6 H 2 O
2. Сернистый газ пропустим через раствор перекиси водорода. Выпарили воду и к остатку добавили магниевую стружку. Выделяющийся газ пропустили через раствор медного купороса. Выпавший осадок чёрного цвета отделили и подвергли обжигу. Напишите уравнение описанных реакций.
В сернистом газе степень окисления серы +4. Следовательно, он может быть и окислителем, и восстановителем. С сильным окислителем сера будет восстановителем и повысит степень окисления до +6 (т.е. образуется H 2 SO 4 ) (1 уравнение).
После выпаривания H 2 O образуется концентрированная серная кислота, которая, взаимодействуя с Мg(активный металл) даст сероводород (2). Сульфат меди - II, реагируя с сероводородом, даст сульфид меди - осадок чёрного цвета (3). При обжиге сульфидов образуются оксид серы (IV) и оксид металла (4).
1) SO 2 + H 2 O 2 = H 2 SO 4
2) 5H 2 SO 4 конц. + 4Mg = 4MgSO 4 + H 2 S↑ + 4H 2 O
3) H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4
4) 2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2 ↑
3. При обжиге некоторого минерала А, состоящего из 2-х элементов, образуется газ, имеющий резкий запах и обесцвечивающий бромную воду с образованием в растворе двух сильных кислот. При взаимодействии вещества Б, состоящего из тех же элементов, что и минерал А, но в другом соотношении, с концентрированной соляной кислотой выделяется газ с запахом «тухлых яиц». При взаимодействии газов друг с другом образуются простое вещество жёлтого цвета и вода. Напишите уравнения описанных реакций.
Так как при действии на вещество Б соляной кислоты выделяется сероводород H 2 S (газ с запахом «тухлых яиц») (уравнение 3), то оба минерала являются сульфидами. В процессе производства серной кислоты изучается обжиг пирита FeS 2 (1). SO 2 – газ с резким запахом проявляет свойства восстановителя и реагируя с бромной водой даёт две кислоты: серную и бромоводородную (2). При взаимодействии сернистого газа (окислитель) и сероводорода (восстановитель) образуется сера - простое вещество жёлтого цвета (4).
1) 4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 ↑
2) SO 2 + Br 2 + 2H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr
3) FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S↑
4) SO 2 + 2H 2 S = 3S↓ + 2H 2 O
4. Азотную кислоту нейтрализовали пищевой содой, раствор выпарили и остаток прокалили. Образовавшееся вещество внесли в подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия, при этом раствор обесцветился. Азотосодержащий продукт реакции поместили в раствор едкого натра и добавили цинковую пыль, при этом выделился газ с резким характерным запахом. Напишите уравнения описанных реакций.
После нейтрализации раствора образуется нитрат натрия (1). Нитраты, образованные металлами, стоящими в ряду напряжения левее Mg, разлагаются с образованием нитритов и кислорода (2). Перманганат калия KMnO 4 , имеющий розовую окраску, является сильным окислителем в кислой среде и окисляет натрий до нитрата NaN +5 O 3 , сам восстанавливается до Mn +2 (бесцветного) (3). При взаимодействии цинка с раствором щёлочи выделяется атомарный водород, который является очень сильным восстановителем, поэтому нитрат натрия NaN +5 O 3 восстанавливается до аммиака N -3 H 3 (4).
1) HNO 3 + NaHCO 3 = NaNO 3 + H 2 O + CO 2 ↑
2) 2 NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 ↑
3) 5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 3H 2 O
4) NaNO 3 + 4Zn+ 7NaOH + 6H 2 O = NH 3 ↑+4Na 2 Zn(OH) 4
5. Неизвестный металл сожгли в кислороде. Продукт реакции, взаимодействуя с углекислым газом, образует два вещества: твердое, которое взаимодействует с раствором соляной кислоты с выделением углекислого газа, и газообразное простое вещество, поддерживающее горение. Напишите уравнения описанных реакций.
Газ, поддерживающий горение - кислород (4). При сгорании металлов в кислороде могут образовываться оксиды и пероксиды. Оксиды дадут только одно вещество при взаимодействии с углекислым газом - соль карбонат, поэтому берем щелочной металл, натрий, который образует пероксид (1). При взаимодействии с углекислым газом образуется соль и выделяется кислород (2). Карбонат с кислотой даёт углекислый газ (3).
1) 2Na + O 2 = Na 2 O 2
2) 2Na 2 O 2 + 2CO 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2 ↑
3) Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ↑
6. Гидроксид трёхвалентного хрома обработали соляной кислотой. В полученный раствор добавили поташ, выделившийся осадок отделили и внесли в концентрированный раствор едкого кали, в результате осадок растворился. После добавления избытка соляной кислоты был получен раствор зелёного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Гидроксид хрома Сr(OH) 3 - амфотерен. С соляной кислотой даст CrCl 3 (1), соль образована слабым основанием и сильной кислотой, поэтому будет подвергаться гидролизу по катиону. Поташ - карбонат калия K 2 CO 3 образован сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по аниону. Две соли взаимно усиливают гидролиз друг друга, поэтому гидролиз идёт до конца: до образования Cr(OH) 3 и CO 2 (2). Cr(OH) 3 в избытке щелочи даёт гексагидроксохромит калия K 3 Cr(OH) 6 (3). При действии избытка сильной кислоты образуются две соли (4).
1) Cr(OH) 3 + 3HCl = CrCl 3 + 3H 2 O
2) CrCl 3 + 3K 2 CO 3 + 3H 2 O = 2Cr(OH) 3 ↓ + 3CO 2 ↑ + 6KCl
3) Cr(OH) 3 + 3KOH конц. = K 3 Cr(OH) 6
4) K 3 Cr(OH) 6 + 6HCl = CrCl 3 + 3KCl + 6H 2 O.
7. Продукт взаимодействия лития с водородом обработали водой. Выделившийся газ смешали с избытком кислорода и при нагревании пропустили над платиновым катализатором; образовавшаяся газовая смесь имела бурый цвет. Напишите уравнения описанных реакций.
При взаимодействии азота и лития образуется нитрид лития (1), который разлагается водой с выделением аммиака (2). Аммиак окисляется кислородом в присутствии платинового катализатора до оксида азота (II), не имеющего цвета (3). Образование бурого газа NO 2 из NO происходит самопроизвольно (4).
1) 6Li + N 2 = 2Li 3 N
2) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3 ↑
3) 4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
4) 2NO + O 2 = 2NO 2 .
8. Силицид магния обработали раствором хлороводородной кислоты и выделяющийся газ сожгли. Твёрдый продукт реакции смешали с кальцинированной содой, смесь нагрели до плавления и выдержали некоторое время. После охлаждения продукт реакции (используется под названием «жидкое стекло») растворили в воде и обработали раствором серной кислоты. Напишите уравнения описных реакций.
При взаимодействии силицида магния с соляной кислотой образуется газ силан (1). Он самовоспламеняется на воздухе, образуя оксид кремния (твёрдое вещество) и воду (2). При сплавлении оксида кремния со щёлочью или содой образуется силикат натрия («жидкое стекло») (3). Серная кислота, как более сильная, вытесняет слабую кремниевую кислоту из раствора, которая нерастворима в воде (4).
1) Mg 2 Si + 4HCl = 2MgCl 2 + SiH 4 ↑
2) 2SiH 4 + 2O 2 = SiO 2 + 2H 2 O
3) SiO 2 + Na 2 CO 3 = Na 2 SiO 3 + CO 2 ↑
4) Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3 ↓.
9. При нагревании вещества оранжевого цвета оно разлагается; среди продуктов разложения - бесцветный газ и твёрдое вещество зелёного цвета. Выделившийся газ реагирует с литием даже при небольшом нагревании. Продукт последней реакции взаимодействует с водой, при этом выделяется газ с резким запахом, который может восстанавливать металлы, например медь, из их оксидов. Напишите уравнения описанных реакций.
Газ с резким запахом, который сможет восстанавливать металлы из их оксидов (уравнение 4) - аммиак (уравнение 3). Вещество оранжевого цвета, которое разлагается с выделением азота (бесцветный газ) и образованием твёрдого вещества зелёного цвета Cr 2 O 3 - дихромат аммония (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 (уравнение 1), при взаимодействии нитрида лития с водой выделяется аммиак (3).
1) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 = t N 2 + 4H 2 O + Cr 2 O 3
2) N 2 + 6Li = 2Li 3 N
3) Li 3 N + 3H 2 O = 3LiOH + NH 3 ↑
4) 2NH 3 + 3CuO = N 2 + 3Cu + 3H 2 O.
10. Неизвестное вещество красного цвета нагрели в хлоре и продукт реакции растворили в воде. В полученный раствор добавили щёлочи, выпавший осадок голубого цвета отфильтровали и прокалили. При нагревании продукта прокаливания, который имеет чёрный цвет, с коксом было получено исходное вещество красного цвета. Напишите уравнения описанных реакций.
Металл красного цвета - медь. При нагревании с хлором образуется хлорид меди-II СuСl 2 (1). При добавлении к раствору щёлочи выпадает студенистый осадок голубого цвета Cu(OH) 2 - гидроксид меди-II (2). При нагревании он разлагается на оксид меди-II чёрного цвета (3). При нагревании оксида с коксом (С) восстанавливается медь.
1) Cu + Cl 2 = CuCl 2
2) CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2NaCl
3) Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O
4) CuO + C = Cu + CO.
11. Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при 800 о С. Твёрдый продукт реакции обработан концентрированным раствором щёлочи и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
При взаимодействии оксида цинка с серной кислотой получается соль сульфат цинка ZnSO 4 (1). При высоких температурах сульфаты многих металлов разлагаются с образованием оксида металла, сернистого газа и кислорода (2). Оксид цинка амфотерен, поэтому взаимодействует со щёлочью, образуя тетрагидроксоцинкат натрия Na 2 Zn(OH) 4 (3). При пропускании в воду углекислого газа образуется угольная кислота, которая разрушает комплекс, и образуется осадок гидроксида цинка (4).
1) ZnO + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 O
2) 2ZnSO 4 = 2ZnO + SO 2 ↑ + O 2 ↑
3) ZnO + 2NaOH + H 2 O = Na 2 Zn(OH) 4
4) Na 2 Zn(OH) 4 + CO 2 = Na 2 CO 3 + Zn(OH) 2 ↓ + H 2 O.
12. В раствор нитрата ртути-II добавили медную стружку. Раствор профильтровали и фильтрат по каплям приливали к раствору, содержащему едкий натр и гидроксид аммония. При этом наблюдали кратковременное образование осадка, который растворялся с образованием раствора ярко-синего цвета. При добавлении в полученный раствор избытка раствора серной кислоты происходило изменение цвета. Напишите уравнение описанных реакций.
Медь стоит в ряду напряжений металлов левее ртути, поэтому вытесняет её из раствора соли (1). При добавлении к щёлочи раствора нитрата меди-II образуется нерастворимый гидроксид меди-II Cu(OH) 2 (2), который растворяется в избытке аммиака, образуя комплексное соединение ярко-синего цвета Сu(NH 3 ) 4 (OH) 2 (3). При добавлении серной кислоты оно разрушается, и раствор приобретает голубую окраску (4).
1) Hg(NO 3 ) 2 + Cu = Ng + Cu(NO 3 ) 2
2) Cu(NO 3 ) 2 + 2KOH = Cu(OH) 2 ↓ + 2KNO 3
3) Cu(OH) 2 + 4NH 4 OH = Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 4H 2 O
4) Cu(NH 3 ) 4 (OH) 2 + 5H 2 SO 4 = CuSO 4 + 4NH 4 HSO 4 + 2H 2 O
бразуется кислая соль, т.к. избыток кислоты.
13. Красный фосфор сожгли в атмосфере хлора и к продукту реакции добавили несколько капель воды. Выделяющееся вещество растворили в избытке воды, в полученный раствор добавили железный порошок, и газообразный продукт реакции пропустили над нагретой, окисленной до оксида двухвалентной меди, медной пластинкой. Напишите уравнения реакций описанных превращений.
При горении фосфора в избытке хлора образуется хлорид фосфора-V PCl 5 (1). При гидролизе небольшим количеством воды выделяется хлороводород и образуется метафосфорная кислота (2). Железо вытесняет водород из растворов кислот (3). Водород восстанавливает металлы из их оксидов (4).
1) 2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
2) PCl 5 + 3H 2 O = HPO 3 + 5HCl↑
3) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 ↑
4) CuO + H 2 = t Cu + H 2 O.
14. Вещество, полученное при нагревании железной окалины в атмосфере водорода, внесли в горячую концентрированную серную кислоту и нагрели. Полученный раствор выпарили, остаток растворили в воде и обработали раствором хлорида бария. Раствор профильтровали и в фильтрат внесли медную пластинку, которая через некоторое время растворилась. Напишите уравнения описанных реакций.
При нагревании оксидов металлов, в частности железной окалины Fe 3 O 4 , с водородом происходит восстановление металлов (1). Железо не реагирует с концентрированной серной кислотой при нормальных условиях, но при нагревании - растворяется (2). Сульфат железа-III с хлоридом бария образует осадок сульфата бария (30. Хлорид железа-III проявляет свойства окислителя и растворяет медь (4).
1) Fe 3 O 4 + 8H 2 = 3Fe + 4H 2 O
2) 2Fe + 6H 2 SO 4конц.(гор.) = Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 ↑ + 6H 2 O
3) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3BaCl 2 = 3BaSO 4 ↓ + 2FeCl 3
4) 2FeCl 3 + Cu = 2FeCl 2 + CuCl 2 .
15. Негашеную известь прокалили с избытком кокса. Продукт реакции после обработки водой используется для поглощения сернистого и углекислого газов. Напишите уравнения описанных реакций.
Прокаливание негашеной извести с коксом - промышленный способ получения карбида кальция (1). При гидролизе карбида кальция выделяется ацетилен и образуется гидроксид кальция (2), который может реагировать с кислотными оксидами (3, 4).
1) CaO + 3C = CaC 2 + CO↑
2) CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 ↓ + C 2 H 2 ↑
3) Ca(OH) 2 + SO 2 = CaSO 3 ↓ + H 2 O
4) Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
16. Над поверхностью налитого в колбу раствора едкого натра пропускали электрические разряды, при этом воздух в колбе окрашивался в бурый цвет, который исчезал через некоторое время. Полученный раствор осторожно выпарили и установили, что твёрдый остаток представляят собой смесь двух солей. При нагревании этой смеси выделяется газ и остаётся единственное вещество. Напишите уравнения описанных реакций.
При электрических разрядах азот вступает в реакцию с кислородом с образованием бесцветного газа оксида азота (1), который самопроизвольно быстро окисляется кислородом воздуха до оксида азота-IV бурого цвета (2). Оксид азота-IV, растворяясь в щелочи, образует две соли - нитрат и нитрит, т.к. является ангидридом двух кислот (3). При нагревании нитрат разлагается с образованием нитрита и выделением кислорода (4).
1) N 2 + O 2 = 2NO
2) 2NO + О 2 = 2NO 2
3) 2NO 2 + 2NaOH = NaNO 3 + NaNO 2 + H 2 О
4) 2NaNO 3 = 2NaNO 2 + O 2 ↑.
17. К пиролюзиту осторожно прибавили раствор соляной кислоты. Выделяющийся газ пропустили в химический стакан, наполовину наполненный холодным раствором едкого кали. После окончания реакции стакан накрыли картонкой и оставили на свету; через некоторое время внесли тлеющую лучинку, которая ярко вспыхнула. Напишите уравнения описанных реакций.
Взаимодействие соляной кислоты с пиролюзитом MnO 2 - лабораторный способ получения хлора (1). Хлор в холодном растворе гидроксида калия даёт две соли хлорид и гипохлорит калия (2). Гипохлорит - неустойчивое вещество и при освещении разлагается с выделением кислорода (3), образование которого доказывают с помощью вспыхнувшей лучинки (4).