Элементы VА-группы
Элементы VА-группы

 

Элементы VА-группы

Задания

12.83.       Смешивают 51,04 г тетрагидрата нитрата кальция и 51,04 г сульфата аммония. Смесь нагревают, водяной пар конденсируют в ловушке, другой газ собирают, сухой остаток взвешивают. Определите объем (мл) воды, объем (л, н.у.) газа и массу (г) остатка.

12.84.       Присутствие благородных газов в воздухе было постулировано (а затем открыто) У. Рамзаем в 1894 г. при сравнении плотности атмосферного азота (т.е. воздуха, из которого удален кислород), равной 1,257 г/л, с плотностью химически чистого азота (полученного термическим разложением нитрита аммония). Плотность какого азота должна быть больше? Рассчитайте плотность чистого азота и покажите, что не случайно открытие благородных газов называют «торжеством третьего знака после запятой».

12.85.       Химически чистый азот получают термическим разложением нитрита аммония. Составьте уравнение реакции. Является ли (да, нет) эта реакция обратимой при 350 K? Ответ подтвердите расчетом.

12.86.       В вакуумированную стальную ампулу вместимостью 15,26 см3 помещено 0,2344 г нитрита аммония и проведено полное термическое разложение этой соли. Определите давление (Па) в ампуле, охлажденной до - 60 °С.

12.87.       Реакция между литием и диазотом термодинамически выгодна в закрытой системе при 298 K (докажите это расчетом). Однако на практике она идет, если газообразный азот увлажнен. Каковы доводы в пользу утверждения об инициирующем реакцию действии воды?

12.88.       Смешаны при 25 °С равные объемы 0,1М раствора NaOH и 0,05М раствора NH3 · H2O. Найдите молярную концентрацию (моль/л) всех частиц (кроме H2O), а также pH конечного раствора.

12.89.       Готовят разбавленный раствор ацетата аммония в воде. Составьте уравнения электролитической диссоциации соли, обратимого протолиза ионов и суммарной обратимой реакции. Для последней рассчитайте константу равновесия при 25 °С. Какой тип среды будет в растворе этой соли?

12.90.       Барботируют 0,1 моль аммиака в 1,5 л 0,1М раствора серной кислоты при 25 °С. Определите значения молярной концентрации (моль/л) всех частиц (кроме воды) в конечном растворе.

12.91.       Поднесение стеклянной палочки, смоченной концентрированной хлороводородной кислотой, к отверстию колбы с раствором концентрированного гидрата аммиака вызывает появление белого дыма. Докажите, что образование этого дыма протекает самопроизвольно в закрытой системе при 298 K.

12.92.       Проводят термическое разложение твердого хлорида аммония в закрытой системе. Докажите, что для протекания этой реакции требуется внешнее воздействие. Рассчитайте температуру (K) равновероятности протекания реакции, а также молярные концентрации (моль/л) продуктов при этой температуре.

12.93.       Для синтеза аммиака в промышленности используют два газа, исходные концентрации которых были по  4 моль/л. Рассчитайте константу равновесия реакции (T = const), если равновесная концентрация аммиака составляет 2 моль/л. Какие условия способствуют увеличению выхода продукта в этом процессе? Почему на практике процесс ведут при нагревании выше 650 K?

12.94.       Составьте уравнения термического разложения следующих солей аммония: карбонат, хлорид, сульфат, дихромат, гидросульфид.

12.95.       Укажите, какие из характеристик жидкого гидразина делают его подходящим для использования в качестве ракетного топлива:

а) tпл = 1,5 °С; tкип = 113,5 °С;

б) бесцветная жидкость, r = 1,01 г/см3 (20 °С);

в) протонный растворитель, e = 53 (20 °С);

г) неограниченная растворимость в воде;

д) основание в водном растворе, KО = 1,7 · 10−6 (25 °С);

е) хорошая растворимость в этаноле;

ж) необратимо реагирует с катионами оксония;

з) N2H4(ж) = N2(г) + 2 H2(г); ΔH° = …, ΔG°298 = … (расчет)

и) N2H4(ж) + O2(г) = N2(г) + 2 H2O(ж); ΔH° = …, ΔG°298 = … (расчет).

12.96.       Установите, какая из реакций преобладает в водном растворе при 25 °С:

1) N2H5+ + H2O = 2H2(г) (из H3O+) + N2(г) + H3O+

2) N2H5+ + H3O+ = NH4+ + NH3OH+

3) 3N2H5+ + H3O+ = 4NH4+ + N2(г) + H2O

12.97.       Приготовлены 0,01М растворы N2H5Cl и (NH3OH)Cl в воде при 25 °С. Не прибегая к вычислениям, укажите, в каком из растворов значение pH будет меньше, ответ подтвердите расчетом.

12.98.       Определите, какая из реакций преимущественно протекает при 25 °С:

1) 2NH3OH+ = N2(г) + H2(г) (из H3O+) + 2H3O+

2) 4NH3OH+ = N2(г) + N2H5+ + 3H3O+ + H2O

3) 3NH3OH+ = N2(г) + NH4+ + 2H3O+ + H2O

12.99.       Гидроксиламин в концентрированном щелочном растворе под действием катализатора (Pt) разлагается на три газа. Один их них химики-практики называют инертным, другой содержит азот в низшей степени окисления, а третий – азот с условной степенью окисления (+I). Составьте уравнение реакции, укажите ее тип и определите общий объем (л, н.у.) образующихся газов при разложении 8,26 г исходного вещества.

12.100.Рассчитайте значения j° полуреакций:

а) N2(г) ® NH4+  и  б) NO(г) ® NH4+

по следующим переходам:

NH4+ ® N2H5+ ® NH3OH+ ® N2(г) ® N2O(г) ® NO(г)

12.101.     Общепринятые значения длины одинарной, двойной и тройной связей азот-азот равны 145, 125 и 110 пм. Постройте график зависимости lсв = f(ω) и методом интерполяции определите порядок обеих связей в ионе N3 (lсв = 117 пм) и молекуле HN3 (длина связей 113 и 124 пм).

12.102.     Вещество состава N4H4 растворили в воде. Катионы оказались протолитом-кислотой, а анионы – основанием. Составьте уравнения отдельных стадий и суммарной реакции (с учетом образования воды). Установите тип среды полученного раствора и рассчитайте значение KС суммарной реакции.

12.103.     Азидоводород можно получить по реакции

N2H4  H2O + HNO2 = HN3 + 3 H2O

Реагенты сначала синтезируют по схемам:

        H2               Сl2                H2O

1) N2 ®  NH3 ®  N2H4 ®  N2H4 · H2O

                            --NH4Cl

            H2              O2            O2          KOH              H2SO4

2) N2 ® NH3 ® NO ® NO2 ®  KNO2 ®  HNO2

Составьте суммарные уравнения синтеза реагентов, затем суммарное уравнение синтеза HN3. Рассчитайте объемы (л, н. у.) газообразных простых веществ, использованных для получения 1 кг азидоводорода.

12.104.     По правилу Полинга (см. 12.16) оцените силу кислот H2N2O2, HNO2, HNO3 и H3NO4 в водном растворе. Составьте уравнения протолитических реакций. Назовите эти кислоты.

12.105.     По данным задачи 12.101 графически определите порядок связи азот − азот в N2O (lсв = 113 пм) и N2O22− (lсв = 125 пм). Составьте уравнения реакций:

H2N2O2 + MnO4 = NO3 + …

H2N2O2 + H3O+ + Zn(т) = NH3OH+ + …

По значениям j° подтвердите, что данные реакции термодинамически возможны в стандартных условиях при 25 °С.

12.107.     Проводится при 25 °С реакция между NH4Cl и KNO3 в кислой среде. Возможны следующие переходы:

1) NH4+ ® N2(г)   и   NO3 ® NO(г)

2) NH4+ ® N2O(г)   и   NO3 ® N2O(г)

3) NH4+ ® NO(г)   и   NO3 ® NO2(г)

По значениям j° выберите наиболее выгодную пару переходов. Составьте полное уравнение реакции.

12.108.     Определите объем (л, н.у.) газа, который образуется при взаимодействии 0,075 моль меди (экв.) с разбавленной азотной кислотой.

12.109.     Получают монооксид азота действием азотной кислоты (разб.) на медь. Определите объем (мл) 14,3% -ного раствора HNO3 (ρ = 1080 г/л), затраченного на реакцию, если получено 4,48 л (н.у.) газа.

12.110.     Рассчитайте энергию Гиббса реакций (кДж) в водном растворе:

а) 2KNO2 + 2H2O + 2KI = 2NO(г) + I2(г) + 4KOH

б) 2HNO2 + H2SO4 + 2KI = 2NO(г) + I2(т) + K2SO4 + 2H2O

Какие выводы из этих значений можно сделать относительно реакционной способности NO2 в зависимости от среды?

12.111.     Определите молярную концентрацию (моль/л) и массовую долю (%) нитрита калия в растворе (ρ = 1002 г/л), если 75 мл этого раствора израсходовано на восстановление всего дихромата калия, содержащегося в 90 мл 0,1 н раствора (реакция протекает в кислотной среде). Подтвердите принципиальную возможность протекания этой реакции в стандартных условиях при 25 °С.

12.112.     По данным задачи 12.101 графически определите порядок связи азот − азот в N2O4 (lсв = 178 пм). Можно ли (да, нет) назвать эту связь ковалентной? Если нет, то укажите тип связывания частиц NO2 в димере.

12.113.     Сырьем для синтеза диоксида азота в промышленности является аммиак. Составьте уравнения реакций. Какой объем (л, н.у.) диоксида азота можно получить из 10 моль аммиака (экв.), если выход продукта составляет 40%? Приведите также уравнение получения азотной кислоты в промышленности, исходя из диоксида азота.

12.114. Составьте уравнения следующих реакций:

HNO3(конц) + Ag =

HNO3(разб.) + SO2 =

HNO3(оч.разб.) + Mg =

HNO3(конц) + KI(изб.) =

HNO3(оч.разб.) + Al =

HNO3(конц) + I2 =

HNO3(конц.) + S =

HNO3(конц) + K2S =

HNO3(конц.) + C =

NO3 + H3O+ + Zn =

HNO3(конц.) + FeS =

NO3 + OH + Zn =

HNO3(разб.) + FeS2 =

HNO3(конц) + MnS =

12.115.     В лаборатории диоксид азота получают нагреванием нитрата свинца(II). Газообразные продукты реакции (NO2 и газ А) охлаждают, при этом диоксид азота конденсируется в бесцветную жидкость. При добавлении нескольких капель воды жидкость синеет, при избытке воды выделяется бесцветный газ, а раствор обесцвечивается. Составьте уравнения всех реакций. Определите, какой объем (л, н.у.) газа А получается из 24,84 г исходной соли, если потери составляют 13%.

12.116.     Проводят термическое разложение 0,46 моль нитрата калия. После охлаждения сосуда получают твердое вещество А. Вещество А растворяют в воде, добавляют избыток хлорида аммония и смесь нагревают. Определите объем (л, н.у.) образующегося при этом газа. Предложите также способ получения вещества А из подкисленного серной кислотой раствора нитрата калия. Составьте уравнения всех реакций.

12.117.     Кристалл нитрата калия объемом 5,874 см3 (при 16 °С) нагревали до тех пор, пока не образовался прозрачный расплав. Масса расплава составила 10,429 г. Найдите плотность (г/cм3) исходного кристалла.

12.118.     Установите, сможет ли газообразный хлор в кислотной среде вызвать следующие переходы при 25 °С:

а) N2(г) ® N2O(г)  б) NH4+ ® N2O(г)

в) N2O(г) ® NO3  г) N2O(г) ® HNO2

д) N2O(г) ® NO(г)  е) N2O(г) ® NO2(г)

12.119.     Назовите следующие вещества:

(NO)OF

(NO)[IF8]

(NO2)OF

(NO2)Cl

(NO2)ClO

(NO)NO3

(NO2)NO3

(NO2)HSO4

(NH3OH)ClO4

(N2H6)SO4  (NO)NH2 (NO2)NH2

Na2N2O2

12.120.     При высокой температуре в паре белого фосфора P4 обнаружены молекулы P2. Почему разрушение тетрамера до димера идет при нагревании? Рассчитайте температуру (К) равновероятности протекания реакции в обоих направлениях (система закрытая) и степень (%) распада молекул P4 при начальной концентрации белого фосфора 4,04 моль/л.

12.121.     Газообразный белый фосфор Px сгорает в избытке дикислорода; объемное отношение реагирующих веществ равно 1:5. Определите состав молекулы белого фосфора.

12.122.     Для получения белого фосфора P4 прокаливают в электропечи 1 т фосфоритной руды, содержащей 64,5% (по массе) ортофосфата кальция, в смеси с избытком кварцевого песка и угля. Рассчитайте массу (кг) продукта, если практический выход равен 85%.

12.123.     Соединение PxHy содержит 6,11% (по массе) водорода. Плотность пара этого соединения по аргону равна 1,652. Установите его истинную формулу.

12.124.     При кипячении суспензии белого фосфора в водном растворе гидроксида бария образуется газ А и растворимая средняя соль B, в анионе которой имеется P+I. Раствор делят на две части. Первую часть обрабатывают 250 мл 0,1М раствора нитрата серебра(I); серебро полностью расходуется в реакции, в продуктах которой обнаружена средняя соль бария С (анион содержит PIII). Найдите общую массу (г) осадка. Вторую часть раствора упаривают. При этом соль В кристаллизуется, ее обезвоживают, а затем прокаливают. Выделяется тот же газ А, а в остатке находится дифосфат бария. Составьте уравнения всех реакций. Назовите газ А, соли В и С.

12.125.     Жидкий трибромид фосфора объемом 0,475 мл обработали водой и довели объем раствора А до 500 мл. К нему добавили 50 мл 0,1 М раствора нитрата серебра(I). Осадок отфильтровали и высушили. Определите массу (г) осадка и молярные концентрации (моль/л) веществ в растворе А.

12.126.     Жидкий трихлорид фосфора объемом 2 мл смешивают с избытком воды и добавляют избыток гидроксида бария. Выпадает осадок средней соли, его отделяют и обезвоживают в сушильном шкафу. Определите массу (г) полученной соли. При прокаливании этой соли образуются фосфин, водяной пар, а также дифосфат и ортофосфат бария. Составьте уравнения реакций.

12.127.     К раствору нитрата серебра(I), находящемуся в двух колбах, добавляют раствор: а) триоксогидрофосфата диводорода; б) ортофосфорной кислоты. Составьте уравнения реакций. Для реакции а) определите массу (г) осадка, если взято 100 мл 0,1М раствора указанного реактива и равное эквивалентное количество соли серебра.

12.128.     Химически растворяют 2,84 г декаоксида тетрафосфора в воде и доводят объем раствора до 1 л (ρ = 1020 г/л). Определите молярные концентрации (моль/л) и массовую долю (%) растворенного вещества. В этот раствор добавляют 25,24 г октагидрата гидроксида бария. Выпадает осадок, для которого требуется рассчитать его массу (г). Будет ли выпадение осадка практически полным по аниону? Почему?

12.129.     По Правилу Полинга предскажите силу кислот H(PH2O2), H2(PHO3), H3PO4, H4P2IVO6, H4P2O7, H2PO3F в водном растворе. Составьте уравнения протолитических реакций. Назовите все кислоты.

12.130.     Сжигают 12,39 г красного фосфора на воздухе, а образующийся оксид фосфора(V) вносят в 214 мл 23,7%-ного раствора гидроксида натрия (ρ = 1260 г/л). Установите формулу образующейся соли и ее массовую долю (%) в конечном растворе.

12.131.     В промышленности ортофосфорную кислоту получают из фосфоритной руды (ортофосфат кальция и нерастворимые примеси), обрабатывая последнюю серной кислотой. Составьте уравнения реакции и определите, какой объем (л) 60%-ного раствора (ρ = 1426 г/л) продукта можно получить из 800 кг руды с 25%-ной (по массе) примесью. Приведите уравнение реакции лабораторного способа получения той же кислоты, исходя из красного фосфора и концентрированной азотной кислоты.

12.132.     Некоторый жидкий оксид-хлорид фосфора(V) PxClyOz (1,831 мл, r = 1675 г/л, массовая доля фосфора 20,2%) обработали раствором гидрата аммиака до установления слабокислотной среды (образуется, в частности, дигидроортофосфат-ион), а затем раствором избытка нитрата серебра(I) до прекращения выпадения осадка смеси средних солей серебра. Масса осадка 16,97 г. Определите химическую формулу исходного вещества.

12.133.     Назовите следующие вещества:

K2(PHO3)

Na(PH2O2)

Na3PS4

Na2H2P2O7

Ca5(PO4)3F

(PCl4)[PCl6]

(PCl4)[PCl4F2]

P(Br)Cl(O)F

(NO2)[PF6]

PCl4F,  (PCl4+)F

P4S3I2

CaHPO4 · 2H2O

12.134.     На примере соединений PCl3 и BiCl3 сравните следующие свойства ЭIII: а) взаимодействие с водой (назовите продукты, укажите среду конечного раствора); б) переход ЭIII → ЭV (укажите условия проведения реакций и их уравнения, назовите продукты и охарактеризуйте окислительно-восстановительную устойчивость соединений ЭV); в) переход ЭV → ЭIII (приведите примеры).

12.135.     Обработка As2O3 цинком в кислотной среде приводит к образованию арсина. Этот газ можно поджечь на воздухе, но можно пропустить через раскаленную кварцевую трубку, где в холодной зоне образуется «черное зеркало» (что это такое?), которое исчезает при смачивании его раствором NaClO. Если же арсин барботировать через раствор нитрата серебра(I), то осаждается благородный металл. Составьте уравнения всех реакций.

12.136.     Над осадком гидратированного Sb2O5 в растворе существуют частицы [Sb(H2O)(OH)5], проявляющие свойства кислоты. Составьте общее уравнение реакции и укажите способы сдвига гетерогенного равновесия: а) в сторону раствора; б) в сторону осадка. Назовите все частицы, присутствующие в растворе (кроме воды).

12.137.     Оксид-хлорид висмута Bi(Cl)O – малорастворимое вещество. Та его часть, которая находится в растворе, подвергается полному гидролизу (оксид-ион играет роль сильного основания). Составьте уравнение гетерогенного равновесия насыщенный раствор − осадок. Рассчитайте молярные концентрации (моль/л) всех ионов в насыщенном растворе этого вещества при 25 °С.

12.138.     Составьте уравнения следующих реакций:

NaBiO3(т) + HNO3 + Mn(NO3)2 =

Bi(OH)3(т) + Na+ + OH + + S2O6(O2)2− =

NaBiO3(т) + HNO3 + KCr(SO4)2 =           

Bi(OH)3(т) + OH + [Sn(OH)3] =

12.139.     При растворении нитрата висмута(III) в воде раствор становится мутным. Почему? Приведите уравнение реакции, назовите твердый продукт и укажите условия приготовления прозрачного раствора, содержащего BiIII.

12.140.     Можно ли пентагидрат нитрата висмута(III) очистить перекристаллизацией из водного раствора? Ответ поясните.

12.141.     Назовите следующие вещества:

KAsH2

As4S4

Na3AsS4

(CaAs2)O6

Na2H2As2O7

(SbIIISbV)O4

(NF4)[AsF6]

K[As(OH)F5]

(AsF2)[SbF6]

(PbBi2)S4

Sb(NO3)O2(OH)

Bi(ClO4)(OH)2

(Bi33+)[AlCl4]3

Ca2Mg(AsO4)2 · 2H2O

Na3AsO2S2 · 11H2O