Решения

III-9-1.

1) Возможные соединения X – аммиак NH₃ и гидразин N ₂H₄ . Соединения Y – оксиды азота, из которых наиболее стабильны N ₂O, NO и NO₂. Примеры реакций аммиака и гидразина с оксидами азота:2 NH₃ + 3 N₂O = 4 N₂ + 3 H₂O

4 NH₃ + 6 NO = 5 N₂ + 6 H₂O

N₂H₄ + 2 N₂O = 3 N₂ + 2 H₂O

N₂H₄ + 2 NO = 2 N₂ + 2 H₂O

2N₂H₄ + 2 NO₂ = 3 N₂ + 4 H₂O

2) При отсутствии данных по тепловым эффектам реакций (энтальпиям образования исходных веществ и продуктов) можно считать, что для ракетного топлива пригодны наименее летучие (т.е. наиболее легко сжижаемые) вещества – гидразин и оксид азота (IV). Ракетное топливо должно занимать минимальный объем в баках ракеты.

III-9-2.

1) Методы могут быть основаны на связывании воды и определении изменения массы поглотителя (хлористый кальций), либо, что удобнее, на выделении водорода из воды при реакции со щелочным или щелочноземельным металлом (можно использовать гидриды этих металлов). Примеры реакций:

CaCl₂ + 6 H₂O = CaCl₂6H₂O

2 Na + 2 H₂O = 2 NaOH + H₂

2) В первом примере: к 100 г масла добавляем избыток прокаленного хлорида кальция (достаточно 5 г). Затем полученный гидрат фильтруем, промываем безводным бензином от следов масла и взвешиваем. Увеличение веса хлорида кальция D m (г). Массовая доля воды в масле: w (%)H₂O = (D m/100)x100%

Во втором примере: к 100 г масла добавляем 1 г очищенного натрия в приборе, позволяющем измерить объем выделившегося водорода. Приводим объем водорода к н.у., используя показания барометра и термометра, получаем значение V(н.у., л). В масле должен остаться непрореагировавший натрий (избыток). Из 2 моль воды получается 1 моль водорода, поэтому:

w (%)H₂O = [182(V(н.у., л)/22,4)/100]100%

III-9-3.

1) При растворении P получен щелочной раствор – возможно, сгорел щелочной или щелочноземельный металл. Газ выделился при нагревании, а не сразу – следовательно, газ хорошо растворим в воде. Растворимый в воде газ с резким запахом, выделяющийся при нагревании щелочного раствора – аммиак. Он образуется при взаимодействии с водой нитридов, которые получаются при горении некоторых металлов на воздухе .

2) Аммиака выделилось 0,1 моль. Следовательно, с водой реагировал либо 0,1 моль Li₃N (3,5 г), либо 0,05 моль Mg₃N₂ (5,0 г.), либо 0,05 моль Ca₃N₂ (7,4 г). Поскольку продукта P было всего 6,0 г, кальций отпадает, как и другие активные металлы с большими атомными массами (эквивалентами).

Наиболее вероятный состав P – смесь нитрида и оксида (литий и магний при горении на воздухе не дают пероксидов). Выбор делаем, сравнивая массы металла и продукта:

0,1 моль нитрида лития получается из 2,1 г лития; 6,0-3,5 = 2,5 г оксида лития получается из 1, 17 г лития. Тогда должно быть всего лития 1,17 + 2, 1 = 3,3 г – не подходит.

0,05 моль нитрида магния получается из 3,6 г магния; 6,0-5,0 = 1,0 г оксида магния получается из 0,6 г магния. Должно быть всего магния 0,6 + 3,6 = 4,2 г , что соответствует условию задачи. Следовательно, металл М – магний.

3) 2 Mg + O₂ = 2 MgO; 3 Mg + N₂ = Mg₃N₂

MgO + H₂O = Mg(OH)₂; Mg₃N₂ + 6 H₂O = 3 Mg(OH)₂ + 2 NH₃

4) 83% нитрида, 17% оксида

III-9-4.

1) а) 1 м ² зеленых листьев запасает 20000 х 0,012 = 240 кДж. Человеку потребуется 10000/240 = 41,7 м² зеленых листьев для обеспечения энергией.

б) 2900 кДж соответствует получению 6 моль или 192 г кислорода (по реакции фотосинтеза), тогда при поглощении на 1 м² листа 240 кДж будет получено (192 х 240)/2900 = 15,9 г кислорода. Чтобы обеспечить суточную потребность человека в 700 г кислорода, нужна работа 700/15,9 = 44 м² зеленых листьев.

2) Реально в растениях получается не чистая глюкоза, а ее полимеры – крахмал и клетчатка, а также другие вещества. Человек не может переваривать клетчатку или питаться одной глюкозой. Выделяемый растениями кислород расходуется не только для дыхания людей.

III-9-5.

Масса углерода 1.210¹⁸ г; или 10¹⁷ моль, что составляет 6.0210⁴⁰атомов;
Путь до -Центавры 1.32 3.0810¹⁶ = 4.065610¹⁶м
Длина цепочки из всех атомов углерода 6.0210⁴⁰1,5 10^-10 = 9.0310³⁰ м;
Длина двух цепочек до -Центавры - 8.131210 ¹⁶ м
Вывод: хватит на две цепочки (и еще останется).

III-9-6.

Из описания цветовых переходов и свойств продуктов разложения вещества А можно сделать вывод, что это соль переходного металла, содержащая ион аммония и атомы кислорода, а красный остаток – это оксид металла. Из 18,2 г оксида во время алюмотермии получилось 17 г оксида алюминия. Можно посчитать массу металла – 10,2 г; подбором получим ,что это ванадий

Происходят следующие реакции:

2NH₄VO₃ H₂O+ 2NH₃ +V₂O₅;

3V₂O₅ + 10Al 6V+5Al₂O₃;

1)А- NH₄VO₃, В- V₂O₅ , С- V

2)желтый - (+5), зеленый ( смесь цветов )- (+4) и (+5), голубой-(+4), зеленый- (+3), фиолетовый-(+2)

III-9-7.

1) Вода усиливает реакции горения щелочных и щелочноземельных металлов и их гидридов.

а) При тушении водой горящего натрия происходят следующие реакции:

2 Na + O₂ = Na₂O₂; 2 Na + 2 H₂O = 2 NaOH + H_2­

Водород усиливает горение

Na₂O₂ + 2H₂O = 2 NaOH + H₂O₂; H₂O₂ = H₂O + 1/2 O_2­

Кислород усиливает горение

б) При сгорании калия образуется надпероксид, который с водой выделяет кислород:

K₂O₄ + 2 H₂O = 2 KOH + H₂O₂ + O₂ (кислород усиливает горение).

в) При сгорании кальция образуется оксид, который в реакции с водой выделяет очень большое количество теплоты:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ + Q (выделяющееся тепло способствует горению).

2) Можно использовать углекислотные или порошковые (порошок бикарбоната натрия) огнетушители, песок, пропитанное огнезащитным составом шерстяное одеяло.

III-9-8.

1) Героин C₂₁H₂₃O₅ N – М = 369 Морфин C ₁₇H₁₉O₃ N – М = 285

5010¹² молекул составляют 5010¹²/610²³ = 8,310^-11 моль.

Масса героина 369 8,310^-11 = 3,110^-8 г.

2) Не все молекулы героина попадают в "нужные места"; реальная смертельная доза превышает 10 мг.

3) Молекулы морфина занимают места естественных белковых регуляторов нервной деятельности, и синтез последних в организме нарушается.

III-9-9.

Пример решения: вещество А не реагирует с водой и не содержит кристаллизационную воду; вещество В содержит кристаллизационную воду и не реагирует с водой; вещество С реагирует с водой с выделением газа (осадка).

Растворение в воде негидратированной соли, кристаллогидрата и гидрида (нитрида) щелочного металла.

1) А – NaCl; w % = a% = [5/(100+5)]x100%

2) В – Na₂CO₃10H₂O; w % = [(5x106/286)/(100+5)]x100% < a

C – NaH; w % = [(5x40/24)/(100+5-5x2/24)]x100% > a

III-9-10.

1) 0,600 г растворимой соли дает 1,166 г осадка сульфата бария. Следовательно, 1 моль сульфата бария (233,2 г) получается из 120 г этой соли (1 моль сульфата). На сульфат-ион приходится 96 г, следовательно, масса катиона (катионов) – 24 а.е.м. Подходит магний. Однако сульфат магния не выделяет газ из карбоната натрия.

Следовательно, исходным веществом была кислая соль NaHSO₄ с той же молекулярной массой.

NaHSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + NaNO₃ + HNO₃;

2 NaHSO₄ + Na₂CO₃ = 2 Na₂SO₄ + H₂O + CO₂

2) Из 0,600 г гидросульфата натрия (1/200 моль) при постепенном добавлении избытка карбоната натрия может выделиться 1/400 моль углекислого газа или 22400:400 = 56 мл (н.у.).

Однако часть выделяющегося газа растворилась в избытке карбоната натрия:

Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2 NaHCO₃

III-9-11.

1) Из описания происходящих превращений можно предположить, что происходит растворение безводной соли CuSO₄ в воде и в результате реакций осаждения и прокаливания получается BaS – вещество светящееся в темноте, что можно проверить расчетом.

Из одного моля CuSO₄получается один моль BaSO₄ (по реакции), из 3,2 г CuSO₄ получается 4,66 г BaSO ₄ , значит, A – CuSO₄, B – H₂O, C – BaCl₂, D – BaSO₄, E – черное вещество – C (уголь), F – вещество светящееся в темноте – BaS.

2) Выпадает голубой осадок (гидроксида меди), который затем растворяется с образованием ярко-синего раствора.

3)A – CuSO₄, B – H₂O, C – BaCl₂, D – BaSO₄, E – C, F – BaS, H – NH₃

4) CuSO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + CuCl₂

BaSO₄ + 4C = BaS + 4CO

CuCl₂ + 2 NH₃ + 2 H₂O = Cu(OH)₂ + 2 NH₄Cl

Cu(OH)₂ + 4 NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂

III-9-12.

1) NH₃ = H⁺ + NH₂; HCl = H⁺ + Cl^-

2) Кислота должна давать при диссоциации тот же катион (протон), что и растворитель; основание (щелочь) должно давать при диссоциации тот же анион, что и растворитель при самоионизации.

а)кислоты – те же: HCl, HNO₃, H₂O; щелочи: KNH₂, Ca(NH₂)₂ ...
б)кислоты – те же: HNO₃, H₂O, HBr; щелочи: NaCl, BaCl₂ ...
3а) H₂O + KNH₂ = NH₃ + KOH (последнее вещество – соль) и др.
3б) H₂O + NaCl="HCl" + NaOH (последнее вещество – соль) и др.
4а) N₂
4б) Cl₂