Кто решил до этого места – 15 баллов.

Задача 1а

Минерал аргиродит – это стехиометрическое соединение, которое содержит серебро (степень окисления +1), серу (степень окисления -2) и неизвестный элемент Y (степень окисления +4). Массовое соотношение серебра и элемента Y в аргиродите равно m(Ag): m(Y) = 11.88: 1. Элемент Y образует красновато-коричневый низший сульфид (где Y имеет степень окисления +2) и белый высший сульфид (где Y имеет степень окисления +4). При нагревании аргиродита в токе водорода образуется низший сульфид элемента Y, Ag₂S и H₂S, причём для количественного восстановления 10.0 г. аргиродита требуется 0.295 л водорода (при 400К и 100 кПа).

Определите атомную массу элемента Y и назовите этот элемент. Приведите эмпирическую формулу аргиродита. (15 баллов)

Задача 2а

При прокаливании навески широко распространённого в природе неорганического вещества в атмосфере водорода образуется 1.822 г. воды и 4.285 г металла. При прокаливании такой же навески в атмосфере СО выделяется 2.265 л (н.у.) углекислого газа и остаётся такое же, как и в первом случае, количество металла.

Определите формулу неизвестного неорганического соединения и приведите его название. Напишите уравнения протекающих реакций. (25 баллов)

Задача 3а

Пользуясь справочными данными, рассчитайте минимальное значение pH, при котором возможно осаждение сульфида железа (II) сероводородом из децимолярного раствора FeCl₂ при 20 ^oC, если при данной температуре
в 100 г воды растворяется 258 мл H₂S. (20 баллов)

Задача 4а

При термическом разложении 18.75г вещества А выделилась смесь бурого и бесцветного газов Б и В, при охлаждении которой ниже -10^оС получены бесцветная жидкость Г и газ В. При добавлении небольшого количества воды жидкость Г превратилась в смесь жидкого вещества Д синего цвета и раствора бесцветного вещества Е. При взаимодействии полученной смеси со 100 мл воды получен раствор вещества Е и газообразное вещество Ж.

Рассчитайте pH конечного раствора, если известно, что масса твердого остатка З после разложения А составила 7.95г. Запишите уравнения всех реакций, назовите вещества А – З. Нарисуйте строение веществ Б, Г, Д и Ж. (30 баллов)

Задача 5а

Азид и иодат серебра относятся к малорастворимым солям: произведение растворимости первой из них 10^–8,54, второй 10^–7,52. Константы кислотности азидоводородной и иодноватой кислот равны, соответственно 10^–4,72 и 10^–0,79.

1. Приведите структурные формулы (структуры Льюиса) азид- и иодат-ионов, укажите их геометрию.

2. Какие растворы называются насыщенными? Какие равновесия устанавливаются в насыщенных растворах азида и иодата серебра? Приведите уравнения соответствующих реакций с указанием констант равновесий.

3. Растворимость подобных солей существенно зависит от рН среды. Почему?

4. При какой величине рН растворимости этих двух солей одинаковы? Рассчитайте значение растворимости при найденной Вами величине рН.

5. Рассчитайте растворимость азида серебра в воде с учетом равновесий из п.2 (протолизом ионов серебра пренебрегите). Чему равна величина рН насыщенного раствора азида серебра?

6. Для иодноватой кислоты оцените силу кислоты по правилу Полинга (в форме рК). Рассчитайте экспериментальное значение рК из приведенных данных. Сравните полученные значения, объясните возможные причины их отличия.

(30 баллов)

Задача 6а

Осуществите цепочку превращений. Напишите уравнения реакций 1 – 9 и укажите условия их протекания. Назовите хлорсодержащие вещества А – Е.
(30 баллов).

			КOH

Задача 7а

В 1774 г. Карл Шееле, действуя кислотой на пиролюзит, выделил некоторый газ, оказавшийся простым веществом, содержащим элемент А. Этот же газ (но другим способом) в том же самом году получил и Дж. Пристли. Известно, что массовая доля элемента А в соединении с цезием 19.39%, а в одном из соединений с водородом 94.12%.

Что за простое вещество выделил Шееле? Установите формулы соединений А с водородом и цезием. В соответствии с каким уравнением взаимодействуют между собой эти два соединения? Какая кислота использовалась в опытах Шееле? Запишите уравнение реакции этой кислоты с пиролюзитом.

На банках с пиролюзитом часто пишут “перекись марганца”. Насколько это соответствует действительности? Приведите примеры двух оксидов, аналогичных по составу пиролюзиту, и двух пероксидов с таким же составом. (20 баллов)

Задача 8а

Рассчитайте тепловой эффект гомогенной реакции

NH₃ + 5/4 O₂ D NO + 3/2 H₂O

при T = 298 K, если известны следующие данные:

H₂O_(г) = H₂O_(ж), H ₁⁰ = -44 кДж/моль,

1/2N₂ + 3/2H₂ = NH₃, H ₂⁰ = -46.2 кДж/моль, S₂^o = 193.0 Дж/моль·К,

H₂ + 1/2O₂ = H₂O_(ж), H ₃⁰ = -285.8 кДж/моль, S₃^o = 70.0 Дж/моль·К,

NO = 1/2N₂ + 1/2O₂, H ₄⁰ = -91.3 кДж/моль, S₄^o = -210.6 Дж/моль·К,

Рассчитайте константу данного равновесия при 25^оС и при 600 ^оС
(в предположении, что в данном интервале температур энтальпии и энтропии образования участвующих в реакции веществ не зависят от температуры). При какой температуре выход продуктов выше? Как можно повысить выход продуктов данной реакции? (30 баллов)

Задача 1б

Минерал пираргирит – это стехиометрическое соединение, которое содержит серебро (степень окисления +1), серу (степень окисления -2) и неизвестный элемент Y (степень окисления +3). Массовое соотношение серебра и элемента Y в пираргирите равно m(Ag): m(Y) = 2.66: 1. Элемент Y образует бесцветный низший оксид (где Y имеет степень окисления +3) и жёлтый высший оксид (где Y имеет степень окисления +5). При нагревании пираргирита в токе кислорода образуется низший оксид элемента Y, а также серебро и диоксид серы, причём для количественного окисления 10 г пираргирита необходимо 2.145 л кислорода (при 400К и 100 кПа).

Определите атомную массу элемента Y и назовите этот элемент. Приведите эмпирическую формулу пираргирита. (15 баллов)

Задача 2б

При прокаливании навески широко распространённого в природе неорганического вещества в атмосфере монооксида углерода выделяется 11.325 л (н.у.) углекислого газа и остаётся 21.425 г металла. При прокаливании такой же навески в атмосфере водорода образуется 9.11 г воды и такое же, как и в первом случае, количество металла.

Определите формулу неизвестного неорганического соединения и приведите его название. Напишите уравнения протекающих реакций. (25 баллов)

Задача 3б

Пользуясь справочными данными, рассчитайте минимальное значение концентрации ионов Co²⁺, при которой возможно осаждение сульфида кобальта (II) сероводородом (при 40 ^oC) из раствора CoCl₂, pH которого
равен 3, если при данной температуре в 100 г воды растворяется 166 мл H₂S.
(20 баллов)

Задача 4б

При термическом разложении 17.0 г вещества А выделилась смесь бурого и бесцветного газов Б и В, при охлаждении которой ниже -10^оС получены бесцветная жидкость Г и газ В. При добавлении небольшого количества воды жидкость Г превратилась в смесь жидкого вещества Д синего цвета и раствора бесцветного вещества Е. При взаимодействии полученной смеси с 200 мл воды получен раствор вещества Е и газообразное вещество Ж.

Рассчитайте pH конечного раствора, если известно, что масса твердого остатка З после разложения А составила 10.8 г. Запишите уравнения всех реакций, назовите вещества А – З. Нарисуйте строение веществ Б, Г, Д и Ж. (30 баллов)

Задача 5б

Азид и иодат серебра относятся к малорастворимым солям: произведение растворимости первой из них 10^–8,54, второй 10^–7,52. Константы кислотности азидоводородной и иодноватой кислот равны, соответственно 10^–4,72 и 10^–0,79.

1. Приведите структурные формулы (структуры Льюиса) азид- и иодат-ионов, укажите их геометрию.

2. Какие растворы называются насыщенными? Какие равновесия устанавливаются в насыщенных растворах азида и иодата серебра? Приведите уравнения соответствующих реакций с указанием констант равновесий.

3. Растворимость подобных солей существенно зависит от рН среды. Почему?

4. При какой величине рН растворимости этих двух солей одинаковы? Рассчитайте значение растворимости при найденной Вами величине рН.

5. Рассчитайте растворимость азида серебра в воде с учетом равновесий из п.2 (протолизом ионов серебра пренебрегите). Чему равна величина рН насыщенного раствора азида серебра?

6. Для иодноватой кислоты оцените силу кислоты по правилу Полинга (в форме рК). Рассчитайте экспериментальное значение рК из приведенных данных. Сравните полученные значения, объясните возможные причины их отличия.

(30 баллов)

Задача 6б

Осуществите цепочку превращений. Напишите уравнения реакций 1 – 10 и укажите условия их протекания. Назовите азотсодержащие вещества А – Д.
(30 баллов).

	NaClO

Задача 7б

В 1774 г. Карл Шееле, действуя кислотой на пиролюзит, выделил некоторый газ, оказавшийся простым веществом, содержащим элемент А. Этот же газ (но другим способом) в том же самом году получил и Дж. Пристли. Известно, что массовая доля элемента А в соединении с цезием 19.39%, а в одном из соединений с водородом 94.12%.

Что за простое вещество выделил Шееле? Установите формулы соединений А с водородом и цезием. В соответствии с каким уравнением взаимодействуют между собой эти два соединения? Какая кислота использовалась в опытах Шееле? Запишите уравнение реакции этой кислоты с пиролюзитом.

На банках с пиролюзитом часто пишут “перекись марганца”. Насколько это соответствует действительности? Приведите примеры двух оксидов, аналогичных по составу пиролюзиту, и двух пероксидов с таким же составом. (20 баллов)

Задача 8б

Рассчитайте тепловой эффект гомогенной реакции

C₂H₆ + 7/2 O₂ D 2CO₂ + 3H₂O

при T = 298 K, если известны следующие данные:

1) H₂O_(г) = H₂O_(ж), H ₁⁰ = -44 кДж/моль,

2) 2С + 3H₂ = C₂H₆, H ₂⁰ = -84.7 кДж/моль, S₂^o = 229.5 Дж/моль·К,

3) H₂ + 1/2O₂ = H₂O_(ж), H ₃⁰ = -285.8 кДж/моль, S₃^o = 70.0 Дж/моль·К,

4) CO₂ = 1/2С_(т) + O₂, H ₄⁰ = 393.51 кДж/моль, S₄^o = -214.0 Дж/моль·К.

Рассчитайте константу данного равновесия при 25^оС и при 800 ^оС
(в предположении, что в данном интервале температур энтальпии и энтропии образования участвующих в реакции веществ не зависят от температуры). При какой температуре выход продуктов выше? Как можно повысить выход продуктов в данной реакции? (30 баллов)

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

R = 8.31 Дж/моль·К

1 атм = 101.325 КПа

К_к (H₂S/HS^-) = 1.05·10^-7

К_к (HS^-/S^2-) = 1.23·10^-13

К_к (CH₃COOH/CH₃COO^-) = 1.74·10^-5

К_к (HN₃/N^-) = 1.90·10^-5

ПР (FeS) = 3.4·10^-17

ПР (CoS) = 1.8·10^-20

S^o(O₂) = 205 Дж/моль*К

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

R = 8.31 Дж/моль·К

1 атм = 101325 Па

К_к (H₂S/HS^-) = 1.05·10^-7

К_к (HS^-/S^2-) = 1.23·10^-13

К_к (CH₃COOH/CH₃COO^-) = 1.74·10^-5

К_к (HN₃/N^-) = 1.90·10^-5

ПР (FeS) = 3.4·10^-17

ПР (CoS) = 1.8·10^-20

S^o(O₂) = 205 Дж/моль*К

РЕШЕНИЯ

Задача 1а

Рассчитаем количество затраченного водорода по уравнению Менделеева – Клапейрона:

n = PV/RT = 100 000 Па * 0.295 *10^-3 м³ / 8.31 Дж/моль*К/400 К = 0.009 моль. (3 балла)

Запишем состав минерала как AgY_yS_(1/2+2y). Тогда молярная масса минерала будет равна

M_r = 108 + y*A_r(Y) + 32*(1/2+2y) = 124 + 64y+ y*A_r(Y) (1),

где A_r – атомная масса элемента Y. А реакция с водородом будет иметь следующий вид:

AgY_yS_(1/2+2y) + yH₂ = ½ Ag₂S + yYS + yH₂S.

Тогда, из соотношения n_арг/n_арг = n_H2/n_H2 и из уравнения реакции получаем

0.009 * Mr / 10 = y или y = 9*10^-4*Mr (2).

Из соотношения масс серебра и элемента Y имеем

1*Ar(Ag) / (y*Ar(Y)) = 11.88, отсюда y*Ar(Y) = 9.09 (3).

Подставляя уравнение (3) в уравнение (1) имеем

M_r = 124 + 64y + 9.09 = 133.09 + 64y (4).

Решая систему уравнений (2) и (4) относительно y, получаем, что y = 0.125 (10 баллов).

Из уравнения (3) получаем, что Ar(Y) = 72.7. Следовательно, неизвестный элемент – германий (Ge) (2 балла), а минерал имеет состав AgGe_0.125S_0.75 или Ag₈GeS₆.

Задача 1 б

Рассчитаем количество затраченного кислорода по уравнению Менделеева – Клапейрона:

n = PV/RT = 100 000 Па * 2.145 *10^-3 м³ / 8.31 Дж/моль*К/400 К = 0.064 моль. (3 баллов)

Запишем состав минерала как AgY_yS_(1/2+3/2y). Тогда молярная масса минерала будет равна

M_r = 108 + y*A_r(Y) + 32*(1/2+1.5y) = 124 + 48y+ y*A_r(Y) (1),

где A_r – атомная масса элемента Y. А реакция с кислородом будет иметь следующий вид:

AgY_yS_(1/2+3/2y) + (½ + 3y)O₂ = Ag + y/2 Y₂O₃ + (½+1.5y) SO₂.

Тогда, из соотношения n_пир/n_пир = n_O2/n_O2 и из уравнения реакции получаем

0.064 * Mr / 10 = 0.5 + 3y или y = 2.1*10^-3*Mr -0.17 (2).

Из соотношения масс серебра и элемента Y имеем

1*Ar(Ag) / (y*Ar(Y)) = 2.66, отсюда y*Ar(Y) = 40.60 (3).

Подставляя уравнение (3) в уравнение (1) имеем

M_r = 124 + 48y + 40.60 = 164.60 + 48y (4).

Решая систему уравнений (2) и (4) относительно y, получаем, что y = 0.2 (10 баллов).

Ошибка в условии задачи – должно быть y = 0.33 (и Y – Sb)

Кто решил до этого места – 15 баллов.

Кто без расчётов установил, что Y = Sb – 3 балла.

Задача 2а (2б).

Количество воды и СО₂ равны: n(CO₂) = n(H₂O) = 11.325 л /22.4 л/моль = 9.11 г /18 г/моль =
= 0.1011 моль. (2 балла)

Первое предположение – оксид металла:

Me₂O_n + nH₂ (nCO) = 2 Me + n H₂O (nCO₂).

A_r(Me) = 4.285 / (2 * 0.1011 / n) = 21.2n. Перебирая n, не находим приемлемых вариантов Me. (3 балла)

Рассмотрим другие варианты. Вещество может представлять собой гидроксид, карбонат или основной карбонат металла. Возможно только последнее, так как количества CO₂ и H₂O одинаковы. Общий вид реакций:

Me_a(OH)_2b(CO₃)_b + 2bH₂ = aMe + 3bH₂O + bCO₂,

Me_a(OH)_2b(CO₃)_b +2bCO = aMe + 3bCO₂ + bН₂О,

Откуда получаем M(Me) = 4.285 / (0.1011a / 3b) = 127 (b/a). При b = 1 и а = 2 получаем
М(Ме) = 63.5, Me – Cu, вещество - Cu(OH)₂(CO₃) – малахит. (10 баллов)

Cu(OH)₂(CO₃) + 2H₂ = Cu + 3H₂O + CO₂, (5 баллов)

Me_a(OH)_2b(CO₃)_b +2bCO = aMe + 3bCO₂ + bН₂О, (5 баллов)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: