7.317. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

В уравнениях окислительно-восстановительных реакций расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Дайте названия веществам.

a)

• 4HNO₃(дымящ.) + P₄O₁₀ = 2N₂O₅ + 4HPO₃ (в атмосфере O₂ + O₃)

• N₂O₅ + H₂S = 2NO₂ + S + H₂O

N⁺⁵ + 1e^- → N⁺⁴ *2

S^-2 – 2e^- → S⁰ *1

• 5NO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ + H₂O = 4HNO₃ + MnSO₄ + KNO₃

N⁺⁴ – e^- → N⁺⁵ *5

Mn⁺⁷ + 5e^- → Mn⁺² *1

• 4Ca + 10HNO₃(разб.) = 4Ca(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

Ca⁰ – 2e^- → Ca⁺² *2

N⁺⁵ + 4e^- → N⁺¹ *1

• 6N₂O + P₄ = P₄O₆ + 6N₂ (550 °С - 625 °С)

N⁺¹ + e^- → N⁰ *3

P⁰ – 3e^- → P⁺³ *1

A₁ - азотная кислота, А₂ – азот

б)

• NH₄NO₃ + NaOH(конц.) = NaNO₃ + NH₃*H₂O

• 4NH₃ + 5O₂ = 4NO + 6H₂O (800 °С, кат.)

N^-3 – 5e^- → N⁺² *2

O⁰ + 2e^- → O^-2 *5

• 2NO + O₂ = 2NO₂

N⁺² - 2e^- → N⁺⁴ *2

O₂⁰ + 4e^- → 2O^-2 *1

• 4NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃

N⁺⁴ - e^- → N⁺⁵ *4

O₂⁰ + 4e^- → 2O^-2 *1

• 4Zn + 10HNO₃(очень разб.) = 4Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Zn⁰ – 2e^- → Zn⁺² *4

N⁺⁵ + 8e^- → N^-3 *1

X₁ – аммиак, X₂ – оксид азота (II), X₃ – оксид азота (IV), X₄ – азотная кислота.

в)

• 2NO + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 2HNO₃ + K₂SO₄ + 3H₂O

N⁺² – 3e^- → N⁺⁵ *1

Cr⁺⁶ + 3e^- → Cr⁺³ *1

• 8HNO₃(конц, горяч.) + PH₃ = H₃PO₄ + 8NO₂ + 4H₂O

N⁺⁵ + e^- → N⁺⁴ *8

P^-3 – 8e^- → P⁺⁵ *1

• 10NO₂ + 2P₄ = 2P₄O₁₀ + 5N₂

N⁺⁴ + 4e^- → N⁰ *5

P⁰ – 5e^- → P⁺⁵ *4

• 3Mg + N₂ = Mg₃N₂ (при нагревании)

Mg⁰ – 2e^- → Mg⁺² *3

N⁰ + 3e^- → N^-3 *2

• Mg₃N₂ + 3H₂SO₄ = 3MgSO₄ + 2NH₃

Y₁ – азот, Y₂ – аммиак

г)

• Ag + 2HNO₃(конц.) = AgNO₃ + NO₂ + H₂O

Ag⁰ – e^- → Ag⁺¹ *1

N⁺⁵ + e^- → N⁺⁴ *1

• 2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂ (нагрев)

N⁺⁵ + e^- → N⁺⁴ *1

Ag⁺¹ + e^- → Ag⁰ *1

O^-2 - 2e^- → O⁰ *1

• 2NO₂ + 2KOH(разб.) = KNO₂ + KNO₃ + H₂O

N⁺⁴ + e^- → N⁺³ *1

N⁺⁴ - e^- → N⁺⁵ *1

• 9KNO₂ + KMnO₄ + 2H₂O = MnO₂ + 6KNO₃ + 4KOH

N⁺³ – 2e^- → N⁺⁵ *3

Mn⁺⁷ + 3e^- → Mn⁺⁴ *2

• KNO₃ + 4H₂(Al, конц. KOH) = NH₃ + 2H₂O + KOH (кип.)

H₂⁰ – e^- → 2H⁺¹ *8

N⁺⁵ + 8e^- → N^-3 *1

Z₁ – оксид азота (IV), Z₂ – нитрат калия

7.337. Определите процентное содержание дихромата аммония в технической соли, если при разложении 32 г ее образовалось 20 г твердого остатка (химический состав примесей при этом не изменяется).

(NH₄)₂ Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂↑ + 4H₂O↑

Масса навески уменьшилась на 32 – 20 = 12 г.

n((NH₄)₂ Cr₂O₇) = 12/(4*18 + 28) = 0,12 моль

m((NH₄)₂ Cr₂O₇) = 0,12*252 = 30,24 г

ω((NH₄)₂ Cr₂O₇) = (30,24/32)*100% = 94,5%

Ответ: 94,5%

7.343. Смесь азота, оксида азота (II) и оксида азота(IV) объемом 88 мл пропустили через воду, при этом не поглотилось водой 50 мл газов. К ним добавили 16 мл кислорода, после чего объем газов стал равен 55 мл. Определите объемную долю оксида азота (II) в исходной смеси.

NO₂ поглотился. V(NO₂) = 88 – 50 = 38 мл.

2NO + O₂ = 2NO₂

Если бы было добавлено эквимолярное NO количество кислорода, объем газов не увеличился бы на 5 мл.

V(O₂, прореаг.) = 16 – 5 = 11 мл

V(NO) = 2*V(O₂, прореаг.) = 22 мл

ф(NO) = (22/88)*100% = 25%

Ответ: 25%

7.350. Одинаковая ли масса азотной кислоты потребуется для растворения 32 г меди, если в одном случае раствор концентрированный, а в другом – разбавленный? Определите объемы газов (н. у.), выделившихся в первом и во втором случаях.

Cu + 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ (разб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

n(Cu) = n = 32/64 = 0,5 моль

V1 = 2n*22,4 = 22,4 л

V2 = (2/3)n*22,4 = 7,46 л

Ответ: Нет, разная. В первом случае необходимо больше. 22,4 л и 7,46 л

7.351. При пропускании смеси газов, образовавшихся при разложении азотной кислоты, через 212,1 мл 12%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,1 г/мл) произошла полная нейтрализация щелочи. Определите объем 63%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,43 г/мл), при разложении которой были получены эти газы. Определите массу меди, которая могла бы раствориться в этом объеме раствора азотной кислоты.

4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

2NO₂ + 2KOH = KNO₂ + KNO₃ + H₂O

m(KOH, 12%) = 212,1*1,1 = 233,31 г

m(KOH) = 233,31*12/100 = 28 г

n(KOH) = 28/56 = 0,5 моль

n(HNO₃) = n(KOH) = 0,5 моль

m(HNO₃) = 0,5*63 = 31,5 г

m(HNO₃, 63%) = 31,5*100/63 = 50 г

V(HNO₃, 63%) = 50/1,43 = 35 мл

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

n(Cu) = (¼)n(HNO₃) = 0,125 моль

m(Cu) = 0,125*64 = 8 г

Ответ: 35 мл, 8 г

7.352. В результате электролиза 130 мл раствора нитрата меди(II) (массовая доля соли 25,6%, плотность 1,25 г/мл), проведенного с использованием угольных электродов, на аноде выделилось 3,36 л газа (н. у.). По окончании электролиза электроды были оставлены в образовавшемся растворе до прекращения изменения их массы. Вычислите массовые доли веществ, содержащихся в образовавшемся растворе.

K(-): Cu²⁺ + 2e^- = Cu⁰ *2

A(+): 2H₂O – 4e^- = O₂↑ + 4H⁺ *1

2Cu²⁺ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4H⁺

Cu(NO₃)₂ + 2H₂O = 2Cu + O₂ + 4HNO₃

n(O₂) = 3,36/22,4 = 0,15 моль

m(Cu(NO₃)₂, 25,6%) = 130*1,25 = 162,5 г

m(Cu(NO₃)₂) = 162,5*0,256 = 41,6 г

n(Cu(NO₃)₂) = 41,6/188 = 0,22 моль – из такого количества Cu(NO₃)₂ не может выделиться 0,15 моль O₂. Электролиз шел дальше.

K(-): 2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^- *2

A(+): 2H₂O – 4e^- = O₂↑ + 4H⁺ *1

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑

n(H₂) = 2*(0,15 – 0,11) = 0,08 моль

3Cu + 8HNO₃ = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

n(HNO₃) = 0,11*4 = 0,44 моль

n(Cu) = n(Cu(NO₃)₂) = 0,22 моль

Медь в избытке.

n(Cu ост.) = 0,22 - 0,44*(3/8) = 0,055 моль

n(Cu(NO₃)₂) = (3/8)*n(HNO₃) = 0,165 моль

m(Cu(NO₃)₂) = 0,165*188 = 31,02 г

m(кон. р-ра) = 162,5 – 0,08*2 – 0,15*32 – 0,055*64 – (¼)*0,44*30 = 162,5 – 0,16 – 4,8 – 3,52 – 3,3 = 150,72 г

ω(Cu(NO₃)₂) = (31,02/150,72)*100% = 20,58%