| Задача 3.
У вас в распоряжении имеются карбонат кальция и соляная кислота. Предложите способы синтеза не менее 6 новых веществ, среди которых 2 простых. В синтезах можно использовать только исходные вещества, продукты их взаимодействия, необходимые катализаторы и электрический ток.
Решение.
CaCO3 = CaO + CO2 (при нагревании)
CaCO3 + HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
CaO + H2O = Ca(OH)2
CaCl2 = Ca + Cl2 (электролиз расплава)
2HCl = H2 + Cl2 (электролиз раствора)
2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)
Ca + H2 = CaH2
Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O (при 0ºC)
6Ca(OH)2 + 6Cl2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O (при нагревании)
Cl2 + H2O = HCl + HClO (при 0ºC)
3Cl2 + 3H2O = 5HCl + HClO3 (при нагревании)
Есеп 3.
Сіздерде кальций карбонаты және тұз қышқылы бар. Осы заттар арқылы 6-дан кем емес жаңа заттарды, оның ішінде 2 жай заттарды қалай алуға болады? Синтезде тек қана бастапқы заттарды, олардан алынған өнімдерді қолдануға болады, катализатор және электр тоғы қажет.
Шешуі.
CaCO3 = CaO + CO2 (қыздырғанда)
CaCO3 + HCl = CaCl2 + CO2 + H2O
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
CaO + H2O = Ca(OH)2
CaCl2 = Ca + Cl2 (балқыма электролизі)
2HCl = H2 + Cl2 (ерітнді электролизі)
2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)
Ca + H2 = CaH2
Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O (0ºC-де)
6Ca(OH)2 + 6Cl2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O (қыздырған кезде)
Cl2 + H2O = HCl + HClO (0ºC-де)
3Cl2 + 3H2O = 5HCl + HClO3 (қыздырған кезде)
Задача 4.
Газовая смесь, содержащая два галогеноводорода, имеет плотность, по водороду равную 38. Объем этой смеси при н.у. был поглощен равным объемом воды. На нейтрализацию 100 мл образовавшегося раствора было израсходовано 11,2 мл 0,4 моль/л раствора гидроксида натрия.
1. Определите, какие галогеноводороды могли содержаться в данной смеси.
2. Рассчитайте состав газовой смеси в объёмных процентах.
3. Предложите способ определения качественного состава газовой смеси.
Решение.
1. Масса 1 моль газовой смеси при н.у. составляет 38·2 = 76 г. Таким образом, в газовой смеси не могут присутствовать одновременно HBr и HI (M(HBr) = 81 г/моль, M(HI) = 128 г/моль). Также одновременно не могут присутствовать HF и HCl (M(HF) = 20 г/моль, M(HCl) = 36,5 г/моль). В смеси должен быть галогеновородод с M меньше 76 г/моль и галогеноводород с M больше 76 г/моль. Возможные составы смесей: 1) HF и HBr; 2) HF и HI; 3) HCl и HBr; 4) HCl и HI.
Концентрация галогеноводородов в растворе составляет (11,2·0,4):100 = 0,0448 моль/л. Это значение достаточно хорошо соответствует расчётному значению 1:22,4 = 0,0446 моль/л для процесса растворения 1 л газа (н.у.) в 1 л воды (при условии, что молекулы галогеноводорода мономерны). Таким образом, газовая смесь не содержит фтороводород, который и в газовой фазе находится в виде (HF)n, где n = 2-6.
Тогда условиям задачи соответствуют только два варианта смесей: HCl + HBr или HCl + HI.
2. Для смеси HCl+HBr: пусть x моль – количество HCl в 22,4 л смеси (н.у.). Тогда количество HBr составляет (1-x) моль. Масса 22,4 л смеси составляет:
36,5x + 81(1-x) = 76; x = 0,112; 1-x=0,888.
Состав смеси: HCl – 11,2%, HBr – 88,8%.
Аналогично для смеси HCl+HI:
36,5x + 128(1-x) = 76; x = 0,562.
Состав смеси: HCl – 56,2%, HI – 43,8%
3. Так как обе смеси должны содержать хлороводород, то качественно остаётся определить бромоводород или иодоводород. Это определение удобнее сделать в форме простых веществ – брома или иода. Для перевода галогеноводородов в простые вещества водный раствор можно окислить хлором:
2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
2HI + Cl2 = 2HCl + I2
Полученные растворы галогенов можно отличить по окраске раствора в неполярном растворителе (при экстракции) или по более чувствительной реакции окраски крахмала.
Также исходные галогеноводороды можно различить по различающейся окраске галогенидов серебра:
HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3 (светло-жёлтый осадок)
HI + AgNO3 = AgI↓ + HNO3 (жёлтый осадок)
Есеп 4.
Екі галогенсутектен тұратын газ қоспасының сутек бойынша тығыздығы 38. Осы қоспаның қ.ж.-дағы көлемі судың көлемімен бірдей. Алынған 100 мл ерітіндіні бейтараптағанда 11,2 мл 0,4моль/л натрий гидроксидінің ерітіндісі жұмсалды.
1. Осы қоспада қандай галогенсутек барын анықтаңыздар.
2. Газ қоспасының құрамын көлемдік процентпен анықтаңыздар.
3. Газ қоспасының сапасын анықтайтын жағдайды ұсыныңыздар.
Шешуі.
1. 1 моль газ қоспасының массасы қ.ж. құрайды: 38·2 = 76 г. Сондықтан газ қоспасында бір мезгілде HBr және HI (M(HBr) = 81 г/моль, M(HI) = 128 г/моль) бола алмайды. Сонымен қатар бір мезгілде HF және HCl (M(HF) = 20 г/моль, M(HCl) = 36,5 г/моль) бола алмайды. Қосапада М массасы 76г/мольдан аз галогенсутек болуы керек. Мүмкін болатын газ қоспалары: 1) HF және HBr; 2) HF және HI; 3) HCl және HBr; 4) HCl және HI.
Ерітіндідегі галогенсутектердің концентрациясы (11,2·0,4):100 = 0,0448 моль/л. Бұл мән 1 л суға (галогенсутек молекуласы мономерлі болған жағдайда) 1 л газды (қ.ж.) еріту процесі үшін төмендегі есептеу нәтижесіне жақын: 1:22,4 = 0,0446 моль/л. Ендеше, газ қоспасында фторсутек болмайды, себебі ол газ фазасында (HF)n түрінде болады, мұндағы n = 2-6.
Ендеше есептің шарты тек екі нұсқаға сәйкес келеді: HCl + HBr немесе HCl + HI.
2. HCl+HBr қоспасы үшін: 22,4 л қоспадағы (қ.ж.) HCl мөлшері – х. Онда HBr мөлшері (1-x) моль болады. 22,4 л қоспаның массасы:
36,5x + 81(1-x) = 76; x = 0,112; 1-x=0,888.
Қоспа құрамы: HCl – 11,2%, HBr – 88,8%.
Қоспа үшін HCl+HI:
36,5x + 128(1-x) = 76; x = 0,562.
Қоспа құрамы: HCl – 56,2%, HI – 43,8%
3. Ендеше бромсутек және иодсутек екі қоспа да болуы қажет. Бұл анықтама жай зат түрінде – бром немесе иод анықтауға ыңғайлы. Галогенсутекті жай затқа айналдыру үшін оның ерітіндісін хлормен тотықтыру қажет:
2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2
2HI + Cl2 = 2HCl + I2
Галогендердің алынған ерітінділерін неполярлы еріткіштегі ерітіндінің түсі бойынша (экстаркция кезіндегі) немесе крахмалдың әсері арқылы анықтауға болады.
Сондай-ақ галогенсутектерді күміс галогенидіндегі әртүрлі түстері арқылы анықтауға болады:
HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3 (ашық-сары тұнба)
HI + AgNO3 = AgI↓ + HNO3 (сары тұнба)
Достарыңызбен бөлісу: | 
