Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Підготовка до хімічної олімпіади. 9 клас. Заняття №8.
Теоретичний блок. Хімічні реакції. Окисно-відновні реакції. Тепловий ефект хімічної реакції. Хімічна рівновага. Каталіз. Швидкість реакції. Виробництво амоніаку, сульфатної та нітратної кислот. Виробництво неорганічних продуктів.
Практичний блок.
Задача 1. Уравняйте реакции методом ЭИБ (или ЭБ)
1.1. НСl(конц.) + (Рb2+2Рb+4)О4 Сl2 + …
1.2. KI + O3 + H2O I2 + …
1.3. H2S + H[AuCl4] + H2O Au + S + H2SO4 + …
1.4. HgCl2 + SO2 + H2O Hg2Cl2 + …
1.5. FeS2 + Br2 + HNO3 + H2O H2SO4 + …
1.6. C5H10 + K2Сr2O7 + H2SO4 С2Н4О2 + С3Н6О2 + …
1.7. H2SO4 + K2FeO4 O2 + …
1.8. C6H12 + KMnO4 + H2SO4 CO2 + C5H10O + …
1.9. K2CrO4 + NH4HS + H2O + KOH S + K3[Cr(OH)6] + NH3·H2O
1.10. NaCl + KMnO4 + H2SO4(конц.) Cl2 + …
1.11. C3H5NH2 + KMnO4 + H2O C3H7O2NH2 + МnО2 + …
1.12. Na2SeO3 + Na2SO3 + НСl Se + …
1.13. С4Н10О + KМnО4 СН3С(О)-СН2СН3 + МnО2 + …
1.14. KI + CeO2 + HCl I2 + …
1.15. HCOOH + [Ag(NH3)2]OH + NH3·H2O Ag + (NH4)2CO3 + NH3 + …
1.16. Na2S + Na3AsO4 + НСl As2S3 + 2S + …
1.17. NH3 + KMnO4 + KОН K2MnO4 + …
1.18. Sb2S3 + HNO3(конц.) Sb2O5 + NO2 + …
1.19. С6Н12О6 + Cu(OH)2 + NaOH HOCH2(CHOH)4COONa + Cu2O + …
1.20. AgNO3 + N2H4(конц.) + KOH Ag + N2 + …
1.21. SO2 + K2S2O8 + Н2О …
1.22. NaI + Na2H2Sb2O7 + H2SO4 I2 + Sb2(SO4)3 + …
1.23. K2S2O8 + AgNO3 + KOH (Ag+1Ag+3)O2 + …
1.24. C10H13NO2 + KMnO4 + H2SO4 C7H5NO4 + CO2 + …
1.25. MnSO4 + NaBiO3 + HNO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + …
1.26. Br2 + ZnS + NaOH Na2[Zn(OH)4] + S + …
1.27. KNO3 + Mg + H2O NH2OH + …
1.28. HNO3(paзб.) + H(PH2O2) H2(PHO3) + NO + …
1.29. C6H5C2H5 + KMnO4 C6H5COOK + K2CO3 + MnO2 + …
1.30. CrCl2 + O2 + KOH + H2O K3[Cr(OH)6] + …
1.31. K2Cr2O7 + KNCS + H2SO4 CO2 + SO2 + NO2 + …
1.32. Ca(ClO)2 + Cu + H2SO4 CuCl2 + …
1.33. K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + H2SO4 K3[Fe(CN)6] + …
1.34. K2MnO4 + СО2 + H2O MnO2 + KMnO4 + KHCO3
1.35. Cl2 + Br2 + KOH KBrO3 + …
1.36. NaIO3 + CO + H2SO4 I2 + CO2 + …
1.37. Si + HF(конц.) + НNO3(конц.) NO + …
1.38. NaNO2 + Al + NaOH + H2O Na[Al(OH)4] + NH3
1.39. Mg3P2 + HNO3(конц.) H3PO4 + NO2 + …
1.40. FeCl2 + H2O2 + KOH FeO(OH) + …
1.41. (H2C-CH2)O + KMnO4 K2C2O4 + MnO2 + …
1.42. AgNO3 + AsH3 + H2O Ag + As2O3 + …
1.43. Na3AsO4 + Zn + H2SO4 AsH3 + …
1.44. K3[Cr(OH)6] + PbO2 + KOH K[Pb(OH)3] + …
1.45. C9H10O + [Ag(NH3)2]OH C9H9O2NH4 + …
1.46. CuSO4 + KI CuI + …
1.47. Ca(ClO)2 + SO2 + H2O CaSO4 + …
1.48. K2S2O8 + Cr2(SO4)3 + H2O K2Cr2O7 + …
1.49. Na3[Co(NO2)6] + H2SO4 = CoSO4 + NO + NO2 + Na2SO4 + H2O
1.50. {Cr[CO(NH2)2]6}4[Cr(CN)6]3 + KMnO4 + HNO3 K2Cr2O7 + CO2 + KNO3 + Mn(NO3)2 + H2O
Задача 2. Определите, какие два вещества вступили в реакцию, если образовались:
2.1. … Ba3N2 + BaO + BaH2
2.2. … CaBr2 + HBr
2.3. … BaCl2 + H2
2.4. … FeCl2 + I2 + HCl
2.5. … H2SeO4 + H2O
2.6. … N2 + NaBr + H2O
2.7. … NaNO3 + NaBr
2.8. … I2 + KNO3 + NO + H2O
2.9. … CrOHCl2 + H2
2.10. … K3PO4 + K2HPO4 + MnO2+ H2O
Задача 3. Приведите примеры ОВР, в которых сразу 2 элемента являются окислителями. Напишите уравнения реакций.
Задача 4. Химик в старой лаборатории нашел лист с химическими реакциями, но со временем этот лист испортился, но, несмотря на это, химик восстановил эти уравнения.
1) Напишите уравнения реакций. Каковы условия протекания первой реакции?
2) Определите, какие из веществ на листке являются газообразными. Для этих веществ укажите пространственное строение молекул и гибридизацию центрального атома.
3) Для ОВ реакций укажите окислитель и восстановитель
Задача 5. При синтезе в промышленности вещества ХБ3 проводят следующие стадии:
... + Б2В = АВ + 3Б2 (Ni, 700°C, 30 атм.)
2Б2 + (В2 + 4Х2) = 2... + 4Х2
АВ + Б2В = ... + Б2 (1. Fe3O4, 400°C, 2. Сu, 220°С)
(АВ2 + 12Б2) + Г2АВ3 + Б2В = 2... + 12Б2
4Х2 + 12Б2 = ...ХБ3 (Fe, 300-450°C, 250 атм.)
1. Расшифруйте вещества, если Б2В самая распространенная на Земле жидкость, а в реакции 1,56 г Г с нею выделяется 0,448 л (н.у.) Б2. Напишите уравнения реакций.
2. Объясните применение указанных в скобках условий при синтезе ХБ3 и укажите их влияние на выход.
3. Объясните необходимость удаления В2 на второй и АВ2 на четвертой стадиях синтеза.
Задача 6. Объясните следующие технологические процессы, которые имеют место в производстве соединений азота.
1. Газы выводят из колонны синтеза аммиака с такой скоростью, что реакционная система не успевает прийти к равновесному состоянию, хотя и близка к нему.
2. Некоторая часть циркуляционного газа не возвращается в колонну синтеза аммиака, а непрерывно выводится из производственного цикла.
3. В контактном аппарате азотнокислого производства максимальная степень превращения аммиака в монооксид азота достигается за время, контактирования порядка 10-4 с. Какие нежелательные процессы могут происходить при изменении времени контактирования? Почему на практике скорость газового потока поддерживают несколько большей, чем это соответствует максимальной степени превращения?
Задача 7. В колбе объемом V л содержится m г оксида серы (VI) в газообразном состоянии. При нагревании до температуры t°С часть молекул SО3 разложилась на оксид серы (IV) и кислород. Давление при этом увеличилось до Р кПа. Найдите степень термической диссоциации молекул SО3.
Задача 8. «Купорос имеет три вида: первый из них зеленого бледноватого цвету, вкусом кисел и несколько сладковат и просто называется сапожным купоросом; второй цветом очень синь, вкусом кисел и горьковат и называется кипрским, венгерским или турецким купоросом; третий имеет цвет белый и очень редко находится. Все сии купоросы дают от себя через перегонку из реторты безмерно кислую жидкую материю, которая называется купоросным спиртом или купоросною крепкой водкой. ... Оставшаяся после перегонки материя в реторте из всех трех купоросов разная. После перегонки бледноватого зеленого купороса остается ...темно-бурая, ноздреватая и крупная земля.... Вместо упомянутых металлов белый купорос содержит в себе некоторую желтоватую землю.... Поташ с купоросным спиртом кипит и крепко с ним соединяется, равно как с серным. А чтобы поташ удовольствовать так, чтобы кипеть перестал, к тому надобно больше купоросного, нежели серного спирту. В одном фунте купоросу содержится 36 золотников земли, 12 золотников густого спирта, 48 золотников воды.
Ежели в воду, в которой синий ... купорос был распущен, положить железный гвоздь, который не заржавел, тогда кислые частицы купоросного спирта станут помалу разъедать железо, а на место железных частиц сядут... из распущенного синего купоросу, отчего гвоздь покраснеет...»
(М.В. Ломоносов «Первые основания горной науки.» ПСС, т.2, §34, стр.388) (1 фунт = 96 золотников = 0,4095 кг)
Вопросы.
1. Определите состав купоросов (формулы), учитывая, что при прокаливании (выше 700°С) потеря массы составляет для «сапожного купороса» - 71,3%, для «кипрского купороса» - 68,1%, а для «белого купороса» - 71,7% (подтвердите расчетом). Напишите уравнения реакций термического разложения для всех купоросов. Зеленый и белый купоросы содержат одинаковое количество кристаллизационной воды на формулу.
2. Определите концентрацию (массовую долю (в %)) купоросных спиртов, если сконденсировать (при 0ºС) все летучие продукты.
3. Что происходит с железным гвоздем в растворе «синего купороса»? (запишите уравнение реакции).
4. Определите, для каких купоросов и по каким параметрам приблизительные результаты анализа Ломоносова наиболее хорошо согласуются с современными данными.
5. «Поташ с купоросным спиртом кипит и крепко с ним соединяется, равно как с серным. А чтобы поташ удовольствовать так, чтобы кипеть перестал, к тому надобно больше купоросного, нежели серного спирту.» Напишите уравнения реакций поташа с «купоросным спиртом» с «кипением» и без «кипения».
Задача 9. Олеум, содержащий SO3 ( = 45%) в H2SO4, представляет собой индивидуальное соединение А.
1. Расшифруйте формулу А и изобразите структурную формулу аниона.
2. Напишите уравнения реакций, проходящих при контактном способе получения H2SO4.
3. Объясните высокую температуру и избыток О2 при обжиге. Укажите роль V2O5. Объясните использование концентрированной H2SO4 вместо Н2О.
4. Установите концентрацию олеума, полученного из 4,80 т пирита (45 масс.% S), если: на стадии обжига выход 88,0%, окисления – 96,8%: 50% SO3 поглощается 18,0%-ным олеумом (концентрация возрастает до 22,0%), остаток SO3 поглощается 13,05 т 97,0%-ной H2SO4 и растворы смешивают.
5. Установите состав полученного олеума.
Задача 10. Одним из важнейших продуктов химической промышленности является сода. На Украине соду производят по методу Сольве, главные стадии которого приведены ниже:
1. Природный или искусственно приготовленный раствор соли А очищают с помощью растворов Na2CO3 и Ca(OH)2. Рассол отделяют от образовавшегося осадка и насыщают аммиаком (раствор 1).
2. Широко распространенный минерал В обжигают в печах, при этом образуется газ С, а остаток обрабатывают водой.
3. Раствор 1 под давлением обрабатывают газом С и образовавшийся при этом осадок D отделяют от маточного раствора (раствор 2).
4. Раствор 2 обрабатывают водяным паром и раствором соединения Е.
5. Осадок D прокаливают и получают главный продукт производства.
Хотя способ был предложен во второй половине XIX в., благодаря экономичности (сырьем служит соль А, минерал В и аммиак, а фактически единственным отходом производства является раствор соли F, в которой массовая доля металла равняется 36,04%) он остается важнейшим во всем мире и в наше время.
1. Определите соединения A – F.
2. Приведите уравнения реакций экономично выгодного производства соды, стрелочками указав продукты которые возвращаются в производство.
3. Почему по методу Сольве нельзя получить поташ?
4. Рассчитайте выход кристаллической соды (массовая доля Na 16,09%), которая образуется при охлаждении насыщенного при 100°С раствора Na2CO3 до 0°С. Насыщенными при 0°С и 100°С являются растворы с массовыми долями Na2CO3 6,54% и 31,29% соответственно.
Задача 11. Многие продукты химической промышленности производятся на базе достаточно простого сырья. На рисунке схематически изображен процесс производства ряда продуктов. Сырьем является каменная соль, известняк, вода, воздух. Прямоугольниками обозначены аппараты или группы аппаратов, в которых протекают процессы, стрелками и линиями показано перемещение материальных потоков.
1. Дайте название конечных продуктов А – Е.
2. Напишите суммарное уравнение реакций, происходящих в аппаратах 1 – 11 и укажите возможные условия их осуществления.
Задача 12. Основным методом промышленного производства соединения А является его получение в процессе комплексной переработки нефелинов. Однако, существует еще несколько промышленных способов:
а) Магнезиальный способ основывается на процессе карбонизации под давлением 0,5 – 1,8 МПа суспензии активной магнезии (Б) в водном растворе KСl (1). Осаждаемую двойную соль Энгеля (В) отделяют от раствора хлорида магния и разлагают водой (2) или суспензией Mg(ОН)2 (3) при нагревании. Полученная суспензия фильтруется. Активная магнезия возвращается в процесс, а раствор упаривается и из концентрированных растворов выделяют кристаллы, которые после сушки упаковывают в виде товарного продукта.
б) В триметиламиновом методе карбонизации под давлением подвергается смесь раствора KСl и триметиламина (4). В процессе охлаждения полученного раствора выделяются кристаллы (Г), которые легко могут быть переведены в целевой продукт (5). Остающееся при этом в растворе соединение (Д) после соответствующей обработки (6) возвращается в голову процесса.
в) Ферментативный способ сводится к обработке сульфата калия суспензией гидроксида кальция под давлением оксида углерода (7). Отфильтрованный раствор упаривают, а остаток прогревают при 800°С во вращающейся барабанной печи (8), после чего перекристаллизовывают из воды или предыдущих маточных растворов.
г) Известен процесс, в котором смесь сульфата калия нагревают с углем или известняком (9), а из образующегося плава маточными растворами выщелачивают продукт.
1. О производстве какого продукта идет речь? Рассчитайте точный состав самого продукта, активной магнезии и двойной соли Энгеля. В Вашем распоряжении имеются следующие данные по их термолизу: при нагревании соединений А и В до 200°С они теряют 16,36 и 40,19% массы соответственно, причем 10,00 г В выделяют 7561 мл газообразных продуктов (200°С, 1 атм). При нагревании Б и В от 20 до 700°С потеря массы составляет, соответственно, 70,88 и 57,36%.
2. Напишите уравнения реакций 1 – 4. Предложите рациональные способы переработки Г и Д (процессы 5 и 6).
3. Напишите уравнения реакций 7 – 9. С какой целью процесс 8 проводят во вращающейся барабанной печи? Что произойдет, если ее заменить обычной печью?
4. Способы б) и г) имеют прототипами известные с 1860 и 1790 гг. процессы Сольве и Леблана. Чем они отличаются от описанных способов?
5. При комплексной переработке нефелинов, после их спекания с известняком, получаю, кроме А, еще 3 ценных промышленных продукта. Какие химические элементы составляют основу нефелинов и какие товарные продукты получают в финале их переработки?
Задача 13. В промышленности гидроксид натрия обычно получают электролизом концентрированного водного раствора хлорида натрия в электролизерах с диафрагмой, стальным катодом и угольным анодом. 1 л раствора NаСl концентрацией 311,2 г/л в течение 2 ч подвергали электролизу постоянным током силой 2 А и напряжением 4 В. После окончания электролиза объем раствора практически не изменился На титрование аликвоты 10,00 мл полученного раствора израсходовано 13,40 мл раствора соляной кислоты концентрацией 0,100 моль/л.
1. Вычислите выход NаОН по току.
2. Определите минимальное теоретически необходимое напряжение, которое следует приложить к электролитической ячейке с упомянутым раствором, чтобы начался процесс электролиза (температура 25°С, парциальные давления газов над раствором р(Н2) = р(Сl2) = 1 атм, раствор нейтральный - рН = 7).
3. Какая доля электроэнергии израсходована при электролизе раствора NaСl с пользой?
4. Вычислите количество энергии (Дж; кВт∙ч), необходимой для производства при указанных выше условиях 1 т NaОН.
5. Напишите уравнения основных и побочных реакций, происходящих на электродах при электролизе.
6. Какие еще способы производства гидроксида натрия вы знаете? Напишите уравнения соответствующих реакций, укажите условия их протекания.
Справочные данные: энергия Гиббса образования ионов в водных растворах из простых веществ при стандартных условиях: ΔG°298(Н+) = 0 кДж/моль; ΔG°298(Сl─) = -131,17 кДж/моль. Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж/(моль·K), число Фарадея F = 9,65·104 Кл/моль.