Алхимический символ для азотной кислоты
🜅 U+1F705 ALCHEMICAL SYMBOL FOR AQUAFORTIS 🜅 🜅 —
Студенты также просматривали
- Фосфор, кремний, бор и благородные газы
- Летучие водородные соединения, образованные Si, P, S, Cl
- С какими металлами реагирует водород, образуя гидриды?
- Щелочные и щелочноземельные металлы
- Cl2, Br2, I2 и благородные газы
- Какие неметаллы реагируют с раствором щелочи при нагревании?
- Галогены, сера, фосфор, кремний
- Получение фосфора в промышленности
- Назовите продукты реакции фосфора с раствором щелочи (LiOH)
- Продукты взаимодействия фосфора с водой
- При поджигании спичек происходит реакция
Химические свойства азотной кислоты
Методика получения разбавленной азотной кислоты путём сухой перегонки селитры с квасцами и медным купоросом была, по-видимому, впервые описана в трактатах Джабира (Гебера в латинизированных переводах) в VIII веке. Этот метод с теми или иными модификациями, наиболее существенной из которых была замена медного купороса железным, применялся в европейской и арабской алхимии вплоть до XVII века.
В XVII веке Глаубер предложил метод получения летучих кислот реакцией их солей с концентрированной серной кислотой, в том числе и азотной кислоты из калийной селитры, что позволило ввести в химическую практику концентрированную азотную кислоту и изучить её свойства. Метод Глаубера применялся до начала XX века, причём единственной существенной модификацией его оказалась замена калийной селитры на более дешёвую натриевую (чилийскую) селитру.
Свойства азотной кислоты
Азотная кислота (HNO3) — сильная химическая неорганическая кислота, отвечающая высшей степени окисления азота (+5).
- Традиционные названия: азотная кислота
- Константа диссоциации кислоты
- Дипольный момент: 2,17 ± 0,02 Д
- Токсичность: 3 класс (умеренно опасная)
Описание азотной кислоты
При стандартных условиях азотная кислота — это одноосновная кислота, в чистом виде — бесцветная жидкость с резким удушливым запахом. Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.
Некоторые смеси азотной кислоты имеют свои названия так, например, смесь азотной кислоты и соляной кислоты называется Царская водка, а смесь азотной кислоты и фтороводородной — Императорская водка.
Правила составления химических уравнений
При составлении химических уравнений необходимо следовать определенным правилам, чтобы верно указать продукты реакции. Ниже представлены основные правила:
Учитывайте только указанные в задаче реагенты
Продукты реакции указываются через знак + с коэффициентами. В ответе перечисляйте только продукты, не нужно указывать левую часть уравнения.
Пример:
10 уксусная кислота + 4 K2SO4 + 8 MnSO4 + 12 вода
Не используйте дополнительные реагенты
Ответ должен учитывать только те реагенты, которые указаны в задаче. Если реакция требует дополнительного реагента, пишите не идет.
Учитывайте условия реакции
Ответ должен соответствовать условиям реакции и форме реагента, если она указана. В случае, если реакция не идет при данных условиях, пишите не идет.
Уравняйте реакцию с учетом коэффициентов
Если реагенты не имеют указанных коэффициентов, выберите соотношение молярности самостоятельно и уравняйте реакцию. Указывайте только общий множитель коэффициентов.
Записывайте вещества однозначно
Используйте систематические или тривиальные названия веществ, избегайте неоднозначности. Например, ответ хлорид железа несостоятелен.
Укажите преобладающий продукт
При нестехиометрической смеси продуктов укажите преобладающий продукт. Если он неоднозначен, система примет любой допустимый вариант.
Отделяйте коэффициенты пробелами
Для избежания путаницы при записи реакций с радикалами, отделяйте коэффициент пробелом от названия вещества.
Сокращайте коэффициенты только на общий множитель
Сокращайте коэффициенты, оставляя общий множитель. Не приводите коэффициент 1.
Порядок перечисления продуктов на ваше усмотрение
У вас есть свобода устанавливать порядок перечисления продуктов реакции.
Не используйте внешние источники во время решения
Для составления уравнений используйте только химические таблицы, справочники и графические редакторы. Не делайте запросы на вещества или реакции во время решения задачи.
На внешнем энергетическом уровне атомы элементов имеют пять электронов —ns2np3, что влияет на высшую и низшую степень окисления этих элементов (+5 и -3 соответственно).
Вследствие отсутствия d-подуровня у азота на внешнем уровне его электроны разъединяться не могут. Однако азот может быть четырехвалентным. Это осуществляется, например, в азотной кислоте HNO3. Пятивалентным азот не может быть.
Азот — газ без цвета, запаха и вкуса, легче воздуха. Растворимость в воде меньше, чем у кислорода. Малая растворимость азота в воде, а также его очень низкая температура кипения объясняются весьма слабыми межмолекулярными взаимодействиями как между молекулами азота и воды, так и между молекулами азота.
### Реакции Азота
#### Аммиак
- **Сгорание в кислороде:**
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
- **C катализатором:**
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
- **Восстановление оксида меди:**
2NH3 + 3CuO = N2 + 3Cu + 3H2O
#### Оксиды азота
- **Оксид азота (II):**
NH3 + H2O2 = N2 + H2O
- **Оксид азота (III):**
2N2O3 + H2O = 4HNO2
- **Оксид азота (V):**
N2O5 + H2O = 2HNO3
#### Инструкция по балансировке химических уравнений
Химическое уравнение представляет собой химическую реакцию. На нем показаны реагенты (вещества, которые начинают реакцию) и продукты (вещества, образующиеся в результате реакции). Например, в реакции водорода (H₂) с кислородом (O₂) с образованием воды (H₂O) химическое уравнение имеет вид:
Конечный результат
Ваш текст был организован, чтобы сделать его более удобным для чтения и понимания. Надеюсь, это соответствует вашим ожиданиям.
Балансировка уравнений химических реакций: методы и примеры
Однако это уравнение не сбалансировано, поскольку количество атомов каждого элемента не одинаково в обеих частях уравнения. Сбалансированное уравнение подчиняется Закону сохранения массы, который гласит, что материя не создается и не уничтожается в ходе химической реакции.
Балансировка методом проверки или методом проб и ошибок
Это самый простой метод. Он включает в себя рассмотрение уравнения и корректировку коэффициентов, чтобы получить одинаковое количество атомов каждого типа в обеих частях уравнения.
Подходит для: простых уравнений с небольшим количеством атомов.
Процесс: начните с самой сложной молекулы или молекулы с наибольшим количеством элементов и корректируйте коэффициенты реагентов и продуктов, пока уравнение не станет сбалансированным.
Пример:
H2 + O2 = H2O
Балансировка алгебраическим методом
Этот метод использует алгебраические уравнения для поиска правильных коэффициентов. Коэффициент каждой молекулы представлен переменной (например, x, y, z), и ряд уравнений составляется на основе количества атомов каждого типа.
Подходит для: более сложных уравнений, которые нелегко сбалансировать при проверке.
Процесс: присвойте переменные каждому коэффициенту, напишите уравнения для каждого элемента, а затем решите систему уравнений, чтобы найти значения переменных.
Пример:
C2H6 + O2 = CO2 + H2O
Балансировка методом степени окисления
Этот метод полезен для окислительно-восстановительных реакций и включает в себя балансировку уравнения на основе изменения степени окисления.
Подходит для: окислительно-восстановительных реакций, при которых происходит перенос электрона.
Процесс: определить степени окисления, определить изменения степени окисления, сбалансировать атомы, меняющие свою степень окисления, а затем сбалансировать оставшиеся атомы и заряды.
Пример:
Ca + P = Ca3P2
Балансировка методом ионно-электронной полуреакции
Этот метод разделяет реакцию на две полуреакции – одну на окисление и одну на восстановление. Каждая полуреакция уравновешивается отдельно, а затем объединяется.
Лучше всего подходит для: сложных окислительно-восстановительных реакций, особенно в кислых или основных растворах.
Процесс: разделить реакцию на две полуреакции, сбалансировать атомы и заряды в каждой полуреакции, а затем соединить полуреакции, обеспечив баланс электронов.
Пример:
Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
Сопутствующие химические инструменты
- Высококонцентрированная HNO3 имеет бурую окраску вследствие происходящего на свету процесса разложения, в ходе которого она распадается на воду и оксид азота(V), который, однако, сам распадается на оксид азота(IV) и кислород.
- При нагревании азотная кислота распадается по той же реакции. Азотную кислоту можно перегонять без разложения только при пониженном давлении (указанная температура кипения при атмосферном давлении найдена экстраполяцией).
- Золото, платина, иридий, родий и тантал инертны к азотной кислоте во всём диапазоне концентраций, остальные металлы реагируют с ней, ход реакции при этом определяется её концентрацией.
4. HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует:
а) с основными и амфотерными оксидами:
б) с основаниями:
в) вытесняет слабые кислоты из их солей:
5. Азотная кислота в любой концентрации проявляет свойства кислоты-окислителя, при этом азот восстанавливается до степени окисления от +5 до −3. Глубина восстановления зависит в первую очередь от природы восстановителя и от концентрации азотной кислоты. Как кислота-окислитель, HNO3 взаимодействует:
а) с металлами, стоящими в ряду напряжений правее водорода:
Концентрированная HNO3 (60%):
Разбавленная HNO3 (30%):
б) с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода:
Все приведённые выше уравнения отражают только доминирующий ход реакции. Это означает, что в данных условиях продуктов данной реакции больше, чем продуктов других реакций, например, при взаимодействии цинка с азотной кислотой (массовая доля азотной кислоты в растворе 0,3) в продуктах будет содержаться больше всего NO, но также будут содержаться (только в меньших количествах) и NO2, N2O, N2 и NH4NO3. Также механизм реакций значительно сложнее. На практике в растворе происходят множественные восстановления нитрат иона и водорода. Подобно реакциям с иными кислотами, атомарный водород также выделяется, и он частично ответственен за восстановление азотной кислоты. Например:
Сложив реакции и уравняв их, мы получим вышеупомянутое уравнение:
Такого рода восстановления можно описать для всех степеней окисления азота, до которых склонна восстанавливаться азотная кислота:
Помимо этого, в некоторых случаях, реакция с разбавленной азотной кислотой проходит с выделением водорода, однако вместе с ним азот также восстанавливает в параллельных реакциях. Это может происходить при её взаимодействии, например, с магнием при концентрации кислоты около 5%:
6. Единственная общая закономерность при взаимодействии азотной кислоты с металлами: чем более разбавленная кислота и чем активнее металл, тем глубже восстанавливается азот:
увеличение концентрации кислоты увеличение активности металла
Продукты, полученные при взаимодействии железа с HNO3, разной концентрации
7. С золотом и платиной азотная кислота, даже концентрированная, не взаимодействует. Железо, алюминий, хром холодной концентрированной азотной кислотой пассивируются. С разбавленной азотной кислотой железо взаимодействует, причём в зависимости от концентрации кислоты образуются не только различные продукты восстановления азота, но и различные продукты окисления железа:
8. Азотная кислота окисляет неметаллы, при этом азот обычно восстанавливается до NO или NO2:
и сложные вещества, например:
Чаще всего, эти реакции требуют начального нагревания
9. Некоторые органические соединения (например амины, скипидар) самовоспламеняются при контакте с концентрированной азотной кислотой.
10. Смесь трёх объёмов концентрированной соляной кислоты и одного объёма концентрированной азотной называется «царской водкой». При комнатной температуре в реакции устанавливается равновесие. Оно смещается вправо при нагревании. Царская водка растворяет большинство металлов, в том числе золото и платину. Её сильные окислительные способности обусловлены образующимся атомарным хлором и хлоридом нитрозила, который тоже разлагается и выделяет хлор:
Эта же реакция также идёт с бромоводородной кислотой:
11. Взаимодействие концентрированных азотной и соляной кислот с благородными металлами:
12. Азотная кислота, растворяясь в воде, частично и обратимо с ней реагирует с образованием ортоазотной кислоты, которая не существует в свободном виде:
Смесь азотной и серной кислот носит название «меланж».
Азотная кислота широко используется для получения нитросоединений.
13. В концентрированной азотной кислоте происходит самоионизация:
В большинстве окислительно-восстановительных реакциях ион нитрония восстанавливается до бурого газа.
Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы и некоторые соединения неметаллов, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в воде не гидролизуется.
1. Соли азотной кислоты при нагревании необратимо разлагаются, причём состав продуктов разложения определяется катионом:
а) нитраты металлов, стоящих в ряду напряжений левее магния (исключая литий):
б) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений между магнием и медью (а также литий):
в) нитраты металлов, расположенных в ряду напряжений правее ртути:
г) нитрат аммония:
2. Нитраты в водных растворах практически не проявляют окислительных свойств, но при высокой температуре в твёрдом состоянии являются сильными окислителями, например, при сплавлении твёрдых веществ:
3. Цинк и алюминий в щелочном растворе восстанавливают нитраты до NH3:
Соли азотной кислоты — нитраты — широко используются как удобрения. При этом практически все нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому в виде минералов их в природе чрезвычайно мало; исключение составляют чилийская (натриевая) селитра и индийская селитра (нитрат калия). Большинство нитратов получают искусственно.
4. С азотной кислотой не реагируют стекло, фторопласт-4.
5. Нитраты металлов при спекании с оксидами металлов образуют соли ортоазотной кислоты — ортонитраты:
Ответом к заданиям 1–25 является последовательность цифр. Ответ запишите в поле ответа в тексте работы, а затем перенесите в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Последовательность цифр записывайте без пробелов, запятых и других дополнительных символов. Каждый символ пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами.
Цифры в ответах на задания 7, 8, 10, 14, 15, 19, 20, 22–25 могут повторяться.
Из указанных в ряду химических элементов выберите два элемента, атомы которых в возбужденном состоянии не содержат валентных электронов на трех подуровнях:
- I 2) Ge 3) S 4) Tl 5) Sb
Запишите в поле ответа номера выбранных элементов.
Из указанных в ряду химических элементов выберите три элемента, находящихся в одном периоде Периодической системы, и расположите выбранные элементы в порядке увеличения числа валентных электронов на внешнем энергетическом уровне.
- As 2) P 3) Mo 4) Cr 5) Ga
Запишите в поле ответа номера выбранных элементов в нужной последовательности.
Из предложенного перечня химических элементов выберите два, у каждого из которых сумма степеней окисления в высшем оксиде и водородном соединении равна шести.
- S 2) Ti 3) Cl 4) Te 5) Al
Из предложенного перечня суждений о строении и химических связях выберите два таких, которые справедливы и для тетрагидроксоалюмината натрия, и для хлорида аммония.
Запишите номера выбранных ответов.
Среди предложенных формул веществ, расположенных в пронумерованных ячейках, выберите формулы: А) двухосновной кислоты; Б) сильной кислоты; В) амфотерного гидроксида.
гидроксид марганца (II) 2) гидроксид хрома (III) 3) гидроксид серы (IV)
гидроксид лития 5) гидроксид азота (V) 6) гидроксид стронция
гидроксид бария 8) гидроксид фосфора (V) 9) гидроксид цезия
Запишите в таблицу номера ячеек, в которых расположены вещества, под соответствующими буквами.
Навески порошков Х и Y внесли в пробирки с избытком концентрированной серной кислотой. В случае вещества Х масса конечного раствора равна массе исходного. В случае вещества Y масса конечного раствора больше массы исходного. Из предложенного перечня выберите вещества X и Y, которые могут вступать в описанные реакции.
- аморфный углерод 2) сера 3) фосфор 4) хлорид калия 5) медь
Запишите номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Установите соответствие между формулой вещества и реагентами, с каждым из которых это вещество может взаимодействовать: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА РЕАГЕНТЫ
А) CrO Б) RbOH В) N2O Г) Al1) азот, железо, сера 2) азотная кислота, магний, угарный газ 3) аморфный углерод, фосфор, магний 4) гидроксид натрия, оксид меди(II), плавиковая кислота 5) сера, угарный газ, оксид хрома(III)
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Установите соответствие между растворами исходных веществ и продуктами их взаимодействия: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ
А) NaHSO3(изб.) + Ba(OH)2 Б) NaHSO3 + Ba(OH)2(изб.) В) NaHSO3 + NaOH(изб.) Г) Ba(HSO3)2 + Ba(OH)2(изб.) 1) средняя соль + гидроксид + вода 2) гидроксид + кислая соль 3) вода + средняя соль 4) средняя соль + средняя соль + вода 5) основная соль + кислая соль 6) гидроксид + вода 7) реакция не идет
Задана следующая схема превращений веществ:
Определите, какие из указанных веществ являются веществами X и Y.
- силикат натрия 2) нитрат бария 3) кремний 4) углерод 5) нитрат аммония
Запишите в таблицу номера выбранных веществ под соответствующими буквами.
Установите соответствие между структурной формулой вещества и классом/группой, к которому(-ой) это вещество принадлежит: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
- циклоалканы 2) простые эфиры 3) кетоны 4) вторичные спирты 5) карбоновые кислоты 6) сложные эфиры
Из предложенного перечня формул выберите две таких, которые могут соответствовать веществам как с циклическим, так и с разветвленным строением.
- C4H4 2) C3H6 3) C3H8 4) C5H8 5) C4H8
Из предложенного перечня веществ выберите все углеводороды, которые вступают в реакцию гидратации с образованием продуктов, способных вступать в реакцию гидрирования.
- 1,2-дифенилэтен 2) стирол 3) толуол 4) бутин-1 5) циклогексен
Из предложенного перечня выберите два утверждения, справедливых для любого дисахарида, но несправедливых для любого дипептида.
- относятся к слабым электролитам 2) реагируют с горячим раствором серной кислоты 3) при полном сгорании в кислороде образуют только два продукта 4) содержат σ-связи углерод-кислород 5) в продуктах их кислотного гидролиза нет органических солей
Установите соответствие между названием углеводорода и соединениями, из которых его можно получить в одну стадию: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
НАЗВАНИЕ УГЛЕВОДОРОДА ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА
А) этан Б) н-гексан В) толуол Г) 2-метилпропан1) метилциклогексан, бензоат цинка 2) циклогексан, гександиовая кислота 3) (NaOC(O)CH2)2, ацетилен 4) фенилацетат натрия, гептен-1 5) СН3С(СН2)СН3, н-бутан 6) СН3(СН2)5С(О)ОК, 1-хлорпропан
Установите соответствие между схемой реакции и условиями, при которых ее можно осуществить: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
СХЕМА РЕАКЦИИ УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ
- этаноат калия 2) гидроксид натрия 3) бензоат калия 4) метаноат бария 5) гидроксид алюминия
Из предложенного перечня процессов выберите все, протекание которых сопровождается выделением тепла.
- разложение карбоната бария 2) взаимодействие растворов серной кислоты и гидроксида кальция 3) образование оксида азота (II) из простых веществ 4) образование йодоводорода из простых веществ 5) восстановление железа из железной окалины под действием алюминия
Из предложенного перечня реакций выберите все, которые при одинаковых условиях протекают быстрее взаимодействия гранулы цинка и 5%-ного раствора соляной кислоты.
- магний + вода 2) медь + 10%-ный р-р HCl 3) магний(порошок) + 5%-ный р-р HCl 4) гидроксид натрия(р-р) + 5%-ный р-р СН3СООН 5) аммиак (р-р) + 1%-ный р-р H2SO4
Установите соответствие между уравнением реакции и свойством хлора в этой реакции: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
А) 6Ca(OH)2 + 6Cl2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O Б) 2CuCl + Br2 = CuBr2 + CuCl2 В) 4KClO3 = KCl + 3KClO4 1) не проявляет окислительно-восстановительных свойств 2) только восстановитель 3) окислитель и восстановитель 4) только окислитель
Установите соответствие между веществом и процессом, происходящим на катоде при электролизе его водного раствора с платиновым катодом и графитовым анодом: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ВЕЩЕСТВО ПРОЦЕСС НА КАТОДЕ
Для выполнения задания 21 используйте следующие справочные данные. Концентрация (молярная, моль/л) показывает отношение количества растворённого вещества (n) к объёму раствора (V). pH («пэ аш») – водородный показатель; величина, которая отражает концентрацию ионов водорода в растворе и используется для характеристики кислотности среды.
Для смесей, приведённых в перечне, определите характер среды их водных растворов.
- аммиак (0,09 моль/л) + метиламин (0,01 моль/л) 2) уксусная кислота (1%) + ацетон (1%) 3) гидроксид натрия (0,1 моль/л) + перхлорат калия (1 г/л) 4) нитрат калия (0,2 моль/л) + сахароза (1%)
Запишите номера смесей в порядке возрастания значения водородного показателя их водных растворов.
Установите соответствие между способом воздействия на равновесную систему
и смещением химического равновесия в результате этого воздействия. К каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА СИСТЕМУ НАПРАВЛЕНИЕ СМЕЩЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ
А) увеличение концентрации ионов Fe3+ Б) добавление твердого KCN В) отбор пробы раствора Г) добавление порошка железа 1) в сторону обратной реакции 2) в сторону прямой реакции 3) практически не сместится
В замкнутый реактор поместили смесь паров йода, йодоводород и водород, затем нагрели. В результате протекания обратимой реакции
H2(г) + I2(г) ⇆ 2HI(г)
в системе установилось равновесие. При этом исходная концентрация йодоводорода была равна 0,04 моль/л, а равновесные концентрации паров йода, йодоводорода и водорода – 0,02 моль/л, 0,02 моль/л и 0,09 моль/л соответственно.
Определите исходные водорода (X) и йода (Y).
Установите соответствие между формулами двух веществ и реагентом, с помощью которого можно различить эти вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
А) толуол и фенол Б) этан и аммиак В) йодид аммония и хлорид метиламмония Г) силикат калия(р-р) и формиат натрия(р-р) 1) нитрат калия(р-р) 2) ацетон 3) Br2(водн.) 4) магний 5) фенолфталеин
Установите соответствие между веществом и установкой, используемой в его промышленном получении: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.
А) серная кислота Б) аммиак В) хлор 1) электролизер 2) электрофильтр 3) колонна синтеза 4) доменная печь
Ответом к заданиям 26–28 является число. Запишите это число в поле ответа в тексте работы, соблюдая при этом указанную степень точности. Затем перенесите это число в БЛАНК ОТВЕТОВ № 1 справа от номера соответствующего задания, начиная с первой клеточки. Каждый символ пишите в отдельной клеточке в соответствии с приведёнными в бланке образцами. Единицы измерения физических величин в бланке ответа указывать не нужно.
Газообразный аммиак объемом 4,48 л (н.у.) растворили в 166,6 мл воды, затем добавили его 10%-ный раствор, что привело к образованию раствора с массовой долей растворенного вещества 5%. Вычислите массу (в граммах) добавленного 10%-ного раствора аммиака. (Запишите ответ с точностью до целых.)
При расходовании 8 г кислорода на окисление оксида серы (IV) выделилось 71 кДж энергии. Вычислите количество энергии, выделяющееся при образовании 24 г оксида серы (VI). (Запишите ответ с точностью до десятых)
Рассчитайте выход кислорода, если при прокаливании навески перманганата натрия массой 7,1 г было получено 6,5 г твердого остатка. (Запишите ответ с точностью до целых)
Не забудьте перенести все ответы в бланк ответов № 1 в соответствии с инструкцией по выполнению работы. Проверьте, чтобы каждый ответ был записан в строке с номером соответствующего задания.
Для выполнения заданий 29, 30 используйте следующий перечень веществ:
сульфат бария, сульфит натрия, ацетат железа (II), силикат калия, азотная кислота (конц.), сернистый газ. Допустимо использование водных растворов веществ.
Из предложенного перечня веществ выберите два таких, окислительно-восстановительная реакция между которыми протекает с образованием четырех продуктов. В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций с участием выбранных веществ. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
Из предложенного перечня веществ выберите два таких, в реакции ионного обмена между которыми образуется нерастворимый гидроксид. Запишите молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения данной реакции с участием выбранных веществ.
Навеску брома добавили в раствор, полученный при пропускании газа, выделившегося при взаимодействии серы и концентрированной серной кислоты, в недостаток гидроксида бария. При этом наблюдали обесцвечивание смеси и выпадение осадка. Полученный осадок отделили, высушили и прокалили при очень высокой температуре в потоке водорода. Напишите уравнения четырех описанных реакций.
Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
При написании уравнений реакций используйте структурные формулы органических веществ.
Неизвестное органическое соединение состоит из трех элементов и содержит 60% углерода по массе. При этом массовая доля кислорода в 4 раза больше, чем водорода. Известно, что данное соединение при гидролизе дает единственный продукт, обладающий линейным строением. На основании данных условия задания: 1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества; 2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле; 3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с гидроксидом калия.
Навеску нитрата меди (II) и нитрата серебра массой 31,55 г растворили в 400 мл воды и подвергли полученный раствор электролизу с инертными электродами. Процесс остановили, когда в растворе не осталось катионов металла. В ходе электролиза через цепь прошло 0,275 моль электронов. Вычислите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе, если известно, что в ходе процесса на катоде не выделялся газ.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Ответы к первой части варианта №29
№ задания, ответ № задания, ответ
- 24 2) 451 3) 35 4) 24 5) 352 6) 54 7) 2534 8) 4133 9) 24 10) 632 11) 45 12) 124 13) 35 14) 3645 15) 6435 16) 42 17) 25 18) 345 19) 313 20) 334 21) 2413 22) 2233 23) 35 24) 3533 25) 231 26) 102 27) 42,6 28) 75
Ответы ко второй части варианта №29
Fe(CH3COO)2 + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO2 + 2CH3COOH + H2O
железо в степени окисления +2 (или ацетат железа (II)) является восстановителем; азот в степени окисления +5 (или азотная кислота) – окислителем.
Задание 30
K2SiO3 + 2HNO3 = 2KNO3 + H2SiO3
2K+ + SiO32- + 2H+ + 2NO3- = 2K+ + 2NO3- + H2SiO3
SiO32- + 2H+ = H2SiO3
Задание 31
S + 2H2SO4 = 3SO2 + 2H2O
2SO2 + Ba(OH)2 = Ba(HSO3)2
Ba(HSO3)2 + 2Br2 + 2H2O = BaSO4 + H2SO4 + 4HBr
BaSO4 + 4H2 = BaS + 4H2O
Задание 32
Исходя из описания, можно сделать вывод, что вещество содержит в своем составе углерод, водород, кислород. Тогда запишем его формулу в виде CxHyOz. Пусть мы взяли порцию вещества массой 100 г, тогда справедливы следующие записи:
m(C) = m(CxHyOz)·ω(C)/100% = 100·60%/100% = 60 г n(C) = m(C)/M(C) = 60/12 = 5 моль
m(H) + m(O) = m(CxHyOz) – m(C) = 100 – 60 = 40 г
m(H) = х г m(O) = 4х г
5х = 40 х = 8
m(H) = 8 г n(H) = m(H)/M(H) = 8/1 = 8 моль
m(O) = 32 г
n(O) = m(O)/M(O) = 32/16 = 2 моль
Определим простейшую формулу неизвестного вещества:
x : y : z = 5 : 8 : 2
Пусть C5H8O2 – молекулярная формула, тогда попытаемся определить структуру данного вещества. Поскольку по описанию оно может гидролизоваться, логично предложить для него наличие сложноэфирной группы. Два атома кислорода и один атом углерода таким образом войдут в состав карбоксильного фрагмента. Остаток в С4Н8, вероятно, алкильная цепь, но обратим внимание на то, что продукт гидролиза только один и он имеет линейное строение. Тогда приходим к структуре циклического сложного эфира:
В свою очередь уравнение взаимодействия этого вещества с гидроксидом калия может быть записано как:
Задание 34
Навеску нитрата меди(II) и нитрата серебра массой 31,55 г растворили в 400 мл воды и подвергли полученный раствор электролизу с инертными электродами. Процесс остановили, когда в растворе не осталось катионов металла. В ходе электролиза через цепь прошло 0,275 моль электронов. Вычислите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе, если известно, что в ходе процесса на катоде не выделялся газ.
Запишем уравнения химических реакций:
4AgNO3 + 2H2O = 4Ag + O2 + 4HNO3 2Cu(NO3)2 + 2H2O = 2Cu + O2 + 4HNO3
Пусть в изначальной смеси было х моль нитрата серебра и у моль нитрата меди (II). Тогда справедливы следующие рассуждения:
m(AgNO3) = n(AgNO3)·M(AgNO3) = 170x г m(Cu(NO3)2) = n(Cu(NO3)2)·M(Cu(NO3)2) = 188у г
При прохождении электронов через цепь электролизера они расходуются на восстановление серебра и меди и в том же самом количестве получаются при окислении воды с образованием кислорода. На катоде протекают следующие полуреакции:
Согласно данным записям, количество катионов меди будет вдвое меньше количества электронов, затраченных на их восстановление, а в случае катионов серебра количества будут равны. Тогда можно записать следующее:
n(e) = 2n(Cu2+) + n(Ag+) n(e) = n(AgNO3) + 2n(Cu(NO3)2)
Составим систему уравнений:
170х + 188у = 31,55 х + 2у = 0,275 170х + 188у = 31,55 х = 0,275 – 2у 170(0,275 – 2у) + 188у = 31,55 х = 0,275 – 2у 46,75 – 340у + 188у = 31,55 х = 0,275 – 2у 152у = 15,2 х = 0,275 – 2у у = 0,1 х = 0,075
Далее вычислим количество и массу азотной кислоты, которая образовалась в ходе реакции:
n(HNO3) = 2n(Cu(NO3)2) + n(AgNO3) = 2·0,1 + 0,075 = 0,275 (моль) m(HNO3) = n(HNO3)·M(HNO3) = 0,275·63 = 17,325 (г)
Масса конечного раствора сложится из масс навески солей и воды за вычетом меди, серебра и кислорода. Проведем необходимые вычисления:
n(Cu) = n(Cu(NO3)2) = 0,1 моль m(Cu) = n(Cu)·M(Cu) = 0,1·64 = 6,4 г
n(Ag) = n(AgNO3) = 0,075 моль m(Ag) = n(Ag)·M(Ag) = 0,075·108 = 8,1 г
n(O2) = n(Cu(NO3)2)/2 + n(AgNO3)/4 = 0,1/2 + 0,075/4= 0,06875 моль m(O2) = n(O2)·M(O2) = 0,06875·32 = 2,2 г
m(р-ра конечн) = m(навески) + m(воды) – m(Cu) – m(Ag) – m(O2) = 31,55 + 400 – 6,4 – 8,1 – 2,2 = 414,85 (г)
Вычислим массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе:
ω(HNO3) = m(HNO3)/m(р-ра конечн)·100% = 17,325/414,85·100% = 4,18%
Промышленное производство и применение
Перевозка азотной кислоты железнодорожным транспортом осуществляется в специализированных вагонах-цистернах
Азотная кислота является одним из самых крупнотоннажных продуктов химической промышленности.
Производство азотной кислоты
Современный способ её производства основан на каталитическом окислении синтетического аммиака на платино-родиевых катализаторах (процесс Оствальда) до смеси оксидов азота (нитрозных газов), с дальнейшим поглощением их водой:
Впервые азотную кислоту получили алхимики, нагревая смесь селитры и железного купороса:
Дымящую кислоту высокой концентрации можно получить действием концентрированной хлорной кислоты на аммиак:
Чистую азотную кислоту получил впервые Иоганн Рудольф Глаубер, действуя на селитру концентрированной серной кислотой:
Дальнейшей дистилляцией может быть получена т. н. «дымящая азотная кислота», практически не содержащая воды.
Физические и физико-химические свойства
Плотность раствора азотной кислоты в зависимости от концентрации
Фазовая диаграмма водного раствора азотной кислоты
Азот в азотной кислоте имеет степень окисления +5. Азотная кислота — бесцветная, дымящая на воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения +82,6 °C (при нормальном атмосферном давлении) с частичным разложением. Азотная кислота смешивается с водой во всех соотношениях. Водные растворы HNO3 с массовой долей 0,95—0,98 называют «дымящей азотной кислотой», с массовой долей 0,6—0,7 — концентрированной азотной кислотой.
С водой образует азеотропную смесь (массовая доля 68,4 %, = 1,41 г/см3, = 120,7 °C)
При кристаллизации из водных растворов азотная кислота образует кристаллогидраты:
Твёрдая азотная кислота образует две кристаллические модификации:
Моногидрат образует кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа P na2, параметры ячейки = 0,631 нм, = 0,869 нм, = 0,544 нм, .
Плотность водных растворов азотной кислоты как функция её концентрации описывается уравнением
где — плотность в г/см3, — массовая доля кислоты. Данная формула плохо описывает поведение плотности при концентрации более 97 %.
Действие на организм
Азотная кислота ядовита. По степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности. Её пары очень вредны. Они вызывают раздражение дыхательных путей, а сама кислота оставляет на коже долгозаживающие ожоги. Даже при кратковременном воздействии концентрированной кислоты (или более длительном воздействии относительно разбавленной) возникает характерное жёлтое окрашивание кожи, обусловленное ксантопротеиновой реакцией. Данные ожоги, при действии на них даже слабощелочных растворов (например, раствора гидрокарбоната натрия), становятся оранжевыми.
При попадании азотной кислоты на кожу, необходимо соблюдать общие рекомендации: промыть место попадания большим количеством чистой воды, после чего промыть содовым раствором. При попадании кислоты в глаза, необходимо срочно промыть глаза большим количеством проточной воды и обратиться за медицинской помощью.
Рейтинг NFPA 704 для концентрированной азотной кислоты:
Опасность для здоровья: 3
Огнеопасность: 0
Нестабильность: 2