1. Сопоставьте химические свойства азотной и серной кислот.
Азотная кислота (HNO₃) и серная кислота (H₂SO₄) проявляют общие свойства, такие как сильная кислотность, способность образовывать соли и разъедать металлы, но также имеют различия:
Окислительные свойства: HNO₃ в концентрированной форме является более сильным окислителем, чем H₂SO₄. Азотная кислота окисляет металлы до оксидов азота, тогда как H₂SO₄ концентрированная может окислять металлы до SO₂. Дегидратирующее действие: H₂SO₄ обладает сильными обезвоживающими свойствами, способна удалять воду из органических соединений. HNO₃ такими свойствами не обладает. Взаимодействие с органическими веществами: HNO₃ вызывает нитрование (введение нитрогруппы), тогда как H₂SO₄ катализирует процесс.
2. Марганец реагирует с концентрированной и разбавленной азотной кислотой аналогично меди. Напишите уравнения реакций.
С концентрированной HNO₃: Mn + 4HNO₃(конц.) → Mn(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O.
С разбавленной HNO₃: Mn + 2HNO₃(разб.) → Mn(NO₃)₂ + H₂↑.
3. Что химики называют «веселящим газом», селитрой, дымящей азотной кислотой, «царской водкой»?
«Веселящий газ»: Закись азота (N₂O). «Селитра»: Нитраты, например, калиевая селитра (KNO₃) или натриевая селитра (NaNO₃). «Дымящая азотная кислота»: Концентрированная HNO₃, насыщенная оксидами азота. «Царская водка»: Смесь концентрированных HCl и HNO₃ в соотношении 3:1.
4. При помощи какой химической реакции можно отличить нитрат калия от нитрита калия?
Для отличия можно использовать реакцию с раствором кислоты, например, HCl:
Нитрит калия (KNO₂) выделяет бурый газ NO₂: KNO₂ + HCl → NO + NO₂↑ + KCl + H₂O. Нитрат калия (KNO₃) не выделяет газа, так как не разлагается при комнатной температуре.
5. Сплав серебра и меди массой 23,6 г растворили в избытке концентрированной азотной кислоты, при этом выделилось 11,2 л бурого газа (н. у.). Определите массовые доли металлов в сплаве.
Реакции: Ag + 2HNO3 -> AgNO3 + NO2 + H2O Cu + 4HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O Дано: m сплава = 23.6 г V NO2 = 11.2 л Vm = 22.4 л/моль
Находим количество вещества NO2: n(NO2) = V(NO2) / Vm = 11.2 / 22.4 = 0.5 моль
Уравнения для металлов: n(Ag) + 2n(Cu) = 0.5 m(Ag) + m(Cu) = 23.6
Молярные массы: M(Ag) = 108 г/моль M(Cu) = 64 г/моль
Подставляем массы: 108n(Ag) + 64n(Cu) = 23.6
Решаем систему: n(Ag) = 0.5 - 2n(Cu) 108(0.5 - 2n(Cu)) + 64n(Cu) = 23.6 54 - 216n(Cu) + 64n(Cu) = 23.6 -152n(Cu) = -30.4 n(Cu) = 0.2 моль n(Ag) = 0.5 - 2 * 0.2 = 0.1 моль
Массы металлов: m(Ag) = n(Ag) * M(Ag) = 0.1 * 108 = 10.8 г m(Cu) = n(Cu) * M(Cu) = 0.2 * 64 = 12.8 г
Массовые доли: w(Ag) = m(Ag) / m(сплава) = 10.8 / 23.6 ≈ 0.457 (45.7%) w(Cu) = m(Cu) / m(сплава) = 12.8 / 23.6 ≈ 0.543 (54.3%)
Ответ: массовая доля Ag = 45.7%, Cu = 54.3%.
5. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам химических превращений: а) N2 - NH3 - NO-HNO3-NH4NO3-N2O-N2 б) KNO3-HNO3-NO-NO2-NaNO2+NaNO3; в) Cu(NO3)2-NO2-HNO3-Ba(NO3)2-KNO3-KNO2-NO-N2
а) Последовательность превращений: N2 + 3H2 -> 2NH3 4NH3 + 5O2 -> 4NO + 6H2O 2NO + O2 -> 2NO2 2NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2 NH3 + HNO3 -> NH4NO3 NH4NO3 -> N2O + 2H2O 2N2O -> 2N2 + O2
б) Последовательность превращений: 2KNO3 + H2SO4 -> 2HNO3 + K2SO4 4HNO3 -> 4NO2 + 2H2O + O2 2NO + O2 -> 2NO2 NaNO2 + NaNO3 + H2SO4 -> NO + NaHSO4 + HNO3
в) Последовательность превращений: Cu(NO3)2 -> 2NO2 + CuO + O2 NO2 + H2O -> HNO3 + HNO2 Ba(OH)2 + 2HNO3 -> Ba(NO3)2 + 2H2O KNO3 + H2O -> KOH + HNO3 KNO2 + O2 -> KNO3 NaNO3 + NaNO2 -> NO + 2NaOH 2NO -> N2 + O2
6. Сколько граммов нитрата натрия можно получить при нейтрализации 200 г 4%-го раствора щёлочи азотной кислотой?
Дано: масса раствора щелочи = 200 г, массовая доля NaOH = 4%, молярные массы NaOH = 40 г/моль, NaNO3 = 85 г/моль. Масса NaOH в растворе: m(NaOH) = 200 * 0.04 = 8 г. Количество вещества NaOH: n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 8 / 40 = 0.2 моль.
Реакция нейтрализации: NaOH + HNO3 -> NaNO3 + H2O
Количество вещества NaNO3 равно количеству NaOH: n(NaNO3) = 0.2 моль. Масса NaNO3: m(NaNO3) = n(NaNO3) * M(NaNO3) = 0.2 * 85 = 17 г.
Ответ: 17 г нитрата натрия.
7. Магний нагрели в атмосфере азота. Образовавшееся твёрдое вещество растворили в соляной кислоте и на полученный раствор подействовали избытком щёлочи при нагревании. Выделившийся газ пропустили через азотную кислоту. Напишите уравнения проведённых реакций.
Mg + N2 -> Mg3N2 Mg3N2 + 6HCl -> 3MgCl2 + 2NH3 NH3 + HNO3 -> NH4NO3
8. Нитрат лития при нагревании разлагается на оксид, азот и кислород. Напишите уравнение реакции. Сколько граммов соли необходимо взять для получения 10 г оксида, если реакция протекает с выходом 80%?
4LiNO3 -> 2Li2O + 4NO2 + O2 Рассчитаем массу LiNO3: Дано: m(Li2O) = 10 г, выход = 80%, молярные массы LiNO3 = 69 г/моль, Li2O = 30 г/моль.
Теоретическая масса Li2O: m(Li2O, теор) = m(Li2O) / 0.8 = 10 / 0.8 = 12.5 г.
Количество вещества Li2O: n(Li2O) = m(Li2O, теор) / M(Li2O) = 12.5 / 30 = 0.4167 моль.
Количество вещества LiNO3 (по уравнению): n(LiNO3) = 2 * n(Li2O) = 2 * 0.4167 = 0.8333 моль.
Масса LiNO3: m(LiNO3) = n(LiNO3) * M(LiNO3) = 0.8333 * 69 ≈ 57.5 г.
Ответ: 57.5 г нитрата лития.