Разработка творческих заданий по химии.

СЕРА И ЕЕ СОЕДИНЕНИЯ

1. Приведите уравнения химических реакций, в которых сера проявляет свойства окислителя и восстановителя. Объяснения дайте сточки зрения электронной теории.

2. Какая масса серы содержится в железном колчедане массой 50 г, если массовая доля примесей в нём составляет 12%?

3. Вулканизация заключается в нагревании смеси каучука с серой. В мягкой резине массовая доля серы 2%, а в эбоните 32%. Какое количество вещества серы содержится: а) в мягкой резине; б) эбоните массой 3 кг?

4. Сера в больших количествах получается из сероводорода, содержащего в виде примеси в природных, нефтяных и промышленных газах. Из какого объёма природного газа, объёмная доля сероводорода в котором 2%, можно получить серу массой 3,5т?

5. Для дезинфекции помещений овощехранилищ от плесени, домового грибка и различных насекомых используют оксид серы (IV), который получается при сжижении серы. Какую массу серы, массовая доля примесей в которой 5%, необходимо взять для дезинфекции помещения объёмом 75 м3, если по норме требуется взять оксид серы (IV) массой 1,6 г на 1 м3?

6. При сжигании угля в котельных установках примесь серы в угле превращается в оксид серы (IV). В настоящее время проводятся исследования для разработки экономически выгодного способа получения серной кислоты (IV), находящегося в топочных газах. Какой объём топочных газов потребуется для производства серной кислоты массой 70 т, если массовая доля кислоты 75%, а объёмная доля оксида серы (IV)в топочных газах равна 0,4%?

7. Рассчитайте годовое производство раствора серной кислоты с массовой долей 68%, если использовать оксид серы (IV) печей завода, в которых ежегодно сжигается уголь массой 150 т с массовой долей серы 1,8.

8. Для зарядки аккумулятора требуется серная кислота объёмом 5 л с массовой долей кислоты 20%. Какая масса серной кислоты с массовой долей кислоты 95% потребуется для приготовления такого объёма кислоты плотностью 1,142 г/мл?

9. Для предотвращения разрушения стенок котла растворенный в воде кислород удаляют добавлением сульфита натрия

2Na₂SO₃+O₂=2Na₂SO₄

Какая масса сульфита натрия расходуется на удаление кислорода, содержащегося в воде объёмом 1500 л, если в 100 объёмах воды при 20 градусах растворяется 3,1 объёма кислорода?

1. Для предупреждения малокровия поросятам с первых дней жизни дают раствор, приготовленный растворением в кипячённой воде объёмом 1 л железного купороса массой 2,5 г и медного купороса массой 1 г. Какая масса железа и меди содержится в таком растворе объёмом 10 мл?

2. Какой объём оксида серы (IV) образуется при взаимодействии меди массой 12,8 г с раствором массой 80 г, массовая доля серной кислоты в котором 60%?

3. С какими из перечисленных веществ будет реагировать оксид серы (IV): KOH, HCl, H₂O, Na₂O, CuSO₄, Ba(OH)₂? Составьте уравнения реакций и назовите полученные вещества.

4. Какой объём оксида серы (IV) прореагирует с кислородом объёмом 6,72 м3?

5. Какая масса сульфата меди (II) образуется при взаимодействии меди массой 19,2 г с концентрированной серной кислотой массой 60 г?

6. При кипячении концентрированная серная кислота окисляет неметаллы до оксидов, а сама восстанавливается до оксида серы (IV). Какой объём оксидов образуется при окислении углерода массой 7,2 г?

7. В концентрированной серной кислоте при кипячении растворяются металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов правее водорода, но водород при этом не выделяется, а образуется сульфат и оксид серы (IV) и вода. Составьте уравнения реакций взаимодействия концентрированной серной кислоты с медью, ртутью, серебром.

8. Какая масса серы образуется при взаимодействии разбавленной азотной кислоты и сероводорода, если при этом образовался оксид азота (II) объёмом 3,36 мл? Определите объём окислившегося сероводорода.

9. При взаимодействии сульфида мышьяка (III) с раствором азотной кислоты образуется ортомышьяковая и серная кислоты и выделяется оксид азота (II). Какой объём азота (II) получается при окислении сульфида мышьяка (III) массой 2,12 г?

10. Какой объём сероводорода образуется при взаимодействии сульфида железа (II) массой 17,6 г с раствором соляной кислоты массой 130 г с массовой долей HCl 20%?

11. Определите объём оксида серы (IV), который образуется при окислении сероводорода объёмом 5,6 л. Какой объем кислорода при этом расходуется?

12. Сероводород в больших количествах содержится в виде примесей в природных, нефтяных и промышленных газах. Из какого объёма природного газа, объёмная доля сероводорода в котором 3%, можно получить серную кислоту массой 120 т с массовой долей кислоты 68%?

13. Вокруг химического завода в радиусе до 5 км ощущается слабый запах сероводорода. Анализ показал, что газ проникает на высоту до 2 км и среднее его содержание в районе завода составляет предельно допустимого (ПДК=0,01 г/мл). Какую массу серной кислоты, считая на безводную, можно получить если бы удалось уловить весь сероводород в ближайшем к заводу пространстве? Для вычисления воспользуйтесь формулой вычисления объёма полусферы: V=4/6ПR³.

14. В трёх пронумерованных пробирках находятся твёрдые соединения натрия: сульфат, сульфит и сульфид. Каким реактивом можно распознать эти вещества?

15. Как, имея железо, серу и соляную кислоту, получить в лаборатории сероводород? Составьте уравнения реакций.

16. Какой объём сероводорода (н.у.) расходуется на взаимодействие с раствором гидроксида натрия объёмом 40 мл с массовой долей NaOH 6% (р=1,044 г/мл)?

17. Перечислите виды сырья, используемого в производстве чугуна, стали, серной кислоты, и объясните причины выбора этого сырья для данных производств.

18. В чём сущность каталитических реакций: а) окисления оксида серы (IV); б) синтеза аммиака; в) крекинга нефтепродуктов?

19. Запишите уравнения реакций, раскрывающих химизм производства серной кислоты. Назовите научные принципы, лежащие в основе производства серной кислоты. Какие природоохранные мероприятия предусмотрены в сернокислотном производстве?

20. Сырьём для производства серной кислоты служит сера первого сорта с массовой долей серы 99,6%. Производительность завода в сутки 900 т 100%-ной серной кислоты. Какой объём воздуха расходуется на производство этой массы серной кислоты?

21. Печное отделение сернокислотного завода состоит из двух печей с кипящим слоем, каждая из которых перерабатывает в сутки колчедан массой 300 т. На обжиг поступает колчедан с массовой долей серы 45%. Какую массу 100%-ной серной кислоты можно получить на заводе, если массовая доля выхода кислоты составляет 96%. Какие мероприятия природоохранного характера предусматриваются на сернокислотном производстве?

22. Какая масса железного колчедана с массовой долей FeS2 95% расходуется на сернокислотном заводе, выпускающем в сутки серную кислоту массой 550 т с массовой долей H2SO4 75%.

23. При производстве серной кислоты контактным способом из колчедана массой 14 т получили 100%-ную серную кислоту массой 18 т. Вычислите массовую долю выхода серной кислоты по отношение к теоретическому, если массовая доля серы в колчедане составляет 43%.

24. Какой объём сухого воздуха расходуется на обжиг колчедана массой 30 т, если массовая доля серы в колчедане составляет 41%. Какую массу серной кислоты с массовой долей кислоты 80% можно получить при этом? Какие вещества утилизируются в сернокислотном производстве как отходы? Что это даёт народному хозяйству?

25. Какое количество теплоты выделится при обжиге железного колчедана массой 2 т, массовая доля серы в котором 38%, если массовая доля серы в чистом колчедане составляет 53,35%, а тепловой эффект реакции горения колчедана равен 3413,2 кДж?

26. Какая масса серного колчедана с массовой долей примесей 15% потребуется для производства серной кислоты массой 200 т с массовой долей кислоты 98%, если массовая доля потерь серы составляет 3%?

27. Вычислите массовую долю выхода серной кислоты по отношению к теоретическому, если из серного колчедана массой 400 т с массовой долей серы 45% получена серная кислота массой 500 т.

28. Рассчитаёте объём сухого воздуха, необходимого для сжигания колчедана массой 100 кг, и объём полученного обжигового газа, если массовая доля серы в колчедане 43%; массовая доля влаги в колчедане 6,8%, объёмная доля оксида серы (IV) в обжиговом газе 11%. Коэффициент избытка воздуха 1,5.

29. Определите массу огарка, удаляемого за час из печи «кипящего слоя» производительностью 200 т колчедана в сутки. Массовая доля серы в колчедане 41%.

30. В смесителе перемешивают серную кислоту с массовой долей кислоты 95 и 65% в соотношении 2:1. Определите массовую долю кислоты в полученном растворе массой 1 т.

31. В производстве фосфорных удобрений используется серная кислота с массовой долей 685. Какую массу воды следует добавить к кислоте с массовой долей 75%, чтобы получить кислоту массой 2 т с массовой долей 68%?

32. Какой объём оксида серы (IV) нужно пропустить через контактный аппарат, чтобы получить серную кислоту массой 210 т с массовой долей кислоты 98%, если степень контактирования 98% ?

33. Какая масса серной кислоты с массовой долей 68% расходуется на переработку природного фосфорита массой 375 т в простой суперфосфат, если массовая доля фосфата кальция в фосфорите после флотационного обогащения составляет 93%?

34. Определите массу серной кислоты с массовой долей 40% и объём коксового газа, расходуемых на получение сульфата аммония массой 30 т, если объёмная доля аммиака в коксовом газе составляет 1,02%.

35. Статистка утверждает, что ежегодно в атмосферу выбрасывается оксид серы (IV) массой 100 млн. т. Какую массу серной кислоты можно получить из этого оксида серы? Какую массу сульфата натрия можно получить из серной кислоты? Какой вред окружающей среде наносят заводские выбросы оксида серы?

36. Наиболее перспективными химическими методами очистки газообразных веществ от оксида серы (IV) являются поглощение его известняком, щелочным раствором алюмината натрия и каталитическое окисление в присутствии оксида ванадия. Составьте соответствующие уравнения реакций.

37. Для очистки газовыбросов, объёмная доля оксида серы (IV) в которых 0,1-0,15%, экономически целесообразно применение известнякового способа. Какая масса гидросульфита кальция образуется вследствие очистки газового выброса объёмом 8000м3, если степень очистки газа составляет 85%?

38. Широкое распространение для удаления сероводорода из газовых выбросов получил метод, в котором водную суспензию оксида железа (III) и газ, содержащей сероводород, пропускают по принципу противотока через колонну с насадкой:

6H₂S+2Fe₂O₃=2Fe₂S₃+6H₂O

Образующийся сульфид извлекают продуванием атмосферного воздуха через раствор

2Fe₂S₃+6O₂=2Fe₂O₃+3SO₂

Определите массу оксида железа, расходуемую на очистку газового выброса объёмом 500 м3, если объёмная доля сероводорода в газе 0,15%. Какой объём воздуха расходуется при этом?

1. Для удаления растворимых фосфатов из сточных вод используют химическую обработку воды сульфатом алюминия, который является коагулянтом, с последующим добавлением хлорида кальция. В качестве коагулянтов используют сульфаты меди (II), железа (III) и (II). Составьте соответствующие уравнения реакций

АЗОТ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

1. Составьте схему строения и электронную формулу атомов азота и фосфора. Запишите уравнения реакций взаимодействия азота, серы, кислорода, хлора: а) с металлом; б) с водородом. Сравните состав продуктов реакций и сделайте вывод об окислительно-восстановительных свойствах этих элементов.

2. Объёмная доля азота в сухом воздухе 78,1%. Какую массу синтетического нитрата аммония можно получить из воздуха объёмом 5 м3?

3. При пропускании аммиака объёмом 15 л через раствор азотной кислоты массой 31,5г получен нитрат аммония массой 38 г. Определите массовую долю выхода нитрата аммония от теоретического.

4. Первую подкормку сахарной свеклы производят из расчёта на 1 га: азота 20 кг, оксида фосфора (V) 25 кг, оксида калия 20 кг. Какая масса аммиачной селитры с массовой долей нитрата натрия 98,3%, двойного суперфосфата с массовой долей дигидрофосфата 89%, сильвинита с массовой долей хлорида кальция 37% потребуется для подкормки сахарной свеклы на площади 15 га?

5. Для улавливания оксида азота (IV) из газовых выбросов используют щелочные растворы гидроксидов кальция и натрия. Наибольший эффект- 95%- достигается, когда газы пропускают через волнообразную насадку, орошаемую жидкостью. Определите массу образующихся при этом солей, если очистке подвергают газовые выбросы объёмом 3000 м3 с объёмной долей оксида азота 0,02%.

6. В азотную кислоту массой 20 т пропускают газообразный аммиак до полного насыщения и прекращения реакции между аммиаком и азотной кислотой. Вычислите массу полученной аммиачной селитры, и её массовую долю в растворе.

7. Нитрат аммония в промышленности получают действием аммиака на разбавленную азотную кислоту. Определите массу нитрата аммония, образующуюся при взаимодействии избытка аммиака с раствором азотной кислоты с массовой долей 55%.

8. Определите объём аммиака и массу азотной кислоты с массовой долей HNO₃ 55%, которые расходуются на получение стандартной аммиачной селитры массой 25 т, если массовая доля нитрата аммония в селитре составляет 97,8%.

9. На получение нитрата аммония массой 18,7 т расходовали азотную кислоту с массовой долей HNO₃ 57% объёмом 19,724 м³ (пл.1351 кг/м³). Вычислите массовую долю выхода (в %) аммиачной селитры по отношению к теоретическому.

10. Производительность колонны синтеза аммиака 200 т аммиака в сутки. Какой объём воздуха и метана расходуется для получения такой массы аммиака?

11. В цехе установлено восемь колонн синтеза аммиака. Средняя производительность колонны 140 т аммиака в сутки. Определите массу аммиака, получаемую в цехе за сутки, объём водорода и азота, расходуемый на синтез такой массы аммиака.

12. Какова должна быть производительность аммиачного завода в сутки, если водородный цех при нём имеет 20 генераторов, каждый из которых вырабатывает водород объёмом 350 м³ в час, если объёмная доля производственных потерь водорода составляет 3%?

13. Какой объём азота и водорода расходуется в сутки заводом синтетического аммиака, на котором работают восемь колонн, каждая производительностью 1360 т аммиака в сутки, если массовая доля выхода аммиака составляет 96% от теоретического?

14. На завод синтетического аммиака производительностью 450 т аммиака в сутки поступает азот, объёмная доля кислорода в котором 8%. Какой объём чистого воздуха, объёмная доля азота в котором 79%, а кислорода 21%, расходуется на получение такой массы аммиака?

15. На заводе колонна синтеза даёт в сутки аммиак массой 120 т. Какой объём водорода и азота потребуется заводу, на котором установлено 12 колонн?

КРЕМНИЙ И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ.

1. Стекловолокно используется как строительный тепло- и звукоизоляционный материал. В стекловолокне массовая доля оксида кремния- 62,4%, оксида кальция- 8,3, оксида натрия- 20,07, оксида бора 8,6%. Определите массу песка, известняка с массовой долей карбоната кальция 97%, кальцинированной соды, борной кислоты, необходимого для получения такого стекла массой 3500 кг.

2. Суточная производительность цементной печи 3000 т. Определите массу песка, известняка и глины с массовой долей оксида алюминия 20%, требуемого в сутки для получения цемента. Массовая доля в цементном клинкере оксида кремния 21%, оксида кальция 66%, оксида алюминия 13%.

3. В строительстве при кладке кирпичных зданий как связующее вещество используют смесь, состоящую из глины, песка и извести. Составьте уравнения реакций, происходящих при затвердевании этого раствора.

4. При сплавлении кварцевого песка массой 34 г с гидроксидом натрия получили силикат натрия массой 61 г. Какая масса гидроксида натрия вступила в реакцию? Какой вещество и какой массы взяли в избытке?

5. Какую массу кварцевого песка и кальцинированной соды, массовая доля примесей в которой 5%, нужно взять для получения растворимого стекла массой 24,4 кг? Какой объём оксида углерода ( IV)выделится при этом?

6. Карборунд получают прокаливанием песка углём

SiO₂+3C=SiC+2CO

Какая масса песка и угля, массовая доля углерода в котором 95%, потребуется для получения карборунда массой 200 кг?

1. Какая масса оксида кремния (IV) прореагирует с раствором плавиковой кислоты массой 120 г с массовой долей HF 40%?

2. Состав хрустального песка выражается упрощённой формулой Na₂O ∙ 3PbO ∙ 6SiO₂. Определите массу кальцинированной соды с массовой долей примесей 12%, песка и оксида свинца (II), расходуемого на получение хрусталя массой 218,2 кг?

3. Для выработки стекловолокна применяется стекло с массовой долей оксида кремния 54%, оксида алюминия- 14, оксида бора- 10, оксида натрия 2%. Определите массу этих соединений, необходимую для выработки стекловолокна массой 15 т.

4. В качестве электроизоляционных и строительных материалов применяют ситаллы (стеклокристаллические материалы). Их получают путём кристаллизации некоторых стекол, содержащих социальные добавки. Ситаллы имеют состав Li₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂. Определите массу глины с массовой долей оксида алюминия 20%, песка с массовой долей оксида кремния (IV) 93% и хлорида лития, необходимую для получения ситаллов массой 25 т.

5. Цементный завод имеет три вращающиеся печи, каждая из которых вырабатывает цемент массой 236 000 т в год. Определите массу известняка с массовой долей карбоната кальция 93%, глины с массовой долей оксида кремния (IV) 47%, необходимую для производства такой массы цемента, если анализом установлено, что массовая доля оксида кальция в нём 65,1%, а оксида кремния 34,9%.

6. Для получения шлакоситаллов используется шихта с массовой долей доменного шлака 60%, кварцевого песка- 20, глины- 6, сульфата натрия- 4, каталитических добавок 10%. Какая масса этих веществ расходуется на получение шлакоситаллов массой 20 т?

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ «НЕМЕТАЛЛЫ»

1. Буротвор

Французские химики Жозеф Гей-Люссак и Луи Тенар в 1808 г. провели следующий опыт. Они нагрели в фарфоровом сосуде борную кислоту (гидроксид бора). Это вещество расплавилось, а затем стало пениться и, наконец, превратилось в стеклообразную массу. Её растерли в фарфоровой ступке, добавили металлический калий и нагрели в медной пробирке. Началась бурная реакция, в ходе которой из пробирки показались языки зеленого племени, а потом получился темно-коричневый порошок, нерастворимый в воде. Что это было?

1. Мемуары химиков

Немецкий химик Фридрих Вёлер в своём дневнике описал опыт, выполненный им совместно с французским коллегой Анри Сент-Клер Девиллем в 1856 г. Они смешали оксид неметалла состава Э₂О₃ с порошком алюминия и нагрели смесь в платиновом тигле. Началась бурная реакция с выделением большого количества теплоты. Однако при осмотре содержимого тигля искомого неметалла Э в нём не обнаружилось. Девилль уже собрался выбросить остатки веществ опыта (как ему показалось, неудачного), но осторожный Вёлер решил прежде обработать алюминиевый спёк соляной кислотой. После растворения оксида алюминия и остатка непрореагировавшего метала химики увидели на дне сосуда черные блестящие кристаллики неметалла. Какого именно?

1. Почти как алмаз

Полиция одного из немецких городов напала на след подпольной фирмы, изготовлявшей фальшивые алмазы для технических целей. Это были блестящие черные кристаллы, по твердости близкие к настоящим алмазам, но химически более стойкие. В частности, на фальшивые алмазе не действовали кислород и хлор при температуре ниже1000⁰С, пары воды разрушали их только при 900⁰С, превращая их в белый оксид состава Э₄С, а получали их, прокаливая в электропечи при2000⁰С смесь оксида с углеродом. Какой неметалл скрывается под буквой Э? Каков состав фальшивых алмазов?

1. Ошибка властителя Лахора

Властитель индийского города Лахора по имени Ранжит-Сингх в 1811 г. хвастался перед другими владыками Индии, Персии и Афганистана, что его голубой алмаз не подвержен действию никаких жидких веществ. Афганский шах Шуджа сказал, что готов поспорить (а ставка в споре- сам голубой алмаз), что его придворный факир-алхимик может за сутки уменьшить массу алмаза, погрузив его в жидкий «алкагест» (мифический универсальный растворитель). Предложение было принято, и придворные двух властителей уселись вокруг сосуда с «алкагестом», куда был погружен алмаз. Вскоре стало заметно, что камень покрылся пузырьками, а жидкость стала желтой. По истечению суток алмаз снова взвесили, и оказалось, что он потерял в весе около 1 карата (0,2г). К огорчению Ранжит-Сингха, алмаз пришлось отдать шаху Шудже. Правда, через два года слой оружия алмаз был возвращен в Лахор, но это уже другая история… Какой состав имел «алкагест»?

1. Тот, который не разбивается

Среди всех твердых веществ алмаз обладает наибольшей твердостью. Философы древности Тит Лукреций Кар (99-53 гг. до н.э.) и Плиний Старший (23-79гг. н.э.) считали, что алмаз не только горит, но его также нельзя расколоть ударом молота. Само слово «алмаз» на санскрите означало «тот, который не разбивается». В 1476 г. во время сражения солдаты Людовика XI ворвались в пустую палатку бургундского герцога Карла Смелого и увидели множество бриллиантов (ограненных алмазов). Невежественные вояки решили проверить, подлинные ли это драгоценности, и начали крушить их молотом. Видя, как бриллианты превращаются в порошок, солдаты приняли их за фальшивки. В чём разгадка этой истории?

1. Решетка без замков

В 1941 г. немецкий химик В. Рюдорф проделал такой опыт. Он поместил 1 г некоего неметалла Э в открытом сосуде в эксикатор, где также находилась чашка с жидким бромом. Через несколько часов оказалось, что масса сосуда с неметаллом увеличилась примерно на 0,8 г, а цвет и внешний вид неметалла почти не изменились. Анализ показал, что химик получил соединение состава Э₈Br, а формулу следует писать так: (Э₈)⁺ Br^-. Позднее установили, что атомы брома входят в кристаллическую решетку Э м располагаются между ее слоями, поэтому в парах брома неметалл Э «набухает». Какой неметалл обладает описанными свойствами?

1. Неметалл захотел стать бронзой

С начала XX в. Многие химики занялись синтезом нитридов щелочных металлов. Было известно, что самый легкий щелочной металл литий уже при комнатной температуре на воздухе покрывается темно-зеленой коркой нитрида состава Li3N. Однако другие щелочные металлы преподносили химикам сюрпризы… Так, в 1926 г. немецкий химик К. Фриденхаген расплавил металлический калий и выдержал расплав в атмосфере азота в течение нескольких часов. Серебристо-белый расплав остался неизменным, а вот внутренние стенки тигля, изготовленного из неметалла Э, приобрели «бронзовый» цвет. «Что это за вещество?»- подумал химик и решил исследовать его состав. Но на воздухе «бронзовый» порошок загорелся, а при контакте его с водой выделился водород. Химический анализ показал, что формула «бронзового порошка КЭ₈. Какой неметалл был использован в качестве материала для тигля?

1. Запоздалое открытие

Соединения неметалла Э были известны с доисторических времен, но сам неметалл Э был получен только в 1823 г. шведским химиком Йёнсом Берцелиусом по реакции ЭF4 с металлическим калием. Неметалл этот оказался коричневым порошком, на который в обычных условиях не действовали никакие кислоты, кроме смеси концентрированных азотной и фтороводородной, которые переводили его в раствор в виде комплексного соединения состава H₂[ЭF₆]. Соляная кислота реагировала с Э, только когда его смешивали с медным порошком, а потом нагревали, и в результате получалось соединение ЭHCl₃. Более охотно Э взаимодействовал со щелочами в водной среде; в результате получалась соль Na4ЭО4 и выделялся водород. Какой же это неметалл?

1. Рецепт активности

Вот задачка для смекалистых химиков. Обычно неметалл Э при комнатной температуре не реагирует с водой и любыми кислотами. Но можно приготовить его в аморфном (и, добавим, химически активном) состоянии, так что он будет взаимодействовать и с водой, и даже со спиртом. Вот как это делается: порошок соединения данного неметалла с кальцием состава CaЭ₂ в среде жидкого тетрахлорида углерода подвергают действию газообразного хлора при слабом нагревании. В результате реакции выпадает осадок Э в виде коричневого порошка. Если нагреть этот порошок до 400-500⁰С и обработать водяным паром, то получится водород и ЭО₂. При аналогичной реакции со спиртом тоже выделится водород, а твердый продукт ЭО₂ приобретет черный цвет из-за выделения углерода… Что же это за неметалл Э?

1. Здесь нужен кругозор

Пять знаменитых химиков XVIII в. Дали некоему неметаллу, который в виде простого вещества представляет собой газ и состоит из двухатомных молекул, пять разных имен. В 1772 г. шотландский химик, ботаник и врач Даниел Резерфорд назвал его «ядовитым воздухом». Английский химик Джозеф Пристли в том же году назвал его «дефлогистированным воздухом». В 1733 г. шведский химик-аптекарь Карл Шееле дал этому газу имя «испорченный воздух». А английский химик Генри Кавендиш в 1774 г. назвал его «удушливый воздух». Наконец, в 1776 г. французский химик Антуан Лавуазье установил, что все названные выше газы- одно и то же вещество, и предложил свое название, в переводе означавшее «безжизненный воздух». Какого сейчас название этого неметалла?

1. Откройте его имя!

В обычном состоянии этот неметалл с формулой Э₂- бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса, негорючий и малорастворимый в воде, не поддерживающий горение и вообще химически весьма инертный. Только с литием он уже при комнатной температуре образует соединение Li₃Э, а при нагревании реагирует с магнием, окисляя его до Mg₃Э₂. Получить Э₂ в лаборатории можно из его соединения ЭН₃ (действуя бромной водой) или термическим разложением соли состава (ЭН₄)(ЭО₂). Что такое Э₂?

1. Осторожно с крышкой!

Красный фосфор не обладает способностью самовоспламеняется на воздухе. Поэтому считают, что работа с ним не представляет при комнатной температуре особой пожароопасности. Но однажды при вскрытии банки с красным фосфором произошел несчастный случай: это вещество внезапно воспламенилось, наделав много бед. Почему же это произошло?

1. Пластилин

Расплавив желтый неметалл, школьники осторожно вылили его из пробирки в холодную воду. Получилась коричневая масса, похожая на пластилин. Но школьники не успели ничего из нее слепить: так быстро эта масса затвердела и превратилась в желтые хрупкие кристаллы. Какой это был неметалл?

1. Библейское чудо

Во время осады Вавилона в 538 г. до н.э. персидским царем-завоевателем Киром вавилонский царь Валтасар устроил большое пиршество. В самом разгаре веселья таинственная рука начертала на стене зла роковые слова: «Мене, текел, упарсин». Одновременно вспыхнули светильники, окружавшие жертвенник. Призванный на пиршество пророк Даниил объяснил значение слов и предсказал скорую гибель Валтасара. Так и случилось: город был оставлен без охраны, и персы беспрепятственно вошли в него, предав мечу опьяневшего Валтасара со свитой и всех жителей. Некоторые историки считают, что уже в те древние времена мудрецы Вавилона владели секретом получения некоего неметалла (открытие которого в Европе датируется на 21 век позже). И они могли использовать неметалл для того, чтобы предостеречь Валтасара- правда, тот не внял пророчеству.… Какой это неметалл?

1. Красный незнакомец

в 1803 г. в лаборатории французского химика Клода Бертолле произошла занятная история. Одним из учеников знаменитого химика обнаружил склянку с неизвестным красным порошком и спросил, как поступить с этим веществом. «Конечно, прежде всего, надлежит испытать его!»- воскликнул Бертолле. Ученик взял щепотку красного порошка и попытался растереть его с недавно полученной новой солью, получившей имя Бертолле. Лучше бы он этого не делал – в лаборатории нагремел взрыв. Однако ученик не пострадал и смело продолжил испытания. Внеся красный порошок в азотную кислоты, он отметил выделение красно-бурого газа (диоксида азота): порошок при этом растворился. А при поджигании красного порошка появилось ослепительное пламя, а потто- белый дым. Бертолле похвалил ученика: задание было выполнено правильно. Какое вещество находилось в склянке?

16. Порошок для наследников

В 1840 г. вся Франция с напряженным вниманием следила за судебным процессом по делу Мари Лафарж, которая была заподозрена в убийстве. Мари вышла замуж, польстившись на богатство будущего мужа. Однако вскоре выяснилось, что у Шарля Лафаржа нет никакого состояния. Наоборот, путем женитьбы он надеялся поправить свои финансовые дела… Развод был тогда невозможен, и молодая женщина воспользовалась «порошком для наследников»- оксида неметалла состава Э₂О₃. Это был белый порошок без вкуса и запаха, а симптомы отравления напоминали признаки холеры. Когда Шарль умер от порошка, который понемногу добавляла в пищу его жена, родственники заподозрили неладное и потребовали рассмотреть дело в суде. Эксперт-химик, проводивший анализы, использовал реакцию Марша и установил факт отравления. Что же представлял сбой «порошок для наследников» и каким образом реакция Марша помогает установить наличие металла Э?

17. Доказательство

Какое из простых веществ- сурьма, висмут или мышьяк- является типичным неметаллом, а какое- амфотерным элементом? Чтобы ответить на вопрос, следует провести реакции этих веществ с концентрированными азотной и серной кислотами.

18. Метал или неметалл

В 1855 г. английский химик ор решил получить электролизом 25%- ного раствора

ЭCl₃ в концентрированной соляной кислоте простое вещество. Э. Гор заметил, что

на платиновом катоде осаждается графитноподобная масса. Снятая с электрода

масса после промывки водой и сушки на воздухе стала серебристо-белой и приобрела металлический блеск. Когда химик попытался собрать её с фильтровальной бумаги, серебристая масса с легким хлопком распалась, выделяя белый «дым». Остатки её Гор обработал концентрированной азотной кислотой и увидел выделение красно-бурого газа. В результате у химика получился светло-желтый порошок состава Э2О5. Что за вещество получил Гор?

19. Ошибка алхимика

Чешский писатель Ярослав Гашек в рассказе «Камень жизни» по-своему изложил старинную легенду о происшествии в одном из монастырей в Баварии. Занявшись поисками «философского камня», игумен получил серебристо-белое хрупкое вещество. Остатки веществ, использованных в его опытах, охотно пожирались свиньями, которые, как заметил игумен, при этом быстро прибавляли в весе. Игумен решил сделать монахов своей обители более упитанными и стал добавлять им в еду новое серебристое вещество. Но произошло неожиданное- все монахи умерли в страшных мучениях. Что в этой истории правда, а что вымысел, сказать трудно. Заметим, что вещество, о котором идет речь, реагирует с хлором, образуя трихлорид, а при действии концентрированной азотной кислоты превращается в оксид элемента в степени окисления +V. Как называется вещество, которое уморило монахов баварской обители?

20. Парамагнитный газ

После ряда неудачных опытов Джозеф Пристли 1 августа 1774 г. получил, наконец, неизвестный газ. Позже было установлено, что молекула этого газа состоит из двух атомов. Чтобы, его выделить, можно воспользоваться несколькими способами. Например, шведский химик и аптекарь Карл Шееле получал этот газ, прокаливая соединения элемента-неметалла со ртутью, свинцовый сурик, нитрат калия и перманганат калия либо действуя на пиролюзит серной кислотой. Какой это газ?

21. «Греческий огонь»

Около 680 г. н. э. в морском бою против арабов византийцы впервые применили новое ужасное оружие- «греческий огонь». Галеры византийцев выбрасывали на неприятельские суда заранее подожженную смесь из «пифонов»- установок, подобных огнеметам. Суда пылали как факелы, а огонь нельзя было потушить водой Смесь горела на морских волнах, прилипала к корпусам судов и одежде людей: это было нечто вроде современного напалма. В 941 г. под стенами Царьграда «греческим огнем» был уничтожен флот киевского князя Игоря. Строки летописи в переводе на современный язык звучат так: «Словно молнию, которая в небе, греки имеют у себя и пускают ее, сжигая нас, поэтому мы не одолели их». В состав «греческого огня» входили битум или нефть, а также неметалл Э. Этот неметалл на воздухе горит красивым сине-голубым пламенем, выделяя удушливый и едкий газ. При обработке концентрированной азотной кислоты неметалл Э превращается в сильную кислоту H2ЭО4. При кипячении неметалла с солью состава Na2ЭО3 в растворе появляется другая соль, состава Na2ЭО3Э. Назовите неметалл Э.

22. Обман

Химик синтезировал оранжево-желтые кристаллы нитрида неметалла состава Э4N4 и решил изучить его свойства. Поручив лаборанту растереть кристаллы в порошок, он ушел по делам. А лаборант решил, что лучше всего растирать вещество ударами пестика. Недолго думая, он так и сделал. Раздался взрыв, а самого «умельца» обсыпало с ног до головы желтым порошком. Собрав этот порошок, лаборант скрыл от химика случай с взрывом. Удивленный химик обнаружил, что свойства нитрида ничем не отличаются от свойств исходного Э. Какое вещество в данном случае скрывается за символом Э?

23. Самый, самый…

Первые исследователи, пытавшиеся получить неметалл Э2 путем электролиза, жестоко поплатились своим здоровьем. Как только этот неметалл вступал в контакт с водородом, происходили сильные взрывы, в нем «горела» даже вода. А любые органические вещества (например, ткань, из которой были сделаны защитные перчатки экспериментаторов или вазелиновая смазка пришлифованной аппаратуры) в атмосфере опасного неметалла вспыхивали и загорались… Какой это неметалл?

24. Утраченный талисман

Некий химик, подражавший Пушкину, завел себе сердоликовый перстень и постоянно носил его на указательном пальце, не снимая это талисман даже во время работы в лаборатории. Однажды ему довелось исследовать свойства светло-желтой жидкости состава BrЭ3 (Э- неметалл), которая сильно дымила на воздухе. Случилось так, что перстень-талисман, скользнув с пальца, упал прямо в эту жидкость. Она бурно вспенилась, а перстень разом исчез- и камень-сердолик, и серебряная оправа. Как объяснить причину этого исчезновения?

25. Кто первый?

Студент Гейдельберского университета Карл Левиг в 1825 г. изучал воды минеральных источников Германии. Один из приготовленных им проб воды обладала интересной особенностью- она желтела под действием хлора. Левиг извлек неизвестное вещество, придававшее желтый цвет воде, с помощью диэтилового эфира, а после испарения эфира обнаружил красно-бурую жидкость с резким неприятным запахом. Студент уже собрался опубликовать результаты своих опытов, но научный руководитель посоветовал повременить. Решено было выделить новое вещество в большом количестве, чтобы иметь возможность детально исследовать его свойства. Но именно в это время 23-летний лаборант-химик Антуан Балар из Монпелье во Франции получил то же самое вещество и сразу отправил его образец в Парижскую академию наук. Известный химики Жозеф Гей-Люссак и Луи Тенар подтвердили открытие нового элемента (Балар назвал его «муридом»), но переменили название на производное от греческого «зловонный». Какой неметалл открыли Левиг и Балар?

26. Галоген-хамелеон

Французский химик Жозеф Гей-Люссак в 1813 г. дал химическому элементу номер 53 имя «йод» (от греческого «фиолетовый»). Действительно пары йода имеют такой цвет: растворы его в тетрахлориде углерода, хлороформе и бензоле тоже фиолетовые. Почему же растворы йода в этиловом спирте и диэтиловом эфире красно-коричневого цвета?

27. Йод- пособник грабителей

С золотого прииска в ЮАР исчезло около 1 кг добытого металла. Охрана заявила, что никто из рабочих не мог пронести столько золотого песка за ограждение. Следствие зашло в тупик, но потом охранники вспомнили, что на территорию не так давно был привезен мешок йодида калия и банки с йодом для проведения химических анализов. Следы этих реактивов обнаружили в цехе переработки золотоносной породы и в сточных трубах, м экспертам вскоре стал ясен хитроумный замысел преступников. Какую роль в хищении золота сыграли йод и йодид калия?

28. Убийца в солонке

В начале 1915 г. около города Ипр на западе Фландрии впервые был использован отравляющий газ-неметалл. Он проникал во все щели и укрытия. Газовая атака привела к гибели 5 тысяч французскими английских солдат, более 15 тысяч стали калеками. История этого враждебного всему живого газа начинается с 1668 г., когда голландский химик Иоганн Баптист ван Гельмонт едва не погиб, нагревая смесь некой соли с азотной кислотой. А шведский химик и аптекарь Карл Вильгельм Шееле надышался этого вредного газа, изучая реакцию минерала пиролюзита с муриевой кислотой. Какой это неметалл?

29. Красно-бурый

В 1826 г. в лабораторию немецкого химика Юстуса Дибиха поступили для анализа сразу два образца: датский физик Ханс Кристиан Эрстед прислал блестящие металлические шарики, а немецкий химик Леопольд Гмелин - ампулу с красно-бурой жидкостью. Эти образцы поставили рядом, на виду, чтобы они были под рукой. Однако вскоре произошла неприятная неожиданность: лаборант случайно толкнул и разбил ампулу с жидким веществом. Через несколько секунд над образцами появилось красно-бурое пламя и едкий дым, так что всем пришлось на время покинуть лабораторию. Когда горение прекратилось, а помещение было проветрено, в стакане вместо металлических шариков (впервые полученного Эрстедом алюминия) обнаружили золотистые кристаллы неизвестного вещества. Что же представляла собой красно-бурая жидкость?

30. Кто его поймал?

Получение неметалла Э2 первым осуществил в 1745 г. М.В. Ломоносов. Он действовал на железные опилки жидкостью состава Э2SО4, разбавленной водой. Образовавшийся неметалл Ломоносов называл то «флогистоном», то «горючим паром». Этот же способ выделения Э2 применил в 1783 г. Английский химик Генри Кавендиш. Антуан Лавуазье в этом же году получил Э2, продувая струю газообразного оксида этого неметалла через до красного каления ружейный ствол. Позднее химики разных стран стали использовать для получения этого неметалла реакции алюминия или кремния со щелочами в водной сфере или взаимодействие бинарных соединений этого неметалла и кальция с водой. Какой это неметалл?

123

УГЛЕРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

1. Какая масса угля расходуется на получение карбида кальция массой 12,8 кг, если массовая доля выхода карбида кальция составляет 89,7%?

2. Какой объём оксида углерода (IV) получают в известково-обжиговой печи из известняка массой 4 т, если массовая доля карбоната кальция в нём 96%?

3. При нагревании смеси карбоната кальция и карбоната магния массой 18,4 г образовался оксид углерода объёмом 4,48 л. Определите массу каждого карбоната в смеси.

4. При прокаливании смеси карбонатов магния и кальция массой 14,2 г выделился газ объёмом 3,36 л (н.у.). Определите массовую долю солей в исходной смеси.

5. Карборунд получают прокаливанием песка углём

SiO₂+3C=SiC+2CO

Какая масса песка и угля, массовая доля углерода в котором 95%, потребуется для получения карборунда массой 200 кг?

1. Какая масса соляной кислоты с массовой долей 10% расходуется на нейтрализацию раствора массой 210 г с массовой долей карбоната натрия 40%? Какой объём оксида углерода выделится при этом?

2. Определите массовую долю углерода в стали, если её образец массой 10 г при сгорании в токе кислорода образует оксид углерода объёмом 1,53л.

3. Какая масса известняка, массовая доля карбоната кальция в котором 95%, расходуется на нейтрализацию разбавленной азотной кислоты для производства кальциевой селитры массой 15 т, если массовая доля выхода нитрата кальция составляет 87% от теоретического?

4. Хлорную известь получают двумя способами: поглощением хлора раствором извести или сухой известью. Составьте уравнения реакций получения белильной извести указанными методами. Составьте уравнения реакций, подтверждающие отбеливающие свойства белильной (хлорной извести).

5. Пищевую соду широко используют в быту. Составьте уравнения реакций, подтверждающее разнообразное применение пищевой соды в быту.

6. К коровьему молоку, простоявшему всю ночь в тёплом месте, прибавили питьевой соды. При этом выделился газ, который даёт осадок с известковой водой. Составьте уравнения происходящих реакций.

7. Цементный завод имеет три вращающиеся печи, каждая из которых вырабатывает цемент массой 236 000 т в год. Определите массу известняка с массовой долей карбоната кальция 93%, глины с массовой долей оксида кремния (IV) 47%, необходимую для производства такой массы цемента, если анализом установлено, что массовая доля оксида кальция в нём 65,1%, а оксида кремния 34,9%.

8. Для получения шлакоситаллов используется шихта с массовой долей доменного шлака 60%, кварцевого песка- 20, глины- 6, сульфата натрия- 4, каталитических добавок 10%. Какая масса этих веществ расходуется на получение шлакоситаллов массой 20 т?

9. Какой объём оксида углерода (II) (н.у.) вступит в реакцию полного восстановления оксида железа (III) массой 6400 т? Определите массу кокса, необходимую для образования такого объёма газообразного восстановителя, если массовая доля углерода в коксе 92%?

ФОСФОР И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

1. Какая масса фосфорита с массовой долей фосфата кальция 65% расходуется на получения фосфора массой 3 т, если массовая доля потерь фосфора в производстве составляет 3,5%?

2. Какая масса гашеной извести с массовой долей гидроксида кальция 90% и фосфорной кислоты с массовой долей 95% потребуется для получения преципитата массой 150 т?

3. Суточная потребность человека в фосфоре составляет по массе 1 г. Массовая доля содержания фосфора в продуктах питания (%): в мясе- 0,204; в яйцах- 0,224, в сыре- 0,701. Какую массу каждого продукта нужно ввести в рацион, чтобы удовлетворить суточную потребность организма в фосфоре?

4. Аммофос получает насыщением аммиаком раствора фосфорной кислоты с массовой долей H₃PO₄ 55%. Какой объём аммиака и какая масса фосфорной кислоты расходуется на получение гидрофосфата аммония массой 18 т, если массовая доля потерь исходных веществ составляет 3%?

5. Массовая доля оксида фосфора (V) в верхнекаменских фосфоритах составляет 25%. Обогащённый хибинский апатит содержит оксида фосфора (V) в 1,6 раз больше. Какая масса такого апатита потребуется для получения фосфорной кислоты массой 284 т?

6. Какая масса двойного суперфосфата, калийной соли с массовой долей хлорида калия 92% и аммиачной селитры с массовой доле6й нитрата аммония 98% потребуется в год для совхоза, в котором посевная площадь под озимую пшеницу составляет 6000 га, под сахарную свеклу- 40 000, под картофель- 3000 га?

Нормы внесения удобрений с подкормкой (в кг на 1 га):

1. Какую массу фосфорита и апатита, массовая доля примесей, в которых по 12%, необходимо взять для получения двойного суперфосфата массой 468 т?

2. Монокристаллы дигидрофосфата калия используют в промышленности для изготовления миниатюрной радиоаппаратуры. Определите массу гидроксида калия и фосфорной кислоты, необходимую для получения дигидрофосфата калия массой 40,8 кг.

3. Исходя из электронной теории строения атома, объясните, почему фосфин PH₃ более устойчив, чем аммиак.

4. Какую массу оксида фосфора (V) и раствора фосфорной кислоты, массовая доля кислоты в котором 20%, нужно взять, чтобы приготовить раствор массой 200 г с массовой долей кислоты 40%?

5. Первую подкормку сахарной свеклы производят из расчёта на 1 га: азота 20 кг, оксида фосфора (V) 25 кг, оксида калия 20 кг. Какая масса аммиачной селитры с массовой долей нитрата натрия 98,3%, двойного суперфосфата с массовой долей дигидрофосфата 89%, сильвинита с массовой долей хлорида кальция 37% потребуется для подкормки сахарной свеклы на площади 15 га?