Азотная кислота. Примеры задач с объяснениями. Часть 2.

Данный урок является продолжением объяснения решения задач с азотной кислотой.

Задания 30 и 31 из ФИПИ относятся к разряду средней сложности, и при их выполнении необходимо знать принцип решения окислительно- восстановительных реакций и химических свойств основных классов неорганических веществ.

Начнем)

Задача 1:

Для выполнения заданий 30 и 31 используйте следующий перечень веществ:

гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия, сероводород, хлорид бария, азотная кислота.

Допустимо использование водных растворов веществ.

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми может протекать окислительно-восстановительная реакция.

В ответе запишите уравнение только одной из возможных окислительно-восстановительных реакций. Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.

Решение:

Задания такого типа погружают в ужас только с первого взгляда; на самом деле все решается достаточно тривиально, нужно просто вспомнить обычные химические свойства классов веществ.

Итак, сначала смотрим, какие вещества даны в этом задании: щелочь (NaOH), кислая соль (NaHCO₃), сероводород (H₂S), средняя соль (BaCl₂) и азотная кислота (HNO₃).

Учитывая, что ты уже знаешь химические свойства азотной кислоты, можем начать с нее; из перечисленных веществ она реагирует с гидроксидом натрия, гидрокарбонатом натрия, сероводородом, а с хлоридом бария реакция не идет, и ты знаешь почему,- продукты этого химического взаимодействия растворимы, значит, этот вариант нам не подходит.

Теперь нужно записать возможные реакции:

1) HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

2) HNO₃ + NaHCO₃ = NaNO₃ + CO₂ + H₂O

3) HNO₃ + H₂S (p.) = H₂SO₄ + NO₂ + H₂O

Разбор: азотная кислота + гидроксид натрия = нитрат натрия и вода; - это типичная обменная реакция между кислотой и основанием, с получением соли и воды, которая также называется реакцией нейтрализации, здесь процессов окисления и восстановления нет.

Вторая реакция между азотной кислотой и гидрокарбонатом натрия; нужно помнить всегда, что при взаимодействии кислоты и соли должны образоваться либо осадок, либо газ, либо вода, иначе, ничего не выйдет; в нашем случае образуется угольная кислота, которая неустойчива и распадается на углекислый газ и воду, но, и здесь также обменная реакция, которую нельзя отнести к ОВР.

Последняя реакция: азотная кислота + сероводород = серная кислота + оксид азота + вода.

Эту реакцию ты знаешь по уроку "Азотная кислота", где изучали химические свойства HNO₃ при взаимодействии с другими кислотами, в частности, с H₂S (разб.) происходит окисление серы до H₂SO₄, а также восстановление азота.

Поэтому, нам подходит именно эта реакция, которую и нужно расписать в виде ОВР.

HN ⁺⁵O₃ + H₂ S ^-2 (p.) = H₂ S ⁺⁶O₄ + N ⁺⁴O₂ + H₂O.

N ⁺⁵ +1e→ N ⁺⁴ │8
S ^-2 ―8e→ S ⁺⁶ │1

Исходя из уравнения, перед азотом ставим коэффициент 8, перед серой 1:

8HNO₃ + H₂S (p.) = H₂SO₄ + 8NO₂ + H₂O,

азот уравнен, сера уравнена, теперь считаем водород: до стрелки 10 моль, после - 4, значит, нужно поставить коэффициент 4 перед H₂O, далее уравниваем кислород - до и после стрелки его по 24 атома, значит, реакция уравнена:

8HNO₃ + H₂S (p.) = H₂SO₄ + 8NO₂ + 4H₂O.

Теперь последний штрих: необходимо записать какой элемент является окислителем, какой восстановителем:

Азот в степени окисления +5 (азотная кислота - HNO₃) является окислителем,

Сера в степени окисления -2 (сероводород - H₂S) является восстановителем.

Задание выполнено)

Задача 2:

Из предложенного перечня веществ выберите вещества, между которыми может протекать реакция ионного обмена. Запишите молекулярное, полное и сокращенное ионное уравнения только одной из возможных реакций: гидроксид натрия, гидрокарбонат натрия, сероводород, хлорид бария, азотная кислота.

Решение:

Достаточно редко выпадает такой красивый перечень веществ, где практически все реагируют друг с другом.

В данном задании мы видим одно основание, две соли, две кислоты, - можно составить любую реакцию, например, гидроксид натрия и азотная кислота:

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O;

Или взаимодействие NaOH с сероводородом (только если оба разбавленные):

2NaOH (p.) + H₂S (p.) = Na₂S + 2H₂O;

Также вероятна реакция между гидрокарбонатом натрия и азотной кислотой (разб.):

NaHCO₃ + HNO₃ (p.) = NaNO₃ + CO₂ + H₂O.

Однако, мы не ищем легких путей, и разберем самую мало очевидную реакцию - между гидрокарбонатом натрия и гидроксидом натрия:

NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O.

Всегда уравнивай любую реакцию! Будет обидно, если из - за одного недостающего коэффициента тебе снизят балл.

В данном случае уравнивать не нужно, поэтому сразу приступим к написанию полного ионного уравнения (молекулярное уравнение мы уже записали, см. выше):

Na ⁺ + HCO₃ ^- + Na ⁺ + OH ^- = 2Na ⁺ + CO₃ ^2- + H₂O

- это полное ионное уравнение; ты должен знать о том, что кислые соли, как гидрокарбонат натрия, диссоциируют на катион металла и анион кислотного остатка вместе с водородом, естественно, заряд такого иона будет меньше на то количество водорода, который в нем присутствует. Поэтому, заряд гидрокарбоната равен не -2, а -1.

В продолжение этого задания нужно сократить одинаковые ионы до и после стрелки:

Na ∕ ⁺ + HCO₃ ^- + Na ∕ ⁺ + OH ^- = 2Na ∕ ⁺ + CO₃ ^2- + H₂O.

Теперь нужно записать сокращенное ионное уравнение этой реакции (списать то, что осталось):

HCO₃ ^- + OH ^- = CO₃ ^2- + H₂O.

Окончательный вид этого задания, как ты будешь писать на экзамене:

NaHCO₃ + NaOH = Na₂CO₃ + H₂O
Na ⁺ + HCO₃ ^- + Na ⁺ + OH ^- = 2Na ⁺ + CO₃ ^2- + H₂O
HCO₃ ^- + OH ^- = CO₃ ^2- + H₂O.

На этом все, задача решена.

Сегодня мы разбирали два задания из части 2 ФИПИ 2019 года, каждое из которых оценивается в 2 балла; я думаю, эти задачи не сложные, тем более, ты знаешь, по какому принципу их решать.

Будут вопросы,пиши)