Солеобразующие оксиды азота. Задачи с объяснениями.

Солеобразующие оксиды азота. Задачи с объяснениями.

После темы "Солеобразующие оксиды" необходимо закрепить полученный материал путем решения задач из ЕГЭ ФИПИ.

NO2 и N2O5 часто встречаются в сложных заданиях ЕГЭ, поэтому сегодня на уроке мы пройдем одно задание среднего уровня и тяжелое задание номер 32 из части 2 сборника по химии 2018 года.

Задача 1:

Установите соответствие между схемой реакции и формулой недостающего в ней вещества: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

Схема реакции :

А) P + HNO3 (k) = H3PO4 + H2O + …….
Б) Ca + HNO3 (разб.) = Ca(NO3)2 + H2O + …….
В) Cu+ 4HNO3 (разб.) = Cu(NO3)2 + 2H2O.......

Формула вещества:

1) NO;

2) NO2;

3) NH4NO3;

4) N2O.

Решение:

В этом вопросе, который входит в сборник ФИПИ 2018 года (21-е задание) необходимо найти соответствующие оксиды азота для каждой химической реакции.

!Важно! Неметаллы реагируют с HNO3 (конц.) с образованием NO2, с HNO3 (разб.) - с выделением NO.

Итак, решаем первое уравнение - при взаимодействии фосфора с концентрированной азотной кислотой выделяется NO2,

P + 5HNO3 (k) = H3PO4 + H2O + 5NO2,

то есть, А - 2.

Далее, во второй реакции участвуют кальций с разбавленной азотной кислотой, - ты ее уже знаешь, так как это лабораторный способ получения N2O:

4Ca + 10HNO3 = 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O,

Значит, Б - 4.

Следующая реакция - медь с разбавленной азотной кислотой ( вспомни тему 'Несолеобразующие оксиды азота') - это лабораторный способ получения монооксида азота:

3Cu + 8HNO3 (разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O,

В - 1.

Ответ: А - 2; Б - 4; В - 1.

Задача 2:

Нитрат меди (II) прокалили, образовавшееся твердое вещество растворили в разбавленной серной кислоте. Раствор полученной соли подвергли электролизу. Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекало с выделением бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Решение:

Это задание входит в сборник ФИПИ части 2 и считается одним из наиболее сложных; здесь необходимо знать химические свойства большого количества химических элементов и уметь их использовать.

На самом деле, все не так сложно.

Начнем разбор: итак, делаем все по порядку: первая реакция представляет собой прокаливание нитрата меди (II) Cu(NO3)2 , иначе прокаливание это разложение сложного вещества под действием высокой температуры; в нашем случае разложение нитрата двухвалентной меди сопровождается получением оксида меди, оксида азота и кислорода (!Важно! Cu(NO3)2 -кристаллы голубого цвета):

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2

Вторая реакция заключается в растворении твердого вещества разбавленной серной кислотой.

Разберем продукты первой реакции и найдем твердое вещество - кислород не может находится в твердом агрегатном состоянии, оксид азота (IV) как ты уже знаешь, это газ, остается только оксид меди, значит, он и будет взаимодействовать с разбавленной серной кислотой (!Важно! Медь не реагирует с разбавленной серной кислотой, только с концентрированной, а вот оксид меди - взаимодействует):

CuO + H2SO4 (разб.) = CuSO4 + H2O.

Это реакция относится к типу обмена, представляет собой одно их характерных химических свойств основных оксидов - взаимодействие с кислотами, с образованием соли и воды, (наверняка ты помнишь про схожую реакцию нейтрализации - основание + кислота = соль + вода).

И еще, важный аспект любых реакций в химии- всегда уравнивай элементы!

Если у тебя задание будет верным, и все написано правильно, однако, забудешь уравнять - все усилия будут сведены к 0 баллов.

Продолжим разбор задания - 'Раствор полученной соли подвергли электролизу.' - в этой реакции никак не обойтись без знаний процесса электролиза.

Напоминаю, - электролиз это окислительно - восстановительный процесс диссоциации электролита под действием постоянного электрического тока.

Принцип такой - электролит помещают в емкость, куда помещены два электрода - катод (отрицательно заряженный) и анод (положительно- заряженный), на которых происходят процессы ОВР в растворе или расплаве.

Запомни: на катоде - восстановление катионов (положительно заряженных частиц); на аноде - окисление анионов (отрицательно заряженных частиц); соответственно, металлы, у которых степень окисления '+' всегда будут двигаться к катоду, а элементы (неметаллы) с зарядом '-' к аноду.

Теперь вернемся к выполнению задания: соль, которую мы получили это сульфат меди; как узнать результат электролиза этого вещества?

Общий вид электролиза этой соли выглядит так:

CuSO4 = Cu 2+ + SO42-
HOH = H+ + OH-.

Нужно запомнить, что металлы, стоящие в ряду активности после H всегда восстанавливаются на катоде (катионы металла), в нашем случае медь стоит после водорода, значит, она выделится в несвязанном (чистом) виде:

Cu 2+ + 2e = Cu0

Может возникнуть вопрос, откуда взялась медь со степенью окисления +2: в нашем задании сульфат меди подвергся электролизу, и как ты уже знаешь, металлы восстанавливаются полностью на катоде, иными словами, степень окисления будет уменьшаться, в сульфате у меди степень окисления равна +2, а после восстановления 0, что я и указала.

Следующим шагом будет анализ аниона сульфата SO42-; учитывая, что это ион кислородсодержащей кислоты, то на аноде произойдет не его окисление, а воды:

2H2O -4e = O2 +4H+.

Для справки - мы берем два моль воды, чтобы выделился чистый кислород.

Теперь дело за малым - необходимо написать полное уравнение всех вышеуказанных процессов:

CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2

Откуда здесь взялась серная кислота?

Ответ: в результате электролиза водного раствора соли, образованной малоактивным металлом, стоящим после H и кислотным остатком кислородсодержащей кислоты образуется металл, кислород и в катодно - анодном пространстве соответствующая соли кислота, в данном случае серная.

Продолжаем 32-е задание, - 'Выделившееся на катоде вещество растворили в концентрированной азотной кислоте. Растворение протекало с выделением бурого газа' - эта реакция тебе уже знакома из урока 'Солеобразующие оксиды азота': бурый газ, который выделяется при взаимодействии металла с концентрированной азотной кислотой- это NO2.

На катоде выделилось только одно вещество -медь, значит, она и вступит в реакцию с азотной кислотой с образованием соли, бурого газа и воды:

Cu+ 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

Итоговый вид этого задания:

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 ;
CuO + H2SO4 (разб.) = CuSO4 + H2O;

CuSO4 + 2H2O = 2Cu + 2H2SO4 + O2;
Cu+ 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O.

Задание выполнено)

На сегодня все, будут вопросы, пиши)



Станьте первым!



pangenes.ru © 2019
Яндекс.Метрика