Сера

Задачи Задача 1 Условие Осуществите цепочку превращений $$ Na_2SO_4 \rightarrow Na_2S \rightarrow H_2S \rightarrow SO_2 \rightarrow CaSO_3 \rightarrow Ca(HSO_3)_2 \rightarrow CaSO_4 $$ Решение $$ Na_2SO_4 + 4C \xrightarrow{t^\circ} Na_2S + 4CO $$ $$ Na_2S + 2HCl \rightarrow H_2S\uparrow + 2NaCl $$ $$ 2H_2S + 3O_{2(изб)} \rightarrow 2SO_2 + 2H_2O $$ $$ SO_2 + Ca(OH)_{2(изб)} \rightarrow CaSO_3\downarrow + H_2O $$ $$ CaSO_3 + SO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HSO_3)_2 $$ $$ Ca(HSO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O + 2SO_2\uparrow $$ $$ или 3Ca(HSO_3)_2 + 4HNO_{3(разб)} \rightarrow 3CaSO_4\downarrow + 3H_2SO_4 + 4NO + 2H_2O $$ Задача 2 Условие При взаимодействии $10$ г бромида неизвестного одновалентного металла с концентрированной серной кислотой выделяется $3{,}756$ г простого вещества. Определите, что это за металл. Решение Мы знаем, что металл одновалентный, поэтому формула бромида $MBr$. Напишем реакцию взаимодействия с серной кислотой: $$ 2MBr + 3H_2SO_4 = 2MHSO_4 + Br_2 + SO_2 + 2H_2O $$ $$ n(Br_2) = \frac{m(Br_2)}{M(Br_2)} = \frac{3{,}756}{160} = 0{,}0235 моль $$ $$ n(MBr) = 2n(Br_2) = 0{,}0469 моль $$ $$ M(MBr) = \frac{m(MBr)}{n(MBr)} = \frac{10}{0{,}0469} = 213 г/моль $$ $$ M(M) = M(MBr) - M(Br) = 213 - 80 = 133 г/моль --- одновалентный металл --- цезий Cs $$ Ответ Цезий ($Cs$). Задача 3 Условие Произведение растворимости сульфида серебра равно $6{,}3 \cdot 10^{-50}$. Какой объем воды необходимо взять, чтобы растворить $10^{-3}$ г сульфида серебра? Решение $ПР(Ag_2S) = 6{,}3 \cdot 10^{-50}$ $$ Ag_2S \rightleftarrows 2Ag^+ + S^{2-} $$ $$ ПР(Ag_2S) = [Ag^+]^2[S^{2-}] $$ Обозначим $[S^{2-}]$ как $x$ моль/л, тогда $[Ag^+] = 2x$ моль/л. $$ (2x)^2 x = 6{,}3 \cdot 10^{-50} $$ $$ 4x^3 = 6{,}3 \cdot 10^{-50} $$ $$ x^3 = 1{,}575 \cdot 10^{-50} $$ $$ x = 0{,}257 \cdot 10^{-16} моль/л $$ $C(Ag_2S) в растворе = [S^{2-}]$ Таким образом, в $1$ л раствора может быть растворено $0{,}257 \cdot 10^{-16}$ моль сульфида серебра, или $0{,}257 \cdot 10^{-16} \cdot 248 = 6{,}37 \cdot 10^{-15}$ г. Для того, чтобы растворить $10^{-3}$ г сульфида серебра необходимо взять $10^{-3} / (6{,}37 \cdot 10^{-15}) = 0{,}157 \cdot 10^{12}$ л воды. Ответ $0{,}157 \cdot 10^{12}$ л. Задача 4 Условие Какую массу гидросульфата натрия необходимо взять, чтобы при его термическом разложении получить $48$ л $SO_3$ (при давлении $1$ атм и температуре $80^\circC$)? Решение $$ 2NaHSO_4 \xrightarrow{t^\circ} Na_2S_2O_7 + H_2O $$ $$ Na_2S_2O_7 \xrightarrow{t^\circ} Na_2SO_4 + SO_3 $$ Сначала найдем, какое количество триоксида серы необходимо получить. $$ pV = nRT $$ $$ N = \frac{pV}{RT} = \frac{101{,}3 \cdot 48}{8{,}314 \cdot (273 + 80)} = 1{,}657 моль $$ Из уравнений термического разложения можно увидеть, что: $$ \frac{1}{2} n(NaHSO_4) = n(Na_2S_2O_7) = n(SO_3) $$ $$ n(NaHSO_4) = 2\,n(SO_3) = 3{,}314 моль $$ $$ m(NaHSO_4) = n(NaHSO_4) \cdot M(NaHSO_4) = 3{,}314 \cdot 120 = 397{,}68 г $$ Ответ $397{,}68$ г.