Сера: Часть 3

Видео

Конспект

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.