Давайте шаг за шагом разберём каждую из поставленных задач.
1. Запишите электронную формулу химического элемента с порядковым номером 16.
Элемент с порядковым номером 16 — это сера (S). Чтобы записать электронную формулу, нужно распределить электроны по оболочкам:
- 1 оболочка: 2 электрона
- 2 оболочка: 8 электронов
- 3 оболочка: 6 электронов
Таким образом, электронная формула серы: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴.
Также часто используют сокращённый вариант: [Ne] 3s² 3p⁴, где [Ne] — это благородный газ неон, который соответствует полным оболочкам перед 3-ей.
2. Определите, в каких реакциях S является окислителем, а в каких восстановителем.
a) При взаимодействии с металлом (например, с цинком):
Реакция:
[ \text{Zn} + \text{S} \rightarrow \text{ZnS} ]
В данной реакции сера восстанавливается, а цинк окисляется. Следовательно, сера является восстановителем.
b) При взаимодействии с водородом:
Реакция:
[ \text{S} + \text{H}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{S} ]
Сера в этой реакции восстанавливается, так как переходит в более низкое состояние окисления. Водород окисляется. Таким образом, сера является восстановителем.
c) При взаимодействии с кислородом:
Реакция:
[ \text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2 ]
Сера в данной реакции окисляется, так как её степень окисления увеличивается. Таким образом, сера является окислителем.
3. Осуществить цепочку превращений. ( \text{S} \rightarrow \text{ZnS} \rightarrow \text{SO}_2 \rightarrow \text{SO}_3 \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4 )
- Сера + Цинк (\rightarrow) Цинк сера ( \text{ZnS} )
- Цинк сера + Кислород (\rightarrow) Диоксид серы ( \text{SO}_2 )
- Диоксид серы + Кислород (\rightarrow) Триоксид серы ( \text{SO}_3 )
- Триоксид серы + Вода (\rightarrow) Сера(IV) кислота ( \text{H}_2\text{SO}_4 )
- Сера(IV) кислота + Барий (\rightarrow) Сульфат бария ( \text{BaSO}_4 )
4. Предположите план распознавания растворов: соляной, серной, азотной кислот. Запишите уравнения использованных реакций.
Соляная кислота (HCl): Реакция с карбонатами (изменение цвета индикатора)
[ \text{HCl} + \text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2 \uparrow ]
Серная кислота (H₂SO₄): Реакция с медью при нагревании:
[ \text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} ]
Азотная кислота (HNO₃): Реакция с металлом (например, с медью):
[ \text{Cu} + 4\text{HNO}_3 \rightarrow \text{Cu(NO}_3\text{)}_2 + 2\text{H}_2\text{O} + 2\text{NO}_2 \uparrow ]
5. Какой объем аммиака можно получить при взаимодействии 10,7 кг хлорида аммония с гидроксидом кальция, если доля выхода продукта 98%?
Сначала найдём количество молей ( \text{NH}_4\text{Cl} ):
- Молярная масса ( \text{NH}_4\text{Cl} = 14 + 4 + 35,5 = 53,5 \text{ г/моль} ).
- Масса ( 10,7 \text{ кг} = 10700 \text{ г} ).
Количество молей:
[
n = \frac{10700 \text{ г}}{53,5 \text{ г/моль}} \approx 200 \text{ моль}
]
Реакция:
[ \text{Ca(OH)}_2 + 2\text{NH}_4\text{Cl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + 2\text{NH}_3 + 2\text{H}_2\text{O} ]
Из 2 молей ( \text{NH}_4\text{Cl} ) получается 2 моля ( \text{NH}_3 ). Таким образом, из 200 молей ( \text{NH}_4\text{Cl} ) получится 200 молей ( \text{NH}_3 ).
Теперь найдём объём газа ( \text{NH}_3 ) (по нормальным условиям 1 моль газа занимает 22,4 л):
[
V = 200 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 4480 \text{ л}
]
Учитываем выход продукта 98%:
[
V_{\text{реальный}} = 4480 \text{ л} \times 0,98 \approx 4390,4 \text{ л}
]
Таким образом, объём аммиака, который можно получить, составит примерно 4390,4 л.
