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.