4. В ядре атома химического элемента содержится 76 нейтронов, что на 24 единицы больше числа протонов. Что это за элемент?

Question

Реши задание на изображении

Расшифровка фото нейросетью:
4. В ядре атома химического элемента содержится 76 нейтронов, что на 24 единицы больше числа протонов. Что это за элемент?

5. Запишите уравнения реакций взаимодействия между следующими веществами:
а) бромоводородом и оксидом меди(II);
б) углеродом и оксидом меди(II);
в) кислородом и сульфидом цинка;

6. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим превращениям:
а) $\mathrm{NH_3} + \mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{N_2} + \mathrm{H_2O}$
б) $\mathrm{NaOH} + \mathrm{Br_2} \rightarrow \mathrm{NaBr} + \mathrm{NaBrO_3} + \mathrm{H_2O}$
в) $\mathrm{Na_2SO_3} + \mathrm{Cl_2} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Na_2SO_4} + \mathrm{HCl}$
Определите окислители и восстановители.

7. Какой объём углекислого газа образуется при сжигании 800 л метана $\mathrm{CH_4}$ (н. у.), содержащего 5 % примесей (по объёму)?

8. Серу массой 0,8 г сожгли, полученный газ растворили в 100 г раствора гидроксида натрия с массовой долей щёлочи 4 %. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.

Answer

На фото несколько заданий (№ 4–8). Ниже — краткие ответы и разбор, чтобы был понятен ход решения.

Краткие ответы

4. Теллур $\mathrm{Te}$, $Z=52$.

5. $$
2\mathrm{HBr}+\mathrm{CuO}\rightarrow \mathrm{CuBr_2}+\mathrm{H_2O}
$$
$$
\mathrm{C}+2\mathrm{CuO}\rightarrow 2\mathrm{Cu}+\mathrm{CO_2}
$$
$$
2\mathrm{ZnS}+3\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{ZnO}+2\mathrm{SO_2}
$$

6. $$
4\mathrm{NH_3}+3\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{N_2}+6\mathrm{H_2O}
$$
$$
3\mathrm{Br_2}+6\mathrm{NaOH}\rightarrow 5\mathrm{NaBr}+\mathrm{NaBrO_3}+3\mathrm{H_2O}
$$
$$
\mathrm{Na_2SO_3}+\mathrm{Cl_2}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{Na_2SO_4}+2\mathrm{HCl}
$$

7. $V(\mathrm{CO_2})=760$ л.

8. В полученном растворе:

$\mathrm{NaOH}$ — $1{,}97\%$;

$\mathrm{Na_2SO_3}$ — $3{,}10\%$;

вода — $94{,}93\%$.

Разбор

4. Какой элемент?

В ядре $76$ нейтронов, и это на $24$ больше числа протонов:

$$
N=Z+24
$$

$$
Z=N-24=76-24=52
$$

Порядковый номер $52$ — теллур $\mathrm{Te}$.

Проверка: у теллура $Z=52$, тогда нейтронов $76$, разность $76-52=24$. Всё сходится.

5. Уравнения реакций

а) Бромоводород — кислота, оксид меди(II) — основной оксид. Идёт реакция обмена:

$$
2\mathrm{HBr}+\mathrm{CuO}\rightarrow \mathrm{CuBr_2}+\mathrm{H_2O}
$$

б) Углерод восстанавливает оксид меди(II):

$$
\mathrm{C}+2\mathrm{CuO}\rightarrow 2\mathrm{Cu}+\mathrm{CO_2}
$$

в) При обжиге сульфида цинка:

$$
2\mathrm{ZnS}+3\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{ZnO}+2\mathrm{SO_2}
$$

Проверяем коэффициенты по атомам каждого элемента.

6. Метод электронного баланса

а)
$$
\mathrm{NH_3}+\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{N_2}+\mathrm{H_2O}
$$

Азот: $-3 \to 0$, кислород: $0 \to -2$.

$$
2\mathrm{N}^{-3}-6e\rightarrow \mathrm{N_2}^{0}
$$

$$
\mathrm{O_2}^{0}+4e\rightarrow 2\mathrm{O}^{-2}
$$

Наименьшее общее кратное $12$, поэтому коэффициенты:

$$
4\mathrm{NH_3}+3\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{N_2}+6\mathrm{H_2O}
$$

$\mathrm{NH_3}$ — восстановитель, $\mathrm{O_2}$ — окислитель.

б)
$$
\mathrm{NaOH}+\mathrm{Br_2}\rightarrow \mathrm{NaBr}+\mathrm{NaBrO_3}+\mathrm{H_2O}
$$

Бром одновременно и понижает, и повышает степень окисления:

$$
\mathrm{Br_2}^{0}+2e\rightarrow 2\mathrm{Br}^{-1}
$$

$$
\mathrm{Br_2}^{0}-10e\rightarrow 2\mathrm{Br}^{+5}
$$

Коэффициенты:

$$
3\mathrm{Br_2}+6\mathrm{NaOH}\rightarrow 5\mathrm{NaBr}+\mathrm{NaBrO_3}+3\mathrm{H_2O}
$$

$\mathrm{Br_2}$ — и окислитель, и восстановитель; это реакция диспропорционирования.

в)
$$
\mathrm{Na_2SO_3}+\mathrm{Cl_2}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{Na_2SO_4}+\mathrm{HCl}
$$

Сера: $+4 \to +6$, хлор: $0 \to -1$.

$$
\mathrm{S}^{+4}-2e\rightarrow \mathrm{S}^{+6}
$$

$$
\mathrm{Cl_2}^{0}+2e\rightarrow 2\mathrm{Cl}^{-1}
$$

$$
\mathrm{Na_2SO_3}+\mathrm{Cl_2}+\mathrm{H_2O}\rightarrow \mathrm{Na_2SO_4}+2\mathrm{HCl}
$$

$\mathrm{Na_2SO_3}$ — восстановитель, $\mathrm{Cl_2}$ — окислитель.

7. Объём углекислого газа

Метан содержит $5\%$ примесей, значит чистого метана $95\%$:

$$
V(\mathrm{CH_4})=800\cdot 0{,}95=760\text{ л}
$$

Реакция горения:

$$
\mathrm{CH_4}+2\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{CO_2}+2\mathrm{H_2O}
$$

По уравнению из $1$ объёма метана получается $1$ объём углекислого газа:

$$
V(\mathrm{CO_2})=V(\mathrm{CH_4})=760\text{ л}
$$

8. Раствор после сжигания серы

Сначала сера сгорает:

$$
\mathrm{S}+\mathrm{O_2}\rightarrow \mathrm{SO_2}
$$

Количество серы:

$$
n(\mathrm S)=\frac{0{,}8}{32}=0{,}025\text{ моль}
$$

Значит, образовалось $0{,}025$ моль $\mathrm{SO_2}$.

Масса газа:

$$
m(\mathrm{SO_2})=0{,}025\cdot 64=1{,}6\text{ г}
$$

В растворе было:

$$
m(\mathrm{NaOH})=100\cdot 0{,}04=4\text{ г}
$$

$$
n(\mathrm{NaOH})=\frac{4}{40}=0{,}1\text{ моль}
$$

Реакция со щёлочью:

$$
\mathrm{SO_2}+2\mathrm{NaOH}\rightarrow \mathrm{Na_2SO_3}+\mathrm{H_2O}
$$

На $0{,}025$ моль $\mathrm{SO_2}$ нужно $0{,}05$ моль $\mathrm{NaOH}$, а есть $0{,}1$ моль. Щёлочь в избытке, поэтому образуется средняя соль $\mathrm{Na_2SO_3}$, а не гидросульфит.

Осталось $\mathrm{NaOH}$:

$$
0{,}1-0{,}05=0{,}05\text{ моль}
$$

$$
m(\mathrm{NaOH})=0{,}05\cdot 40=2\text{ г}
$$

Образовалось $\mathrm{Na_2SO_3}$:

$$
m(\mathrm{Na_2SO_3})=0{,}025\cdot 126=3{,}15\text{ г}
$$

Масса конечного раствора:

$$
m_{\text{р-ра}}=100+1{,}6=101{,}6\text{ г}
$$

Массовые доли:

$$
w(\mathrm{NaOH})=\frac{2}{101{,}6}\cdot100\%=1{,}97\%
$$

$$
w(\mathrm{Na_2SO_3})=\frac{3{,}15}{101{,}6}\cdot100\%=3{,}10\%
$$

Вода:

$$
w(\mathrm{H_2O})=100\%-1{,}97\%-3{,}10\%=94{,}93\%
$$

Проверка: $2+3{,}15+96{,}45=101{,}6$ г, то есть массы сходятся.