2. Какую массу фосфата натрия надо прибавить к 500 л воды, чтобы устранить ее жесткость, равную 5 мэкв/л?

Решение:

Для вычисления жесткости воды используют формулу: Ж = m · 1000 / Мэ · V,

где Ж - жесткость воды, м-экв/л; m - масса вещества, обуславливающего жесткость воды, г; Мэ - эквивалентная масса вещества, обуславливающего жесткость воды, г/моль; V - объём воды, л.

Однако, в соответствии с законом эквивалентов, все вещества реагируют в эквивалентных соотношениях, поэтому данную формулу можно использовать для расчета масс веществ, используемых для устранения жесткость воды.

В данном случае, учитывая, что эквивалентная масса Na₃PO₄ равна:

Мэ (Na₃PO₄) = 164 / 3 = 54,7 г/моль, получим

m = Ж · Мэ · V / 1000 = 5 · 54,7 · 500 / 1000 = 136,75 г. 

Ответ: 136,75 г фосфата натрия.

3. Составьте уравнения реакций, которые нужно провести для осуществления следующих превращений: Al → Al2(so4)3 → Na[Al(oh)4] → Al(no3)3.

Ответ:

1) 2Al + 3H₂SO₄ (разб.) → Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑ 

2H⁺ + 2e = H₂⁰ | 1 | - окислитель (процесс восстановления) Al⁰ − 3e = Al³⁺ | 1 | - восстановитель (процесс окисления)

2) Al₂(SO₄)₃ + 8NaOH (конц.) → 2Na[Al(OH)₄] + 3Na₂SO₄ 2Al³⁺ + 3SO₄^2- + 8Na⁺ + 8OH^- → 2Na⁺ + 2[Al(OH)₄]^- + 6Na⁺ + 3SO₄^2-

2Al³⁺ + 8OH^- → 2[Al(OH)₄]^- | :2

Al³⁺ + 4OH^- → [Al(OH)₄]^-

3) Na[Al(OH)₄] + 4HNO₃ → Al(NO₃)₃ + NaNO₃ + 4H₂O

Na⁺ + [Al(OH)₄]^- + 4H⁺ + 4NO₃^- → Al³⁺ + 3NO₃^- + Na⁺ + NO₃^- + 4H₂O

[Al(OH)₄]^- + 4H⁺ → Al³⁺ + 4H₂O

4. Какие реакции нужно провести, имея азот и воду, чтобы получить нитрат аммония?

Ответ:

1. Электролиз воды: 2H₂O→ 2H₂ + O₂.

2. В присутствии катализатора (Fe) с использованием давления (20-55МПа) и температуры (около 500⁰С) азот реагирует с водородом:

2N₂ + 3H₂ → 2NH₃

3. Окисление аммиака. В присутствии катализатора (платина + 5-10% родия) при атмосферном давлении и температуры (700-800⁰С) аммиак реагирует с кислородом:

4NН₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O.

4. Оксид азота (II) легко окисляется кислородом. Для ускорения этого процесса и для полного окисления NO реакцию проводят при давлении (около 1МПа). Оксид азота (II) практически весь окисляется в NO₂:

2NO + O₂ → 2NO₂.

5. Поглощение оксида азота (IV) водой. Этот процесс ускоряется при повышении давления и при понижении температуры:

3NO₂ + H₂O (гор.) → 2HNO₃ + NO

6. Для получения нитрата аммония (NH₄NO₃) используется безводный аммиак и концентрированная азотная кислота:

HNO₃ + NH₃ → NH₄NO₃ .

Реакция протекает бурно с выделением большого количества тепла. Проведение такого процесса в кустарных условиях крайне опасно (хотя в условиях большого разбавления водой нитрат аммония может быть легко получен).

5. Серебро не взаимодействует с разбавленной серной кислотой, тогда как в концентрированной оно растворяется. Чем это можно объяснить? Составьте электронные и молекулярное уравнения соответствующей реакции.

Решение:

В концентрированной горячей серной кислоте серебро растворяется потому, что кислота выступает как окислитель, окисляя серебро и восстанавливая серу. А разбавленная серная кислота теряет окислительные свойства и реакция с ней может идти только по пути замещения водорода с более активным элементом, но серебро с ней не взаимодействует, потому что оно находится в ряду напряжений металлов правее водорода, т.е. менее активно и не может вытеснять водород.

2Ag + 2H₂SO_4(конц.) → Ag₂SO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

Ag - 1e → Ag⁺ | 2 | - процесс окисления (восстановитель) S⁶⁺ + 2e → S⁴⁺ | 1 | - процесс восстановления (окислитель)

6. Хромит калия окисляется бромом в щелочной среде. Зеленая окраска раствора переходит в желтую. Составьте электронные и молекулярное уравнения реакции. Какие ионы обусловливают начальную и конечную окраску раствора?

Ответ:

2KCrO_{2 (зеленый)}  + 3Br₂ + 8KOH → 2K₂CrO_{4 (желтый)} + 6KBr + 4H₂O

Электронные уравнения реакции имеет следующий вид:

Cr³⁺ - 3e → Cr⁶⁺ | 2 | - процесс окисления (восстановитель)

Br₂ + 2e → 2Br^-  | 3 | - процесс восстановления (окислитель)

Уравнение полуреакций: CrO₂^- + 4OH^- -3e → CrO₄^2- + 2H₂O    | х 2 Br₂ + 2e → 2Br^-                                        | х 3

-------------------------------------------------------------- 2CrO₂^- + 8OH^- + 3Br₂ → 2CrO₄^2- + 8H₂O + 6Br^-            

2К⁺ + 2CrO₂^- + 8К⁺ + 8OH^- + 3Br₂ → 4К⁺ + 2CrO₄^2- + 8H₂O + 6К⁺ + 6Br^-  

Зеленая окраска начального раствора обусловлена ионами Cr³⁺, а желтая окраска конечного раствора – ионами Cr⁶⁺ .