Разделы 
Дополнительно
Задача по химии - 63
2019-06-21 
Ниже приведены схемы уравнении реакции между веществами, в состав которых входят атомы химических элементов А, Б, В, Г:
$A_{2} + Б_{2} \rightarrow A_{3}P$ (1)
$A_{3}Б + B_{2} \rightarrow A_{2}B + PB$ (2)
$A_{3}Б + B_{2} \rightarrow$ (3)
$БB + B_{2} \rightarrow$ (4)
$A_{2}B + B_{2} +БB_{2} \rightarrow$ (5),
$A_{2}B + БB_{2} \rightarrow$ (6)
$Г + AБB_{3} \rightarrow Г (БB_{3})_{2} + БB + A_{2}B$ (7)
$Г + AБB_{3} \rightarrow Г (БB_{3})_{2} + БB_{2} + A_{2}B$ (8)
$Г (БB_{3})_{2} \overset {t^{ \circ }}{ \rightarrow } ГB + B_{2} + БB_{2}$ (9)
$ГB + AБB_{3} \rightarrow$ (10)
Что собой представляют эти элементы? Заменив буквенные обозначения элементов на их символы, написать уравнения приведенных реакций. Ответ обосновать.
Решение:
Из схемы уравнения реакции (1) следует, что реагируют два простых вещества, молекулы которых двухатомные. Веществами $A$ и $Б$ могут быть водород, азот, кислород, галогены. Из формулы $A_{3}Б$ следует, что атомы элементов $A$ и $Б$ могут проявлять в этом соединении валентность соответственно 1 и 3 или 2 и 6. Но валентность 6 для атомов водорода, азота, кислорода и галогенов не характерна. Валентность 3 могут проявлять атомы азота и галогенов (кроме фтора), 1 - водорода и галогенов. Тогда соединением $A_{3}Б$ могут быть $H_{3}N, F_{3}N, Cl_{3}N, Br_{3}N, I_{3}N$ или $F_{3}Cl, F_{3}Br, F_{3}I$. Однако соединения азота с галогенами следует исключить, так как азот с галогенами непосредственно не взаимодействует. Следовательно, элементом $A$ может быть водород или фтор.
Участвующее в реакции (2) вещество $B$ тоже простое, молекулы его двухатомны. Атомы элемента $B$ проявляют валентность в образовавшемся соединении $A_{2}B$, равную 2, так как отношение атомов $A : B = 2 : 1$. Валентность 2 из простых двухатомных веществ могут проявлять кислород и азот. Но азот при непосредственном соединении с другими простыми веществами не образует соединений типа $A_{2}B$. Следовательно, искомый элемент $B$ - кислород. Поскольку кислород с галогенами не образует соединений типа $БB$, то элемент $Б$ - азот, элемент $A$ - водород, вещество $A_{3}Б$ - аммиак:
$3H_{2} + N_{2} = 2NH_{3}$ (1)
$4NH_{3} + 5O_{2} = 6H_{2}O + 4NO$ (2)
$4H_{3}N + 3O_{2} = 6H_{2}O +2N_{2}$ (3)
$2NO + O_{2} = 2NO_{2}$ (4)
$2H_{2}O + O_{2} + 4NO_{2} = 4HNO_{3}$ (5)
$H_{2}O + NO_{2} = HNO_{3} + HNO_{2}$ (6)
Вещество $Г$ должно быть металлом, так как при взаимодействии с азотной кислотой (7) образуется соль азотной кислоты. Продуктами восстановления азотной кислоты (7), (8) являются оксиды азота (И) и {IV). Следовательно, в реакциях с металлом принимала участие соответственно разбавленная и концентрированная азотная кислота.
Металл $Г$ двухвалентный и малоактивный, поскольку в случае разбавленной азотной кислоты восстановление азота идет лишь до $NO$. Разложение нитрата (9) приводит к образованию оксида металла типа $MeO$. Следовательно, искомым металлом $Г$ может быть медь, так как при разложении нитратов других малоактивных металлов с переменной валентностью образуются оксиды типа $MeO_{2}, Me_{2}O_{3}$ или смешанные оксиды. При разложении нитрата ртути образуется не оксид, а свободная ртуть:
$3Cu + 8HNO_{3} = 3Cu (NO_{3})_{2} + 8NO + 4H_{2}O$ (7)
$Cu + 4HNO_{3} = Cu (NO_{3})_{2} + 2NO_{2} + 2H_{2}O$ (8)
$2 Cu (NO_{3})_{2} = 2CuO + O_{2} + 4NO_{2}$ (9)
$CuO + 2HNO_{3} = Cu (NO_{3})_{2} + H_{2}O$ (10)
Ниже приведены схемы уравнении реакции между веществами, в состав которых входят атомы химических элементов А, Б, В, Г:
$A_{2} + Б_{2} \rightarrow A_{3}P$ (1)
$A_{3}Б + B_{2} \rightarrow A_{2}B + PB$ (2)
$A_{3}Б + B_{2} \rightarrow$ (3)
$БB + B_{2} \rightarrow$ (4)
$A_{2}B + B_{2} +БB_{2} \rightarrow$ (5),
$A_{2}B + БB_{2} \rightarrow$ (6)
$Г + AБB_{3} \rightarrow Г (БB_{3})_{2} + БB + A_{2}B$ (7)
$Г + AБB_{3} \rightarrow Г (БB_{3})_{2} + БB_{2} + A_{2}B$ (8)
$Г (БB_{3})_{2} \overset {t^{ \circ }}{ \rightarrow } ГB + B_{2} + БB_{2}$ (9)
$ГB + AБB_{3} \rightarrow$ (10)
Что собой представляют эти элементы? Заменив буквенные обозначения элементов на их символы, написать уравнения приведенных реакций. Ответ обосновать.
Решение:
Из схемы уравнения реакции (1) следует, что реагируют два простых вещества, молекулы которых двухатомные. Веществами $A$ и $Б$ могут быть водород, азот, кислород, галогены. Из формулы $A_{3}Б$ следует, что атомы элементов $A$ и $Б$ могут проявлять в этом соединении валентность соответственно 1 и 3 или 2 и 6. Но валентность 6 для атомов водорода, азота, кислорода и галогенов не характерна. Валентность 3 могут проявлять атомы азота и галогенов (кроме фтора), 1 - водорода и галогенов. Тогда соединением $A_{3}Б$ могут быть $H_{3}N, F_{3}N, Cl_{3}N, Br_{3}N, I_{3}N$ или $F_{3}Cl, F_{3}Br, F_{3}I$. Однако соединения азота с галогенами следует исключить, так как азот с галогенами непосредственно не взаимодействует. Следовательно, элементом $A$ может быть водород или фтор.
Участвующее в реакции (2) вещество $B$ тоже простое, молекулы его двухатомны. Атомы элемента $B$ проявляют валентность в образовавшемся соединении $A_{2}B$, равную 2, так как отношение атомов $A : B = 2 : 1$. Валентность 2 из простых двухатомных веществ могут проявлять кислород и азот. Но азот при непосредственном соединении с другими простыми веществами не образует соединений типа $A_{2}B$. Следовательно, искомый элемент $B$ - кислород. Поскольку кислород с галогенами не образует соединений типа $БB$, то элемент $Б$ - азот, элемент $A$ - водород, вещество $A_{3}Б$ - аммиак:
$3H_{2} + N_{2} = 2NH_{3}$ (1)
$4NH_{3} + 5O_{2} = 6H_{2}O + 4NO$ (2)
$4H_{3}N + 3O_{2} = 6H_{2}O +2N_{2}$ (3)
$2NO + O_{2} = 2NO_{2}$ (4)
$2H_{2}O + O_{2} + 4NO_{2} = 4HNO_{3}$ (5)
$H_{2}O + NO_{2} = HNO_{3} + HNO_{2}$ (6)
Вещество $Г$ должно быть металлом, так как при взаимодействии с азотной кислотой (7) образуется соль азотной кислоты. Продуктами восстановления азотной кислоты (7), (8) являются оксиды азота (И) и {IV). Следовательно, в реакциях с металлом принимала участие соответственно разбавленная и концентрированная азотная кислота.
Металл $Г$ двухвалентный и малоактивный, поскольку в случае разбавленной азотной кислоты восстановление азота идет лишь до $NO$. Разложение нитрата (9) приводит к образованию оксида металла типа $MeO$. Следовательно, искомым металлом $Г$ может быть медь, так как при разложении нитратов других малоактивных металлов с переменной валентностью образуются оксиды типа $MeO_{2}, Me_{2}O_{3}$ или смешанные оксиды. При разложении нитрата ртути образуется не оксид, а свободная ртуть:
$3Cu + 8HNO_{3} = 3Cu (NO_{3})_{2} + 8NO + 4H_{2}O$ (7)
$Cu + 4HNO_{3} = Cu (NO_{3})_{2} + 2NO_{2} + 2H_{2}O$ (8)
$2 Cu (NO_{3})_{2} = 2CuO + O_{2} + 4NO_{2}$ (9)
$CuO + 2HNO_{3} = Cu (NO_{3})_{2} + H_{2}O$ (10)
