Номер 164, страница 210 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.164. Предложите способ, как можно очистить азот от примеси: а) кислорода; б)сероводорода.

Решение

Для очистки азота от примесей необходимо подобрать реагенты, которые будут вступать в химическую реакцию с примесями, но не будут реагировать с азотом. Азот ($N_2$) является химически инертным газом при обычных условиях из-за наличия прочной тройной связи между атомами, что позволяет легко отделить его от более химически активных примесей.

а) кислорода

Для удаления примеси кислорода ($O_2$) из азота, газовую смесь можно пропустить через трубку с нагретой медью (в виде стружки или порошка). Кислород, будучи активным газом, будет реагировать с медью, образуя твердый оксид меди(II). Инертный азот не вступает в реакцию и проходит через трубку, выходя в очищенном виде.

Уравнение реакции поглощения кислорода:

$2Cu_{(тв)} + O_{2(г)} \xrightarrow{t^\circ} 2CuO_{(тв)}$

Таким образом, газообразный кислород связывается в твердое вещество, что позволяет отделить его от азота.

Ответ: Пропустить газовую смесь через трубку с раскаленной медной стружкой.

б) сероводорода

Сероводород ($H_2S$) проявляет кислотные свойства, поэтому для его удаления из азота можно использовать реакцию с веществом основного характера. Газовую смесь пропускают (барботируют) через раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). Сероводород прореагирует с образованием растворимой соли (сульфида натрия) и воды. Азот, не обладающий кислотными свойствами и будучи инертным, не прореагирует со щелочью и выйдет из раствора чистым.

Уравнение реакции со щелочью:

$H_2S_{(г)} + 2NaOH_{(р-р)} \rightarrow Na_2S_{(р-р)} + 2H_2O_{(ж)}$

Альтернативным способом является пропускание газа через раствор соли тяжелого металла, например, сульфата меди(II) ($CuSO_4$). Сероводород будет реагировать с образованием черного нерастворимого осадка сульфида меди(II), который легко отделяется.

Уравнение реакции с солью меди:

$H_2S_{(г)} + CuSO_{4(р-р)} \rightarrow CuS_{(тв)}\downarrow + H_2SO_{4(р-р)}$

В обоих случаях примесь сероводорода удаляется из газовой фазы.

Ответ: Пропустить газовую смесь через раствор щелочи (например, $NaOH$) или через раствор соли тяжелого металла (например, $CuSO_4$).