Номер 10, страница 319 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 45. Оксиды азота. Азотистая кислота и нитриты - номер 10, страница 319.

Условие.

10. Газ А реагирует с газом Б в электрической дуге с образованием газа В, который в присутствии газа Б образует бурый газ Г тяжелее воздуха. Если газ Г пропустить через раствор гидроксида натрия, образуются две соли. Определите, какими веществами являются газы А, Б, В и Г. Напишите уравнения реакций, о которых идёт речь в условии задачи.

Решение.

Решение 2.

Для решения задачи необходимо пошагово проанализировать описанные химические превращения.

«Газ А реагирует с газом Б в электрической дуге с образованием газа В». Реакция в электрической дуге, то есть при очень высокой температуре (свыше 2000°C), является классическим примером взаимодействия азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$), основных компонентов воздуха. В результате этой обратимой реакции образуется оксид азота(II) ($\text{NO}$). Таким образом, можно сделать предположение, что газ А — это азот ($N_2$), газ Б — это кислород ($O_2$), а газ В — оксид азота(II) ($\text{NO}$).

«...[газ В] в присутствии газа Б образует бурый газ Г тяжелее воздуха». Проверим наше предположение на этом этапе. Газ В ($\text{NO}$) должен реагировать с газом Б ($O_2$). Действительно, бесцветный газ оксид азота(II) легко окисляется кислородом уже при обычных условиях до оксида азота(IV) ($NO_2$). Оксид азота(IV) — это газ бурого цвета, что соответствует описанию газа Г. Теперь проверим, тяжелее ли он воздуха. Средняя молярная масса воздуха составляет примерно $29 \text{ г/моль}$. Молярная масса $NO_2$ равна $M(NO_2) = 14 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$. Поскольку $46 \text{ г/моль} > 29 \text{ г/моль}$, газ $NO_2$ действительно тяжелее воздуха. Это подтверждает наше предположение.

«Если газ Г пропустить через раствор гидроксида натрия, образуются две соли». Газ Г ($NO_2$) является кислотным оксидом, соответствующим сразу двум кислотам — азотистой ($HNO_2$) и азотной ($HNO_3$). При реакции с растворами щелочей, например с гидроксидом натрия ($NaOH$), он вступает в реакцию диспропорционирования, в результате которой образуются две соли: нитрит натрия ($NaNO_2$) и нитрат натрия ($NaNO_3$). Это полностью соответствует последнему условию задачи.

Определите, какими веществами являются газы А, Б, В и Г.

На основании проведенного анализа можно сделать однозначный вывод о природе газов:

Газ А — азот ($N_2$).
Газ Б — кислород ($O_2$).
Газ В — оксид азота(II) ($\text{NO}$).
Газ Г — оксид азота(IV) ($NO_2$).

Ответ: Газ А — азот ($N_2$), газ Б — кислород ($O_2$), газ В — оксид азота(II) ($\text{NO}$), газ Г — оксид азота(IV) ($NO_2$).

Напишите уравнения реакций, о которых идёт речь в условии задачи.

1. Взаимодействие газа А (азота) и газа Б (кислорода) в электрической дуге с образованием газа В (оксида азота(II)):

$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$

2. Окисление газа В (оксида азота(II)) газом Б (кислородом) с образованием газа Г (оксида азота(IV)):

$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$

3. Взаимодействие газа Г (оксида азота(IV)) с раствором гидроксида натрия с образованием двух солей:

$2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$

Ответ:
$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$
$2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2$
$2NO_2 + 2NaOH \rightarrow NaNO_2 + NaNO_3 + H_2O$