Задача 9-4 (автор – Лебедева О. К.)

1. Условиям задания соответствуют кислород (O₂) и оксид азота (I) (N₂O). Реакция X с NO позволяет заключить, что газ Х – кислород. Для наркоза и анестезии используют N₂O (Y) (или смесь кислорода с циклопропаном). Таким образом

X – O ₂ – кислород, дикислород

Y – N ₂ O – веселящий газ, гемиоксид азота, оксид диазота, оксид азота (I), закись азота.

По методу валентных связей молекулу кислорода можно представить как O = O. Для молекулы N ₂ O можно представить следующие формы записи

, , , .

Любая вышеприведённая форма записи может считаться правильной, кроме , поскольку азот не может образовывать более четырёх ковалентных связей. Формула N–O–N также не подходит, поскольку в молекуле остаётся четыре неспаренных электрона.

2. Почернение раствора [Ag(NH₃)₂]NO₃ говорит о том, что вещество A или образует с ионами серебра осадки (коллоидные) чёрного цвета, или восстанавливает ионы серебра до металла. Осадок чёрного цвета с ионами серебра даёт сульфид-ион, но сероводород не подходит по описанию (запах, тяжелее кислорода). Значит, вещество А – это восстановитель. Типичным восстановителем является оксид углерода (II) – CO. Относительно вещества B ясно, что это оксид углерода (IV) – CO ₂, который вызывает помутнение баритовой воды, и не имеет запаха.

Уравнения реакций

O₂ + 2H₂= 2H₂O                                                  (реакция 1а)

N₂O + H₂ = N₂ + H₂O                                                                             (реакция 1б)

 O₂ + 2NO = 2NO₂                                                                      (реакция 2)

CO + 2[Ag(NH₃)₂]NO₃ + 2H₂O = 2Ag↓ + (NH₄)₂CO₃ +2NH₄NO₃      (реакция 3)

CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓ + H₂O                                              (реакция 4)

2Cu + O₂ = 2CuO                                                                   (реакция 5)

CuO + 2NH₃ + 2NH₄Cl = [Cu(NH₃)₄]Cl₂ + H₂O

Можно записать суммарное уравнение

2Cu + O₂ + 4NH₃ + 4NH₄Cl = 2[Cu(NH₃)₄]Cl₂ + 2H₂O

3. Реакции кислорода

5O₂ + P₄ = P₄O₁₀                                                                          (реакция 6)

или
5O₂ + 4P = 2P₂O₅

O₂ + PtF₆ = [O₂][PtF₆]                                                                 (реакция 7)

10N₂O + P₄ = P₄O₁₀ + 10N₂                                                        (реакция 8)

или 5N₂O + 2P = P₂O₅ + 5N₂

5N₂O + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 10NO + 2MnSO₄ + K₂SO₄ +3H₂O (реакция 9)

4. Следует иметь в виду, что речь идёт о получении медицинских препаратов, поэтому не все реакции получения кислорода пригодны для этой цели. Кислород получают из воздуха путём его сжижения. Возможные примеси – азот, инертные газы. Другая промышленная реакция – электролиз водных растворов щёлочи

2H₂O  2H₂ + O₂

Возможные примеси – пары воды (со следами щёлочи).

В лабораторных условиях

2KClO₃ → 3O₂ + 2KCl

(при каталитическом разложении возможно образование следов ClO₂).

Удобными источниками кислорода могут быть так называемые «хлоратные свечи» (NaClO₃ + Fe + BaO₂), кислород при этом образуется по реакции: 2NaClO₃ = 3O₂ + 2NaCl (возможно образование следов ClO₂).

Можно получать кислород из таблеток, содержащих хлорную известь и пероксид натрия

CaOCl₂ + Na₂O₂ + H₂O = Ca(OH)₂ + 2NaCl + O₂ (в примесях может быть небольшое содержание хлора)

Достаточно чистый кислород получают по реакции:

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

Непригодны для получения препарата реакции

2HgO = 2Hg + O₂

2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂

Чаще всего N₂O получают термическим разложением нитрата аммония

NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O

Образующийся газ загрязнён азотом и оксидом азота (II) NO.

Более чистый N₂O получают по реакции

NH₃OH⁺Cl^– + NaNO₂ = N₂O + 2H₂O + NaCl

 

Система оценивания.

1. Установление X и Y по 1 баллу                                                                             2 балла

Название (одно из возможных) по 1 баллу                                         2 балла

Строение (одно из возможных) по 1 баллу                                        2 балла

2. Установление A                                                                                           1 балл

(если указано только, что А – восстановитель, без формулы) 0,5 балла

Установление B                                                                                     1 балл

3. Уравнения десяти реакций по 1 баллу                                                      10 баллов

4. По одному способу получения X и Y с указанием примесей
или с указанием отсутствия примесей                                                    2 балла

ИТОГО                                                                                                   20 баллов

Примечание: реакция 5 может быть засчитана как два уравнения по 0,5 балла
или одно уравнение – 1 балл.