Задача на установление формул газов .

[yatcheh]

В реакции с водой переход азотистой кислоты в азотную идёт через образование окиси азота и её реакции с кислородом. Для чего требуется повышенное давление смеси. Скорость образования азотной кислоты в зависимости от концентрации  проходит через максимум при 15-20%, потом опять замедляется из-за понижения растворимости NO2. Для получения более концентрированной кислоты требуется повышать давление.

Со щёлочью реакция идёт в растворе, и кислород в ней участия не принимает. При этой реакции получается нитрит и нитрат. А кислород болтается в газовой фазе над раствором.

Если вы этого не понимаете - я тут бессилен.

 

[Shizuma Eiku]

Вчера тоже думал над этой задачей, притянутое решение есть, но в нем я не уверен. По крайней мере, это лучший вариант чем вводить изотопы.

Указанием на молярную массу компонентов смеси является изменение средней массы от смешивания с кислородом, общее уравнение (n-1)x/n+32/n=42.5 где n доля кислорода в смеси, х молярная масса. В разумных пределах n есть только два реалистичных, недробных значения для х - это 46 г/моль для n=4 и 44 г/моль для n=8, дальнейший рост n будет незначительно уменьшать молярную массу. По крайней мере, масса неизвестного газа не больше 47.8 г/моль, т.е. это соединение легких элементов первых периодов. Для 46г/моль очень хорошо подходит упомянутая NO₂, которая со щелочью дала бы нитрат и нитрит; окислится ли нитрит кислородом сразу? Думаю, что для задачи это допустимое приближение, если считать что продуктом реакции NO₂ с водой на первой стадии является азотная кислота и NO. В таком случае, исходная смесь состояла из 2 объемов диоксида азота и 1 объема неизвестного газа, способного давать осадок с гидроксидом кальция и взаимодействующего со щелочью. Добавлять более тяжелые изотопы к углекислоте (44 г/моль) тут некорректно т.к. таким методом можно подгонять под желаемую массу веществ во многих задачках. Из всех веществ могу предположить на роль второго только винилфторид, H₂C=CHF, это устойчивый газ с температурой кипения -72 ^оС, он не полимеризуется до 200 ^оС, масса 46 г/моль. Если бы он был в газовой смеси с 2 объемами NO₂, то при полном гидролизе дал бы 1 молярную часть фторида, а 2 объема диоксида азота дали бы по 1 части нитрата и нитрита, что согласуется с условием, ну а с гидроксидом кальция образовался бы малорастворимый CaF₂. Другой вопрос, что гидролиз винилфторида должен протекать труднее чем гидролиз алкилгалогенидов, тем более, это фторид, так что маловероятно что при простом пропускании через щелочь он бы гидролизировался значительно. Хотя я думаю что авторы задачки загадали что-то другое, это всё равно формальное решение задачи.

Второй вариант с углекислотой, а именно что она является тем компонентом смеси, который дает осадок с гидроксидом кальция. В таком случае, вторым компонентом должен быть неизвестный газ с массой 44 г/моль, он должен взаимодействовать со щелочью, продукт (или он сам) должен окислятся кислородом, что это может быть, я теряюсь в догадках.

[yatcheh]

02.10.2023 в 20:23, Shizuma Eiku сказал:

Думаю, что для задачи это допустимое приближение, если считать что продуктом реакции NO₂ с водой на первой стадии является азотная кислота и NO.

 

Не, это не так работает. Первичная реакция приводит сразу к HNO3 и HNO2.

N2O4 + H2O -> без вариантов

Если бы первичная реакция давала NO, то и со щёлочью нитрит бы не получался. 

Да все эти реакции обсосаны в десятках руководств. При реакции с водой NO - это вторичный продукт разложения уже образовавшейся азотистой кислоты.

 

Что касается винилфторида - то да, со щёлочью он если и будет реагировать, то в условиях крайне жёстких. 

 

Школьно-бумажная химия, она, конечно, допускает всякие допущения, но не до такой же степени отрыва от реальности!

 

 

[Shizuma Eiku]

В 02.10.2023 в 23:08, yatcheh сказал:

Школьно-бумажная химия, она, конечно, допускает всякие допущения, но не до такой же степени отрыва от реальности!

Ну а что за вещества тогда загаданы с массой 44-47.8 г/моль? Если это газы, то это неорганические молекулы т.к. из органики газы с такой небольшой массой лишь углеводороды и диметиловый эфир. Тяжелее фтора в органической молекуле ничего быть не может, сера и хлор не оставляют массы даже на 1 атом углерода с водородами. Муравьиная кислота бы подошла по массе, но она не капли не газ и соль только одну дает, не окисляющуюся. Кетен слишком легкий. У метилсилана масса 46 г/моль, но по химическим свойствам он не подходит. Ацетальдегид способен вступать в реакцию конденсации в присутствии щелочи, но он скорее не газ, да и соли не будут образовываться. В общем, теряюсь в догадках...

[Paul_S]

Через CO2 и NO2 разного изотопного состава эта задача решается. См. здесь:

https://postupi.online/filesolym_standart.php?id=10213&is_preview=1

 

Решение: Поскольку при пропускании исходной смеси газов через известковую воду образуется осадок, то смесь содержит углекислый газ (2 балла). Такую же молекулярную массу имеет оксид азота (I), но он не реагирует со щелочью. Если допустить, что второй газ в смеси NO2 (2 балла), то первая часть задачи также становится легко решаемой. В самом деле, при пропускании смеси NO2 и CO2 через щелочь образуется смесь трех солей (нитрата, нитрита и карбоната) в равных концентрациях, при условии, что объемное соотношение газов в исходной смеси 2:1 в пользу оксида азота (2 балла). При добавлении к смеси кислорода при реакции с щелочью образуется только нитрат и карбонат в мольном соотношении 2:1 (2 балла). Если взять мольное соотношение NO2:CO2 как 2:1 и учесть, что кислорода добавлено стехиометрическое количество для реакции: MOH + NO2 + ½ O2 = MNO3 + H2O т.е. в два раза меньше, чем исходное число моль NO2 получаем для средней молекулярной массы смеси: М = 44*0,5 + 44*0,25 + 32*0,25 = 41 г/моль если оба газа имеют молекулярную массу 44 г/моль (не подходит по условию) М = 46*0,5 + 46*0,25 + 32*0,25 =42,5 г/моль если оба газа имеют молекулярную массу 46 г/моль (подходит под условие) (6 баллов) Таким образом молекулярная масса и NO2 и CO2 должна быть равна 46, что достигается использованием более тяжелого изотопа углерода (14С) или кислорода (18О) (6 баллов) Ответ 33.3% 14C 16O2 66.6% NO2 или 33.3% C 18O 16О 66.6% NO2 или 33.3% 13C 17O 16О 66.6% NO2 по объему.