Глава X. Кислород и сера

564. Не считая ничтожных примесей инертных газов, кроме аргона, над поверхностью земли сухой воздух имеет следующий состав в процентах (по объему): N₂ - 78,03, O₂ - 21,00, Ar - 0,93, CO₂ - 0,03, H₂ - 0,01. Выразить этот состав в процентах по отношению к массе воздуха.

565. Какова масса кислорода, содержащегося в 1 м³ воздуха (при н. у.)?

566. В технике кислород обычно получают из сжиженного воздуха. Найти объем воздуха (при н. у.), который необходим, чтобы получить 8 т кислорода (потерями в производстве пренебречь).

567. Почему при сжижении воздуха его нужно предварительно тщательно очистить от двуокиси углерода и водяных паров? Дать обоснованный ответ.

568. Технический кислород содержит 97% кислорода. Вычислить объем кислорода (при н. у.), содержащегося в 1 т технического кислорода?

569. Кислород хранят и перевозят в стальных баллонах. В каком физическом состоянии находится в них кислород? Критическая температура кислорода - 119° С.

570. В баллоне содержится 1,36 кг кислорода. Какой объем займет этот кислород в жидком состоянии? Плотность жидкого кислорода 1,132 ^кг/_л.

571. При огромном спросе на кислород со стороны современной промышленности нерентабельно хранить и перевозить кислород в баллонах, масса которых превышает массу содержащегося в них кислорода почти в 10 раз. Поэтому большие массы кислорода в жидком состоянии в настоящее время перевозятся и хранятся в специальных цистернах. Какие условия требуются для этого?

572. Какой объем ацетилена (при н. у.) может вступить в реакцию с кислородом, содержащимся в стандартном баллоне (1,36 кг)?

573. Сколько протонов и нейтронов содержится в атомных ядрах изотопов кислорода ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O?

574. Сколько процентов приходится на долю кислорода в следующих минералах и горных породах: известняке СаСO₃; гипсе CaSO₄*2H₂O; красном железняке Fe₂O₃; кремнеземе SiO₂; глине H₄Al₂Si₂O₉?

575. Вычислить массу кислорода, содержащуюся в 1 л воды.

576. В лаборатории кислород получают разложением перманганата калия KMnO₄ или бертолетовой соли KClO₃:

Сколько требуется той и другой соли для получения 500 см³ кислорода (при н. у.)?

577. Сколько кислорода расходуется для сжигания 1 объема природного газа, содержащего 98% метана СН₄?

578.1 кг какого газа, кислорода или озона, занимает больший объем?

579. Почему озон обладает дезинфицирующим действием? Дать обоснованный ответ.

580. Как диссоциирует на ионы перекись водорода? Написать уравнение реакции.

581. Написать структурные формулы перекиси натрия и перекиси бария.

582. Составить уравнение реакции между перекисью и серной кислотой.

583. Составить уравнение реакции разложения перекиси рода. Чем объясняются окислительные свойства перекиси водорода?

584. Написать уравнение реакции перекиси водорода с иодистоводородной кислотой. Почему раствор желтеет, а от прибавления крахмала синеет?

585. При добавлении перекиси водорода к черному ку сульфида свинца осадок белеет вследствие образования сульфата свинца. Составить уравнение реакции и установить, как происходит изменение валентности серы.

586. Содержание серы в серных рудах колеблется от О 30%. Какой процесс лежит в основе извлечения серы из серных руд? Дать обоснованный ответ.

587. Сера в больших количествах получается из сероводорода, содержащегося в виде примеси в природных, нефтяных и промышленных газах. Из какого объема сероводорода (при н. у.) можно получить 1 т серы, содержащей 99% S?

588. Природные и промышленные газы с целью получения серы из сероводорода, находящегося в них, обрабатывают болотной рудой, содержащей гидроокись железа. Сероводород реагирует с гидроокисью железа с образованием сульфида железа Fe₂S₃. В дальнейшем сульфид "за окисляют кислородом в присутствии воды. В регате этой реакции образуется свободная сера и гидроокись железа. Составить уравнения протекающих реакций.

589. Природная сера состоит из смеси четырех изотопов: ³²S, ³³S, ³⁴S и ³⁶S. Сколько протонов и нейтронов содержится в ядре каждого из этих изотопов?

590. Какова электронная структура атома серы? Сколько в ней электронных оболочек и сколько электронов в каждой из них?

591. Составить электронную схему иона серы S^2-.

592. Составить уравнения реакций соединения серы с водородом, цинком, железом и алюминием. Указать, какую роль играет сера во всех этих реакциях, какую валентность, по величине и знаку, она при этом проявляет.

593. Определить величину и знак валентности серы в соединениях, выражаемых формулами SO₂, SO₃, H₂SO₄, H₂S, FeS, Al₂S₃.

594. Какими реакциями могут быть получены сероводород и сульфиды? Иллюстрировать примерами.

595. При горенки сероводорода могут быть получены (в зависимости от условий реакции):

• вода и двуокись серы;
• вода и свободная сера.

Составить уравнения реакций.

596. Какой объем сероводорода (при н. у.) расходуется на реакцию с 20 см³ 6-процентного раствора гидроокиси калия (d = 1,044 ^г/_см³)?

597. Написать формулы нормальных и кислых сульфидов натрия и кальция.

598. Как, имея цинк, серу и серную кислоту, получить сероводород?

599. Написать молекулярные и ионные уравнения реакций нейтрализации сероводородной кислоты гидроокисью натрия.

600. Составить молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих в водном растворе между веществами, формулы которых:

• ZnSO₄ и Na₂S;
• CuSO₄ и H₂S (слабая кислота).

601. К раствору, содержащему нитрат калия, сульфат железа, хлорид кальция, сульфат цинка и хлорид меди, прибавлен в избытке раствор сульфида натрия. Каков состав осадка? Составить молекулярные и ионные уравнения реакций.

602. Как разделить смесь, состоящую из сульфидов калия и железа?

603. При сильном нагревании сульфидов металлов на воздухе или в кислороде происходит окисление их с образованием окислов металлов и двуокиси серы. Составить уравнения реакций окисления сульфида железа, сульфида цинка и сульфида свинца.

604. Раствор иода при пропускании через него сероводорода обесцвечивается и мутнеет. Учитывая, что в результате реакции образуются йодистый водород и сера, составить уравнение и указать, что в этой реакции является окислителем, что восстановителем.

605. Вычислить эквиваленты сероводорода, сульфида натрия Na₂S и сульфида железа FeS.

606. Сколько сульфида натрия надо взять, чтобы приуготовить 3 л 2 н. раствора?

607. Сколько миллилитров 0,5 н. раствора сульфида натрия требуется для реакции с 10 мл 0,2 н. раствора сульфата железа FeSO₄?

608. Вычислить плотность двуокиси серы по воздуху.

609. Что тяжелее и во сколько раз, двуокись серы или кислород?

610. Для сжигания некоторого количества серы израсходовано 5 л кислорода. Какой объем двуокиси серы при этом получен?

611. Для дезинфекции помещения используется двуокись серы, которая получается сжиганием серы. Сколько серы необходимо взять для дезинфекции помещения, кубатура, которого 60 м³, если по норме требуется вводить 1,6 г SO₂ на 1 м³?

612. Написать уравнения ступенчатой диссоциации сернистой кислоты.

613. Составить формулы сульфитов и бисульфитов калия и кальция.

614. Составить уравнения реакций, протекающих при ?©опускании двуокиси серы через раствор гидроокиси натрия.

615. Через 500 см³ 1 М раствора гидроокиси натрия пропущено 11,2 л двуокиси серы (при н. у.). Какая соль получилась?

616. Какой объем двуокиси серы (при н. у.) нужно пропустить через 200 см³ 0,5 М раствора гидроокиси натрия, чтобы образовался сульфит натрия?

617. Какой объем двуокиси серы получится при взаимодействии с серной кислотой 1,26 г сульфита натрия?

618. Сколько сульфита натрия должно прореагировав с кислотой (например, с H₂SO₄), чтобы получить 5,6 л двуокиси серы (при н. у.)?

619. Раствор иода при прибавлении к нему раствора сульфита натрия обесцвечивается, так как образуется иодистый водород и соль серной кислоты. Учитывая, что в реакции участвует вода, составить уравнение и установить, как меняется валентность элементов. Что в ней является окислителем, что восстановителем?

620. Какие реакции протекают при смешивании водных растворов хлорида кальция и сульфита натрия? Составить молекулярное и ионное уравнения реакций.

621. Какой объем (при н. у.) двуокиси серы требуется для получения 800 г трехокиси серы?

622. Раствор трехокиси серы в серной кислоте называется олеумом. Считая, что в состав олеума входит 1 моль трехокиси серы на моль серной кислоты, найти процентное содержание SO₃ в олеуме.

623. Сколько требуется для производства 100 т 92-процентной серной кислоты следующих веществ:

• серного колчедана, содержащего 45% серы при выходе 95%;
• серы, содержащей 97% серы при выходе 98%;
• двуокиси серы (по массе и объему при нормальных условиях) при выходе 97%;
• сероводорода (по массе и объему при нормальных условиях) при выходе 98%?

624. Доля использования колчедана как сернокислотного сырья с каждым годом уменьшается, а доля остальных видов сырья увеличивается. Так, для 1965 г. в отечественной сернокислотной промышленности предполагалось такое распределение сернокислотного сырья (в %)³¹:

Вычислить, сколько потребуется при этом отношении каждого из указанных видов сырья для производства 1 млн. т 100-процентной серной кислоты. (Содержание серы и выход при использовании отдельных видов сырья смотри в задаче 623.)

625. Отходящие газы содержат большие количества Двуокиси серы. Так, при получении из сульфидных руд 1 т черновой меди выделяется одновременно 7,3 т сернистого газа. Вычислить, какое количество 75-процентной серной кислоты может быть получено из двуокиси серы, Полученной при выплавке 1000 т черновой меди.

626. Серная кислота применяется в металлообрабатывающей промышленности для очистки (травления) поверхности стали перед нанесением на нее металлических покрытий. Получающиеся таким образом "травильные" растворы содержат сульфат железа FeSO₄. Сейчас эти растворы перерабатывают. Из них выкристаллизовывают железный купорос, который затем прокаливают. Железо переходит из двух- в трехвалентное и выделяется в виде окиси. Часть серы восстанавливается в SO₂, а другая часть выделяется в виде SO₃. Таким образом, продуктами реакции являются окись железа, серная кислота и сернистый газ. выделяющаяся двуокись серы, в свою очередь, перерабатывается в серную кислоту.

Составить уравнение реакции и вычислить, сколько железного купороса FeSO₄*7H₂O может быть получено из 1 т "травильного" раствора, содержащего 25% FeSO₄, и сколько можно получить 75-процентной серной кислоты.

627. При сжигании угля в котельных установках примесь серы в угле превращается в двуокись серы. Содержание SO₂ в топочных газах невелико (0,2-0,5%). Использование топочных газов для получения серной кислоты связано с большими трудностями вследствие низкого содержания SO₂. В настоящее время проводятся исследования для разработки экономически выгодного способа поучения серной кислоты из двуокиси серы, находящейся в топочных газах.

Какой объем топочных газов (при н. у.) потребуется для производства 1000 т 75-процентной серной кислоты, считая содержание SO₂ в топочных газах равным 0,4%?

628. В настоящее время исследуется метод получения высококонцентрированной двуокиси серы, которая позволила бы сильно интенсифицировать производство серной кислоты. Метод заключается во взаимодействии пирита FeS₂ с окисью железа Fe₂O₃. Пирит окисляется за счет кислорода, содержащегося в окиси железа. В результате образуется закись-окись железа FeO*Fe₂O₃. Реакция пропускает при 675° С. Концентрация двуокиси серы при этом методе почти 100%. Составить уравнение реакции и вычислить количество окиси железа, требуемое для реакции с 1 т пирита, и объем (при н. у.) получающейся при этом двуокиси серы. Какое количество 100-процентной серной кислоты можно получить из этого количества сернистого газа?

629. Чем объяснить, что при длительном хранении серной кислоты в открытой таре объем ее увеличивается?

630. Какие из металлов - железо, алюминий, медь, ртуть - обладают способностью вытеснять водород из раствора серной кислоты? Ответ мотивировать.

631. Реакция между цинком и концентрированной серной кислотой при нагревании протекает подобно реакции между концентрированной серной кислотой и медью (см. учебник). Написать уравнение реакции и определить, как происходит изменение валентности элементов.

632. Составить уравнение реакции, протекающей при нагревании угля с концентрированной серной кислотой, имея в виду, что при этой реакции валентность серы понижается до четырех, а углерод окисляется до двуокиси углерода CO₂.

633. Составить уравнение реакции, протекающей при нагревании концентрированной серной кислоты с серой, имея в виду, что при этой реакции серная кислота восстанавливается, а сера окисляется до двуокиси серы SO₂.

634. Какой объем 2 М раствора серной кислоты потребуется для реакции с 10 г окиси магния?

635. Какой объем 3 М раствора серной кислоты израсходован на реакцию с железом, если в результате реакции получены 27,8 г кристаллогидрата сульфата железа FeSO₄*7H₂O?

636. На нейтрализацию 25 см³ раствора серной кислоты израсходовано 20 см³ 1 н. раствора щелочи. Вычислить нормальность раствора серной кислоты.

637. Окись меди растворили в серной кислоте. Раствор упарили и охладили, в результате чего выпали кристаллы Что представляли собой эти кристаллы?

638. Как можно из окиси цинка получить кристаллогидрат состава ZnSO₄*7H₂O? Сколько окиси цинка расходуется для получения 57,5 г этого кристаллогидрата?

639. Сколько кристаллизационной воды содержится в 1 кг медного купороса?

640. Каково процентное содержание кристаллизационной воды в гипсе?

641.250 г свежеперекристаллизованного сульфата магния MgSO₄*7H₂O оставили на воздухе. Через некоторое время масса кристаллов уменьшилась до 200 г. Сколько Кристаллизационной воды сохранилось в кристаллах?

642. Как разделить смесь сульфата натрия и сульфата бария?

643. К 25 см³ 0,5 М раствора сульфата натрия прибавили 50 см³ 0,25 М раствора нитрата бария. Что оказалось в растворе после отделения осадка?

644. Как обнаружить примесь сульфата натрия в сульфите натрия?

645. Как осуществить следующие превращения:

• S → ZnS → H₂S → SO₂ → H₂SO₃ → H₂SO₄ → Na₂SO₄ → BaSO₄;
• ZnS → SO₂ → NaHSO₃ → Na₂SO₃ → Na₂SO₄;
• ZnS → ZnO → ZnSO₄ → Zn (OH)₂ → ZnCl₂.

Составить уравнения соответствующих реакций и указать условия их осуществления.

646. К 50 см³ 0,1 М раствора сульфата цинка прибавили 25 см³ 0,3 М раствора хлорида бария. Что осталось в растворе после отделения выпавшего осадка?

647. Не считая потерь в производстве, вычислить, сколько двуокиси серы и серной кислоты может быть получено из 1 т сульфида цинка ZnS, сульфида свинца PbS и двусернистого железа FeS₂.

648. При растворении трехокиси серы SO₃ в концентрированной серной кислоте молекула серной кислоты присоединяет молекулу трехокиси серы. Получаемая новая кислота называется пиросерной. Написать ее формулу.

649. Содержание селена в серном колчедане составляло 80 г в 1 т, а в огарке, полученном после обжига, осталось селена 20 г в 1 т. Масса огарка по отношению к массе колчедана составляла 55%. Вычислить, сколько двуокиси селена содержалось в газах, полученных при обжиге 1 т колчедана.

650. В производстве иногда требуется кислоту низшей концентрации перевести в более концентрированную. Так Как серная кислота при высокой температуре разлагается, Во испарение воды из нее производится в вакууме. Вычислить, сколько воды надо испарить из 1 кг 75-процентной верной кислоты, чтобы получить 94-процентную.