3.4. Кислородосодержащие соединения серы

431. Как получают и где используют оксид серы (IV)? Какое строение имеет молекула этого вещества и как возникает в ней химическая связь между атомами? Покажите уравнениями реакций основно-кислотные и окислительно-восстановительные свойства этого соединения.

432. В промышленности оксид серы (VI) получают каталитическим окислением оксида серы (IV). Вычислите термодинамические параметры этой реакции и температурный интервал, в котором она возможна.

433. Какие катализаторы используются в контактном и в нитрозном методах получения серной кислоты? Какая масса серы содержится в одной тонне товарной серной кислоты (w = 96 %), какой объем газообразного оксида серы (VI) затрачивается на получение одной тонны такой кислоты?

434. Вычислите, какая масса пирита потребуется для получения одной тонны 92 %-ной серной кислоты, если: 1) содержание FeS₂ в пирите 90 %; 2) степень обжига пирита составляет 95 %; 3) степень окисления SO₂ до SO₃ равна 98 %; 4) степень превращения SO₃ в Н₂SO₄ равна 100 %.

435. Из 100 т пирита с содержанием серы 50 % получили 150 т 96 %-й серной кислоты. Определите выход кислоты.

436. Какая масса пирита, содержащего 45 % серы, требуется для получения одной тонны безводной H₂SO₄, если потери серы в производстве составляют 5 %?

437. Завод ежесуточно потребляет 100 т серы, содержащей 4 % примесей. Какую массу олеума с содержанием 20 % SO₃ он выпускает ежесуточно, если выход готового продукта составляет 95 % от теоретического?

438. Вычислите тепловой эффект реакции: SO₃ + H₂O = H₂SO₄. Почему выделение тепла в этой реакции осложняет получение серной кислоты в промышленности? Чем поглощают SO₃, как называют образующийся продукт, как из него получают серную кислоту?

439. Какова причина осушающего и водоотнимающего действия концентрированной серной кислоты и большого тепловыделения при её растворении в воде? Какие из указанных газов можно, а какие нельзя осушать концентрированной серной кислотой: H₂, O₂, N₂, NH₃, H₂S, HCl, HBr, CH₄, Cl₂?

440. Почему ёмкости с концентрированной серной кислотой нельзя оставлять открытыми? В колбе содержится 920 г 96 %-й H₂SO₄ (r = 1,84). При хранении в открытом виде на воздухе её масса через некоторое время увеличилась до 1000 г. Почему увеличилась масса кислоты? Чему равна массовая доля H₂SO₄ в новом растворе?

441. Сколько граммов растворённого вещества содержат: 1) 100 мл 60%-й серной кислоты (r = 1,50); 2) 400 мл 0,7 н. серной кислоты; 3) 250 мл 2 М серной кислоты?

442. Вычислите эквивалентную концентрацию: 1) 12%-й серной кислоты (плотность r = 1,08); 2) 0,4 М серной кислоты.

443. Определите эквивалентную концентрацию и массовую долю серной кислоты в 6 М растворе, плотность которого 1340 кг/м³

444. Вычислите молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента, моляльность и титр: 1) 4,0%-й серной кислоты (r = 1,025); 2) 96%-й серной кислоты (r = 1,84).

445. В 1018 мл воды растворили 80 г серного ангидрида. Вычислите все известные виды концентраций полученной серной кислоты.

446. Какой объём 50%-й серной кислоты (r = 1,40) потребуется для приготовления 500 мл 1 М и 1 н. растворов?

447. Какой объём 0,5 н. серной кислоты можно приготовить из 100 мл 75%-й серной кислоты (r = 1,675)?

448. Какой объём 30%-й серной кислоты (r = 1220 кг/м³) необходимо для приготовления: 1) 200 мл 2 М раствора; 2) 100 мл 1 н. раствора?

449. В одном литре воды растворили 56 л SO₃ (н.у.). Чему равны моляльность и массовая доля полученного раствора?

450. Какую массу оксида серы (VI) необходимо растворить в 100 г 96%-ной серной кислоты для получения 100%-й H₂SO₄?

451. Необходимо нейтрализовать 50 мл 0,1 н. раствора КOH. Какой объём для этого потребуется: 1) 0,1 н. H₂SO₄; 2) 0,1 М H₂SO₄?

452. Какой объём 0,4 н. серной кислоты будет израсходован на нейтрализацию 800 мл 0,25 н. раствора NaOH?

453. Смешали 800 мл воды и 200 мл 85%-й серной кислоты (r = 1,78). Чему равна массовая доля H₂SO₄ в полученном растворе? Какое правило и почему необходимо соблюдать при смешивании серной кислоты с водой?

454. Один литр воды смешали с 500 мл 70%-й H₂SO₄ (r = 1,67). Чему равна массовая доля и молярная концентрация полученного раствора? Какое правило и почему необходимо соблюдать при смешивании серной кислоты с водой?

455. С каким объёмом воды надо смешать 200 мл 20%-й серной кислоты (r = 1,14), чтобы получить 15%-й раствор? Какое правило и почему необходимо соблюдать при смешивании серной кислоты с водой?

456. С каким объёмом воды необходимо смешать 0,5 л 80%-й серной кислоты (r = 1730 кг/м³), чтобы получить 15%-й раствор? Какое правило и почему необходимо соблюдать при смешивании серной кислоты с водой?

457. Определите массовую долю и молярную концентрацию раствора, который образуется при смешивании 100 мл 30%-й H₂SO₄ (r = 1,22) и 150 мл 15%-й H₂SO₄ (r = 1,10).

458. Смешали 200 мл 1,2 М раствора и 150 мл 0,1 М раствора серной кислоты. Определите молярную концентрацию полученного раствора.

459. Из 5 л 26%-й серной кислоты (r = 1,19) необходимо приготовить 20%-й раствор. Какой объём воды потребуется для этой цели?

460. Какое количество H₂SO₄ содержится в одном килограмме 98%-й серной кислоты? Сколько литров одномолярной H₂SO₄ можно приготовить из 1 кг 98%-й серной кислоты? Какое правило и почему необходимо соблюдать при смешивании серной кислоты с водой?

461. Опишите взаимодействие разбавленной и концентрированной серной кислоты с металлами. Концентрированную серную кислоту и олеум перевозят в стальных цистернах и хранят в ёмкостях из обычной стали. Почему при этом не происходит взаимодейстие с железом? Почему для этих целей нельзя использовать медные и свинцовые ёмкости? Что произойдёт, если в стальную ёмкость с олеумом попадёт вода?

462. Как можно аргументировать утверждение о том, что концентрированная серная кислота является окислителем за счет атома серы (+6), а разбавленная – за счет атома водорода (+1). Напишите уравнения реакций:

1) Mg + H2SO4(разб) =	3) Pb + H2SO4(конц) =
2) Mg + H2SO4(конц) =	4) Ag + H2SO4(конц) =

463. Опишите строение SO₄^2–-ионов и молекул H₂SO₄ и объясните различие окислительных свойств сульфатов, разбавленной серной кислоты и концентрированной H₂SO₄. Напишите уравнения реакций:

1) Zn + H₂SO₄(разб) = 2) Zn + H₂SO₄(конц) = 3) Zn + FeSO₄(раствор) =

464. В окислительно-восстановительных реакциях серная кислота может восстанавливаться по полуреакциям:

SO₄^2- + 4H⁺ + 2e = SO₂ + 2H₂O; jº = 0,17 В

SO₄^2- + 8H⁺ + 6e = S + 4H₂O; jº = 0,36 В

SO₄^2- + 10H⁺ + 8e = H₂S + 4H₂O; jº = 0,30 В

Почему при взаимодействии концентрированной H₂SO₄ с металлами образуются не более вероятные продукты (сера или сероводород), а наименее вероятный – SO₂? Какой объём этого газа образуется при взаимодействии 10 г меди с избытком концентрированной серной кислоты?

465. Почему, несмотря на небольшое значение окислительно-восстано-вительного потенциала полурекции

SO₄^2- + 4H⁺ + 2e = SO₂ + 2H₂O; jº = 0,17 В,

концентрированная серная кислота окисляет все металлы, кроме благородных? В 100 мл 60%-й H₂SO₄ (r = 1610 кг/м³) внесли один грамм серебра. Вычислите: 1) массу образовавшегося сульфата серебра; 2) объём выделившегося SO₂ (н.у.); 3) массовую долю H₂SO₄ в растворе после реакции.

466. Какая масса железа потребуется для его взаимодействия с разбавленной серной кислотой, чтобы выделившимся водородом провести восстановление до металла 23,15 г Fe₃O₄? Иметь в виду, что выход реакции восстановления равен 50 %.

467. Напишите уравнения реакций концентрированной серной кислоты с неметаллами – углеродом, фосфором, серой. Какой объём SO₂ образуется при сжигании 32 г серы и при взаимодействии такой же массы серы с концентрированной серной кислотой?

468. Какая масса оксида фосфора (III) взаимодействовала с избытком концентрированной серной кислоты, если при этом выделилась 112 л SO₂?

469. При взаимодействии твердого иодида калия с концентрированной серной кислотой образуются различные продукты окисления иода(–1) и восстановления серы(+6). Укажите возможно бóльшее число таких продуктов и условия их преимущественного образования. Напишите уравнения реакций; какая из них термодинамически наиболее вероятна?

470. Самыми крупными потребителями серной кислоты являются производства минеральных удобрений. Какие удобрения получают с использованием серной кислоты? Какая масса H₂SO₄ (в чистом виде) расходуется на получение одной тонны суперфосфата и сульфата аммония?

471. Автомобильные аккумуляторы «заправляют» серной кислотой с плотностью 1,28. Чему равна массовая доля H₂SO₄ в такой кислоте? В каком соотношении смешиваются 96%-я H₂SO₄ (r = 1,84) и вода при приготовлении аккумуляторной серной кислоты? Какой объём 96%-й H₂SO₄ требуется для приготовления 300 л аккумуляторной серной кислоты?

472. Почему серная кислота образует два ряда солей (сульфаты и гидросульфаты)? Какая соль образуется при взаимодействии: 1) 98 г H₂SO₄ c 80 г NaOH; 2) 49 г H₂SO₄ с 28 г KOH; 3) 223,1 мл 36%-й H₂SO₄ (r = 1,22) с 425,5 мл 16%-го раствора NaOH (r = 1,175)?

473. Почему большинство солей – сульфатов выделяется из растворов в виде кристаллогидратов? При нагревании одного из таких кристаллогидратов, образованного двухвалентным металлом, его масса уменьшилась с 5,5 г до 3,0 г. Безводный остаток (3,0 г) был растворен в воде и действием щелочи из него образовалось 1,8 г малорастворимого гидроксида. Определите формулу кристаллогидрата.

474. Растворимость сульфата натрия при 0 ºС составляет 4,5 г/100 г H₂O, а при 40 ºС – 48,4 г/100 г H₂O. Какой объём воды потребуется для растворения 800 г Na₂SO₄ при 40 ºС и какая масса соли выпадает в осадок при охлаждении этого раствора до 0 ºС?

475. Произведение растворимости сульфата лантана равно 2,5∙10^–5. Образуется ли эта соль при смешивании одинаковых объёмов: 1) 0,2 М раствора La(NO₃)₃ c 0,2 М раствором K₂SO₄; 2) 0,2 М раствора La(NO₃)₃ с 2 М раствором K₂SO₄?

476. Расположите в ряд по уменьшению растворимости сульфаты: BaSO₄, K₂SO₄, Ag₂SO₄, CaSO₄, Na₂SO₄. Приведите данные о растворимости солей при 20 ºС, вычислив концентрацию их насыщенных растворов в массовых процентах.

477. Сульфаты подразделяются на две группы: разлагающиеся при температуре выше 1000 ºС и ниже этой температуры. Разделите данные соли на эти группы: CuSO₄, BaSO₄, K₂SO₄, Al₂(SO₄)₃, FeSO₄ и Ag₂SO₄. Разделение объясните. Для одного из сульфатов вычислите температуру, при которой термодинамически возможно его разложение на оксид металла и оксид серы (VI).

478. Вычислите температуру, при которой равновесие данных реакций смещено в сторону образования продуктов:

1) H2SO4 D H2O + SO3	3) MgSO4 D MgO + SO3
2) ZnSO4 D ZnO + SO3	4) Na2SO4 D Na2O + SO3

и объясните результаты вычислений.

479. Как проще всего можно получить сульфат натрия, пентагидрат сульфата меди (II) и сульфат аммония? Какой объём NH₃ (н.у.) необходимо пропустить через один литр 20%-й серной кислоты (r = 1,14) для её полного превращения в сульфат аммония? Чему будут равны: 1) масса полученного раствора; 2) масса сульфата аммония в растворе; 3) массовая доля сульфата аммония в растворе?

480. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза сульфатов аммония, цинка и алюминия. Для сульфата аммония вычислите: 1) константу гидролиза; 2) степень гидролиза в одномолярном растворе; 3) водородный показатель одномолярного раствора.

481. Опишите состав, строение и свойства тиосерной кислоты и тиосульфата натрия. Как и с какой целью получают тиосульфат натрия, чем обусловлены его восстановительные свойства? Напишите уравнения реакций Na₂S₂O₃ с перманганатом калия, галогенами (Cl₂, Br₂, I₂) и его разложения при нагревании.

482. При взаимодействии раствора тиосульфата натрия с серной кислотой при 20 ºС реакция продолжалась 90 с, а при 50 ºС – 15 с. Напишите уравнение реакции и вычислите её энергию активации.

483. Четыре соли – Na₂SO₄, Na₂SO₃, Na₂S и Na₂S₂O₃ можно идентифицировать с помощью одного реактива. Какой это реактив и почему с его помощью идентифицируются данные соли? Напишите уравнения реакций.

484. В каком количественном и массовом соотношениях необходимо смешивать безводную серную кислоту и SO₃, чтобы получаемый продукт можно было бы рассматривать как новое вещество? Приведите формулу и название этого вещества, изобразите геометрическое строение молекулы. Напишите название продукта, который образуется при смешивании безводной серной кислоты с любым количеством SO₃.

485. Выразите в общем виде состав всех политионовых кислот и укажите способы их получения. Напишите обычные и структурные формулы дитионовой, тритионовой и тетратионовой кислот, приведите примеры их солей. Напишите уравнения реакций разложения дитионата бария и тетратионата натрия при нагревании.

486. Опишите состав, получение и применение пероксомоносерной и пероксодисерной кислот. Вычислите массу безводной пероксодисерной кислоты, расходуемой на получение 100 кг пергидроля.

487. Приведены полуреакции, характеризующие окислительные свойства пероксодисерной кислоты, её солей (персульфатов) и озона:

S₂O₈^2- + 2H⁺ + 2e = 2HSO₄^–; jº = 2,12 В

S₂O₈^2- + 2e = 2SO₄^2-; jº = 2,05 В

O₃ + 2H⁺ + 2e = O₂ + H₂O; jº = 2,07 В

Можно ли окислить серную кислоту до перосодисерной действием озона? Напишите уравнения реакций:

1) H₂S₂O₈ + MnSO₄ + H₂O = HMnO₄ + ...

2) Na₂S₂O₈ + K₂SO₃ + H₂O =

3) K₂S₂O₈ + KI =

488. Опишите состав и строение пероксодисерной кислоты и её солей. Чему равны валентность и степень окисления атомов серы в этой кислоте? Чем обусловлены сильные окислительные свойства этих соединений? Напишите уравнения реакций:

1) H₂S₂O₈ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O = H₂Cr₂O₇ + ...

2) Na₂S₂O₈ + FeSO₄ =

3) K₂S₂O₈ + AgNO₃ + KOH = AgO¯ + ...

489. Опишите состав, получение и свойства фторсульфоновой и хлорсульфоновой кислот. Какая масса хлорсульфоновой кислоты взаимодействовала с водой, если для нейтрализации продуктов израсходовано 100 мл 0,5 н. раствора NaOH?

490. Опишите состав, строение молекул, получение и свойства хлористого тионила и хлористого сульфурила. Каковы современные (по международной номенклатуре) названия этих соединений? Обладают ли эти соединения свойствами галогеноангидридов?