Номер 520, страница 117 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

520. Соединение А — бесцветное кристаллическое вещество, окрашивающее пламя в желтый цвет, хорошо растворимое в воде. При пропускании газа В через водный раствор вещества А раствор мутнеет из-за образования вещества С, мало растворимого в холодной воде, но хорошо растворимого в щелочах. Вещество С имеет характерный запах, и при его сгорании образуется газ В. При взаимодействии С со смесью концентрированных азотной и серной кислот образуется взрывчатое вещество D. Приведите формулы веществ А, В, С и D. Напишите уравнения реакций.

Проанализируем последовательно все данные из условия задачи.

Соединение А — бесцветное кристаллическое вещество, которое окрашивает пламя в желтый цвет. Это качественная реакция на ионы натрия ($Na^+$). Также известно, что А хорошо растворимо в воде. Таким образом, А — это растворимая соль натрия.

При пропускании газа В через водный раствор вещества А, раствор мутнеет из-за образования вещества С. Вещество С малорастворимо в холодной воде (поэтому выпадает в осадок), но хорошо растворимо в щелочах. Растворимость в щелочах свидетельствует о кислотных свойствах вещества С. Кроме того, С имеет характерный запах. Совокупность этих свойств (твердое вещество, плохо растворимое в воде, имеет запах, проявляет кислотные свойства) характерна для фенола ($C_6H_5OH$).

Если С — это фенол, то реакция его образования из соли натрия А под действием газа В — это вытеснение более слабой кислоты (фенола) из ее соли. Это означает, что А является солью фенола — фенолятом натрия ($C_6H_5ONa$), а газ В при растворении в воде должен образовывать кислоту, более сильную, чем фенол. Этому условию удовлетворяет углекислый газ ($CO_2$), который с водой образует угольную кислоту ($H_2CO_3$).

Проверим это предположение: по условию, при сгорании вещества С (фенола) образуется газ В (углекислый газ). Действительно, реакция горения фенола выглядит так: $C_6H_5OH + 7O_2 \rightarrow 6CO_2 + 3H_2O$. Это подтверждает наши выводы.

Итак, на данном этапе определены:

А — фенолят натрия, $C_6H_5ONa$.

В — диоксид углерода (углекислый газ), $CO_2$.

С — фенол, $C_6H_5OH$.

Далее, при взаимодействии вещества С (фенола) со смесью концентрированных азотной и серной кислот образуется взрывчатое вещество D. Реакция фенола с нитрующей смесью (конц. $HNO_3$ + конц. $H_2SO_4$) — это реакция нитрования, в результате которой образуется 2,4,6-тринитрофенол, известный также как пикриновая кислота. Пикриновая кислота является взрывчатым веществом.

Следовательно, вещество D — это 2,4,6-тринитрофенол, $C_6H_2(NO_2)_3OH$.

Уравнения всех упомянутых реакций:

1. Образование вещества С из А и В:
$C_6H_5ONa + CO_2 + H_2O \rightarrow C_6H_5OH \downarrow + NaHCO_3$

2. Сгорание вещества С с образованием В:
$C_6H_5OH + 7O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 3H_2O$

3. Образование вещества D из С:
$C_6H_5OH + 3HNO_3(конц.) \xrightarrow{H_2SO_4(конц.)} C_6H_2(NO_2)_3OH + 3H_2O$

Ответ:
Формулы веществ:
A: $C_6H_5ONa$
B: $CO_2$
C: $C_6H_5OH$
D: $C_6H_2(NO_2)_3OH$
Уравнения реакций:
$C_6H_5ONa + CO_2 + H_2O \rightarrow C_6H_5OH \downarrow + NaHCO_3$
$C_6H_5OH + 7O_2 \xrightarrow{t} 6CO_2 + 3H_2O$
$C_6H_5OH + 3HNO_3 \xrightarrow{H_2SO_4(конц.)} C_6H_2(NO_2)_3OH + 3H_2O$