Номер 1075, страница 171 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1075. Укажите верные утверждения:

а) формула азотной кислоты $HNO_2$;

б) валентность атома азота в азотной кислоте равна четырём;

в) атом азота в азотной кислоте образует четыре $\sigma$-связи;

г) число $\sigma$-связей в молекуле азотной кислоты равно четырём;

д) растворимость азотной кислоты в воде увеличивается с ростом температуры;

е) азотная кислота вступает в реакцию только с металлами, стоящими в ряду активности до водорода;

ж) тринитроглицерин — это сложный эфир глицерина и азотной кислоты;

з) при термическом разложении нитрата аммония образуется кислород;

и) при растворении меди в азотной кислоте может выделяться газ плотностью $1{,}875 \text{ г/дм}^3$.

а) формула азотной кислоты HNO₂

Формула азотной кислоты — $HNO_3$. Формула $HNO_2$ соответствует азотистой кислоте. Следовательно, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

б) валентность атома азота в азотной кислоте равна четырём

Валентность определяется числом ковалентных связей, которые образует атом. В молекуле азотной кислоты ($HNO_3$) атом азота образует одну одинарную связь с атомом кислорода гидроксильной группы, одну двойную связь с другим атомом кислорода и одну связь с третьим атомом кислорода по донорно-акцепторному механизму. Суммарно атом азота образует 4 ковалентные связи, поэтому его валентность равна IV. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

в) атом азота в азотной кислоте образует четыре σ-связи

В молекуле азотной кислоты атом азота связан с тремя атомами кислорода. Каждая первая связь между двумя атомами является σ-связью. Таким образом, атом азота образует три σ-связи. Четвертая связь, которую образует атом азота, является π-связью в составе двойной связи N=O (или является частью делокализованной π-системы). Утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

г) число σ-связей в молекуле азотной кислоты равно четырём

Рассмотрим структурную формулу азотной кислоты: H–O–N(=O)→O. В молекуле присутствуют следующие связи: одна связь H–O (σ-связь), одна связь O–N (σ-связь), одна двойная связь N=O (состоящая из одной σ- и одной π-связи) и одна связь N→O (σ-связь). Итого в молекуле $HNO_3$ содержится 4 σ-связи. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

д) растворимость азотной кислоты в воде увеличивается с ростом температуры

Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях, то есть её растворимость неограничена. Процесс растворения азотной кислоты в воде является экзотермическим (сопровождается выделением тепла). Согласно принципу Ле Шателье, для экзотермических процессов повышение температуры смещает равновесие в сторону исходных веществ, то есть затрудняет процесс растворения. Следовательно, утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

е) азотная кислота вступает в реакцию только с металлами, стоящими в ряду активности до водорода

Азотная кислота является сильным окислителем и реагирует с большинством металлов, в том числе и с теми, которые стоят в ряду активности после водорода (например, медь, серебро, ртуть). Реакция с такими металлами протекает за счет окисления металла нитрат-ионом, а не ионами водорода. Утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

ж) тринитроглицерин — это сложный эфир глицерина и азотной кислоты

Тринитроглицерин (или глицерилтринитрат) получают в результате реакции этерификации многоатомного спирта глицерина $C_3H_5(OH)_3$ с азотной кислотой $HNO_3$. В ходе реакции гидроксильные группы глицерина замещаются на нитратные группы ($–ONO_2$). Продукты такой реакции между спиртом и кислотой называются сложными эфирами. Утверждение верно.

Ответ: Верно.

з) при термическом разложении нитрата аммония образуется кислород

Термическое разложение нитрата аммония ($NH_4NO_3$) может протекать по-разному в зависимости от условий. При сильном нагревании или детонации происходит разложение с образованием азота, воды и кислорода: $2NH_4NO_3(s) \rightarrow 2N_2(g) + O_2(g) + 4H_2O(g)$. Поскольку существует путь реакции, при котором выделяется кислород, утверждение является верным.

Ответ: Верно.

и) при растворении меди в азотной кислоте может выделяться газ плотностью 1,875 г/дм³

Дано:

$ρ_{газа} = 1,875 \text{ г/дм}^3$

Найти:

Возможность образования такого газа при реакции меди с азотной кислотой.

Решение:

В зависимости от концентрации азотной кислоты, при её реакции с медью могут выделяться газообразные оксиды азота: $NO$ (при реакции с разбавленной кислотой) и $NO_2$ (с концентрированной), а также их смеси. Рассчитаем молярную массу газа, который при нормальных условиях (н.у., молярный объём $V_m = 22,4 \text{ дм}^3\text{/моль}$) имеет заданную плотность.

$M = ρ \cdot V_m = 1,875 \text{ г/дм}^3 \cdot 22,4 \text{ дм}^3\text{/моль} = 42 \text{ г/моль}$

Молярная масса $NO$ равна $14 + 16 = 30 \text{ г/моль}$. Молярная масса $NO_2$ равна $14 + 2 \cdot 16 = 46 \text{ г/моль}$.

Ни один из этих газов в чистом виде не имеет молярную массу 42 г/моль. Однако такой газ может быть смесью $NO$ и $NO_2$. Рассчитаем состав смеси, которая имела бы такую среднюю молярную массу. Пусть $x$ — мольная доля $NO_2$ в смеси.

$M_{смеси} = x \cdot M(NO_2) + (1-x) \cdot M(NO)$

$42 = x \cdot 46 + (1-x) \cdot 30$

$42 = 46x + 30 - 30x$

$12 = 16x$

$x = \frac{12}{16} = 0,75$

Таким образом, газовая смесь, состоящая на 75% из $NO_2$ и на 25% из $NO$ (по молям), будет иметь среднюю молярную массу 42 г/моль и плотность 1,875 г/дм³ при н.у. Такая смесь газов может образоваться при реакции меди с азотной кислотой определенной концентрации. Следовательно, утверждение верно.

Ответ: Верно.