Съдържание

НОХ 2017, II кръг (областен), 10–12 клас — Задача 2

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2017

МОН, XLIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА. Областен кръг, 12 февруари 2017 г. Учебно съдържание X - XII клас · 12 февруари 2017 г. · 25 т.

Условие

Сероводород може да се получи при разтваряне на железен(II) сулфид в разр. киселина (напр. солна), както и на алуминиев сулфид във вода.

1. Изразете двата процеса с изравнени химични уравнения. [3 т.]

Сероводород е получен като са смесени 0,88 g железен(II) сулфид и 100,0 mL 1,0 M солна киселина.

2. Колко грама алуминиев сулфид трябва да се разтворят в 100,0 mL вода, за да се получи същото количество сероводород? [9 т.]

Макар в двата случая да се получава еднакво количество сероводород, концентрацията му в двата разтвора няма да е еднаква.

3. Обяснете в кой разтвор концентрацията на сероводород е по-висока и защо.

Упътване: Какъв е химичният характер на двата разтвора? [4 т.]

Някои минерални води съдържат сероводород в много ниска концентрация и може да се пият директно, без да се отстранява сероводородът. Консумирането на такава вода е полезно при някои заболявания, но не е приятно.

4. Обяснете защо не е приятно да се пие вода, съдържаща сероводород. [1 т.]

За отстраняване на сероводород от вода за пиене може да се използват следните методи:

(i) Водата се продухва с хлор или се обработва с натриев хипохлорит;

(ii) Водата се аерира (продухва с въздух).

При всяка от тези обработки протича окислително-редукционен процес.

5. Изразете с изравнени химични уравнения процесите, които протичат в двата варианта на метод (i) и при метод (ii), като имате предвид, че при първия метод се получава неразтворим във водата продукт, а при втория сярата се окислява до висшата си степен на окисление, за което се създават подходящи условия. [4 т.]

Често в природен газ и биогаз се съдържа повече сероводород от допустимите норми. Обикновено в такива случаи сероводородът се превръща в сяра, която се отстранява. Това може да стане като газовото гориво се пропуска през смес от $\mathrm{Fe_2O_3}(s)$ и вода, след което железният(III) оксид се регенерира, като получената водна смес се аерира.

6. Изразете с изравнени химични уравнения процесите, които протичат при отстраняване на сероводорода (етап I) и при регенериране на железния оксид (етап II). [4 т.]

Отговори

Решение

Задача 2 (25 точки)

(1) $\mathrm{FeS + 2HCl \longrightarrow FeCl_2 + H_2S}$ 1 т.

$n(\mathrm{H_2S}) = n(\mathrm{FeS}) = \tfrac{1}{2}\, n(\mathrm{HCl})$

(2) $\mathrm{Al_2S_3 + 6H_2O \longrightarrow 2Al(OH)_3 + 3H_2S}$ 2 т.

$n(\mathrm{H_2S}) = 3n(\mathrm{Al_2S_3}) = \tfrac{1}{2}\, n(\mathrm{H_2O})$

По реакция (1): 0,88 g FeS + 100,0 mL 1,0 M HCl:

n(\mathrm{FeS}) = \frac{m(\mathrm{FeS})}{M(\mathrm{FeS})} = \frac{0{,}88\,\mathrm{g}}{87{,}913\,\mathrm{g/mol}} = 0{,}010\,\mathrm{mol}

2 т.

$n(\mathrm{HCl}) = c(\mathrm{HCl})V(\mathrm{HCl}) = 0{,}100\ \mathrm{L} \times 1{,}00\ \mathrm{mol/L} = 0{,}100\ \mathrm{mol}$ 2 т.

$\Rightarrow n(\mathrm{H_2S}) = n(\mathrm{FeS}) = 0{,}010\ \mathrm{mol}$ (HCl е в излишък) 1 т.

По реакция (2) трябва да се получат 0,010 mol $\mathrm{H_2S}$

m(\mathrm{Al_2S_3}) = \frac{1}{3}n(\mathrm{H_2S}) \times M(\mathrm{Al_2S_3}) = \frac{0{,}010\,\mathrm{mol} \times 150{,}162\,\mathrm{g/mol}}{3} = 0{,}50\,\mathrm{g}

4 т.

В кисела среда, сероводородът се отделя като газ $\mathrm{H_2S}$ . Разтвор (1) е кисел – има нереагирала солна киселина; разтвор (2) не е кисел – съдържа алуминиев хидроксид. Затова концентрацията на $\mathrm{H_2S}$ в разтвор (2) е по-висока. 4 т.
Сероводородът има неприятен мирис (на развалени яйца) 1 т.
а) (i) $\mathrm{H_2S + Cl_2 \longrightarrow 2HCl + S}$ 1 т.

$\mathrm{H_2S + NaClO \longrightarrow NaCl + H_2O + S}$ 1 т.

(ii) $\mathrm{H_2S + 2O_2 \xrightarrow{(H_2O)} H_2SO_4}$ 2 т.

Етап I: $\mathrm{Fe_2O_3 + 3H_2S \longrightarrow Fe_2S_3 + 3H_2O}$ 2 т.

или $\mathrm{Fe_2O_3 + 3H_2S \longrightarrow 2FeS + 3H_2O + S}$

Етап II: $\mathrm{2Fe_2S_3 + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3 + 6S}$ 2 т.

или $\mathrm{4FeS + 3O_2 \longrightarrow 2Fe_2O_3 + 4S}$

Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf