1.  

2.  

3.  ре­ак­ция не про­те­ка­ет (цинк уже в своей выс­шей сте­пе­ни окис­ле­ния +2);

4.  алю­ми­ни­е­вая пудра эк­зо­тер­мич­но ре­а­ги­ру­ет с пер­ман­га­на­том калия при на­гре­ва­нии;

5.  

За­пи­шем урав­не­ние ре­ак­ции:

Со­ста­вим элек­трон­ный ба­ланс:

3 + 40 + 4 + 6 + 15 + 40 = 108

За­пи­шем закон дей­ству­ю­щих масс: где k  — кон­стан­та ско­ро­сти ре­ак­ции. Уве­ли­чи­вая дав­ле­ние, мы уве­ли­чи­ва­ем кон­цен­тра­цию га­зо­об­раз­ных ре­а­ген­тов, то есть уве­ли­чи­ва­ем кон­цен­тра­цию во­до­ро­да и иода в три раза. Если по­ло­жить, что на­чаль­ная кон­цен­тра­ция иода равна x, то на­чаль­ная кон­цен­тра­ция во­до­ро­да равна 3x. Тогда за­пи­шем:

Нужно вос­ста­но­вить бром из сте­пе­ни окис­ле­ния +5 до сте­пе­ни окис­ле­ния 0. Тре­бу­ет­ся га­ло­ген-вос­ста­но­ви­тель. Хлор и фтор ак­тив­нее брома, зна­чит, это иод.

Для осуш­ки ам­ми­а­ка обыч­но ис­поль­зу­ют твёрдую щёлочь или ок­си­ды каль­ция и бария.

Кис­ло­ты и ан­гид­ри­ды не стоит ис­поль­зо­вать, так как в ко­неч­ном итоге они дадут ам­мо­ний­ные соли.

По за­ко­ну ра­дио­ак­тив­но­го рас­па­да где N₀  — ко­ли­че­ство ато­мов в на­чаль­ный мо­мент, N(t)  — ко­ли­че­ство ато­мов по про­ше­ствии вре­ме­ни t,   — по­сто­ян­ная рас­па­да. Пе­ри­од по­лу­рас­па­да свя­зан с по­сто­ян­ной рас­па­да сле­ду­ю­щим об­ра­зом: от­ку­да Ин­тен­сив­ность изо­то­па уг­ле­ро­да-14  — оно же от­но­ше­ние   — у вто­ро­го об­раз­ца дре­ве­си­ны в 8 раз мень­ше, чем у све­же­сре­зан­но­го об­раз­ца. Тогда время t вто­ро­го об­раз­ца будет в 3 раза боль­ше (так как ло­га­рифм 8 по ос­но­ва­нию 2): 5600 · 3  =  16800.

Во вто­ром пе­ри­о­де рас­по­ло­же­ны литий, бе­рил­лий, бор, уг­ле­род, азот, кис­ло­род, фтор и неон. Из них га­зо­об­раз­ные при нор­маль­ных усло­ви­ях про­стые ве­ще­ства могут об­ра­зо­вы­вать азот, кис­ло­род, фтор и неон. Кис­ло­род может су­ще­ство­вать в виде двух­атом­ной мо­ле­ку­лы, а также в виде озона. Итого 5 ве­ществ.

Ано­маль­но вы­со­кая тем­пе­ра­ту­ра ки­пе­ния воды обу­слов­ле­на на­ли­чи­ем меж­мо­ле­ку­ляр­ных во­до­род­ных свя­зей. Для воз­ник­но­ве­ния во­до­род­ных свя­зей нужно, чтобы в мо­ле­ку­лах ве­ще­ства были атомы во­до­ро­да, свя­зан­ные с не­боль­ши­ми, но элек­тро­от­ри­ца­тель­ны­ми ато­ма­ми с не­по­делённой элек­трон­ной парой, на­при­мер:

Изо­то­пы  — раз­но­вид­но­сти ато­мов ка­ко­го-либо хи­ми­че­ско­го эле­мен­та, ко­то­рые имеют оди­на­ко­вый атом­ный номер, но при этом раз­ное число ней­тро­нов в ядре.

Ре­ак­ция: По диа­грам­ме видно, что линии Б и В со­от­вет­ству­ют из­ме­не­нию ко­ли­че­ства ве­ществ ре­а­ген­тов (так как с те­че­ни­ем вре­ме­ни их ко­ли­че­ства умень­ша­ют­ся, то есть ве­ще­ства рас­хо­ду­ют­ся), а линия А  — про­дук­та. Видно, что в мо­мент вре­ме­ни t₃ ко­ли­че­ства ве­ществ ре­а­ген­тов и про­дук­та пе­ре­ста­ют из­ме­нять­ся, а зна­чит, на­сту­пи­ло со­сто­я­ние рав­но­ве­сия.

Из опре­де­ле­ния пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да ко­ли­че­ство не­рас­пав­ших­ся изо­то­пов через время t будет опре­де­лять­ся по фор­му­ле

Видно, что за 32 часа оста­нет­ся всего лишь

от ис­ход­но­го ко­ли­че­ства изо­то­пов, что уже мень­ше, чем тре­бу­ет­ся по усло­вию. Чтобы рас­счи­тать время, за ко­то­рое рас­падётся (а оста­нет­ся ) изо­то­пов, придётся про­ве­сти до­пол­ни­тель­ные пре­об­ра­зо­ва­ния:

Для от­ве­та на вто­рую часть за­да­чи по­тре­бу­ет­ся пе­ре­фор­му­ли­ро­вать по­ня­тие пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да. Для от­дель­ных ча­стиц его можно рас­смат­ри­вать как время, за ко­то­рое каж­дый от­дель­ный изо­топ рас­па­да­ет­ся с ве­ро­ят­но­стью Т. е. ве­ро­ят­ность вы­жить через 2 пе­ри­о­да по­лу­рас­па­да (128 часов) для каж­до­го от­дель­но­го изо­то­па со­став­ля­ет Чтобы опре­де­лить ве­ро­ят­ность со­хра­не­ния всех 4 изо­то­пов, нужно пе­ре­мно­жить ве­ро­ят­но­сти не рас­пасть­ся для каж­до­го из них, т. е. сум­мар­ная ве­ро­ят­ность со­ста­вит  %. В слу­чае рас­па­да ровно двух изо­то­пов по­тре­бу­ет­ся рас­смот­реть все ва­ри­ан­ты. Про­ну­ме­ру­ем ча­сти­цы циф­ра­ми от 1 до 4. Усло­вию со­от­вет­ству­ют сле­ду­ю­щие ва­ри­ан­ты:

рас­па­лись 1 и 2, оста­лись 3 и 4;

рас­па­лись 1 и 3, оста­лись 2 и 4;

рас­па­лись 1 и 4, оста­лись 2 и 3;

рас­па­лись 2 и 3, оста­лись 1 и 4;

рас­па­лись 2 и 4, оста­лись 1 и 3;

рас­па­лись 3 и 4, оста­лись 1 и 2.

Ве­ро­ят­ность всех этих 6 ва­ри­ан­тов будет оди­на­ко­вой и рав­ной про­из­ве­де­нию ве­ро­ят­но­сти для 2 изо­то­пов рас­пасть­ся ( для каж­до­го), а для 2 со­хра­нить­ся ( для каж­до­го). Т. е. сум­мар­ная ве­ро­ят­ность со­ста­вит  %.

1.  Двух га­зо­об­раз­ных (н. у.) со­еди­не­ний, про­дук­том ко­то­рой яв­ля­ет­ся твёрдый про­дукт:

2.  Раз­ло­же­ния ин­ди­ви­ду­аль­но­го твёрдого ве­ще­ства с об­ра­зо­ва­ни­ем толь­ко га­зо­об­раз­ных (н. у.) про­дук­тов:

На­при­мер, упо­мя­ну­тый в не­сколь­ких ра­бо­тах элек­тро­лиз воды.

3.  Вы­па­де­ния осад­ка при про­пус­ка­нии газа в вод­ный рас­твор (с пол­ным по­гло­ще­ни­ем этого газа): все­воз­мож­ные оса­жде­ния не­рас­тво­ри­мых солей и ос­но­ва­ний при про­пус­ка­нии или в рас­тво­ры солей –эле­мен­тов,

4.  Вы­па­де­ния осад­ка при до­бав­ле­нии воды в рас­твор (хотя бы 1 при­мер): по­след­няя не на­столь­ко про­ста; на­при­мер, раз­бав­ле­ние ам­ми­ач­но­го рас­тво­ра ок­си­да се­реб­ра или хло­ри­да се­реб­ра. Кроме того, в усло­вии не на­пи­са­но, что рас­твор вод­ный  — так что, на­при­мер, лю­бо­го рас­тво­ра гид­ро­ли­зу­ю­ще­го­ся ве­ще­ства в жид­ком ам­ми­а­ке (амид на­трия), в спир­те (ал­ко­го­лят) или аце­то­не.

Кап­нуть из одной про­бир­ки в дру­гую. Оса­док по­явил­ся  — в пер­вой щёлочь, осад­ка нет  — в пер­вой суль­фат алю­ми­ния. При даль­ней­шем до­бав­ле­нии  — рас­тво­ре­ние в из­быт­ке ре­а­ген­та в одном слу­чае и по­яв­ле­ние осад­ка по до­сти­же­нии сте­хио­мет­ри­че­ско­го со­от­но­ше­ния во вто­ром.

Урав­не­ния ре­ак­ций:

За­ме­ча­ем, что если сме­шать соли в моль­ном со­от­но­ше­нии 1:1, то по­лу­чит­ся га­зо­вая смесь или 80 % азота + 20 % кис­ло­ро­да. То есть, нуж­ное со­от­но­ше­ние. Оста­лось по­де­лить мо­ляр­ную массу нит­ра­та на мо­ляр­ную массу нит­ри­та, чтобы найти мас­со­вое со­от­но­ше­ние:

Соль со­дер­жит калий (это по­нят­но по окрас­ке пла­ме­ни). Есть не так много из­вест­ных солей, вы­де­ля­ю­щих газ при на­гре­ва­нии, к тому же бес­цвет­ный и без за­па­ха. Здесь вспо­ми­на­ют­ся газы Од­на­ко, эта соль даёт оса­док с ба­ри­ем. Здесь самое оче­вид­ное пе­ре­се­че­ние  — это кар­бо­на­ты. Они и дают оса­док с ба­ри­ем и вы­де­ля­ют при на­гре­ва­нии. Оста­лось убе­дить­ся во всём при по­мо­щи расчётов. 0,987 г пред­по­ла­га­е­мо­го вы­пав­ше­го в оса­док, со­от­вет­ству­ет 5 ммо­лям ве­ще­ства. С дру­гой сто­ро­ны, 112 мл газа при н. у.  — это тоже 5 ммоль ве­ще­ства. Од­на­ко, при таком рас­кла­де, счи­тая, что 1 г соли со­от­вет­ству­ет тоже 5 ммоль ве­ще­ства по­лу­ча­ет­ся мо­ляр­ная масса 200 г/моль, что ни­че­го по­хо­же­го на кар­бо­нат калия не даёт. Но если пред­по­ло­жить, что из соли при на­гре­ве уле­та­ет по­ло­ви­на (как это про­ис­хо­дит при на­гре­ве гид­ро­кар­бо­на­тов), то по­лу­чит­ся, что 1 г соли  — это 10 ммоль ве­ще­ства и мо­ляр­ная масса равна 100 г/моль, что в точ­но­сти сов­па­да­ет с мо­ляр­ной мас­сой А кар­бо­нат бария вы­па­да­ет даже в при­сут­ствии гид­ро­кар­бо­на­та калия, вы­де­ляя Но для оцен­ки та­ко­го утвер­жде­ния, как и в за­да­че 8, не­об­хо­ди­мо было при­ве­сти сколь­ко-ни­будь ло­гич­ное хи­ми­че­ское объ­яс­не­ние.

Из учеб­ни­ка из­вест­но, что са­мы­ми ре­ак­ци­он­но­спо­соб­ны­ми не­ме­тал­ла­ми яв­ля­ют­ся га­ло­ге­ны. И самым ак­тив­ным среди них яв­ля­ет­ся фтор. Таким об­ра­зом, нам оста­лось лишь рас­счи­тать со­став фто­ри­да эле­мен­та. Со­ста­вим урав­не­ние: где М  — атом­ная масса эле­мен­та, а х  — его ва­лент­ность. При­ведём урав­не­ние к более удоб­но­му виду: Пе­ре­бор оста­нав­ли­ва­ет нас на зна­че­нии x  =  5 при M  =  50,95, что иде­аль­но схо­дит­ся с атом­ной мас­сой ва­на­дия. Выс­шая его сте­пень окис­ле­ния как раз 5. Всё со­от­вет­ству­ет усло­вию.

По урав­не­нию Мен­де­ле­е­ва-Кла­пей­ро­на вы­чис­ля­ем ко­ли­че­ство мо­ле­кул воды, ока­зав­шей­ся в га­зо­вой фазе после раз­ло­же­ния кри­стал­ло­гид­ра­та:

Те­перь для кри­стал­ло­гид­ра­та со­ста­ва долж­но быть спра­вед­ли­во сле­ду­ю­щее урав­не­ние:

его ре­ше­ни­ем яв­ля­ет­ся x  =  6. Таким об­ра­зом, усло­ви­ем задан кри­стал­ло­гид­рат:

По идее, при про­пус­ка­нии из­бы­точ­но­го ко­ли­че­ство оса­док кар­бо­на­та (бария, на­при­мер) дол­жен рас­тво­рить­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем гид­ро­кар­бо­на­та. Од­на­ко, оса­док не рас­тво­ря­ет­ся. При­чи­ны:

Ва­ри­ант 1. Гид­ро­кар­бо­нат плохо рас­тво­рим в этом рас­тво­ре. На­при­мер, в до­ста­точ­но на­сы­щен­ном рас­тво­ре кар­бо­на­та на­трия гид­ро­кар­бо­нат на­трия рас­тво­ря­ет­ся очень плохо:

Ва­ри­ант 2: По­лу­чен­ное при про­пус­ка­нии ве­ще­ство гид­ро­ли­зу­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем не­рас­тво­ри­мо­го осад­ка, на­при­мер:

либо оса­док вы­па­да­ет, по­то­му что по­ни­жа­ет pH:

В ре­ше­ни­ях встре­чал­ся ва­ри­ант 3: вы­па­де­ние кар­бо­на­та бария при про­пус­ка­нии через рас­твор Дей­стви­тель­но, кар­бо­нат бария плохо рас­тво­ря­ет­ся в из­быт­ке Но этот ответ оце­ни­вал­ся толь­ко в том слу­чае, когда было какое-то объ­яс­не­ние (рас­суж­де­ния о рав­но­ве­сии оса­док–рас­твор, о про­из­ве­де­нии рас­тво­ри­мо­сти кар­бо­на­тов и т. п.), по­че­му кар­бо­нат каль­ция, на­при­мер, рас­тво­ря­ет­ся при про­пус­ка­нии а кар­бо­нат бария  — толь­ко ча­стич­но.

Из усло­вия видно, что всего лишь 9 г по­рош­ка при­во­дит к вы­де­ле­нию 1 моля газа, что ука­зы­ва­ет на во­до­род (осталь­ные газы тя­же­лее). Ве­ще­ства, ко­то­рые вы­де­ля­ют во­до­род при ре­ак­ции с водой  — это ак­тив­ные ме­тал­лы (они не вы­гля­дят как белые кри­стал­ли­че­ские по­рош­ки) или гид­ри­ды ак­тив­ных ме­тал­лов. Так как газ В, легче, чем газ А, то газ B  — это (более лёгкого газа быть не может). Его мо­ле­ку­ляр­ная масса 2, зна­чит, мо­ле­ку­ляр­ная масса газа А равна трём. Это может быть ча­стич­но дей­те­ро­во­до­род

Такой про­дукт можно по­лу­чить при ре­ак­ции дей­те­ри­ро­ван­но­го гид­ри­да с обыч­ной водой

0,1 моль газа А по­лу­ча­ет­ся при раз­ло­же­нии 0,9 г гид­ри­да зна­чит, мо­ле­ку­ляр­ная масса равна 9, это дей­те­рид лития (по­ро­шок 1). Сле­до­ва­тель­но, ве­ще­ство С это гид­рок­сид лития, его масса со­от­вет­ству­ет 0,1 моль, что со­гла­су­ет­ся с усло­ви­ем.

Рас­смот­рим по­ро­шок 2. Это может быть не ин­ди­ви­ду­аль­ное ве­ще­ство, так как в усло­вии за­да­но опре­де­лить со­став по­рош­ков. Он вза­и­мо­дей­ству­ет с водой с об­ра­зо­ва­ни­ем во­до­ро­да и гид­рок­си­да лития. Сле­до­ва­тель­но, он со­дер­жит гид­рид лития. Од­на­ко, для вы­де­ле­ния 0,1 моль тре­бу­ет­ся 0,8 г при этом по­лу­ча­ет­ся 2,4 г

Масса по­рош­ка 2 равна 0,9 г (на 0,1 г боль­ше), и в рас­тво­ре по­лу­ча­ет­ся 2,5 г (на 0,1 г боль­ше) гид­рок­си­да лития. Сле­до­ва­тель­но, по­ро­шок 2 со­сто­ит из 0,8 г и 0,1 г Таким об­ра­зом,

по­ро­шок 1  =   (100 %), по­ро­шок 2  =  0,8 г  + 0,1 г (88,9 % и 11,1 %).

Ре­ак­ции:

1.  Мас­со­вая доля ве­ще­ства в ко­неч­ном рас­тво­ре сле­ду­ет из его рас­тво­ри­мо­сти: если рас­тво­ри­мость со­став­ля­ет 26,6 г на 100 г воды, то в 126,6 г рас­тво­ра со­дер­жит­ся 26,6 г что со­став­ля­ет 21,01 %

2.  Найдём мас­со­вую долю ве­ще­ства в ис­ход­ном рас­тво­ре. Масса рас­тво­ра после вы­па­де­ния осад­ка 94,44 г. Он со­дер­жит 19,84 г суль­фа­та же­ле­за так как его мас­со­вая доля в рас­тво­ре долж­на быть 21,01, т. е. 94,44 · 0,2101  =  19,84). В осад­ке на­хо­дит­ся кри­стал­ло­гид­рат. Масса в кри­стал­ло­гид­ра­те со­став­ля­ет 5,56 · 152 : 278  =  3,04 г (152  — мо­ле­ку­ляр­ная масса без­вод­но­го суль­фа­та же­ле­за, 278  — мо­ле­ку­ляр­ная масса кри­стал­ло­гид­ра­та). Сле­до­ва­тель­но, в ис­ход­ном рас­тво­ре было 19,84 + 3,04  =  22,88 г суль­фа­та же­ле­за. Масса рас­тво­ра была 100 г. Мас­со­вая доля со­став­ля­ла 22,88 %.