Задачи на применение приборов, их проектирование и конструирование

Пример 23. В цилиндр с водой поступает медленный ток газа. Укажите, судя по рисунку 2, каким именно газом – аммиаком, хлороводородом или азотом – заполняется цилиндр.

Рис. 2

Решение.

На рисунке 2 представлен прибор, который можно использовать для собирания газа методом вытеснения воды. Данный способ собирания газа применим только для таких газообразных веществ, которые не растворяются в воде и с ней не взаимодействуют. Из перечисленных газов этому условию удовлетворяет лишь азот, так как и хлороводород и аммиак значительно растворимы в воде (в 1 л воды растворяется 500 л HCl и 700 л NH₃).

Пример 24. Каким из изображенных приборов (рис. 3) можно воспользоваться, чтобы получить и собрать: а) чистый аммиак; б) оксид азота (IV); в) чистый оксид азота (II)? Ответ поясните.

Рис. 3

Решение.

Прибор А применяется для собирания газа методом вытеснения воздуха, причем газ должен быть тяжелее воздуха и не должен реагировать с компонентами воздуха, прежде всего кислородом. В таком приборе из перечисленных соединений азота можно собирать только оксид азота (IV) – NO₂; М(NO₂) = 46 г/моль

Прибор Б используют для собирания газа методом вытеснения воды. Из приведенных в условии задачи веществ в воде не растворяется и с ней не взаимодействует оксид азот (II), поэтому его можно собрать в данном приборе.

Прибор В предназначен для собирания газа методом вытеснения воздуха, причем газ этот должен быть легче воздуха. Данному условию отвечает аммиак: М(NH₃) = 17 г/моль.

Пример 25. На рисунке 4 изображена схема гальванического элемента. В нем не происходит изменений, пока проволочки А и Б разъединены. Но если концы проволочек соединить, наблюдаются следующие явления: а) на поверхности золотой пластинки выделяется металлическое серебро; б) раствор в левом сосуде начинает окрашиваться в голубой цвет; в) по проволочкам перемещаются электроны (в каком направлении?). Изобразите происходящие реакции электронно-ионными уравнениями.

Рис. 4

Решение.

При соединении проволочек А и Б замыкается цепь. При этом на золотой пластинке, являющейся в данной системе катодом происходит восстановление серебра.

Катодный процесс:

Катод, Au (–): Ag⁺ + 1e = Ag⁰.

Медная пластинка в системе выполняет роль анода, который при замыкании цепи начинает растворяться.

Анодный процесс:

Анод, Cu (+): Cu⁰ – 2e = Cu²⁺.

Гидратированные ионы меди (II) имеют голубую окраску.

Таким образом, в системе осуществляется передача электронов от медной пластинки на золотую, а затем на восстановление ионов серебра.