Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №16/2005

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

ТЕМА 3.
ВАЖНЕЙШИЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ

Урок 13.
Современные представления
о составе вещества

Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15/2005

1. Из каких мельчайших частиц состоят все вещества?

А .................. , м.................. , и.................. .

2. Сколько атомов может входить в состав молекул и ионов? Приведите примеры формул молекул и ионов.

3. Как называют силы, удерживающие вместе атомы и ионы в веществах?


4. Приведите по три формулы и названия сложных веществ, состоящих из: а) молекул; б) ионов.



Химические связи в молекуле этилена: а – гипотетическое состояние молекулы этилена до образования p-связи, H2C–CH2; б – в молекуле этилена H2C=CH2 повышенная электронная плотность вдоль двойной связи

Химические связи в молекуле этилена:
а – гипотетическое состояние молекулы этилена
до образования -связи,
H2C–CH2;
б – в молекуле этилена
H2C=CH2 повышенная
электронная плотность
вдоль двойной связи

5. Напишите формулы пяти веществ (простых и сложных), у которых одинаковый качественный состав, но разный количественный (например, Н2SO4 и H2SO3).


6. Напишите химические формулы двух пар веществ с одинаковой молярной массой (например, СаSO4 и KHSO4).


7. Напишите по три химические формулы веществ, находящихся при 20 °С в газообразном, жидком и твердом состоянии.


8. Химический элемент – это .......................

9. Напишите формулы пяти веществ разных классов, в состав которых входит азот.


Урок 14.
Количественные законы химии

1. Не противоречат ли закону сохранения массы следующие явления:

а) увеличение массы вещества при сжигании магния на воздухе;

б) уменьшение массы при прокаливании мрамора на воздухе?

Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.



2. В каких мольных и массовых соотношениях взаимодействуют реагенты:

а) при горении фосфора на воздухе;

б) при растворении оксида железа(III) в азотной кислоте?




3. Не противоречат ли закону постоянства состава такие факты:

а) при горении железа в хлоре получается FeCl3, а при растворении железа в соляной кислоте – FeCl2;

б) при сжигании фосфора в хлоре в зависимости от соотношения реагентов преимущественно получается либо трихлорид фосфора РСl3, либо пентахлорид фосфора РСl5?



4. Какой объем занимают при нормальных условиях 10 г водорода?


5. Сколько литров Н2 (н.у.) выделится в реакциях 1 моль алюминия с избытком: а) кислоты НСl;
б) водной щелочи NaОН?



6. Сколько литров кислорода (н.у.) израсходуется на сжигание 1 моль смеси газов Н2, Н2S, РН3 и СН4, находящихся в равных мольных соотношениях?




7. В каких мольных соотношениях алюминий реагирует с: а) хлором; б) кислородом; в) соляной кислотой; г) разбавленной серной кислотой? Напишите уравнения реакций.

Урок 15.
Задачи по уравнениям химических реакций

1. Какая соль и сколько ее по массе получится при пропускании 512 л аммиака (н.у.) через 1 л 10%-го раствора фосфорной кислоты ( = 1,12 кг/л)?




2. Сколько граммов карбида кальция, содержащего 20% примесей, потребуется для получения
100 л (н.у.) ацетилена С2Н2?

3. Смесь растворимого сульфата металла(I) и нерастворимого карбоната металла(II) общей массой 110 г при обработке избытком соляной кислоты выделяет 8,736 л газа (н.у.). Последующее добавление раствора хлорида бария (избыток) дает 116,5 г осадка. Определите, какие вещества составляли смесь и сколько было каждого по массе.




Операции, производимые со смесью МRСО3 и МRR2SО4: а – растворение карбоната МRСО3 в кислоте HCl; б – осаждение BaSO4 при добавлении раствора BaCl2

Операции, производимые со смесью МRСО3 и i:
а – растворение карбоната
МRСО3 в кислоте HCl;
б – осаждение
BaSO4 при добавлении раствора i

4. Придумайте три способа получения карбоната железа(II) и приведите массовые соотношения реагентов для каждого случая.




5. Какими реагентами целесообразнее воспользоваться для получения нитрата магния? Реагенты: магний; оксид магния; карбонат магния; хлорид магния; сульфат магния; азотная кислота; нитрозные газы (NO и NO2); нитрат бария. Поясните свой выбор и напишите уравнения реакций.




Урок 16.
Задачи на установление химических формул
веществ по данным об их составе и плотности
в газообразном состоянии

1. Известны по крайней мере три сульфида железа состава: FeS2, Fe2S3 и FeS. Какова формула сульфида железа, если при его образовании в реакцию вступает 8 г серы и 14 г железа?



Один из сульфидов железа – железный колчедан (пирит FeS2)

Один из сульфидов железа –
железный колчедан
(пирит
FeS2)

2. Плотность одного из газообразных оксидов такая же, как у азота N2. Что это за оксид?


3. Ксенон образует с фтором соединения, в которых он двух-, четырех- и шестивалентен. Какова формула фторида ксенона, у которого массовая доля ксенона составляет 53,47%?



4. Составьте формулы оксидов марганца и свинца, в которых массовые доли металлов равны соответственно 49,6 и 86,6%.




5. Напишите формулы газообразных веществ, плотность которых по гелию DHe равна: а) 11; б) 7;
в) 4.



6. Какова формула газообразного фторида серы, если его плотность равна 4,82 г/л (н.у.)?



7. В реакции двух газов (оксида и простого вещества) получили третий газ АОХ2, в котором массовые доли элементов равны: (А) = 12,12%, (О) = 16,16%. Определите формулу газа.

Урок 17.
Контрольные вопросы к теме 3

1. Сгруппируйте одинаковые химические элементы:



2. Напишите по две формулы оксидов, кислот и солей с участием элементов: а) С; б) Сl.


3. Отнесите следующие вещества к трем агрегатным состояниям, в которых они находятся при 20 °С: HNO3, H2SO4, NaCl, NaOH, CO2, H2S.


4. Сколько граммов сернистого газа SO2 получится из:

а) 30 г серы и 30 г кислорода; б) 20 г серы и 40 г кислорода?


5. Сколько литров углекислого газа получится из: а) 10 л угарного газа СО и 10 л кислорода О2;
б) 10 л СО и 5 л О2?


6. В каких случаях на практике масса исходных веществ не равна массе продуктов реакции?




7. В каком количестве вещества диоксида серы SO2 содержится столько же моль кислорода, сколько содержится в 8 г триоксида серы SO3?




8. При растворении в соляной кислоте 2,33 г смеси железа и цинка было получено 896 мл водорода (н.у.). Сколько граммов железа и цинка содержалось в смеси?



9. В летучем водородном соединении масса элемента в 7 раз больше массы водорода. Установите формулу водородного соединения.




10. Сколько литров газа NO (н.у.) и молей соли получится в реакции 1 моль разбавленной НNО3 с необходимыми количествами металлов Ag, Cu и Al?

Ответы на упражнения
и контрольные вопросы к теме 3

Урок 13

1. Частицы, из которых состоят вещества, – атомы, молекулы, ионы.

2. Молекулы состоят из двух и более атомов – О2, СО2, NН3, НNО3;
в составе ионов один или более атомов – Сl, ОН, SСN, .

3. Химическая связь.

4.

5. О2 и О3, NO и NO2, CO и CO2, FeSO4 и Fe2(SO4)3, CuCl и CuCl2.

6. NaНСО3 и МgСО3, NаНSО4 и MgSO4, Fе(NО2)2 и СrSО4, СО2 и С3Н8, С3Н7ОН и СН3СООН.

7. Газообразные – N2, СО2, Н2S;

жидкие – Вr2, С6Н12, СН3СООН;

твердые – Fе, МgО, СаСО3.

8. Химический элемент – вид атомов с определенным зарядом ядра. Например, элемент хлор имеет заряд ядра +17.

9.

 

Урок 14

1. Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. Закон действует, в частности, в следующих реакциях:

а) 2Mg + O2 = 2MgO; б) CaCO3 CaO + CO2.

2. а) 4Р + 5О2 = 2Р2О5; б) Fе2О3 + 6НNО3 = 2Fе(NО3)3 + 3Н2О.

Мольные соотношения реагентов таковы:

в реакции а) – 4 моль Р к 5 моль О2,

в реакции б) – 1 моль Fе2О3 к 6 моль НNО3.

3. Закон постоянства состава веществ: всякое чистое вещество, независимо от способа его получения, всегда имеет постоянный качественный и количественный состав. Закон не нарушается и в случае элементов с переменной валентностью: а) Fе(II, III); б) Р(III, V).

4. 112 л.

5. а) 2Аl + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;

б) 2Аl + 2NаОН + 6Н2О = 2Nа[Аl(ОН)4] + 3Н2.

В реакциях а) и б) с участием 1 моль Аl выделится одинаковый объем водорода – 33,6 л.

6.2 + О2 = 2Н2О,

2S + 3О2 = 2Н2О + 2SО2,

2РН3 + 4О2 = Р2О5 + 3Н2О,

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О.

Количество вещества каждого из горючих исходных реагентов равно по 0,25 моль. Расход кислорода: 1/8 + 3/8 + 4/8 + 1/2 = 1,5 моль, или 33,6 л.

7. а) (Al):(Cl2) = 2:3; б) (Al):(O2) = 4:3;
в) (Al):(HCl) = 1:3; г) (Al):(H2SO4 (разб.)) = 2:3.

а) 2Al + 3Cl2 = 2AlCl3;

б) 4Al + 3O2 = 2Al2O3;

в) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2;

г) 2Al + 3H2SO4 (разб.) = Al2(SO4)3 + 3H2.

Урок 15

1.

(NН3) = 512/22,4 = 22,86 моль; 3РО4) = 112/98 = 1,14 моль.

Аммиак в избытке, следовательно, получится соль (NН4)3РО4

(М = 149 г/моль).

Масса соли (NН4)3РО4: x = 112•149/98 = 170 г.

2.

С учетом доли примесей m(карбида) = 286/0,8 = 357,5 г.

3.

(Здесь А' и А'' – атомные массы соответственно металлов М' и М''.)

Подставляя значение x, получаем:

220 – 2•0,39A' – 2•0,39•60 = 2А'' + 96, 0,78А' + 2А'' = 77,2.

Предположим, что А' = 40 г/моль (это Са), тогда А'' = 23 г/моль (это Na).

Итак, вещества – СаСО3 и Nа2SO4.

Их массы:

m(СаСО3) = 0,39•(40 + 60) = 39 г, m(Nа2SO4) = 110 – 39 = 71 г.

Наиболее удобна реакция оксида магния с азотной кислотой. В этой реакции не образуются побочные продукты (в 1-й реакции – едкий газ NO2, в 4-й реакции – осадок BaSO4). Процесс не связан с использованием ядовитых газообразных веществ (3-я реакция). Продукт 2-й реакции легко выделить упариванием реакционной смеси.

Урок 16

1.

(Fe) = 14/56 = 0,25 моль, (S) = 8/32 = 0,25 моль.

Отсюда х = у = 1, формула – FeS.

2. СО, т.к. M(CO) = M(N2).

3. Аr(Xe) = 131, Ar(F) = 19,

(Xe) = Ar(Xe)/Mr(XeFn) = 131/(131 + 19n) = 0,5347,

131 –70 = 10,16n, n = 6; формула фторида ксенона – XeF6.

4. Аr(Mn) = 55, Ar(Pb) = 207,

(Mn) = aАr(Mn)/Mr(MnaOв) = 55а/(55а + 16в) = 0,496.

Массовые доли марганца и кислорода примерно одинаковы в оксиде Mn2O7 (55•2 16•7, 110 112). Подставляя значения индексов а = 2 и в = 7 в формулу для расчета (Mn), получим:

55•2/(55•2 + 16•7) = 110/222 = 0,496.

Действительно, формула оксида – Mn2O7. Методом подбора (формулы возможных оксидов свинца – PbO, Pb3O4 и PbO2) находим, что заданной массовой доле свинца отвечает формула PbO2:

(Pb) = Ar(Pb)/Mr(PbO2) = 207/239 = 0,866.

5. Мr(газа) = DHeMr(He).

a) Mr(газа-1) = 11•4 = 44. это могут быть CO2, C3H8 или CH3CHO;

б) Mr(газа-2) = 7•4 = 28. это – N2, C2H4 или CO;

в) Mr(газа-3) = 4•4 = 16. это – CH4.

6. Плотность , масса m и объем V газа связаны соотношением:

= m/V = M/VM.

Отсюда М(SFx) = VM = 4,82•22,4 = 108 г/моль.

Формула фторида серы – SF4.

7. Фосген СОCl2.

Урок 17

1. Элемент углерод (разные изотопы в разных степенях окисления) –

2. а) СО и СО2, Н2СО3 и НСООН, К2СО3 и Са(НСО3)2;

б) Сl2О и СlО2, НСl и НСlО3, NaCl и КСlО3.

3. Газы – СО2 и Н2S, жидкости – НNO3 и H2SO4,

твердые вещества – NaCl и NaOH.

4. а) 60 г; б) 40 г.

5. а) 10 л; б) 10 л.

6. Масса продуктов реакции меньше массы исходных веществ, когда исходные вещества содержат примеси или не полностью превращаются в продукты, когда часть вещества остается в водном растворе, на стенках колбы, на фильтре, улетучивается. А вот при сжигании веществ масса кислорода воздуха обычно не учитывается. Кажется, что масса продуктов реакции больше массы исходных веществ.

7. Масса 8 г SО3 соответствует количеству вещества (SO3) = m/M = 8/80 = 0,1 моль, а для элемента кислорода (О) = 0,3 моль. Количество вещества (О) = 0,3 моль содержится в
0,15 моль диоксида серы SО2.

8. 1,68 г Fe и 0,65 г Zn.

9. Предположим, что формула водородного соединения ЭНх. Тогда Аr(Э) = 7х, где х = 1, 2, 3, 4 в зависимости от валентности элемента Э.

При х = 1: Аr(Э) = 7. Это – литий. Гидрид лития LiН – твердое, нелетучее соединение.

При х = 2: Аr(Э) = 14. Это – элемент с атомной массой 14, азот не образует соединений типа NH2.

При х = 3: Аr(Э) = 21. Это близко к 19F, но фтор не образует соединений типа H3F.

При х = 4: Ar(Э) = 28. Это – кремний 28Si. Формула летучего гидрида – SiH4.

10. 4НNО3 (разб.) + 3Аg = 3АgNО3 + NО + 2Н2О,

8НNО3 (разб.) + 3Сu = 3Сu(NО3)2 + 2NО + 4Н2О,

4НNО3 (разб.) + Аl = Аl(NО3)3 + NО + 2Н2О.

Независимо от используемого металла получится 0,25 моль, или 5,6 л, NO. А вот количества веществ солей разные: 0,75 моль AgNО3, 0,375 моль Сu(NО3)2 и 0,25 моль Аl(NО3)3.