Продолжение. Начало см. в № 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23/2005;
1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11/2006

Ответы на упражнения
и контрольные вопросы к теме 9

Урок 49

1. Ве, Al, Ge, Sb, Po.

2. Один-два электрона.

3. б.

4. В узлах кристаллической решетки находятся атомы или ионы металлов, а в межузельном пространстве перемещаются валентные электроны. Эти электроны не принадлежат каким-то конкретным атомам, а образуют общее электронное облако.

5. Металлы главных подгрупп – натрий Na, магний Mg, алюминий Al; металлы побочных подгрупп – медь Cu, цинк Zn, железо Fe.

6. Энергетически предпочтительней, когда на каждой из пяти d-орбиталей находится по одному электрону. Поэтому при переходе от ванадия ₂₃V ...3d³4s² к хрому его валентные электроны расположены по орбиталям так: ₂₄Cr ... 3d⁵4s¹ (a не ₂₄Cr ...3d⁴4s²). Такое перераспределение электронов получило название «провал электрона». Электронная оболочка у следующего элемента марганца – ₂₅Mn ...3d⁵4s².

Распределение электронов у предшествующего меди элемента никеля ₂₈Ni ...3d⁸4s², у самой меди ₂₉Cu ...3d¹⁰4s¹ и у цинка ₃₀Zn ...3d¹⁰4s². Атому меди энергетически выгодно иметь завершенный третий электронный слой. Поэтому один из двух 4s²-электронов «перескакивает» на 3d-подуровень.

7. а) Ia – Li, Na, K, Rb, Cs; б) IIa – Ca, Sr, Ba;

в) IIIa – Al, Ga, In, Tl; г) IVa – Ge, Sn, Pb.

8. Iб – Cu, Ag, Au; IIб – Zn, Cd, Hg; IIIб – Sc, Y, La; IVб – Ti, Zr, Hf.

9. Элементы триад: Fe, Co, Ni; Ru, Ro, Pd; Os, Ir, Pt.

Урок 50

1. Приводим ответы на кроссворд.

По вертикали: 1. Медь. 2. Железо. 3. Натрий. 4. Калий. 5. Кальций. 6. Золото. 7. Ртуть. 8. Серебро. 9. Магний. 10. Свинец. 11. Мышьяк.

2. а) Hg; б) Al; в) Fe; г) Na; д) W.

3. Фиолетовое – в, желтое – б, красное – а, оранжево-красное – г, желто-зеленое – д.

4. Ковкость – способность металлов к пластической деформации под действием ударов – используется для приготовления различных изделий ковкой и штамповкой.

5. а) SnO₂ + C Sn + CO₂;         б) Fe₃O₄ + 4CO 3Fe + 4CO₂;

в) 3MnO₂ + 4Al 3Mn + 2Al₂O₃;     г) WO₃ + 3H₂ W + 3H₂O.

6.

7.

8. 240 г Mg.

Урок 51

1. 2Na + О₂ = Na₂O₂, Ca + Cl₂ = CaCl₂,

Mg + S = MgS, 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂,

Sn + 2HCl = SnCl₂ + H₂.

2. a) 2Li + H₂ 2LiH; б) Ca + H₂ CaH₂;

в) 4Li + O₂ = 2Li₂O; г) 2Na + O₂ = Na₂O₂.

3. a) Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂;

б) Mg + H₂SO₄ (разб.) = MgSO₄ + H₂;

в) 3Mg + N₂ Mg₃N₂; г) 3Mg + 2P Mg₃P₂;

д) 2Mg + TiO₂ 2MgO + Ti.

4. 10% NaOH.

5. a) 2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂;

б) 2Al + 3CuSO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3Cu;

в) 2Al + 3HgCl₂ = 2AlCl₃ + 3Hg;

г) Al + 4HNO₃ (разб.) = Al(NO₃)₃ + NO + 2H₂O.

6.

7. M_r(M) = 7, металл – литий Li.

Урок 52

1. У элементов побочных подгрупп заполняется электронами d-подуровень, в частности, у ₂₉Cu и ₃₀Zn 3d-подуровень полностью заполнен. У элементов главных подгрупп, например ₁₉K и ₂₀Ca,
d-подуровень свободный.

2.

3. 2Cu + O₂ 2CuO, 4CuО 2Cu₂O + O₂,

2Cu + S Cu₂S, Cu + Cl₂ = CuCl₂.

4. Zn + 2KOH + 2H₂O = K₂[Zn(OH)₄] + H₂.

5. Zn + H₂SO₄ (разб.) = ZnSO₄ + H₂.

6. Zn + CuSO₄ = Cu + ZnSO₄,

Zn + CdSO₄ = Cd + ZnSO₄.

7. a) Fe₂O₃ + 3C 2Fe + 3CO; б) Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂;

в) Fe₃O₄ + CH₄ 3Fe + CO₂ + 2H₂O; г) Fe₃O₄ + 4H₂ 3Fe + 4H₂O.

Восстановление железа из оксида Fe3O4 водородом

8. 216 г FeC₂O₄.

9. в) 2,7 л Cl₂. Уравнение реакции:

К₂Сr₂O₇ + 14HCl = 2KCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂O.

10. В реакции металлов с H₂SO₄ (разб.) образуются сульфаты и водород, а с H₂SO₄ (конц.) – сульфаты, сернистый газ SO₂ и вода:

2Аl + 3H₂SO₄ (разб.) = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂,

2Al + 6H₂SO₄ (конц.) Al₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O.

Урок 53

1. 1 – е, 2 – д, 3 – а, 4 – б, 5 – г, 6 – в.

2. 1632 г меди.

3. 1) Железные конструкции – станки, машины, опоры и основа проводов линий электропередач, железобетон;

2) резцы станков, гаечные ключи, пилы, ножницы;

3) металлоконструкции, эксплуатируемые в агрессивных средах (кислоты, щелочи, хлор), нержавеющая посуда, трубы и решетки в печах.

Набор посуды из нержавеющей стали

4. Из чугуна – а, б, в; из стали – г, д, е.

5. В 1 кг руды содержится 660 г Fe₃O₄.

Массовая доля железа в оксиде Fe₃O₄:

(Fe) = 3A_r(Fe)/M_r(Fe₃O₄) = 168/232 = 0,724.

Масса железа в 660 г Fe₃O₄:

m(Fe) = (Fe)•m(Fe₃O₄) = 0,724•660 = 478 г.

Масса чугуна:

m(чугуна) = m(Fe)/(Fe в чугуне) = 478/0,97 = 492 г.

Ответ. 492 г чугуна.

6. Уравнения реакций:

Al + HNO₃ (конц.) ,

Cu + 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O.

(Cu) = 1/2(NO₂) = 1/2•2,24/22,4 = 0,05 моль,

m(Cu) = (Cu)•M(Cu) = 0,05•64 = 3,2 г;

(Cu) = m(Cu)/m(сплава) = 3,2/20 = 0,16, или 16%.

Ответ. 84% Al и 16% Cu.

7. 93,2% Al и 0,3% Fe.

Урок 54

1. а) 2Mg + O₂ = 2MgO; б) Сu(ОН)₂ СuО + H₂O;

в) 2Са(NO₃)₂ 2СаО + 4NO₂ + O₂; г) 4СrО₃ = 2Сr₂О₃ + 3О₂;

д) 2KMnO₄ + 2NН₃ = 2КОН + 2МnО₂ + N₂ + 2Н₂O.

2.

3. ZnO + 2НСl = ZnСl₂ + Н₂O,

ZnO + 2NaOH + Н₂O = Na₂[Zn(OH)₄],

Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O,

Al₂O₃ + 2NaOH + 3Н₂O = 2Na[Al(OH)₄].

4. Природные оксиды марганца: МnО₂ – пиролюзит, Mn₂O₃•Н₂О – манганит, mMO•nMnO₂•xH₂O (где M = Mn, Ba и др.) – псиломелан, Mn₃O₄ – гаусманит, 3Mn₂O₃•MnSiO₃ – браунит; гидрокcиды марганца: Мn(ОН)₂ и Мn(ОH)₄.

5. Это высокореакционноспособные вещества. Например, с углекислым газом воздуха они образуют карбонаты:

К₂О + СО₂ = К₂СО₃, 2NаОН + СО₂ = Nа₂СО₃ + Н₂O.

6. MgO + SO₂ = MgSO₃, FeO + SiO₂ = FeSiO₃,

CaO + H₂O = Ca(OH)₂, Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O.

7. Fe₂S₃ + 6H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3H₂S,

Mg + 2H₂O Mg(OH)₂ + H₂,

Al₂(SO₄)₃ + 6NH₄OH = 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄.

8. Fe₂O₃.

9.

10.

(Сr₂О₃) = m/M(Сr₂О₃) = 22,8/152 = 0,15 моль,

(К₂CrO₄) = 2(Сr₂О₃) = 0,3 моль, (КCl) = 0,15 моль;

m(К₂СrО₄) = (К₂CrO₄)•М(К₂CrO₄) = 0,3•194 = 58,2 г,

m(КСl) = (КCl)•М(КCl) = 0,15•74,5 = 11,175 г,

(К₂CrO₄) = m(К₂CrO₄)/(m(К₂CrO₄ + KCl)) = 58,2/69,375 = 0,839,

или 83,9%.

Урок 55

1. FеS₂, FeСО₃, Fe₂O₃•Н₂O, Fе₂О₃, Fе₃О₄.

2. 1 – в, 2 – д, 3 – г, 4 – б, 5 – а.

3. Для получения металлического кальция используют: а) разложение кальцита СаСО₃ с последующим восстановлением из оксида СаО алюминием или магнием; б) электролиз расплава СаСl₂. Уравнения реакций:

4. МgСO₃ + 2НСl = МgСl₂ + Н₂O + СО₂,

МgСО₃•СаСО₃ + 4НСl = МgCl₂ + СаСl₂ + 2Н₂О + 2СО₂,

МgО + 2НСl = МgСl₂ + Н₂O,

Мg₃[Si₄O₁₀](OH)₂ + 2НСl = 2МgSiО₃ + МgСl₂ + 2Н₂SiO₃.

5. Сначала необходимо избавиться от кристаллизационной воды. При 250 °С отщепляется пять из шести молекул воды:

Дальнейшее нагревание приводит к гидролизу хлорида магния:

МgСl₂•H₂O МgOHCl + НСl.

Чтобы получить безводный МgСl₂, термолиз гидрата МgCl₂•H₂O ведут в присутствии NН₄Сl или в токе безводного НСl.

Металлический магний получают электролизом расплава безводного МgCl₂ в смеси с КСl при температуре 660 °C. При такой температуре смесь МgCl₂ и КСl плавится, и образующийся магний находится в жидком состоянии. Напряжение на электролитической ванне должно быть в интервале от –2,92 В до –2,38 В (чтобы избирательно восстанавливался магний).

6. 1% от 1 т руды составляет 10 кг минералов никеля.

7.

M₁ = 96 + 184 + 222 = 502 г/моль, M₂ = 160 + 346 = 506 г/моль.

8. При расчетах воспользуемся массовыми долями металлов в их минералах:

(Fе) = 3A_r(Fе)/M_r(Fе₃O₄) = 3•56/232 = 0,72,

(Al) = 2A_r(Al)/M_r(Аl₂О₃) = 2•27/102 = 0,53,

(Cu) = A_r(Cu)/M_r(CuS) = 64/96 = 0,67,

(Zn) = A_r(Zn)/M_r(ZnS) = 65/97 = 0,67.

Масса минерала больше массы металла и рассчитывается по формуле:

m(минерала) = m(металла)/.

Отсюда

m(Fe₃O₄) = 700/0,72 = 972 млн т, m(Al₂O₃) = 12,6/0,53 = 23,8 млн т,

m(СuS) = 7/0,67 = 10,4 млн т, m(ZnS) = 4,5/0,67 = 6,7 млн т.

9. Азурит – 2CuCO₃•Cu(OH)₂, боксит – Al₂O₃•2H₂O, висмутовый блеск – Bi₂S₃, гематит – Fe₂O₃, доломит – MgCO₃•CaCO₃, железный колчедан – FeS₂, индийская селитра – KNO₃, купорос
(медный) – СuSO₄•5H₂O, ляпис – AgNO₃, малахит – СuСO₃•Сu(OH)₂, никелин – NiAs, оловянный камень – SnO₂, пиролюзит – MnO₂, рутил – TiO₂, сидерит – FeCO₃, трона – Na₂CO₃•NaHCO₃•2H₂O, уранинит – UO₂, фосфорит – Ca₃(PO₄)₂, халькозин – Сu₂S, цинковая обманка – ZnS, чилийская селитра – NaNO₃, шпат цинковый – ZnCO₃.

Урок 56

1. а) Fе; б) Сr; в) Pb; г) Мg ((Мg) = 1,74 г/см³, (Al) = 2,7 г/см³); д) Ве.

2. а) Щелочной – Nа; б) тугоплавкий – W (t_пл = 3410 °С);

в) благородный – Ag; г) пластичный – Pb;

д) ферромагнетик – Fе; е) легкий – Al.

3. а.

4. а) Разложение (при электролизе расплава); б) замещение (в водном растворе соли СuSO₄);
в) электролиз водного раствора соли NiSO₄.

5. а) Металл Zn окисляется:

Zn + Н₂SО₄ (разб.) = ZnSО₄ + Н₂;

б) ионы меди в СuО восстанавливаются до Сu:

СuО + H₂ Сu + Н₂O;

в) ионы Са²⁺ не изменяют степени окисления в реакции:

Са(ОН)₂ СаО + Н₂О.

6. О т в е т – в. При растворении 1 г Na в воде получится 1,7 г NаОН. Выделяющийся водород очень легкий, поэтому масса образующегося раствора практически равна 100 г.

7. а) Основный оксид – СаО; б) амфотерный – Al₂О₃;

в) кислотный СrO₃.

8. МgСl₂ + 2NаОН = Мg(ОН)₂ + 2NaCl,

Мg(ОН)₂ + 2НNО₃ = Мg(NO₃)₂ + 2Н₂О,

СаSО₃ + 2НСl = СаСl₂ + Н₂О + SО₂,

FеS + 2НСl = FeCl₂ + Н₂S.

9. а) Сплавы железа – чугун и сталь; б) сплав меди с оловом – бронза; в) сплав меди с цинком – латунь; г) сплав никеля с хромом – нихром.

10. Са + S = СаS, Мg + H₂СО₃ = МgСО₃ + Н₂,

4Zn + 10НNО₃ (разб.) = 4Zn(NО₃)₂ + NН₄NO₃ + 3Н₂О,

4Мg + 5Н₂SО₄ (разб.) = 4МgSО₄ + Н₂S + 4Н₂О,

Fе + СuSО₄ = FеSО₄ + Сu.

11. а) Ва + 2Н₂О = Ва(ОН)₂ + Н₂;

б) ВаО + Н₂О = Ва(ОН)₂;

12.

Отсюда получаем, что х = 64 г/моль. Металл – медь.

13.

14. Рассчитаем массу серебра, содержащегося в 0,199 г осадка АgCl:

х = 108•0,199/143,5 = 0,15 г.

Отсюда (Аg) = 0,15/0,3 = 0,5, или 50%.

15. Nа₂Сr₂О₇ + 14НСl = 2NaCl + 2CrCl₃ + 3Cl₂ + 7H₂О.

Из коэффициентов в уравнении реакции видно, что 1 моль дихромата Nа₂Сr₂O₇ дает 3 моль хлора Сl₂. Объем 3 моль газа Сl₂ (н.у.) равен 67,2 л.