Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №14/2006

РАБОЧИЕ ТЕТРАДИ

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, 12, 13/2006

Ответы на упражнения к теме 10

Урок 57

1. Простые вещества: азот – N2, сажа – С, кислород – О2, хлор – Сl2, магний – Mg, алюминий – Al.

2.

Газы Жидкости Твердые вещества
СО2 – углекислый газ Н2О – вода Р – фосфор
Н2 – водород С2Н5ОН – этиловый спирт SiO2 – кремнезем
Н2S – сероводород СН3СООН – уксусная кислота NаСl – поваренная соль

3. а) Атомное строение – Al, SiО2; б) молекулярное строение – CО2, НСl; в) ионное строение – NаСl, Са(ОН)2.

4. а) Н24 и Н23;

б) НNO3 и NH4ОН;

в) СН3ОН и СН2О.

5. а) Известняк – СаСО3; б) гашеная известь – Са(ОН)2; в) поваренная соль – NaCl;
г) гипс – СаSO4•2H2O;

д) хлорид аммония – NН4Сl.

6. а) коррозия металла:

4Fе + 3О2 + 6Н2О = 4Fе(ОН)3;

б) вытеснение активным металлом менее активного из раствора его соли:

в) реакция нейтрализации:

Ba(ОН)2 + 2НNО3 = Ва(NO3)2 + 2Н2O;

г) получение элементарного йода:

NaOCl + 2KI + Н2SO4 = NaCl + I2 + К2SO4 + H2O.

7. Химические элементы в составе веществ:

а) стекло – Nа, Са, Si;

б) сталь – Fе, С, Мn;

в) древесина – С, Н, О;

г) цемент – Са, Si, Аl;

д) полудрагоценные камни – Al, Si, О;

е) фосфорит – Са, Р, О.

Эйфелева башня тоже подвержена коррозии
Эйфелева башня
тоже подвержена коррозии

8. Значения масс ионов морской соли в 1 кг численно будут в 10 раз больше их процентного содержания. Так, масса ионов Сl в 1 кг морской соли ((Сl) = 55,05%) равна 550,5 г.

Рассчитаем количества веществ ионов в 1 кг соли:

(Cl) = 550,5/35,5 = 15,5 моль, (Nа+) = 306,1/23 = 13,3 моль,

(SO42–) = 76,8/96 = 0,8 моль, (Мg2+) = 36,9/24 = 1,54 моль,

(Са2+) = 11,6/40 = 0,29 моль, +) = 11,0/39 = 0,28 моль,

(НСО3) = 4,1/61 = 0,067 моль, (Вr) = 1,9/80 = 0,024 моль.

Необходимо взять:

0,024 моль NаВr (103•0,024 = 2,47 г),

0,067 моль NaНСО3 (84•0,067 = 5,63 г),

0,8 моль Na2SO4 (142•0,8 = 113,6 г).

Оставшиеся ионы Na+:

13,3 – (0,024 + 0,067 + 2•0,8) = 13,3 – 1,7 = 11,6 моль

следует добавить в виде NaCl (58,5•11,6 = 678,6 г).

Все остальные катионы будут входить в состав солей хлоридов:

(МgCl2) = 1,54 моль (95•1,54 = 146,3 г),

(СаСl2) = 0,29 моль (111•0,29 = 32,2 г),

(КСl) = 0,28 моль (74,5•0,28 = 20,9 г).

Проверим соответствие количества вещества ионов Сl:

Это значение совпадает с условием задачи.

Наконец, общая масса соли:

2,47 + 5,63 + 113,6 + 678,6 + 146,3 + 32,2 + 20,9 1000 г.

Ответ. 2,47 г NaBr, 5,63 г NaНСО3, 113,6 г Na2SO4, 678,6 г NaCl,

146,3 г MgCl2, 32,2 г СаCl2, 20,9 г КСl.

9. а) Обжиг известняка СаСО3 с целью получения негашеной извести СаО;

б) «гашение» карбида кальция СаС2 для получения ацетилена С2Н2;

в) горение «черного» пороха, в его составе: 75% селитры KNO3, 15% древесного угля и 10% серы (в старинных ружьях и пушках);

г) восстановление диоксида марганца до металлического марганца;

д) вытеснение сильной кислотой Н24 слабой относительно нее кислоты НF из соли CaF2, получение HF;

е) окисление аниона хлора в соляной кислоте HCl до элементарного хлора Cl2 под действием окислителя МnО2, получение хлора.

Взрыв «черного» пороха
Взрыв «черного» пороха

10. а) Гидролиз; б) электролиз; в) термолиз (или пиролиз); г) фотолиз.

Урок 58

1. Масса оксидов в составе 1 кг песка – 720 г SiO2, 160 г Na2O и 120 г СаО. Рассчитаем массы солей Na2СО3 (х г) и СаСО3 (у г), содержащие такие количества оксидов.

Ответ. 720 г SiО2, 274 г Na2СО3 и 214 г СаСО3.

2. Сначала рассчитаем массу 100%-й H24, а затем – массу 60%-го раствора кислоты и с учетом плотности ( = 1,5 г/см3, или 1,5 кг/л) – ее объем.

m1(60%-го р-ра Н24) = m0(100%-й Н2SO4)/.

C учетом этого соотношения объем равен:

V(60%-го р-ра Н24) = m1/ = 1633/(0,6•1,5) = 1814 л.

Ответ. V(60%-го р-ра Н24) = 1814 л.

3. В 10 т цинковой обманки содержится 3,5 т ZnS. Воcпользуемся схемой:

Отсюда х = 3500•65/97 = 2345 кг.

Ответ. 2345 кг Zn.

4. Аккумулятор – портативный источник электрического тока, гальванический элемент. Разрядившийся аккумулятор можно зарядить от внешнего источника электрического тока. Аккумуляторы используют в автомобилях, компьютерах, видеокамерах, аудиоплейерах, телефонах. Наиболее распространен свинцовый аккумулятор. Положительным полюсом в нем служит электрод из PbO2, который в виде пасты заполняет ячейки свинцовой решетки.

Отрицательный полюс – свинцовый электрод. В качестве электролита используют 25–40%-й раствор H2SO4.

Процесс генерирования электрического тока в свинцовом аккумуляторе отражает уравнение реакции, протекающей слева направо, а зарядка аккумулятора – обратный процесс:

Другой тип аккумулятора – щелочной. Электроды в нем изготовлены из никеля (ячейки, заполненные оксидом никеля(III)) и железа (пластина с большой поверхностью). В качестве электролита используют 20%-й раствор КОН. Уравнение реакции разрядки (выработки тока) и зарядки щелочного аккумулятора:

5. Гипс (СаSО4•2Н2О) и глину (например, каолинит Al2Si2О5(ОН)4) – природные минералы – используют как вяжущие материалы при строительстве. Гипсовые повязки – в хирургии; из гипса – скульптуры, лепнина. Из глины изготавливают фарфор, кирпичи. Глина – основа многих почв.

Фарфор – это обожженная глина
Фарфор – это обожженная глина

6. Известняк – СaСО3, гашеная известь – Са(ОН)2, негашеная известь – СаО, натриевая щелочь – NаОН, медный купорос – СuSО4•5Н2О, боксит – Al2О3, сода – Na2СО3, гематит – Fe3О4, галит – NaCl, серная кислота – Н2SO4.

7. Железо – прочность, дешевизна, технологичность; алюминий и магний – легкость и прочность, устойчивость к коррозии; свинец – в аккумуляторах (практически незаменим), устойчив к коррозии.

8. Едкие и ядовитые газы вокруг нас: сероводород Н2S, сернистый газ SO2, аммиак NH3, диоксид азота NО2, хлороводород HCl.

9.

 

10. Металлическое железо Fе добывают из железной руды Fe2O3 восстановлением при взаимодействии с оксидом углерода(II) СО. На влажном воздухе (О2, Н2О) железо превращается в гидроксид Fe(OH)3. Гидроксид Fe(OH)3 растворяется в соляной кислоте с образованием соли FeCl3. Действие воды на FeCl3 постепенно переводит эту гигроскопичную соль в гидроксид железа(III) Fе(ОН)3. Выветривание, потеря воды гидроксидом Fе(ОН)3 приводит к оксиду железа(III) Fe2O3 – тому самому, который был у нас вначале.

Урок 59

1. Ядохимикаты – это химические средства борьбы с вредителями сельского хозяйства. Назначение ядохимикатов – защитить культурные растения (зерновые, овощные, масличные), разводимые человеком, от различных неблагоприятных факторов (сорняков, вредных насекомых, грибковых заболеваний, грызунов). Например, опрыскивание ядохимикатами уничтожает колорадского жука, борьба с которым механическим способом (сбор) весьма затруднительна.

2. а) Са(NО3)2, Н3РO4, КСl; б) К2НРО4, КNО3; в) NH4NO3.

3.

4. Исходные вещества при фотосинтезе – углекислый газ и вода. В состав продуктов фотосинтеза входят элементы С, Н и О.

5. Процессы при очистке воды: отстаивание (удалить тяжелые твердые частицы), фильтрование (избавиться от взмученных в воде твердых частиц), деионизация (удалить из воды с помощью ионообменной смолы токсичные ионы тяжелых металлов, например: Cu2+, Zn2+, Pb2+), обеззараживание (хлорирование или озонирование с целью уничтожения болезнетворных бактерий).

6. Компрессор – устройство для нагнетания давления в замкнутой системе.

Ректификационная колонна – аппарат для разделения смеси органических веществ (обычно углеводородов нефти) за счет различия их температур кипения.

Кристаллизатор – емкость, в которой проводят кристаллизацию (осаждение твердых веществ из раствора, происходящее при охлаждении раствора).

Электролизер – емкость (ванна), оборудованная для проведения электролиза.

Выпарной аппарат – устройство, в котором проводят упаривание (отгонку) жидкостей, часто при пониженном давлении и нагревании.

Дробилка – специальная мельница для размалывания крупных кусков горной породы до гранул требуемой величины.

7. Питьевую воду хлорируют для уничтожения болезнетворных бактерий, чтобы избежать инфекционных болезней.

8. Угроза окружающей среде исходит от человека. Люди вырубают леса с целью продажи древесины, постройки на их месте зданий и дорог, используют реки как сточные канавы, загрязняют воздух ядовитыми газами предприятий и автомобильных выхлопов. В результате появляются смог и кислотные дожди, возникают проблемы с питьевой водой, утилизацией бытовых и промышленных отходов, чистотой пищевых продуктов и т.д.

9. По различным особенностям, изменениям в живой природе люди прогнозируют свое будущее. Поэтому забота о лесах – это, по сути дела, забота о воздухе, которым мы дышим. Чистые реки – это источник питьевой воды, рыбы, которую мы едим.

10. а) Радиоактивные отходы опасны ионизирующим излучением, которое вызывает лучевую болезнь, нарушения деятельности организма.

б) Ядохимикаты оказывают токсическое, или отравляющее, действие. Так, боевые отравляющие вещества подразделяют на препараты слезоточивого и кожно-нарывного действия (вызывают чесотку), общеядовитого, удушающего и нервно-паралитического действия.

в) Выхлопные газы опасны содержащимися в них угарным газом СО, канцерогенными веществами типа бензопиренов, соединениями тяжелого металла свинца (от этилированного бензина).

г) Сточные воды и бытовые отходы обычно содержат вредные для животных и растений вещества. По действию на организм они сходны с ядохимикатами.