Вправа 536 Схарактеризуйте класифікацію оксидів, кислот, основ та солей.
Оксиди класифікують на солетвірні та несолетвірні.
Солетвірні поділяються на:
― оснóвні (оксиди, гідрати яких є основами. Утворені металічними елементами у ступені окиснення зазвичай +1 або +2);
― кислотні (оксиди, гідрати яких є кислотами. Утворені неметалічними елементами та металічними елементами зі ступенем окислення вище за +3);
― амфотерні (оксиди, гідрати яких є амфотерними гідроксидами. Утворені деякими металічними елементами з проміжними між металічними та неметалічними властивостями).
Несолетворні оксиди - оксиди, яким не відповідають ані основи, ані кислоти.
Кислоти класифікують на групи:
а) за вмістом атомів Оксигену в молекулі на оксигеновмісні та безоксигенові;
б) за вмістом атомів Гідрогену в молекулі (оснóвністю) на одноосновні та багатоосновні (двохосновні, трьохосновні).
Основи класифікують за розчинністю у воді на розчинні (луги) і нерозчинні.
Солі класифікують за складом на:
― середні (при повному заміщенні атомів Гідрогену в молекулах кислот атомами металів),
― кислі (при неповному заміщенні атомів Гідрогену в молекулах кислот атомами металів),
― оснóвні (при неповному заміщенні гідроксильних груп в молекулах основ кислотними залишками).
Вправа 537 Схарактеризуйте хімічні властивості оксидів (кислотних, основних і амфотерних), кислот, основ (лугів і нерозчинних гідроксидів), амфотерних гідроксидів, середніх та кислих солей.
Кислотні оксиди взаємодіють із водою з утворенням кислот (за винятком SiO2), із оснóвними оксидами з утворенням солі, із основами з утворенням солі та води, із солями за умови утворення леткого оксиду.
Оснóвні оксиди взаємодіють із водою з утворенням лугів, із кислотними оксидами з утворенням солі, із кислотами з утворенням солі та води, із активнішими металами або вуглецем чи воднем.
Амфотерні оксиди заємодіють із кислотами й основами з утворенням солі та води, із кислотними й оснóвними оксидами та між собою під час сплавляння.
Кислоти змінюють забарвлення індикаторів (за винятком фенолфталеїну), взаємодіють із металами, розташованими в ряду активності до водню, із оснóвними та амфотерними оксидами та із основами та амфотерними гідроксидами з утворенням солі і води, із солями, якщо в результаті реакції виділяється газ, утворюється осад або вода
Луги змінюють забарвлення індикаторів, взаємодіють із кислотами, із кислотними оксидами, із амфотерними оксидами й гідроксидами з утворення солі і води, із розчинами солей, якщо утворюється нерозчинна речовина (випадає осад).
Нерозчинні гідроксиди взаємодіють із кислотами, із кислотними оксидами, які є ангідридами сильних кислот, із амфотерними оксидами й гідроксидами під час сплавляння, за нагрівання розкладаються.
Амфотерні гідроксиди виявляють всі властивості нерозчинних гідроксидів, але ще взаємодіють з лугами у розчині й під час сплавляння.
Середні солі взаємодіють із металами, при цьому активніші метали витісняють менш активні метали з розчинів солей, із кислотами, якщо утворюється слабкіша чи нестійка кислота або осад, із лугами, якщо утворюється нерозчинний гідроксид, із іншими солями в розчині, якщо утворюється осад, розкладаються за нагрівання, якщо утворюються леткі оксиди.
Кислі солі взаємодіють із кислотами за умови утворення слабкішої або нестійкої кислоти, із лугами з утворенням солі та води, із середніми солями вступають у реакції обміну за умови утворення нерозчинної солі, розкладаються за незначного нагрівання з утворенням середніх солей за умови виділення леткого оксиду.
Вправа 538 Схарактеризуйте генетичні зв’язки між неорганічними сполуками. Неорганічні сполуки поділяють на окремі класи, ґрунтуючись на спільних ознаках: складі та хімічних властивостях. У результаті хімічних перетворень сполуки одного класу перетворюються на сполуки іншого: із простої речовини утворюється оксид, з оксиду — кислота, з кислоти — сіль. Усі ці перетворення сполук можна представити у вигляді схеми, тобто генетичних зв’язків між ними. Металічні елементи є родоначальниками сполук з оснóвними властивостями (основні оксиди та основи), а неметалічні — сполук з кислотними властивостями (кислоти та кислотні оксиди). Солі найчастіше трапляються на схемі, оскільки вони беруть участь у різних хімічних взаємодіях як реагенти або продукти реакції.
Вправа 539 Визначте хімічні властивості основних класів неорганічних сполук, що є методами добування сполук інших класів. Ґрунтуючись на них, схарактеризуйте методи добування оксидів (кислотних, основних та амфотерних), кислот, основ (лугів і нерозчинних гідроксидів), амфотерних гідроксидів, середніх та кислих солей.
Методи добування оксидів:
- окиснення простих речовин;
- окиснення складних речовин;
- розкладання солей (крім карбонатів лужних металів);
- розкладання нерозчинних основ;
- взаємодією кислот-окисників з металами та деякими неметалами.
Методи добування кислот:
- безоксигенових - взаємодія водню з неметалом з подальшим розчиненням у воді;
- оксигеновмісних - взаємодія кислотного оксиду з водою (за винятком SiO2);
- взаємодія солі з менш леткою кислотою.
Методи добування основ:
- лугів - взаємодія металу з водою;
- лугів - взаємодія оксиду металу з водою;
- нерозчинних основ (в тому числі й амфотерних) - взаємодія лугу з розчином солі.
Методи добування середніх солей:
- із металів (метал з неметалом, метал з кислотою, метал з сіллю);
- із оксидів (основні оксиди з кислотами, кислотні оксиди з лугами, кислотні оксиди з основними);
- реакцією нейтралізації (кислота з основою);
- із солей (солі з солями, солі з лугами, солі з кислотами).
Методи добування кислих солей відрізняються від добування середніх солей молярними співвідношеннями реагентів:
- із оксидів (кислотні оксиди з лугами);
- реакцією нейтралізації (кислота з основою);
- із середніх солей (солі з кислотами).
Вправа 540 Певну сполуку Кальцію, яка утворюється під час реакції кальцій карбіду з водою, знову використовують для виробництва карбіду. Які послідовні перетворення необхідно для цього здійснити?
CaC2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + C2H2
Ca(OH)2 = CaO + H2O (термічний розклад)
CaO + 3C = CaC2 + CO↑
Вправа 541 Доповніть схеми реакцій, запишіть назви продуктів реакції, доберіть коефіцієнти:
а) K2O + H2O = 2KOH
Продукти реакції: калій гідроксид
б) 2Fe(OH)3↓= Fe2O3 + 3H2O
Продукти реакції: ферум (III) оксид і вода
в) SO2 + H2O = H2SO3
Продукти реакції: сульфітна кислота
г) H2CO3 = CO2↑ + H2O
Продукти реакції: карбон (IV) оксид і вода
д) BaO + H2O = Ba(OH)2
Продукти реакції: барій гідроксид
е) H2SiO3 = SiO2 + H2O
Продукти реакції: силіцій (IV) оксид і вода
є) Cr2(SO4)3 + 3Mn = 3MnSO4 + 2Cr
Продукти реакції: манган (II) сульфат і хром
ж) 2Al(OH)3 + Ca = CaAl2O3 + 3H2O
Продукти реакції: кальцій алюмооксид і вода
з) Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)2 + 3H2O
Продукти реакції: алюміній нітрат і вода
и) 2Al(OH)3 + P2O5 = 2AlPO4 + 3H2O
Продукти реакції: алюміній ортофосфат і вода
і) AlCl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl↓
Продукти реакції: алюміній нітрат і аргентум (I) хлорид
к) Al(OH)3 + KOH = KAlO2 + 2H2O
Продукти реакції: калій метаалюмінат і вода
л) Al2(SO4)3 + 6KOH = 2Al(OH)3↓+ 3K2SO4
Продукти реакції: алюміній гідроксид і калій сульфат
м) Fe2O3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3↓ + 3Na2O
Продукти реакції: ферум (III) гідроксид і натрій оксид
н) FeSO4 + Ba(NO3)2 = Fe(NO3)2 + BaSO4↓
Продукти реакції: ферум (II) нітрат і барій сульфат
о) Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
Продукти реакції: ферум (III) хлорид і вода
п) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
Продукти реакції: ферум (II) хлорид і водень
р) Fe2O3 + 3Сa = 3CaO + 2Fe
Продукти реакції: кальцій оксид і залізо
Вправа 542 Як хімічним шляхом видалити з алюмінієвого виробу продукти корозії (алюміній оксид і гідроксид) без пошкодження металу? Алюміній оксид і гідроксид розчиняються в кислотах, наприклад, хлоридній
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Al(OH)2 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Вправа 543 У складі яскраво-червоної фарби, яку в Давньому Єгипті використовували для фарбування мумій, міститься оксид, що утворюється під час прожарювання ферум (III) сульфату. Ферум (III) сульфат у процесі прожарювання розкладається на два оксиди — леткий і нелеткий. Запишіть рівняння цієї реакції.
Fe2(SO4)3 = 3SO3 + Fe2O3
Вправа 544 Ферум (ІІ) сульфід можна одержати нагріванням піриту із залізом. Запишіть рівняння цієї реакції.
FeS2 + Fe = 2FeS
Вправа 545 Складіть рівняння реакцій гідролізу таких солей: ферум (ІІ) хлорид, ферум (ІІ) сульфат, ферум (III) нітрат, ферум (III) бромід.
І стадія: Fe2+ + H2O ⇄ FeOH+ + H+, тому
Fe2+ + 2Cl- + H2O ⇄ FeOH+ + 2Cl- + H+
FeCl2 + H2O ⇄ FeOHCl + HCl
І стадія: Fe2+ + H2O ⇄ FeOH+ + H+, тому
Fe2+ + SO42- + H2O ⇄ FeOH+ + SO42- + H+
FeSO4 + H2O ⇄ FeOHSO4- + H+
І стадія: Fe3+ + H2O ⇄ FeOH2+ + H+, тому
Fe3+ + 3NO3- + H2O ⇄ FeOH2+ + 3NO3- + H+
Fe(NO3)3 + H2O ⇄ FeOH(NO3)2 + HNO3
І стадія: Fe3+ + H2O ⇄ FeOH2+ + H+, тому
Fe3+ + 3Br- + H2O ⇄ FeOH2+ + 3Br- + H+
FeBr3 + H2O ⇄ FeOHBr2 + HBr
Вправа 546 Як із залізного купоросу FeSO4∙7H2O одержати:
а) ферум (ІІ) хлорид;
Пожарити залізний купорос для отримання безводної солі ферум (II) сульфату і до її водного розчину додати хлоридної кислоти
б) ферум (ІІ) нітрат;
Пожарити залізний купорос для отримання безводної солі ферум (II) сульфату і до її водного розчину додати нітратної кислоти
в) ферум (ІІ) сульфат?.
Під час прожарювання залізного купоросу зелені кристали перетворюються на білий порошок безводного ферум (II) сульфату
Вправа 547 У природних водах Ферум міститься переважно у складі ферум (ІІ) гідрогенкарбонату, який за наявності води й кисню перетворюється на ферум (III) гідроксид і вуглекислий газ. Складіть рівняння цієї реакції, позначте окисник і відновник.
2FeHCO3 + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)3 + 2CO2↑
Fe - відновник, Оксиген - окисник
Вправа 548 Складіть рівняння реакцій, що відповідають перетворенням:
а) Mg → MgSO4 → Mg(NO3)2 → MgCO3;
Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑
MgSO4 + 4HNO3 (конц.) = Mg(NO3)2 + 2NO2 +2H2O
Mg(NO3)2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaNO3
б) Cu → CuO → Cu(NO3)2 → Cu;
2Cu + O2 = 2CuO
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
Cu(NO3)2 + Fe = Fe(NO3)2 + Cu
в) BaO → BaCl2 → BaSO4;
BaO + 2HCl = BaCl2 + H2O
BaCl2 + Na2SO4 = 2NaCl + BaSO4↓
г) Ca → Ca(OH)2 → CaCO3 → CaO → CaCl2 → CaCO3;
Ca + 2H2O = Ca(OH)2 + H2↑
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓+ H2O
CaCO3 = CaO + CO2↑
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaCl
д) Al → Al2O3 → AlCl3 → Al(OH)3 → Na3AlO3;
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl
Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
е) S → SO2 → Na2SO3 → BaSO3 → SO2;
S + O2 = SO2
SO2 + Na2O = Na2SO3
Na2SO3 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO3↓
BaSO3↓ = BaO + SO2↑
є) C → CO2 → CaCO3 → CaСl2 → CaCO3 → Ca(HCO3)2 → CaCO3;
C + O2 = CO2
CO2 + CaO = CaCO3
CaCO3 + 2HCl =CaCl2 + H2O + CO2↑
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2NaCl
CaCO3 + CO2↑ + H2O = Ca(HCO3)2
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
ж) NаOH → NaHCO3 → Nа2CO3 → CO2→ MgCO3;
NaOH + CO2 = NaHCO3
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
CO2 + MgO = MgCO3
з) Fe → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeCl2;
Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O
Fe(NO3)3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaNO3
2Fe(OH)3↓ = Fe2O3 + 3H2O
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2↑
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
и) Cu → CuSO4 → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(NO3)2 → FeCO3;
Cu + HgSO4 = CuSO4 + Hg
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓ + Na2SO4
Fe(OH)2↓ + 2HNO3 = Fe(NO3)2 + 2H2O
Fe(NO3)2 + Na2CO3 = FeCO3↓ + 2NaNO3
і) P → P2O5 → Na3PO4 → Na2HPO4 → CaHPO4 → Ca3(PO4)2 → H3PO4 → AlPO4.
4P + 5O2 = 2P2O5
P2O5 + 3Na2O = 2Na3PO4
2Na3PO4 + H3PO4 = 3Na2HPO4
Na2HPO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 + 2NaOH
2CaHPO4 + Ca(OH)2 = Ca3(PO4)2 + 2H2O
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 = 3CaSO4↓ + 2H3PO4
2H3PO4 + Al2O3 = 2AlPO4 + 3H2O
Вправа 549 Під час взаємодії чистого ферум хлориду масою 1 г із надлишком аргентум (I) нітрату утворився осад аргентум (I) хлориду масою 2,65 г. Визначте ступінь окиснення Феруму в початковому хлориді.
Відомо: m(FeCl2)=1 г, m(AgCl)=2,65 г
Знайти: ступінь окиснення Феруму-?
Розв'язання
1. Запишемо рівняння можливих реакцій:
FeCl2 + 2AgNO3 = Fe(NO3)2 + 2AgCl (1)
1 моль 2 моль
FeCl3 + 3AgNO3 = Fe(NO3)3 + 3AgCl (2)
1 моль 3 моль
За рівнянням реакції (1) n(FeCl2):n(AgCl)=1:2
За рівнянням реакції (2) n(FeCl3):n(AgCl)=1:3
2. Визначаємо кількісні співвідношення реагентів за умовою задачі:
M(FeCl2)=127 г/моль, M(AgCl)=143,5 г/моль
n(FeCl2)=m(FeCl2):M(FeCl2)=1 г : 127 г/моль=0,0078 моль
n(FeCl3)=m(FeCl3):M(FeCl3)=2,65 г : 143,5 г/моль=0,0184 моль
За умовою задачі n(FeCl2):n(AgCl)=0,0078:0,0184=0,78:1,84=1:2,3. Установлене відношення не має точної відповідності із жодним рівнянням реакції, але рівнянням (2) найбільше відповідає відношенню реагентів за умовою задачі, тому ступінь окиснення Феруму в початковому хлориді +3
Відповідь: +3
Вправа 550 Порівняйте об’єм сульфур (IV) оксиду (н.у.), який можна одержати із сірки масою 480 г та з натрій сульфіту масою 630 г.
Відомо: m(S)=480 г, m(Na2SO3)=630 г
Знайти: V1(SO2)-?, V2(SO2)-?
Розв'язання
M(S)=32 г/моль, M(Na2SO3)=126 г/моль
n(S)=m(S):M(S)=480 г : 32 г/моль=15 моль
n(Na2SO3)=m(Na2SO3):M(Na2SO3)=630 г : 126 г/моль=5 моль
Запишемо два рівняння реакції:
S + O2 = SO2↑ (1)
Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2↑ (2)
За рівнянням реакції (1) n(S):n1(SO2)=1:1, тому
n1(SO2)=n(S)=15 моль
За рівнянням реакції (2) n(Na2SO3):n2(SO2)=1:1, тому
n2(SO2)=n(Na2SO3)=5 моль
V1(SO2)=n1(SO2)•VM=15 моль•22,4 л/моль=336 л
V2(SO2)=n2(SO2)•VM=5 моль•22,4 л/моль=112 л
Відповідь: 336 л та 112 л
Вправа 551 Обчисліть масу фосфору, яку необхідно ввести в низку перетворень для одержання кальцій ортофосфату масою 15,5 г.
Відомо: m(Ca3(PO4)2)=15,5 г
Знайти: m(P)-?
Розв'язання
M(Ca3(PO4)2)=310 г/моль
n(Ca3(PO4)2)=m(Ca3(PO4)2):M(Ca3(PO4)2)=15,5 г : 310 г/моль=0,05 моль
Запишемо рівняння реакцій:
4P + 5O2 = 2P2O5 (1)
P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2 (2)
За рівнянням реакції (2) n(P2O5):n(Ca3(PO4)2)=1:1, тому
n(P2O5)=n(Ca3(PO4)2)=0,05 моль
За рівнянням реакції (1) n(P):n(P2O5)=4:2, тому
n(P)=4•n(P2O5):2=4•0,05 моль:2=0,1 моль
M(P)=31 г/моль
m(P)=n(P)•M(P)=0,1 моль•31 г/моль=3,1 г
Відповідь: 3,1 г
Вправа 552 Для одержання вапняного тіста беруть близько 2,5 л води на кожний кілограм негашеного вапна. У скільки разів це перевищує масу води, яка витрачається під час хімічної взаємодії?
Відомо: m(CaO)=1 кг, V0(H2O)=2,5 л
Знайти: відношення мас води-?
Розв'язання
m0(H2O)=V0(H2O)•ρ(H2O)=2,5 л•1 кг/л=2,5 кг
M(СaO)=56 кг/кмоль
n(СаО)=m(СаО):M(СаО)=1 кг : 56 кг/кмоль=0,0178 кмоль
Запишемо рівняння реакції:
CaO + H2O = Ca(OH)2
За рівнянням реакції n(CaO):n(H2O)=1:1, тому
n(H2O)=n(CaO)=0,0178 кмоль
M(H2O)=18 кг/кмоль
m(H2O)=n(H2O)•M(H2O)=0,0178 кмоль•18 кг/кмоль=0,3204 кг
m0(H2O):m(H2O)=2,5 кг : 0,3204 кг=7,8 разів
Відповідь: у 7,8 разів
Вправа 553 Гранули натрій гідроксиду в разі зберігання на повітрі поступово розпливаються, але з часом нібито «висихають», перетворюючись на білий порошок. Поясніть ці явища, складіть рівняння реакцій. Твердий натрій гідроксид настільки гігроскопічний (поглинає вологу), що на повітрі розпливається. Натрій гідроксид реагує з карбон (IV) оксидом, що міститься в повітрі:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Вправа 554 Як можна відрізнити кальцій оксид від кальцій гідроксиду? За допомогою вуглекислого газу
Запишіть рівняння реакції.
СaO + CO2 = CaCO3↓
Утворюється нерозчинна у воді сіль кальцій карбонат
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
Розчин стає каламутним
Вправа 555 Як відрізнити прозору вапняну воду від розбавленого розчину натрій гідроксиду, якщо в наявності є лише газовідвідна трубка? При пропусканні вуглекислого газу крізь вапняну воду розчин стає каламутним