Вправа 1 Поясніть суть явища алотропії на прикладах. Алотропія — це явище утворення неметалічними елементами декількох простих речовин, що різняться за складом молекул і будовою. Наприклад, алотропні модифікації Оксигену - кисень О2 і азот О3 — різняться складом молекул. Алотропні модифікації Сульфуру — ромбічна сірка S8, моноклітинна сірка S8, пластична сірка Sn — різняться структурою кристалічних ґратків і кількістю атомів в молекулі
Вправа 2 Охарактеризуйте алотропні модифікації:
а) Оксигену;
Кисень О2 — газ, без кольору й запаху, температура кипіння –183°С, майже нерозчинний у воді, реакційна здатність висока
Озон О3 — газ блакитного кольору, має запах свіжості, температура кипіння –112°С, добре розчинний у воді, реакційна здатність дуже висока
б) Сульфуру;
Ромбічна сірка S8 — кристалічна речовина лимонно-жовтого кольору без запаху, трохи важча за воду, густина —2,07 г/см3, температура плавлення 112,8°С
Моноклітинна сірка S8 — утворюється в інтервалі температур 95,4–119,3°С. Кристали мають голчасту форму, важча за воду, густина — 1,96 г/см3
Пластична сірка Sn — довгі ланцюги, які легко розтягуються, густина — 2,046 г/см3, з часом перетворюється на ромбічну
в) Фосфору;
Білий форсор Р4 — воскоподібна речовина, з характерним часниковим запахом, нерозчинна у воді, але добре розчиняється в бензині, сірковуглеці й амоніаку, у темряві світиться, летка та легкоплавка (температура плавлення 44°С), температура займання 40°С, густина — 1,8 г/см3, дуже отруйна, реакційна здатність дуже висока
Червоний форсор Рn — порошок червоного кольору, без запаху, нерозчинний у воді й органічних розчинниках, нелеткий, температура займання — майже 260°С, густина – 2,3 г/см3, реакційна здатність низька
Чорний форсор Рn — м'яка кристалічна речовина чорного кольору з металічним блиском без запаху, ромбічної форми і шаруватої будови, жирна на дотик, нерозчинна у воді й органічних розчинниках, температура займання 490°С, температура плавлення 1000°С, неотруйна, напівпровідник, реакційна здатність середня
Вправа 3. Складіть рівняння реакцій і розгляньте їх як окисно-відновні:
а) сірки з магнієм, алюмінієм, воднем, киснем;
сірки з магнієм:
S + Mg = MgS
S0 + Mg0 → Mg+2S-2
Mg0 - 2e- -> Mg+2 2│2│1
Окисник S0 + 2e- -> S-2 2│ │1
сірки з алюмінієм:
3S + 2Al = Al2S3
S0 + Al0 → Al2+3S3-2
Al0 - 3e- -> Al+3 3│6│2
Окисник S0 +2e- -> S-2 2│ │3
сірки з воднем:
S + H2 = H2S
S0 + H20 → H2+1S-2
2H0 - 2e- -> 2H+1 2│2│1
Окисник S0 + 2e- -> S-2 2│ │1
сірки з киснем:
S + O2 = SO2
S0 + O20 → S+4O2-2
Відновник S0 -4e- -> S+4 4│4│1
O20 + 4e- -> 2O-2 4│ │1
б) кисню з міддю, воднем;
кисню з міддю:
O2 + 2Cu = 2CuO
O20 + Cu0 → Cu+2O-2
Cu0 -2e- ->Cu+2 2│4│2
Окисник O20 + 4e- -> 2O-2 4│ │1
кисню з воднем:
O2 + 2H2 = 2H2O
O20 + H20 → H2+1O-2
H20 - 2e- -> 2H+1 2│4│2
Окисник O20 + 4e- -> 2О-2 4│ │1
в) фосфору з киснем, сіркою, кальцієм;
фосфору з киснем:
4P + 5O2 = 2P2O5
P0 + O20 → P2+5O5-2
Відновник P0 -5e- ->P+5 5│20│4
O20 + 4e- -> 2O-2 4│ │5
фосфору з сіркою:
2P + 3S = P2S3
P0 + S0 → P2+3S3-2
Відновник P0 - 3e- -> P+3 3│6│2
S0 + 2e- -> S-2 2│ │3
фосфору з кальцієм:
2P + 3Ca = Ca3P2
P0 + Ca0 → Ca3+2P2-3
Ca0 - 2e- -> Ca+2 2│6│3
Окисник P0 + 3e- -> P-3 3│ │2
г) вуглецю з воднем, киснем, ферум (ІІ) оксидом, хром (ІІІ) оксидом.
вуглецю з воднем:
C + 2H2 = CH4
C0 + H20 → C+4H-1
ВІдновник C0 - 4e- -> C+4 4│4│1
H20 + 2e- -> 2H-1 2│ │2
вуглецю з киснем:
C + O2 = CO2↑
C0 + O20 → C+4O2-2
ВІдновник C0 - 4e- -> C+4 4│4│1
O20 + 4e- -> 2O-1 4│ │1
вуглецю з ферум (ІІ) оксидом:
С + 2FeO = 2Fe + CO2↑
C0 + Fe+2O → Fe0 + C+4O2↑
ВІдновник C0 - 4e- -> C+4 4│4│1
Fe+2 + 2e- -> Fe0 2│ │2
вуглецю з хром (ІІІ) оксидом:
3C + 2Cr2O3 = 4Cr + 3CO2↑
C0 + Cr2+3O3 → Cr0 + C+4O2↑
ВІдновник C0 - 4e- -> C+4 4│12│3
Cr+3 + 3e- -> Cr0 3│ │4
Вправа 4 Позначте прості речовини, що є алотропними модифікаціями одного елемента.
А сірка, сульфур (ІV) оксид
Б бор, бор оксид
В алмаз, фулерен
Г карбон, карбон (ІV) оксид
Відповідь: В
Вправа 5 Укажіть модифікацію Карбону, твердішу за сталь.
А фулерен
Б алмаз
В графен
Г графіт
Відповідь: В
Вправа 6 Укажіть просту речовину, що світиться в темряві.
А пластична сірка
Б червоний фосфор
В алмаз
Г білий фосфор
Відповідь: Г
Вправа 7 Позначте окисник і відновник у реакції, що відбувається за схемою:
ZnO + C → Zn + CO2↑.
А відновник С+2
Б окисник Zn0
В окисник Zn+2
Г відновник С0
Відповідь: В
Вправа 8 Під час згоряння вуглецю в атмосфері кисню утворився карбон (ІV) оксид об’ємом 112 л (н.у.). Обчисліть масу вуглецю й об’єм кисню, що прореагували.
Відомо: V(C)=112 л
Знайти: m(C)-?, V(O2)-?
Розв'язування
Записуємо рівняння реакції:
х г у л 112 л
C + O2 = CO2↑
12 г 22,4 л 22,4 л
M(С)=12 г/моль, маса 1 моль=12 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л
х=m(C)=12 г • 112 л : 22,4 л = 60 г
у=V(O2)=22,4 л • 112 л : 22,4 л = 112 л
Відповідь: 60 г вуглецю і 112 л кисню
Вправа 9 У лабораторії провели експеримент на відновні властивості водню. Крізь порошок купрум (ІІ) оксиду масою 1,6 г пропустили водень у надлишку. Обчисліть об’єм водню (н.у.), що витратився, і масу та кількість речовини міді, що утворилася.
Відомо: m(CuO)=1,6 г
Знайти: V(H2)-?, m(Cu)-?, v(Cu)-?
Розв'язування
Записуємо рівняння реакції:
1,6 г х л у г
CuO + H2 = Cu + H2O
80 г 22,4л 64 г
M(СuO)=80 г/моль, маса 1 моль=80 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л
M(H2)=2 г/моль, маса 1 моль=2 г
M(Сu)=64 г/моль, маса 1 моль=64 г
х=V(H2)=1,6 г • 22,4 л : 80 г=0,448 л
у=m(Cu)=1,6 г • 64 г : 80 г=1,28 г
v(Cu)=m(Cu):M(Cu)=1,28 г : 64 г/моль=0,02 моль
Відповідь: 0,448 л H2, 1,28 г і 0,02 моль Cu
Вправа 10 Цинк оксид масою 32,4 г повністю відновили вуглецем. Обчисліть масу цинку та об’єм карбон (ІV) оксиду (н.у.), що утворилися. Якій кількості речовини відповідає такий об’єм?
Відомо: m(ZnO)=32,4 г
Знайти: m(Zn)-?, V(CO2)-?, v(CO2)-?
Розв'язування
Записуємо рівняння реакції:
32,4 г x г у л
ZnO + C = Zn + CO2↑
81 г 65 г 22,4 л
M(ZnO)=81 г/моль, маса 1 моль=81 г
M(Zn)=65 г/моль, маса 1 моль=65 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л
x=m(Zn)=32,4 г • 65 г : 81 г=26 г
у=V(CO2)=32,4 г • 22,4 л : 81 г=8,96 л
v(CO2)=V(CO2):VM=8,96 л : 22,4 л/моль=0,4 моль
Відповідь: 26 г Zn, 8,96 л і 0,4 моль СО2