Вправа 1 Наведіть приклади груп солей, найбільш поширених у природі.
Хлориди, карбонати, силікати, сульфати, нітрати, ортофосфати
Вправа 2 Поясніть поширення в природі та застосування:
а) хлоридів; У природі вони поширені у складі мінералів сильвініту, галіту, кристалічному натрій хлориді. Натрій хлорид застосовують в харчовій промисловості, медицині. Натрій та калій хлориди використовують для добування лужних металів натрію та калію, їхніх гідроксидів і галогену хлору методом електролізу їхніх розплавів.
б) карбонатів; У природі вони поширені у складі мінералів мармуру, вапняка, крейди, доломіту, гельмею, сидериту. Вапняк використовують як будівельний матеріал, з нього добувають кальцій оксид (негашене вапно), а з нього кальцій гідроксид (гашене вапно), вапнують ґрунти, що мають високу кислотність. Мармур застосовують у будівництві й архітектурі як облицювальний та декоративний матеріал, виготовляють скульптури, статуетки, різьблені барельєфи. Крейду використовують у паперовій та гумовій промисловості як наповнювач, у будівництві, входить до складу зубного порошку.
в) силікатів; У природі трапляються як слюда, сланці, є в глині. Слюду застосовують в електротехніці, як добрий ізолятор, в сільському господарстві, облицьовують нею дерев'яні вироби. Сланці використовують як паливо. З білої глини виготовляють посуд, цеглу й черепицю, застосовують для виробництва фарб, цементу, мила, гуми, у паперовій промисловості.
г) сульфатів; У природних умовах це здебільшого кристалогідрати, найпоширеніші з них є гіпс CaSO4•2H2O, мідний купорос CuSO4•5H2O, глауберова сіль Na2SO4•10H2O, гірка сіль MgSO4•7H2O, залізний купорос FeSO4•7H2O. Гіпс застосовують у будівельній і архітектурній справі, у медицині. Залізний і мідний купороси застосовують для боротьби зі шкідниками рослин, для виробництва фарб. Цинковий купорос є добрим антисептиком, застосовують як мікродобриво. Натрій сульфат застосовують у виробництві скла, калій сульфат — як калійне добриво, магній сульфат — у паперовій та текстильній промисловості.
ґ) нітратів; Використовують як мінеральні добрива, у виробництві чорного пороху та вибухових речовин, а також сірників. Аргентум (І) нітрат застосовують в медицині, для виготовлення фото- й рентгенівських плівок, для посріблення багатьох металевих виробів.
д) ортофосфатів. У природі трапляються в складі гірських порід фосфоритів та апатитів. Фосфорити застосовують як фосфорні добрива та для виробництва ортофосфатної кислоти.
Вправа 3 Глина містить у своєму складі алюміній оксид з масовою часткою 25%. Обчисліть масу алюміній оксиду, що можна виділити з глини масою 500 кг.
Відомо: m((глини)=500 кг, w(Al2O3)=25%
Знайти: m(Al2O3)-?
Розв'язування
І спосіб
m(Al2O3)=m(глини)•w(Al2O3):100%=500 кг • 25% : 100%=125 кг
ІІ спосіб
Те, що масова частка оксиду становить 25%, означає, що
в 100 г глини міститься 25 г Al2O3, а
в 500000 г глини - х г Al2O3
100 г / 500000 г = 25 г / x г
х г • 100 г = 25 г • 500000 г
х=m(Al2O3)=25 г • 500000 г : 100 г = 125000 г=125 кг
Відповідь: 125 кг
Вправа 4 Обчисліть масову частку кальцій сульфату в складі гіпсу.
Відомо: гіпс CaSO4•2H2O
Знайти: w(CaSO4)-?
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу й, відповідно, масу 1 моль гіпсу та безводної солі.
M(CaSO4•2H2O)=172 г/моль, M(CaSO4)=136 г/моль
Маса 1 моль m(СaSO4•2H2O)=172 г,
маса 1 моль m(СaSO4)=136 г.
2. Обчислюємо масову частку солі СaSO4 в складі гіпсу:
w(СaSO4)=m(СaSO4)/m(СаSO4•2H2O)=136 г:172 г=0,791, або,
помноживши це значення на 100%, одержимо 79,1%
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу й, відповідно, масу 1 моль кристалогідрату та безводної солі.
M(CaSO4•2H2O)=172 г/моль, маса 1 моль=172 г
M(CaSO4)=136 г/моль, маса 1 моль=136 г
2. Обчислюємо масу CaSO4 у 100 г СaSO4•2H2O, тобто масову частку солі в складі гіпсу:
у 172 г CaSO4•2H2O міститься 136 г CaSO4, а
в 100 г CaSO4•2H2O - x г CaSO4
172 г / 100 г = 136 г / x г
х г • 172 г = 136 г • 100 г
х=136 г • 100 г : 172 г = 79,1 г, тобто w(CaSO4)=79,1%
Відповідь: 79,1%
Вправа 5 На амоній сульфат масою 13,2 г подіяли надлишком калій гідроксиду. Обчисліть масу солі й об’єм газу (н.у.), що утворилися внаслідок реакції. Назвіть сіль і газ.
Відомо: m((NH4)2SO4)=13,2 г
Знайти: v(NaCl)-?, V(NH3)-?
Розв'язування
I cпосіб
Записуємо рівняння реакції:
13,2 г x г у л
(NH4)2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2NH3↑ + 2H2O
132 г 174 г 44,8 л
M((NH4)2SO4)=132 г/моль, маса 1 моль=132 г
M(K2SO4)=174 г/моль, маса 1 моль=174 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, а 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 г
x=m(K2SO4)=13,2 г • 174 г : 132 г=17,4 г
y=V(NH3)=13,2 г • 44,8 л : 132 г=4,48 л
II спосіб
M((NH4)2SO4)=132 г/моль
v((NH4)2SO4)=m((NH4)2SO4):M((NH4)2SO4)=13,2 г : 132 г/моль=0,1 моль
Записуємо рівняння реакції: (NH4)2SO4+2KOH=K2SO4+2NH3↑+2H2O
За рівнянням реакції v((NH4)2SO4):v(K2SO4):v(NH3)=1:1:2, тому
v(K2SO4)=v((NH4)2SO4)=0,1 моль
v(NH3)=2•v((NH4)2SO4)=2•0,1 моль=0,2 моль
M(K2SO4)=174 г/моль
m(K2SO4)=v(K2SO4)•M(K2SO4)=0,1 моль•174 г/моль=17,4 г
V(NH3)=v(NH3)•VM=0,2 моль•22,4 л/моль=4,48 л
Відповідь: 17,4 г калій сульфату і 4,48 л амоніаку
Вправа 6 Натрій силікат масою 61 г піддали дії хлоридної кислоти, що містить HCl масою 39 г. Обчисліть маси утворених продуктів. Назвіть продукти реакції.
Відомо: m(Na2SiO3)=61 г, m(HCl)=39 г
Знайти: m(NaCl)-?, v(H2SiO3)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
61 г x г у г z г
Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3↓
122 г 73 г 117 г 78 г
M(Na2SiO3)=122 г/моль, маса 1 моль=122 г
M(HCl)=36,5 г/моль, маса 1 моль=36,5 г, а маса 2 моль=73 г/моль
M(NaCl)=58,5 г/моль, маса 1 моль=58,5 г, а маса 2 моль=117 г
M(H2SiO3)=78 г/моль, маса 1 моль=78 г
x=m(HCl)=61 г • 73 г : 122 г=36,5 г
Для повної взаємодії 61 г Na2SiO3 треба взяти HCl масою 36,5 г, а за умовою задачі маса цієї кислоти становить 39 г, отже, хлоридна кислота — у надлишку, тому розрахунок здійснюємо за масою натрій силікатом.
у=m(NaCl)=61 г • 117 г : 122 г=58,5 г
z=m(H2SiO3)=61 г • 78 г : 122 г=39 г
ІІ спосіб
M(Na2SiO3)=122 г/моль, M(HCl)=36,5 г/моль
v(Na2SiO3)=m(Na2SiO3):M(Na2SiO3)=61 г : 122 г/моль=0,5 моль
v(HCl)=m(HCl):M(HCl)=39 г : 36,5 г/моль=1,06 моль
Записуємо рівняння реакції: Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓
За рівнянням реакції 1 моль Na2SiO3 реагує з 2 моль HCl. Отже, з 0,5 моль Na2SiO3 прореагує удвічі більша кількість речовини, тобто 1 моль HCl, але кількість речовини цієї кислоти становить 1,06 моль, отже, її взято в надлишку, тому розрахунок здійснюємо за даними натрій силікату.
За рівнянням реакції v(Na2SiO3):v(NaCl):v(H2SiO3)=1:2:1, тому
v(NaCl)=2•v(Na2SiO3)=2•0,5 моль=1 моль
v(H2SiO3)=v(Na2SiO3)=0,5 моль
M(NaCl)=58,5 г/моль, M(H2SiO3)=78 г/моль
m(NaCl)=v(NaCl)•M(NaCl)=1 моль•58,5 г/моль=58,5 г
m(H2SiO3)=v(H2SiO3)•M(H2SiO3)=0,5 моль•78 г/моль=39 г
Відповідь: 58,5 г натрій хлориду і 39 г силікатної кислоти
Вправа 7 Кальцій карбонат кількістю речовини 0,4 моль прореагував із силіцій (ІV) оксидом кількістю речовини 5 моль. Обчисліть масу й об’єм (н.у.) утворених продуктів реакції. Назвіть речовини, що утворилися.
Відомо: v(CaCO3)=0,4 моль, v(SiO2)=5 моль
Знайти: m(H2SiO3)-?, v(H2SiO3)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
0,4 моль x моль у г z л
CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑
1 моль 1 моль 116 г 22,4 л
M(CaSiO3)=116 г/моль, маса 1 моль=116 г
За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л
x=v(SiO2)=0,4 моль • 1 моль : 1 моль=0,4 моль
Для повної взаємодії 0,4 моль CaCO3 треба взяти SiO2 кількістю речовини 0,4 моль, а за умовою задачі кількість речовини цього оксиду становить 5 моль, отже, силіцій (IV) оксид — у надлишку, тому розрахунок здійснюємо за кількістю речовини кальцій карбонату.
у=m(CaSiO3)=0,4 моль • 116 г : 1 моль=46,4 г
z=V(CO2)=0,4 моль • 22,4 л : 1 моль=8,96 л
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2↑
За рівнянням реакції 1 моль CaCO3 реагує з 1 моль SiO2. Отже, з 0,4 моль CaCO3 прореагує 0,4 моль SiO2, але кількість речовини цього оксиду становить 0,5 моль, отже, його взято в надлишку, тому розрахунок здійснюємо за даними кальцій карбонату.
За рівнянням реакції v(CaCO3):v(CaSiO3):v(CO2)=1:1:1, тому
v(CaSiO3)=v(CO2)=v(CaCO3)=0,4 моль
M(CaSiO3)=116 г/моль
m(CaSiO3)=v(CaSiO3)•M(CaSiO3)=0,4 моль•116 г/моль=46,4 г
V(CO2)=v(CaO2)•M(CO2)=0,4 моль•22,4 л/моль=8,96 л
Відповідь: 46,4 г кальцій силікату і 8,96 л карбон (IV) оксиду