Завдання для самоконтролю
Вправа 1. Які речовини належать до класу основ і як їх класифікують? Сполуки, що складаються з йона металічного елемента і гідроксогрупи ОН-. За розчинність у воді основи поділяються на: розчинні (луги) і нерозчинні.
Наведіть приклади.
Розчинні (луги): KOH, NaOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2
Нерозчинні: Cu(OH)2, Cu(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3
Вправа 2. Поясніть, чому гідроксильна група має сумарний ступінь окиснення -1. Ступінь окиснення Оксигену -2, а Гідрогену +1, тому сумарний ступінь окиснення гідроксильної групи -1 (-2+1=-1)
Вправа 3. Розкажіть, що вам відомо про натрій гідроксид. Розповідь супроводжуйте рівняннями реакцій.
Фізичні властивості: за звичайних умов тверда речовина білого кольору, милка на дотик, добре розчинна у воді (є лугом), дуже їдка, тому її називають ще їдкий натр.
Хімічні властивості лугу натрій гідроксиду:
1. Змінює забарвлення індикаторів.
2. Реагує з кислотами з утворенням солі і води.
NaOH + HCl = NaCl + H2O
3. Реагує з кислотними оксидами з утворенням солі (тієї кислоти, яка відповідає кислотному оксиду) і води.
2NaOH + CO2=Na2CO3 + H2O
4. Реагує з солями з утворенням гідроксиду і солі. Усі реагенти мають бути розчинні, а один із продуктів реакції випадати в осад.
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓+ Na2SO4
Вправа 4. Напишіть рівняння реакцій, що ілюструють хімічні властивості КОН і Fe(OH)2.
| КОН - луг | Fe(OH)2 - нерозчинна основа |
|
1. KOH + HCl = KCl + H2O реагує з кислотами 2. 2KOH + SO2 = K2SO3 + H2O реагує з кислотними оксидами 3. 2KOH + FeCl2 = 2KCl + Fe(OH)2↓ реагує з розчинами солей |
1. Fe(OH)2↓+ 2HCl = FeCl2 + 2H2O реагує з кислотами 2. Fe(OH)2↓= FeO + H2O розкладається при нагріванні |
Вправа 5. Як здійснити перетворення:
Са->СаО->Са(ОН)2->Са((NO)3)2? Напишіть відповідні рівняння реакцій.
2Ca + O2 = 2CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O
Вправа 6. Обчисліть масову частку Кальцію у кальцій гідроксиді.
Mr(Ca)=Ar(Ca)=40
Mr(Ca(OH)2) = Ar(Ca)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=40+2•16+2•1=74
ω(Ca)=Mr(Ca)/Mr(Ca(OH)2)=40:74=0,54,
або, помноживши це значення на 100%, одержимо 54%
Відповідь: ω(Ca)=0,54 або 54%.
Вправа 7. Який об'єм (н. у.) сульфур(ІV) оксиду можна поглинути розчином, що містить барій гідроксид кількістю речовини 3 моль.
Відомо: ν(Ва(ОH)2)=3 моль. Знайти V(SO2)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
3 моль х л
Ba(OH)2 + SO2 = BaSO3↓ + H2O
1 моль 22,4 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль барій гідроксиду Ba(OH)2 з 1 моль сульфур (IV) оксидом SО2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
3 моль / 1 моль = х г / 22,4 л, звідси
х г • 1 моль = 3 моль • 22,4 л
х=3 моль • 22,4 л / 1 моль
х=67,2 л.
Відповідь: V(SO2)=67,2 л.
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: Ba(OH)2+SO2=BaSO3+H2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль барій гідроксиду Ва(ОН)2 з 1 моль сульфур (IV) оксидом SO2, кількості речовин однакові. Отже, якщо в реакцію вступає 3 моль барій гідроксиду, то вступить така ж кількість речовини сульфур (IV) оксиду, тому
v(SO2)=v(Ba(OH)2)=3 моль.
Знаходимо об'єм сульфур (IV) оксиду кількістю речовини 3 моль за формулою V=v•VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.
V(SO2)=v(SO2)•VM=3 моль•22,4 л/моль=67,2 л.
Відповідь: V(SO2)=67,2 л.
Додаткові завдання
Вправа 8. У результаті прожарювання алюміній гідроксиду масою 312 г можна добути алюміній оксид масою:
| А 21 г | Б 51 г | В 102 г | Г 204 г |
Відомо: m(Al(OH)3)=312 г. Знайти: m(Al2О3)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
312 г х г
2Al(OH)3 = Al2О3 + 3H2O
156 г 102 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклали 2 моль алюміній гідроксиду Al(OH)3 з утворенням 1 моль алюміній оксиду Al2О3. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, маси 2 моль алюміній гідроксиду і 1 моль алюміній оксиду.
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, M(Al(OH)3)=78 г/моль.
Маса 1 моль=78 г, а маса 2 моль=156 г.
Mr(Al2O3)=2•Ar(Al)+3•Ar(O)=2•27+3•16=102, M(Al2O3)=102 г/моль.
Маса 1 моль=102 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
312 г / 156 г = х г / 102 г, звідси
х г • 156 г = 312 г • 102 г
х=312 г • 102 г / 156 г
х=204 г
Відповідь: m(Al2О3)=204 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 2Al(OH)3=Al2О3+3H2O
Обчислюємо кількість речовини алюміній гідроксиду масою 312 г за формулою y=m/M, де М=Мr г/моль.
Mr(Al(OH)3)=Ar(Al)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=27+3•16+3•1=78, M(Al(OH)3)=78 г/моль
ν(Al(OH)3)=312 г : 78 г/моль=4 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклали 2 моль алюміній гідроксиду Al(OH)3 з утворенням 1 моль алюміній оксиду Al2О3, кількість речовини алюміній оксиду у 2 рази менша, ніж кількість речовини алюміній гідроксиду. Отже, якщо розклали 4 моль алюміній гідроксиду, то утвориться алюміній оксид кількістю речовини у 2 рази меншою, тому v(Al2O3)=v(Al(OH)3):2=4 моль:2=2 моль.
Знаходимо масу алюміній оксиду кількістю речовини 2 моль за формулою m=ν•M, де М=Мr г/моль.
Mr(Al2O3)=2•Ar(Al)+3•Ar(O)=2•27+3•16=102 M(Al2O3)=102 г/моль
m(Al2O3)=n(Al2O3)•M(Al2O3)=2 моль•102 г/моль=204 г
Відповідь: m(Al2О3)=204 г.
Вправа 9*. Який об'єм (н. у.) водню виділиться, якщо розчинити у воді лужноземельний метал кількістю речовини 0,5 моль?
Відомо: Ме - лужноземельний метал (двовалентний елемент),
ν(Ме)=0,5 моль. Знайти: V(Н2)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
0,5 моль х л
Ме + 2Н2О = Ме(ОН)2 + H2↑
1 моль 22,4 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль металу Ме з утворенням 1 моль водню Н2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
0,5 моль / 1 моль = х г / 22,4 л, звідси
х г • 1 моль = 0,5 моль • 22,4 л
х=0,5 моль • 22,4 л / 1 моль
х=11,2 л.
Відповідь: V(Н2)=11,2 л.
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: Ме+2Н2О=Ме(ОН)2+H2↑
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль металу Ме з утворенням 1 моль водню Н2, кількості речовин однакові. Отже, якщо в реакцію вступає 0,5 моль металу, то в результаті реакції утвориться така ж кількість речовини водню, тому
v(Н2)=v(Ме)=0,5 моль.
Знаходимо об'єм водню кількістю речовини 0,5 моль за формулою V=v•VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.
V(Н2)=v(Н2)•VM=0,5 моль•22,4 л/моль=11,2 л.
Відповідь: V(Н2)=11,2 л.
Вправа 10*. У наслідок спалювання двовалентного металу масою б г утворився його оксид масою 8,4 г. Який це метал? Яку масу гідроксиду можна добути, якщо утворений оксид розчинити у воді?
Відомо: Ме - двовалентний метал, m(Ме)=6 г, m(MeO)=8,4 г.
Знайти: Ме-?, m(Ca(OH)2)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
6 г 8,4 г
2Ме + О2 = 2МеО
2•х г 2•(х+16) г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прорегувало 2 моль металу Ме з утворенням 2 моль оксиду МеО. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, маси 2 моль.
Позначимо відносну молекулярну масу металу через х.
Mr(Ме)=х, тому M(Ме)=х г/моль.
Маса 1 моль=х г, а маса 2 моль=2•х г.
Mr(МеO)=Ar(Ме)+Ar(O)=х+16, тому M(МеО)=х+16 г/моль.
Маса 1 моль=х+16 г, а маса 2 моль =2•(х+16) г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію для обчислення маси 1 моль металу і розв'язуємо її.
6 / 2•х = 8,4 / 2•(х+16), звідси
6 • 2•(х+16) = 8,4 • 2•х /2
6 • (х+16) = 8,4 • х
6 • х + 96 = 8,4 • х
8,4 • х - 6 • х = 96
2,4 • х =96
х = 96 : 2,4
х = 40
Oтже, маса 1 моль = 40 г, тому М(Ме)=40 г/моль, а Мr(Me)=40. За Періодичною системою визначаємо, що цей елемент Кальцій.
Записуємо рівняння реакції:
8,4 г х г
СаО + Н2О = Са(ОН)2
56 г 74 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій оксиду СаO з утворенням 1 моль кальцій гідроксиду Са(ОН)2. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, маси 1 моль.
Mr(СаO)=Ar(Са)+Ar(O)=40+16=56, M(СаО)=56 г/моль.
Маса 1 моль=56 г.
Mr(Са(ОН)2)=Ar(Ca)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=40+2•16+2•1=74
M(Ca(OH)2)=74 г/моль. Маса 1 моль=74 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
8,4 г / 56 г = х г / 74 г, звідси
х г • 56 г = 8,4 г • 74 г
х=8,4 г • 74 г / 56 г
х=11,1 г
Відповідь: m(Ca(OH)2)=11,1 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 2Ме+О2=2МеО
Обчислюємо кількість речовини металу масою 6 г за формулою y=m/M, де М=Мrг/моль.
Позначимо молекулярну масу металу через х:
Mr(Ме)=х, тоді M(Ме)=х г/моль
ν(Ме)=m(Me) : M(Me)=6 г : х г/моль=6/х моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль металу Ме з утворенням 2 моль оксиду МеО, кількості речовин однакові. Отже, якщо прореагувало 6/х моль металу, то утвориться така ж кількість речовини оксиду, тому v(МеO)=v(Ме)=6/х моль.
За формулою v=m/M, де М=Мr г/моль.
Mr(МеO)=Мr(Ме)+Ar(O)=х+16, тому M(МеO)=х+16 г/моль
Підставивши значення у формулу, отримаємо рівняння:
8,4 /(х + 16) = 6/х, звідси
6 • (х+16) = 8,4 • х
6 • х + 96 = 8,4 • х
8,4 • х - 6 • х = 96
2,4 • х = 96
х = 96 : 2,4
х = 40
Oтже, М(Me)=40 г/моль, тому Mr(Ме)=40. За Періодичною системою визначаємо, що цей елемент Кальцій.
Записуємо рівняння реакції: СаО+Н2О=Са(ОН)2
Обчислюємо кількість речовини кальцій оксиду масою 8,4 г за формулою y=m/M, де М=Мr г/моль.
Mr(СаO)=Ar(Са)+Ar(O)=40+16=56, M(СаО)=56 г/моль
ν(СаO)=m(CaO):M(CaO)=8,4 г : 56 г/моль=0,15 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій оксиду СаO з утворенням 1 моль кальцій гідроксиду Са(ОН)2, кількості речовин однакові. Отже, якщо в реакцію вступає 0,15 моль кальцій оксиду, то утворюється така ж кількість речовини кальцій гідроксиду, тому
v(Са(ОН)2)=v(СаO)=0,15 моль.
Знаходимо масу кальцій гідроксиду кількістю речовини 0,15 моль за формулою m=ν•M, де М=Мr г/моль.
Mr(Са(ОН)2)=Ar(Ca)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=40+2•16+2•1=74
M(Ca(OH)2)=74 г/моль
m(Са(ОН)2)=n(Са(ОН)2)•M(Са(ОН)2)=0,15 моль•74 г/моль=11,1 г
Відповідь: m(Са(ОН)2)=11,1 г.
Вправа 11*. Унаслідок взаємодії з водою одновалентного металу масою 19,5 г виділився водень об'ємом 5,6 л (н. у.). Назвіть метал і обчислить кількість речовини води, необхідної для взаємодії з металом зазначеної маси.
Відомо: Ме - одновалентний елемент, m(Ме)=19,5 г. Знайти: Ме-?, V(H2О)-?
Розв'язування:
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
19,5 г 5,6 л
2Me + 2H2O = 2MeOH + H2↑
2•х г 22,4 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль металу Ме з утворенням 1 моль водню Н2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л). Обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) металу й, відповідно, масу 1 моль. Позначимо відносну молекулярну масу металу через х:
Mr(Ме)=х, тоді M(Ме)=х г/моль.
Маса 1 моль=х г, а маса 2 моль=2•х г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію для знаходження маси 1 моль металу і розв'язуємо її.
19,5 г / (2 • x) г = 5,6 л / 22,4 л, звідси
(2 • x) г • 5,6 л = 19,5 г • 22,4 л
х = 19,5 г • 22,4 л / 2 • 5,6 л
х = 39 г
Oтже, маса 1 моль=39 г, тому М(Ме)=39 г/моль, а Мr(Me)=39. За Періодичною системою визначаємо, що цей елемент Калій.
Знаходимо кількість речовини калію масою 19,5 г за формулою v=m/M, де М=Мr г/моль.
v(K)=m(K)/M(K)=19,5 г : 39 г/моль=0,5 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль калію К з 2 моль води Н2О, кількості речовин однакові, тому v(Н2О)=v(K)=0,5 моль.
Відповідь: Калій, v(H2O)=0,5 моль.
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 2Me+2H2O=2MeOH+H2↑
Обчислюємо кількість речовини водню об'ємом 5,6 л за формулою v=V/VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль
ν(H2)=V(H2):VM=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль металу Ме з утворенням 1 моль водню Н2, кількість речовини металу у 2 рази більша, ніж кількість речовини водню. Отже, якщо утворилося 0,25 моль водню, то в реакцію вступить метал кількістю речовини у 2 рази більшою, тому
v(Ме)=2•v(H2)=2•0,25 моль=0,5 моль.
З формули m=ν•M знаходимо молярну масу М=m/ν.
М(Ме)=m(Me)/v(Me)=19,5 г : 0,5 моль=39 г/моль, Mr(Me)=Ar(Me)=39.
За Періодичною системою визначаємо, що цей елемент Калій.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль калію з утворенням 2 моль води, кількості речовин однакові, тому
v(H2O)=v(K)=0,5 моль.
Відповідь: Калій, n(H2О)=0,5 моль.