Перевірте себе
1. Як виявляють луги в розчині? За допомогою індикаторів. Вони змінюють своє забарвлення у розчинах лугів: лакмус і універсальний індикаторний папір набувають синього кольору, метиловий оранжевий - жовтого, фенолфталеїн - малинового.
2. Який індикатор є специфічним індикатором лужного середовища? Фенолфталеїн. Цим індикатором не можна виявити кислоту.
3. З якими речовинами реагують луги? З кислотними оксидами, кислотами та солями.
4. Що таке реакція нейтралізації? Реакція обміну між лугом і кислотою з утворенням солі та води.
5. За якої умови відбувається реакція лугів із солями в розчині? Коли б хоча один із продуктів реакції - нерозчинний.
Застосуйте свої знання й уміння
Вправа 1*. Прочитайте уривок літературного твору й прокоментуйте його. Поясніть, які висновки ви зробили для себе з прочитаного: «Ігорьок – так звати хлопчика – давній житель палати. В нього – непрохiднiсть стравоходу. Три роки тому, недоглянуте мамою, дитя випило пiвбанки каустичної соди (тривіальна назва натрій гідроксиду). Хлоп’я зовсім не знає смаку хрумкої шкоринки, зуби його не врізалися в м’якуш яблука, не розлузували горіхів. Во-їю тільки здогадується, яке то заласся, i відвертається, коли хтось при ньому розв’язує вузлика передачі». (Юрій Мушкетик. Крапля крові). З лугами треба поводитися обережно, бо вони роз'їдають шкіру, тканини (їдкі).
Вправа 2. Схарактеризуйте хімічні властивості лугів, складіть відповідні рівняння реакцій.
1. Змінюють забарвлення індикаторів: Дивись завдання 1.
2. Взаємодіють з кислотними оксидами, утворюючи сіль та воду:
2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
3. Взаємодіють з кислотами, утворюючи сіль та воду:
KOH + HCl = KCl + H2O
4. Взаємодіють з розчинами солей, один із продуктів реакції є нерозчинною сполукою.
2KOH + СuSO4 = K2SO4 + Cu(OH)2↓
Вправа 3. Відтворіть рівняння хімічних реакцій за наведеними фрагментами:
CuBr2 + 2KOH = Cu(OH)2 + 2KBr;
SO3 + 2NaOH = NaSO4 + H2O;
Ca(OH)2 + 2HNO2 = Ca(NO2)2 + 2H2O.
Вправа 4. Виберіть з переліку хімічні формули тих речовин, які реагують з натрій гідроксидом. Складіть рівняння відповідних реакцій та класифікуйте їх: CuCl2, BaO, SO2, HNO3, H3PO4, Au, Ca3(PO4)2, Mg(OH)2, KCl, FeSO4.
2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu(OH)2↓ Реакція обміну.
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O Реакція обміну
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O Реакція обміну (нейтралізації)
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O Реакція обміну (нейтралізації
NaOH + KCl = NaCl + H2O Реакція обміну (нейтралізації)
2NaOH + FeSO4 = Na2SO4 + Fe(OH)2↓ Реакція обміну
Вправа 5*. Проаналізуйте зміст уривка повідомлення ЗМІ: «…у цьому населеному пункті у питній воді підвищений уміст солей, зокрема Феруму (III). Жінки хутора навчилися обробляти червону воду гашеним вапном і таким чином використовувати її для побутових потреб». Поміркуйте й спробуйте пояснити, для чого забруднену воду обробляють гашеним вапном. Утворюється осад бурого кольору.
Використовуючи таблицю розчинності, складіть рівняння відповідних реакцій для трьох солей Феруму (ІІІ). Чи можна із цією ж метою використати негашене вапно? Відповідь підтвердьте хімічними рівняннями.
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 = 3CaCl2 + 2Fe(OH)3↓
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Fe(OH)3↓
2Fe(NO3)3 + 3Ca(OH)2 = 3Ca(NO3)2 + 2Fe(OH)3↓
Вправа 6*. Сталева арматура в бетоні захищена від корозії, оскільки цементний камінь має лужне середовище. На свіжих зламах бетону за допомогою індикатора можна визначити, чи достатня лужність для задовільного захисту від корозії. Розгляньте рисунок 25.5, поміркуйте й визначте, який індикатор було використано для визначення характеру середовища. Фенолфталеїн.
Вправа 7*. Проаналізуйте зміст уривка літературного твору: «Молодий торпедист, відчинивши під час обходу двері до акумуляторного відділення, побачив, що там хлюпається кислота, і до смерті перелякався. Згадавши, що каустична сода (тривіальна назва натрій гідроксиду) нейтралізує сірчану кислоту, він висипав до акумуляторної цілий сорокафунтовий пакет каустику». (Алістер Маклін. Одисея крейсера «Улісс»). Складіть рівняння реакції, описаної в цьому уривку, і класифікуйте її. Назвіть реагенти і продукти реакції.
NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O Реакція обміну (нейтралізації).
Реагенти: луг натрій гідроксид і розчин сульфатної кислоти.
Продукти реакції: сіль натрій сульфат і вода.
Вправа 8*. Проаналізуйте зміст уривка літературного твору: «Двоє в кают-компанії знімають кришку з першої батареї. У світлі аварійної лампи, що падає крізь люк, я бачу, що один з них тримає в лівій руці смужку синього лакмусового паперу, а правою направляє вимірювальний щуп, дістає його й змочує лакмусовий папірець. Я вилупився на цих двох, як на хлопчиків-служок біля вівтаря під час урочистої меси. Ледь чутно команди шефа: – Негайно влийте туди розчин вапна. Потім з’ясуйте, скільки банок витекло! Отже, у трюмній воді в акумуляторному відділенні міститься кислота». (Букхайм Лотар-Гюнтер.Човен). Складіть рівняння реакції, описаної в цьому уривку, і класифікуйте її. Назвіть реагенти і продукти реакції.
NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O Реакція обміну.
Реагенти: луг натрій гідроксид і сульфатна кислота.
Продукти реакції: сіль натрій сульфат і вода.
Na2SO4 + Ca(OH)2 = NaOH + CaSO4 Реакція обміну.
Реагенти: сіль натрій сульфат і кальцій гідроксид.
Продукти реакції: луг натрій сульфат і вода.
Вправа 9. Обчисліть масу (г) калій гідроксиду, необхідного для повної нейтралізації розчину, який містить нітратну кислоту масою 126 г.
Відомо: m(HNO3)=126 г. Знайти: m(КОН)-?
Розв'язування.
І спосіб
Кількість речовини заданої маси обчислюємо за формулою: n=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, тому M(HNO3)=63 г/моль.
n(HNO3)=m(HNO3):M(HNO3)=126 г:63 г/моль=2 моль
Записуємо хімічне рівняння: HNO3+KOH=KNO3+H2O
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль нітратної кислоти з 1 моль калій гідроксиду, записуємо співвідношення речовин n(HNO3):n(KOH)=1:1, кількості речовини однакові, тому:
n(KOH)=n(HNO3)=2 моль
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(KOH)=Ar(K)+Ar(O)+Ar(H)=39+16+1=56, тому M(KOH)=56 г/моль.
m(KOH)=n(KOH)•M(KOH)=2 моль•56 г/моль = 112 г
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
а) Записуємо хімічне рівняння:
126 г х г
HNO3 + KOH = KNO3 + H2O
63 г 56 г
Над формулами сполук HNO3 і KOH записуємо наведену в умові задачі масу кислоти (126 г) і невідому масу гідроксиду (х г), а під формулами сполук - масу відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль нітратної кислоти NiCl2 з 1 моль калій гідроксиду КOH.
Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+3•Ar(O)=1+14+3•16=63, тому
M(HNO3)=63 г/моль. Маса 1 моль=63 г.
Mr(KOH)=Ar(K)+Ar(O)+Ar(H)=39+16+1=56, тому
M(KOH)=56 г/моль. Маса 1 моль=56 г.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції 63 г HNO3 реагує з 56 г КOH,
за умовою задачі 126 г HNO3 - з х г KOH.
63 г / 126 г = 56 г / х г
х г • 63 г = 56 г • 126 г
х = 56 г • 126 г : 63 г
х = m(КOH)=112 г.
Відповідь: 112 г.
Вправа 10. Обчисліть масу (г) гашеного вапна, необхідного для поглинання вуглекислого газу об’ємом 448 л (н. у).
Відомо: V(СO2)=448 л. Знайти: m(Ca(OH)2)-?
Розв'язування.
Кількість речовини заданого об'єму обчислюємо за формулою: n=V/Vm, де Vm - постійна величина і за н.у. чисельно доравнює 22,4 л/моль.
n(CO2)=V(CO2)/Vm=448 л : 22,4 л/моль = 20 моль
Записуємо хімічне рівняння: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль кальцій гідроксиду і 1 моль вуглекислого газу, записуємо співвідношення речовин n(Сa(OH)2):n(CO2)=1:1, кількості речовин однакові, тому:
n(Са(ОН)2)=n(СО2)=20 моль
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mrг/моль.
Mr(Ca(OH)2)=Ar(Ca)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=40+2•16+2•1=74, тому
M(Ca(OH)2)=74 г/моль.
m(Ca(OH)2)=n(Ca(OH)2)•M(Ca(OH)2)=20 моль•74 г/моль =1480 г=
= 1 кг 480 г.
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
а) Записуємо хімічне рівняння:
х г 448 л
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
74 г 22,4 л
Над формулами сполук CO2 і Ca(OH)2 записуємо наведений в умові задачі об'єм вуглекислого газу (448 л) і невідому масу кальцій гідроксиду (х г), а під формулами сполук - об'єм і масу відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кальцій гідроксиду й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль кальцій гідроксиду Са(ОН)2 і 1 моль вуглекислого газу СО2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Mr(Ca(OH)2)=Ar(Ca)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=40+2•16+2•1=74, тому
M(Ca(OH)2)=74 г/моль. Маса 1 моль = 74 г.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції 22,4 л СО2 прореагувало з 74 г Са(OH)2,
за умовою задачі 448 л СО2 - з х г Са(OH)2.
22,4 л / 448 л = 74 г / х г
х г • 22,4 л = 448 л • 74 г
х = 448 л • 74 г : 22,4 л
х = m(Ca(OH)2)=1480 г=1 кг 480 г.
Відповідь: 1 кг 480 г.
Вправа 11. Обчисліть масу (г) нікель (ІІ) гідроксиду, який утвориться внаслідок реакції обміну між нікель (ІІ) хлоридом кількістю речовини 0,5 моль і достатньою кількістю розчину натрій гідроксиду.
Відомо: n(Ni(OH)2)=0,5 моль. Знайти: m(NiCl2)-?
Розв'язування.
І спосіб
Записуємо хімічне рівняння: NiCl2 + 2NaOH = Ni(OH)2↓ + 2NaCl
На кількісні співвідношення речовин вказують коефіцієнти рівняння. Беручи до уваги те, що прореагувало 1 моль нікель (ІІ) хлориду з утворенням 1 моль нікель (ІІ) гідроксиду, записуємо співвідношення речовин n(NiCl2):n(Ni(OH)2)=1:1, кількості речовини однакові, тому: n(Ni(OH)2)=n(NiCl2)=0,5 моль
Масу заданої кількості речовини обчислюємо за формулою: m=n●M, де M=Mr г/моль.
Mr(Ni(OH)2)=Ar(Ni)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=59+2•16+2•1=93, тому
M(Ni(OH)2)=93 г/моль.
m(Ni(OH)2)=n(Ni(OH)2)•M(Ni(OH)2)=0,5 моль•93 г/моль = 46,5 г
ІІ спосіб
Цю задачу можна розв'язати в інший спосіб - складанням пропорції.
Записуємо хімічне рівняння:
0,5 моль х г
NiCl2 + 2NaOH = Ni(OH)2↓ + 2NaCl
1 моль 93 г
Над формулами сполук NiCl2 і Ni(OH)2 записуємо наведену в умові задачі кількість речовини солі (0,5 моль) і невідому масу гідроксиду (х г), а під формулами сполук - кількість речовини і масу відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) нікель (ІІ) гідроксиду й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль нікель (IІ) хлориду NiCl2 з утвореннм 1 моль нікель (ІІ) гідроксиду Ni(OH)2.
Mr(Ni(OH)2)=Ar(Ni)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=59+2•16+2•1=93, тому
M(Ni(OH)2)=93 г/моль. Маса 1 моль = 93 г.
Складаємо пропорцію й розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 1 моль NiCl2 утворюється 93 г Ni(OH)2,
за умовою задачі з 0,5 моль NiCl2 - з х г Ni(OH)2.
1 моль / 0,5 моль = 93 г / х г
х г • 1 моль = 0,5 моль • 93 г
х = 0,5 моль • 93 : 1 моль
х = m(Ni(OH)2)=46,5 г.
Відповідь: 46,5 г.