Вправа 265. Запропонуйте якомога більше способів добування цинк оксиду. Напишіть рівняння відповідних реакцій.
2Zn + O2 = 2ZnO
2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑
Zn(OH)2↓ = ZnO + H2O (при t0C)
2Zn(NO3)2 = 2ZnO + 4NO2 + O2↑ (при t0C)
ZnCO3 = ZnO + CO2↑ (при t0C)
Оксиди добувають за допомогою реакцій простих або складних речовин з киснем, а також за допомогою термічного розкладу оксигеновмісних сполук (нерозчинних гідроксидів, оксигеновмісних кислот і солей, що утворені газуватими оксидами).
Вправа 266. Укажіть у поданому переліку формули сполук, які розкладаються при нагріванні: H2SiO3, CuSО4, Fe(PO3)3, NaOH, MgCO3, Pb(OH)2, H3BО3.
Нерозчинні основи, оксигеновмісні кислоти та солі, що утворені газуватими оксидами, при нагріванні розкладаються на відповідні оксиди.
Напишіть відповідні хімічні рівняння.
H2SiO3 = SiO2 + H2O
MgCO3 = MgO + CO2↑
Pb(OH)2↓ = PbO + H2O
Вправа 267. Допишіть схеми реакцій розкладу і перетворіть їх на хімічні рівняння:
а) 2Fe(OH)3↓ = Fe2O3 + 3Н2O;
Mn(OH)2↓ = MnO + H2O;
б) 2HNO2 = N2O3 + Н2O;
H2TiO3 = ТіO2 + H2O
Вправа 268. На хімічних заводах сульфатну кислоту добувають, здійснюючи реакцію сульфур (ІV) оксиду з киснем, під час якої утворюється сульфур (VІ) оксид, а потім — реакцію цього оксиду з водою. Які з наведених нижче способів добування сульфур (ІV) оксиду можна застосовувати у промисловості:
1) термічний розклад сульфур (VІ) оксиду: 2SO3 = 2SO2 + O2;
2) згоряння сірки: S + O2 = SO2;
3) термічний розклад солі Аргентуму: 2Ag2SO3 = 4Ag + O2↑ + 2SO2↑;
4) випалювання на повітрі сульфідних мінералів (поліметалічних руд): 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2↑.
Вибір способів обґрунтуйте. Промислові методи передбачають використання доступних і дешевих речовин за мінімально можливих енергозатрат.
Вправа 269. Обчисліть об'єми оксидів Карбону (ІV) і Сульфуру (ІV) (у перерахунку на нормальні умови), які утворюються при згорянні 19 г карбон (IV) сульфіду в надлишку кисню.
Дано: m(CS2)=19 г. Знайти: V(СO2)-?, V(SO2)-?
Розв'язування:
І спосіб
Складаємо хімічне рівняння:
19 г х л у л
CS2 + 3O2 = CO2 + 2SO2
76 г 22,4 л 44,8 л
Над формулами сполук CS2 і CO2 та SO2 записуємо наведену в умові задачі масу солі (19 г) і невідомі об'єми газів (х л і у л відповідно), а під формулами сполук - масу і об'єм відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) карбон (IV) сульфіду й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль cолі CS2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2 та 2 моль сірчистого газу SO2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 2 моль займуть об'єм 44,8 л).
Mr(СS2)=Ar(C)+2•Ar(S)=12+2•32=76,, M(CS2)=76 г/моль.
Маса 1 моль=76 г.
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо її.
Пропорція для обчислення об'єму вуглекислого газу:
за рівнянням реакції з 76 г CS2 утворюється 22,4 л СO2,
за умовою задачі з 19 г СS2 - х л CO2.
76 г / 19 г = 22,4 л / х л
х л • 76 г = 19 г • 22,4 л
х = 19 г • 22,4 л / 76 г
х = 5,6 л
Пропорція для обчислення об'єму сірчистого газу:
за рівнянням реакції з 76 г CS2 утворюється 44,8 л SO2,
за умовою задачі з 19 г СS2 - y л SO2.
76 г / 19 г = 44,8 л / y л
y л • 76 г = 19 г • 44,8 л
y = 19 г • 44,8 л / 76 г
y = 11,2 л
II спосіб
Обчислюємо кількість речовини карбон (IV) сульфіду масою 19 г за формулою n=m/M, де M=Mrг/моль.
Mr(СS2)=Ar(C)+2•Ar(S)=12+2•32=76,, M(CS2)=76 г/моль.
n(СS2)=m(СS2) : M(СS2)=19 г : 76 г/моль=0,25 моль.
Записуємо хімічне рівняння:
0,25 моль х л у л
CS2 + 3O2 = CO2 + 2SO2
1 моль 22,4 л 44,8 л
Над формулами сполук CS2 і CO2 та SO2 записуємо обчислену кількість речовини солі (0,25 моль) і невідомі об'єми газів (х л і у л відповідно), а під формулами сполук - кількість речовини і об'єм відповідної кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні, бо прореагувало 1 моль cолі CS2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2 та 2 моль сірчистого газу SO2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 2 моль займуть об'єм 44,8 л)
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо її.
Пропорція для обчислення об'єму вуглекислого газу.
0,25 моль / 1 моль = х л / 22,4 л
х л • 1 моль = 0,25 моль • 22,4 л
х = 0,25 моль • 22,4 л / 1 моль
х = 5,6 моль
Пропорція для обчислення об'єму cірчистого газу.
0,25 моль / 1 моль = у л / 44,8 л
у л • 1 моль = 0,25 моль • 44,8 л
х = 0,25 моль • 44,8 л / 1 моль
х = 11,2 моль
Відповідь: V(CO2)=5,6 л, V(SO2)=11,2 л.
Вправа 270. Після прожарювання 2,32 г магній гідроксиду маса твердого залишку сановила 1,60 г. Чи повністю розклалася сполука?
Дано: m(Mg(OH)2)=2,32 г, m(MgO)=1,60 г = 1,6 г.
Знайти: чи повністю розклалася сполука-?
Розв'язування:
І спосіб
Складаємо хімічне рівняння:
х г 1,6 г
Mg(OH)2 = MgO + H2O
58 г 40 г
Над формулами сполук MgO і Mg(OH)2 записуємо наведену в умові задачі масу оксиду (1,6 г) і невідому масу гідроксиду (х г), а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль магній гідроксиду і масу 1 моль магній оксиду, бо з 1 моль гідроксиду Mg(ОH)2 утворилося 1 моль оксиду MgO.
Mr(Mg(OH)2)=Ar(Mg)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=24+2•16+2•1=58,
M(Mg(OH)2)=58 г/моль. Маса 1 моль=58 г.
Mr(MgO)=Ar(Mg)+Ar(O)=24+16=40,
M(MgO)=40 г/моль. Маса 1 моль=40 г.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
за рівнянням реакції 40 г MgO утворюється з 58 г Mg(OН)2,
за умовою задачі 1,6 г MgO - x г Mg(OН)2.
40 г / 1,6 г = 58 г / х г
х г • 40 г = 58 г • 1,6 г
х = 58 г • 1,6 г / 40 г
х = 2,32 г
Отже, сполука Mg(OH)2 розклалася повністю.
II спосіб
Обчислюємо кількість речовини магній оксиду масою 1,6 г за формулою n=m/M, де
M=Mr г/моль.
Mr(MgO)=Ar(Mg)+Ar(O)=24+16=40, M(MgO)=40 г/моль.
n(MgO)=m(MgO) : M(MgO)=1,6 г : 40 г/моль=0,04 моль.
Складаємо хімічне рівняння:
х моль 0,04 моль
Mg(OH)2 = MgO + H2O
1 моль 1 моль
Записуємо під формулами сполук у хімічному рівнянні їх кількості речовини згідно з коефіцієнтами, а над формулами - обчислену кількість речовини магній оксиду (0,04 моль) й невідому кількість речовини магній гідроксиду (х моль).
Обчислюємо за допомогою пропорції кількість речовини магній гідроксиду:
х моль / 1 моль = 0,04 моль / 1 моль
х моль • 1 моль = 0,04 моль • 1 моль
х = 0,04 моль • 1 моль / 1 моль
х = 0,04 моль
З формули n=m/M, де M=Mr г/моль, знаходимо масу m=n•M.
Mr(Mg(OH)2)=Ar(Mg)+2•Ar(O)+2•Ar(H)=24+2•16+2•1=58,
M(Mg(OH)2)=58 г/моль.
m(Mg(OH)2)=n(Mg(OH)2)•M(Mg(OH)2)=0,04 моль•58 г/моль=2,32 г.
Отже, сполука Mg(OH)2 розклалася повністю.
Відповідь: так.
Вправа 271. Визначте відносну густину за повітрям суміші газів, яка утворюється при нагріванні цинк нітрату.
Відомо: суміш газів. Знайти: Dповітря(суміші)-?
Розв'язування:
Складаємо хімічне рівняння:
2Zn(NO3))2 = 2ZnO + 4NO2 + O2
Обчислюємо молярні маси M=Mr г/моль газів.
Mr(NO2)=Ar(N)+2•Ar(O)=14+2•16=46, M(NO2)=46 г/моль.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•6=32, M(O2)=32 г/моль.
Mсередня(суміші)=χ1•M1+χ2•M2, де
χ1, χ2- мольні частки газів.
М1, М2 - молярні маси газів.
Mсередня(суміші)=(4/5)•46+(1/5)•32=(4•46+1•32):5=43,2
Dповітря(суміші)=Mсередня(суміші):Mсередня(повітря)=43,2 : 29=1,49
Відповідь: Dповітря(суміші)=1,49.
Вправа 272. У результаті спалювання 8 г суміші сірки та вуглецю утворилося 26 г суміші сірчистого і вуглекислого газів. Обчисліть масові частки простих речовин у суміші.
Відомо: m(S,C)=8 г; m(SO2,CO2)=26 г. Знайти: w(S)-?, w(C)-?
Розв'язування:
1. Приймаємо масу сірки за х г. Тоді маса вуглецю рівна 8-x.
2. Складаємо два хімічні рівняння:
|
х г m1 г S + O2 = SO2 32 г 64 г |
(8 - х) г m2 г C + O2 = CO2 12 г 44 г |
Над формулами сполук S і C записуємо маси (х г та (8 - х) г відповідно) і невідомі маси оксидів SO2 i CO2, позначивши через змінні m1 i m2, (m1 г і m2 г відповідно), а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, маси 1 моль, бо прореагувало 1 моль S i 1 моль C з утворенням 1 моль SO2 i 1 моль CO2.
Mr(S)=Ar(S)=32, M(S)=32 г/моль. Маса 1 моль = 32 г.
Mr(SО2)=Ar(S)+2•Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль.
Маса 1 моль = 64 г.
Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 г/моль. Маса 1 моль = 12 г.
Mr(CО2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль.
Маса 1 моль = 44 г.
3. Записуємо дві пропорції та виводимо математичні вирази для мас газів:
|
х / 32 = m1 / 64 m1 • 32 = x • 64 m1 = х • 64 / 32 m1 = 2 • х |
8-x / 12 = m2 / 44 m2 • 12 = 44 • (8-x) m2 = 44 • (8-x) / 12 m2 = 11 • (8-x) / 3 |
4. За умовою задачі маса суміші газів рівна 26 г, тому m1+m2=26.
Підставимо в це рівняння отримані вирази для змінних m1 i m2 і розв'яжемо рівняння.
2 • х + 11 • (8-x) / 3 = 26
Зведемо до спільного знаменника: помножимо на 3, одержимо
3 • 2 • х + 11 • (8-x) = 26 • 3
6 х + 88 - 11 х = 78
11 х - 6 х = 88 - 78
5 х = 10
х = 10 : 5
х = 2
Отже, m(S)=2 г, а m(C)=8-х =8-2=6 г.
Масову частку сполуки в суміші обчислюємо за формулою w(сполуки)=m(сполуки)/m(суміші).
w(S)=m(S)/m(S,C)=2 г : 8 г = 0,25, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 25%.
Масову частку Карбону можна знайти так:
w(С)=w(S,C) - w(S)=100% - 25% = 75%
чи так:
w(С)=m(С)/m(S,C)=6 г : 8 г = 0,75, або 75%.
Відповідь: w(S)=25%, w(С)=75%.