Вправа 286. Сіль якого типу можна добути за реакцією між простими речовинами? Безоксигенові солі.
Запишіть кілька відповідних хімічних рівнянь.
Mg + Cl2 = MgCl2
Сa + S = CaS
Zn + I2 = ZnI2
Fe + Br2 = FeBr2
2Fe + 3Br2 = 2FeBr3
Вправа 287. Запропонуйте якомога більше способів добування:
а) цинк хлориду;
1) Zn + Cl2 = ZnCl2
2) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
3) Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu↓
4) ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O
5) Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
6) ZnCO3 + 2HCl = ZnCl2 + H2O + CO2↑
7) ZnSO4 + BaCl2 = ZnCl2 + BaSO4↓
б) купрум (ІІ) сульфату;
1) Cu + HgSO4 = CuSO4 + Hg↓
2) CuO + SO3 = CuSO4
3) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
4) Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + H2O
5) CuCO3 + H2SO4 = CuSO4 + CO2↑ + H2O
6) Ag2SO4 + CuCl2 = CuSO4 + 2AgCl↓
в) барій карбонату.
1) BaO + CO2 = BaCO3
2) Ba(OH)2 + CO2 = BaCO3↓ + H2O
3) Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaOH
4) BaCl2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaCl
Вправа 288. Як із натрій сульфату добути натрій хлорид? Як здійснити протилежне перетворення? Наведіть хімічні рівняння й укажіть умови, за яких відбуваються реакції.
Натрій хлорид можна добути з натрій сульфату реакцією обміну між двома розчинами солей:
Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓ - реакція обміну, відбувається миттєво.
Як із натрій хлориду добути натрій сульфат? При нагріванні твердого залишку солі натрій хлориду з концентрованою сульфатною кислотою:
2NaCl(тв.) + H2SO4(конц.) = Na2SO4 + 2HCl↑
Вправа 289. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі послідовні перетворення:
а) Р -> Р2O5 -> Н3РO4 -> Na3PO4 -> АlРO4;
4P + 5O2 = 2P2O5
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
Na3PO4 + AlCl3 = AlPO4↓+ 3NaCl
б) Са -> СаО -> Са(ОН)2 -> Ca(NO3)2 -> CaCO3
2Ca + O2 = 2CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O
Ca(NO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓ + 2NaNO3
в) Na2O -> Na2SO4 -> NaOH -> NaAlO2 -> NaCl;
Na2O + H2SO4 = Na2SO4 + H2O
Na2SO4 + Ba(OH)2 = 2NaOH + BaSO4↓
NaOH + Al(OH)3 = NaAlO2 + 2H2O
NaAlO2 + 4HCl = NaCl + AlCl3 + 2H2O
г) ZnO -> Zn(NO3)2 -> Zn(OH)2 -> K2ZnO2 -> ZnSO4.
ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O
Zn(NO3)2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaNO3
Zn(OH)2 + 2KOH = K2ZnO2 + 2H2O
K2ZnO2 + 2H2SO4 = K2SO4 + ZnSO4 + 2H2O
Вправа 290. Доберіть речовини для здійснення перетворень і напишіть відповідні хімічні рівняння:
а) амфотерний гідроксид (як основа) -> сіль;
Al(OH)3 + HCl = AlCl3 + H2O
б) амфотерний гідроксид (як кислота) -> сіль;
H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
Al(OH)3 натрій метаалюмінат
в) сіль 1 -> сіль 2 -> сіль 3 (усі солі утворені одним і тим самим металічним елементом).
1) BaCO3 -> BaCl2 - > Ba(NO3)2
BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2↑
BaCl2 + 2AgNO3 = 2AgCl↓ + Ba(NO3)2
2) Na2CO3 -> Na2SO4 - > NaCl
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4+ H2O + CO2↑
Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl↓ + BaSO4↓
Вправа 291. Як добути алюміній хлорид, використовуючи літій оксид, алюміній нітрат, воду і хлоридну кислоту? Складіть відповідні хімічні рівняння і вкажіть умови, за яких відбуваються реакції.
Li2O + H2O = 2LiOH
3LiOH + Al(NO3)3 = 3LiNO3 + Al(OH)3↓
Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
Вправа 292. Чи можна добути алюміній хлорид, якщо у вашому розпорядженні є лише алюміній сульфат і хлоридна кислота? Відповідь поясніть. Ні, не можна, бо всі новоутворені продукти реакції обміну є розчинними
Вправа 293. Яку масу калій сульфату можна добути за реакцією 14 г калій гідроксиду з необхідною кількістю сульфатної кислоти?
Дано: m(KOH)=14 г
Знайти: m(K2SO4)-?
Розв'язування:
І спосіб
Складаємо хімічне рівняння:
14 г x г
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O
112 г 174 г
Над формулами сполук KOH і K2SO4 записуємо наведену в умові задачі масу лугу (14 г) і невідому масу солі (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 2 моль калій гідроксиду і масу 1 моль калій сульфату, бо прореагувало 2 моль лугу KOH з утворенням 1 моль солі K2SO4.
Mr(KOH)=Ar(K)+Ar(O)+Ar(H)=39+16+1=56, M(KOH)=56 г/моль
Маса 1 моль=56 г, а маса 2 моль=112 г
Mr(K2SO4)=2•Ar(K)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•39+32+4•16=174
M(K2SO4)=174 г/моль. Маса 1 моль=174 г
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 112 г KOH утворюється 174 г K2SO4,
за умовою задачі з 14 г KOH - x г K2SO4.
112 г / 14 г = 174 г / х г
х г • 112 г = 174 г • 14 г
х = 174 г • 14 г : 112 г
х = 21,75 г
II спосіб
Обчислюємо кількість речовини калій гідроксиду масою 14 г за формулою n=m/M, де M=Mrг/моль.
Mr(KOH)=Ar(K)+Ar(O)+Ar(H)=39+16+1=56, M(KOH)=56 г/моль
n(KOH)=m(KOH) : M(KOH)=14 г : 56 г/моль=0,25 моль
Складаємо хімічне рівняння:
0,25 моль х моль
2KOH + H2SO4 = K2SO4 + 2H2O
2 моль 1 моль
Записуємо під формулами сполук у хімічному рівнянні їх кількості речовини згідно з коефіцієнтами, а над формулами - обчислену кількість речовини калій гідроксиду (0,25 моль) й невідому кількість речовини калій сульфату (х моль).
Обчислюємо за допомогою пропорції кількість речовини калій сульфату:
0,25 моль / 2 моль = х моль / 1 моль
х моль • 2 моль = 0,25 моль • 1 моль
х = 0,25 моль • 1 моль : 2 моль
х = 0,125 моль
З формули n=m/M, де M=Mr г/моль, знаходимо масу m=n•M.
Mr(K2SO4)=2•Ar(K)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•39+32+4•16=174,
M(K2SO4)=174 г/моль
m(K2SO4)=n(K2SO4)•M(K2SO4)=0,125 моль•174 г/моль=21,75 г
Відповідь: m(K2SO4)=21,75 г
Вправа 294. У результаті взаємодії 14,6 г суміші цинку і цинк оксиду з достатньою кількістю хлоридної кислоти виділилося 2,24 л водню (н. у.). Яка маса солі утворилася?
Дано: m(Zn,ZnO)=14,6 г, V(H2)=2,24 л
Знайти: m(ZnCl2)-?
Розв'язування:
З утворенням водню у суміші речовин реагує тільки цинк.
Складаємо хімічне рівняння:
x г у г 2,24 л
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
65 г 136 г 22,4 л
Над формулами сполук H2, Zn і ZnCl2 записуємо наведену в умові задачі об'єм водню (2,24 л) і невідому масу цинку (х г) та цинк хлориду (у г), а під формулами сполук - маси та об'єм кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль цинку і масу 1 моль цинк хлориду, бо прореагувало 1 моль цинку Zn з утворенням 1 моль солі ZnCl2 та 1 моль водню Н2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Mr(Zn)=Ar(Zn)=65, M(Zn)=65 г/моль, маса 1 моль=65 г
Mr(ZnCl2)=Ar(Zn)+2•Ar(Cl)=65+2•35,5=136,
M(ZnCl2)=136 г/моль, маса 1 моль=136 г
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.
Пропорція для обчислення маси цинку:
За рівнянням реакції 22,4 л H2 утворюється з 65 г Zn,
за умовою задачі 2,24 л H2 - x г Zn.
22,4 л / 2,24 л = 65 г / х г
х г • 22,4 л = 65 г • 2,24 л
х = 65 г • 2,24 л : 22,4 л
х = 6,5 г
Пропорція для обчислення маси цинк хлориду:
За рівнянням реакції утворюються 22,4 л H2 і 136 г ZnCl2,
за умовою задачі - 2,24 л H2 i у г ZnCl2.
22,4 л / 2,24 л = 136 г / у г
у г • 22,4 л = 136 г • 2,24 л
у = 136 г • 2,24 л : 22,4 л
у = 13,6 г
Обчислюємо масу цинк оксиду у суміші:
m(ZnO)=m(Zn,ZnO)-m(Zn)=14,6-6,5=8,1 г.
Складаємо хімічне рівняння:
8,1 г х г
ZnО + 2HCl = ZnCl2 + H2О
81 г 136 г
Над формулами сполук ZnО і ZnCl2 записуємо обчислену масу цинк оксиду (8,1 г) і невідому масу цинк хлориду (х г), а під формулами сполук - маси кількості речовин згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) цикн хлориду й, відповідно, масу 1 моль, бо прореагувало 1 моль цинк оксиду ZnО з утворенням 1 моль солі ZnCl2(молярна маса обчислена вище).
Mr(ZnО)=Ar(Zn)+Ar(О)=65+16=81, M(ZnО)=81 г/моль.
Маса 1 моль=81 г.
Пропорція для обчислення маси цинк хлориду:
За рівнянням реакції з 81 г ZnO утворюється 136 г ZnCl2,
за умовою задачі з 8,1 г ZnO - x г ZnCl2.
81 г / 8,1 г = 136 г / х г
х г • 81 г = 136 г • 8,1 г
х = 136 г • 8,1 г : 81 г
х = 13,6 г
Сумарна маса цинк хлориду становить 13,6 г + 13,6 г = 27,2 г
Відповідь: 27,2 г
Вправа 295. При нагріванні 46,8 г суміші карбонатів Кальцію і Магнію з достатньою кількістю силіцій (ІV) оксиду виділилося 11,2 л газу (н. у.). Обчисліть масові частки силікатів у добутій їхній суміші.
Відомо: m(CaCO3,MgCO3)=46,8 г; V(CO2)=11,2 л
Знайти: w(CaSiO3)-?, w(MgSiO3)-?
Розв'язування:
1. Приймаємо масу газу СО2 в першому рвнянні за х г,
тоді маса газу СО2 в другому рівняння дорівнює 11,2-x.
2. Складаємо два хімічні рівняння:
|
m1 г х л СаСO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑ 100 г 22,4 л |
|
m2 г 11,2-х л MgСO3 + SiO2 = MgSiO3 + CO2↑ 84 г 22,4 л |
Над формулами сполук CO2 записуємо об'єм (х л та (11,2 - х) л відповідно) і невідомі маси карбонатів СаСО3 і MgСO3, позначивши через змінні m1 i m2, (m1 г і m2 г відповідно), а під формулами сполук - маси і об'єми кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, маси 1 моль кальцій карбонату і 1 моль магній карбонату, бо прореагувало 1 моль CaCO3 i 1 моль MgCO3 з утворенням 1 моль газів CO2 (1 моль газів за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Mr(CaCО3)=Ar(Ca)+Ar(C)+3•Ar(O)=40+12+3•16=100,
M(CaCO3)=100 г/моль. Маса 1 моль = 100 г
Mr(MgCО3)=Ar(Mg)+Ar(C)+3•Ar(O)=24+12+3•16=84,
M(MgCO2)=84 г/моль. Маса 1 моль = 84 г
3. Записуємо дві пропорції та виводимо математичні вирази для мас солей:
|
m1 / 100 = x / 22,4 m1 • 22,4 = x • 100 m1 = х • 100 : 22,4 m1 = 4,464 х |
m2 / 84 = (11,2 - x) / 22,4 m2 • 22,4 = 84 • (11,2 - x) m2 = 84 • (11,2 - x) : 22,4 m2 = 42 - 3,75 x |
4. За умовою задачі маса суміші карбонатів рівна 46,8 г, тому m1+m2=46,8.
Підставимо в це рівняння отримані вирази для змінних m1 i m2 та розв'яжемо рівняння.
4,464 х + 42 - 3,75 x = 46,8
0,714 х = 4,8
х = 4,8 : 0,714
х = 6,72
Отже, у першому рівнянні m(СO2)=6,72 г, а у другому рівнянні
m(CO2)=11,2-х=11,2-6,72=4,48 г
5. Складаємо два хімічні рівняння:
|
х г 6,72 л СаСO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑ 116 г 22,4 л |
|
у г 4,48 л MgСO3 + SiO2 = MgSiO3 + CO2↑ 100 г 22,4 л |
Над формулами сполук CO2 записуємо об'єм (6,72 л та 4,48 л відповідно) і невідомі маси силікатів СаSiО3 і MgSiO3 (х г і у г відповідно), а під формулами сполук - маси і об'єми кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, маси 1 моль кальцій силікату і 1 моль магній силікату, бо прореагувало 1 моль CaSiO3 i 1 моль MgSiO3 з утворенням 1 моль газів CO2 (1 моль газів за н.у. займає об'єм 22,4 л).
Mr(CaSiО3)=Ar(Ca)+Ar(Si)+3•Ar(O)=40+28+3•16=116,
M(CaSiO3)=116 г/моль. Маса 1 моль = 116 г
Mr(MgSiО3)=Ar(Mg)+Ar(Si)+3•Ar(O)=24+28+3•16=100,
M(MgSiO2)=100 г/моль. Маса 1 моль = 100 г
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх:
Пропорція для обчислення маси кальцій силікату:
За рівнянням реакції утворюється 22,4 л CO2 i 116 г CaSiO3.
за умовою задачі з 6,72 л СO2 і x г СаSiO2.
22,4 л / 6,72 л = 116 г / х г
х г • 22,4 л = 116 г • 6,72 л
х = 116 г • 6,72 л : 22,4 л
х = 34,8 г
Пропорція для обчислення маси магній силікату:
За рівнянням реакції утворюється 22,4 л CO2 i 100 г MgSiO3.
за умовою задачі 4,48 л СO2 і у г MgSiO2.
22,4 л / 4,48 л = 100 г / у г
у г • 22,4 л = 100 г • 4,48 л
у = 100 г • 4,48 л : 22,4 л
у = 20 г
6. m(CaSiO3,MgSiO3)=m(CaSiO3) + m(MgSiO3)=34,8 г + 20 г = 54,8 г
Масову частку сполуки в суміші обчислюємо за формулою w(сполуки)=m(сполуки)/m(суміші).
w(CaSiO3)=m(CaSiO3)/m(CaSiO3,MgSiO3)=34,8 г : 54,8 г = 0,635, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 63,5%.
Масову частку магній силікату можна знайти так:
w(MgSiO3)=w(CaSiO3,MgSiO3) - w(CaSiO3)=100% - 63,5% = 36,5%
чи так:
w(MgSiO3)=m(MgSiO3)/m(CaSiO3,MgSiO3)=20 г : 54,8 г = 0,365, або 36,5%
Відповідь: w(CaSiO3)=63,5%, w(MgSiO3)=36,5%