Вправа 1. Сформулюйте визначення екзо- й ендотермічних реакцій.
Екзотермічні — реакції, під час яких виділяється тепло.
Ендотермічні — реакції, під час яких поглинається тепло.
Вправа 2. Позначте екзотермічні реакції серед запропонованих.
Відповідь: А, В, Г.
А S + O2 = SO2; ∆Н = –297 кДж
Б H2 + I2 = 2HI; ∆Н = +52 кДж
В 2NH3 = N2 + 3H2 ; ∆Н = –92,4 кДж
Г 3Fe + 2O2 = Fe3O4; ∆Н = –1117 кДж
Вправа 3. Позначте реакцію заміщення, що належить до ендотермічних.
Відповідь: А.
А MnO2 + 2C = Mn + 2CO; ∆Н = +293 кДж
Б 2CO + O2 = 2CO2; ∆Н = –282 кДж
В SiO2 + 2Mg = Si + 2MgO; ∆Н = –392 кДж
Г H2O + C = CO + H2; ∆Н = –132 кДж
Вправа 4. Допишіть рівняння реакцій, поставте коефіцієнти та вкажіть, до якого типу належить кожна з них:
а) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑; Реакція заміщення
б) Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O; Реакція обміну
в) CaO + CO2 = CaCO3; Реакція сполучення
г) 2K + 2H2O = 2KOH + H2↑; Реакція заміщення
ґ) SO3 + H2O = H2SO4; Реакція сполучення
д) H2O2 = H2↑ + H2O; Реакція розкладу
е) 3CaCl2 + 2H3PO4 = Ca3(PO4)2↓ + 6HCl; Реакція обміну
є) KClO3 = 2KCl + O2↑. Реакція розкладу
Вправа 5. Допишіть рівняння реакцій і класифікуйте їх на окисно-відновні й такі, що відбуваються без зміни ступеня окиснення. Позначте окисник і відновник в окисно-відновних реакціях:
а) K2O + H2O = 2KOH; Реакція без зміни ступеня окиснення.
б) Zn + Cl2 = ZnCl2; Окисно-відновна реакція.
Zn0 + Cl20 → Zn+2Cl2-1;
Відновник Zn0 - 2e -> Zn+2
Окисник Cl20 + 2e -> 2Cl-1
в) H2 + Br2 = 2HBr; Окисно-відновна реакція
H20 + Br20 → H+1Br-1;
Відновник H20 -2e -> 2H+1
Окисник Br20 +2e -> 2Br-1
г) CaCO3 = CaO + CO2↑; Реакція без зміни ступеня окиснення.
ґ) 2SO2 + O2 = 2SO3; Окисно-відновна реакція
S+4O2 + O20 → S+6O3-2;
Відновник S+4 -2e -> S+6
Окисник O20 +4e -> 2O-2
д) AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3↓ + 3NaCl. Реакція без зміни ступеня окиснення.
Вправа 6. Обчисліть маси й об’єми водню та кисню (н. у.), що утворюються внаслідок електролізу води кількістю речовини 15 моль.
Відомо: v(H2O)=15 моль.
Знайти: m(H2)-?, V(H2)-?, m(O2)-?, V(O2)-?
Розв'язування.
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
15 моль x г y г
2H2O = 2H2 + O2
2 моль 4 г 32 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Під час реакції з 2 моль води Н2О утворилося 2 моль водню Н2 і 1 моль кисню O2. Обчислюємо молярну масу (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, масу 2 моль водню і масу 1 моль кисню.
Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2, M(H2)=2 г/моль.
Маса 1 моль=2 г, а маса 2 моль=4 г.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль.
Маса 1 моль=32 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.
Пропорція для обчислення маси водню.
15 моль / 2 моль = х г / 4 г, звідси
х г • 2 моль = 4 г • 15 моль
х = 4 г • 15 моль / 2 моль
х = m(H2)=30 г
Пропорція для обчислення маси кисню.
15 моль / 2 моль = у г / 32 г, звідси
у г • 2 моль = 32 г • 15 моль
y = 32 г • 15 моль / 2 моль
y = m(O2)=240 г
Обчислюємо кількість речовини заданої маси за формулою v=m/M.
v(Н2)=m(Н2) : M(Н2)=30 г : 2 г/моль=15 моль
v(О2)=m(О2) : M(О2)=240 г : 32 г/моль=7,5 моль
Обчислюємо об'єм заданої кількості речовини за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(H2)=v(H2)•VM=15 моль•22,4 л/моль=336 л.
V(O2)=v(O2)•VM=7,5 моль•22,4 л/моль=168 л.
II спосіб
Записуємо рівняння реакції:
15 моль х л y л
2H2O = 2H2 + O2
2 моль 44,8 л 22,4 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Під час реакції з 2 моль води Н2О утворилося 2 моль водню Н2 і 1 моль кисню O2. 1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 2 моль газу займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.
Пропорція для обчислення об'єму водню.
15 моль / 2 моль = х л / 44,8 л, звідси
х л • 2 моль = 44,8 л • 15 моль
х = 44,8 г • 15 моль / 2 моль
х = V(H2)=336 л
Пропорція для обчислення об'єму кисню.
15 моль / 2 моль = у л / 22,4 л, звідси
у л • 2 моль = 22,4 л • 15 моль
х = 22,4 г • 15 моль / 2 моль
х = V(O2)=168 л
Обчислюємо кількість речовини заданої маси за формулою v=m/M.
v(Н2)=m(Н2) : M(Н2)=30 г : 2 г/моль=15 моль
v(О2)=m(О2) : M(О2)=240 г : 32 г/моль=7,5 моль
Обчислюємо масу заданої кількості речовини за формулою m=v•M, де М=Мr г/моль.
Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2, M(H2)=2 г/моль.
m(H2)=v(H2)•M(H2)=15 моль • 2 г/моль=30 г.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль.
m(O2)=v(O2)•M(O2)=7,5 моль • 32 г/моль=240 г.
ІІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: 2H2O=2H2+O2
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Під час реакції з 2 моль води Н2О утворилося 2 моль водню Н2 і 1 моль кисню O2, кількості речовини води і водню однакові, а кількість речовини кисню удвічі менша від кількості речовини води, тому
v(H2)=v(H2O)=15 моль і v(O2)=v(H2O):2=15 моль:2=7,5 моль.
Обчислюємо масу заданої кількості речовини за формулою m=v•M, де М=Мr г/моль.
Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2, M(H2)=2 г/моль.
m(H2)=n(H2)•M(H2)=15 моль • 2 г/моль=30 г.
Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32, M(O2)=32 г/моль.
m(O2)=n(O2)•M(O2)=7,5 моль • 16 г/моль=240 г.
Обчислюємо об'єм заданої кількості речовини за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(H2)=v(H2)•VM=15 моль•22,4 л/моль=336 л.
V(O2)=v(O2)•VM=7,5 моль•22,4 л/моль=168 л.
Відповідь: m(H2)=30 г, V(H2)=336 л, m(O2)=240 г, V(O2)=168 л.
Вправа 7. Мідь кількістю речовини 2,5 моль окиснилася, унаслідок чого утворився купрум (ІІ) оксид масою 140 г. Обчисліть масову частку міді, що окиснилася, й об’єм кисню (н. у.), що вступив у реакцію.
Відомо: v(Cu)=2,5 моль, m(CuO)=140 г. Знайти: w(Cu)-?, V(O2)-?
Розв'язування.
1. Обчислюємо кількість речовини купрум (ІІ) оксиду масою 140 г за формулою v=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(СuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=64+16=80, M(CuO)=80 г/моль.
v(CuO)=m(CuO) : M(CuO)=140 г : 80 г/моль=1,75 моль
2. Записуємо рівняння реакції: 2Cu + O2 = 2CuO
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 2 моль міді і 1 моль кисню з утворенням 2 моль купрум (ІІ) оксиду, кількості речовини міді, що окиснилася, і купрум (ІІ) оксиду однакові, а кількість речовини кисню удвічі менша від кількості речовини купрум (ІІ) оксиду, тому
v0(Сu)=v(CuO)=1,75 моль і v(O2)=v(CuO):2=1,75 моль:2=0,875 моль.
3. Обчислюємо масу міді, що окиснилася, кількістю речовини 0,875 моль і масу міді, заданої в умові задачі, кількістю речовини 2,5 моль за формулою m=v•M, де М=Мr г/моль.
Mr(Cu)=Ar(Cu)=64, M(Cu)=64 г/моль.
mo(Cu)=v0(Cu)•M(Cu)=1,75 моль • 64 г/моль=112 г.
m(Cu)=v(Cu)•M(Cu)=2,5 моль • 64 г/моль=160 г.
4. Обчислюємо масову частку міді, що окиснилася, за формулою:
ω(Cu)=m0(Cu)/m(Cu)=112 г:160 г=0,7, або,
помноживши це число на 100%, одержимо 70%.
5. Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 0,875 моль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
V(O2)=v(O2)•VM=0,875 моль•22,4 л/моль=19,6 л.
Відповідь: ω(Cu)=70%, V(O2)=19,6 л.