Вправа 1. Назвіть чинник, який узято за основу класифікації хімічних реакцій на оборотні й необоротні. Напрям хімічної реакції.
Вправа 2. Сформулюйте визначення реакцій:
а) необоротних; Хімічні реакції, що відбуваються в одному напрямі й завершуються повним перетворенням реагентів на продукти реакції, називають необоротними.
б) оборотних. Хімічні реакції, які одночасно відбуваються у двох протилежних напрямах (прямому й зворотному), називають оборотними.
Вправа 3. Наведіть приклади реакцій:
а) необоротних; Реакції взаємодії металів з кислотами, кислот з лугами, металів з неметалами.
б) оборотних. Розклад амоній хлориду, взаємодія водню з йодом, взаємодія азоту з воднем.
Вправа 4. Укажіть, які з поданих реакцій є необоротними. Б, Г.
А N2 + 3H2 = 2NH3
Б K2SO3 + H2SO4 = K2SO4 + SO2↑ + H2O
В 2H2O = O2+ 2H2
Г Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O
Відповідь: Б, Г.
Вправа 5. Допишіть рівняння реакцій, поставте коефіцієнти й укажіть оборотні реакції:
а) BaO + H2SO4 = BaSO4↓ + H2O;
б) Al(OH)3↓ + 3HCl = AlCl3 + 3H2O;
в) N2 + 3H2 <-> 2NH3; оборотна реакція.
г) K2SO3 + 2HCl = 2KCl + H2O + SO2↑;
ґ) 2H2O = 2H2 + O2; оборотна реакція.
д) 2HgO = 2Hg + O2↑.
Вправа 6. Під час взаємодії барій нітрату з натрій карбонатом утворився барій карбонат масою 59,1 г. Обчисліть маси реагентів.
Відомо: m(BaCO3)=59,1 г. Знайти: m(Ba(NO3)2)-?, m(Na2CO3)-?
Розв'язування.
І спосіб
1. Записуємо рівняння реакції:
x г у г 59,1 г
Ba(NO3)2 + Na2CO3= BaCO3↓ + 2NaNO3
261 г 106 г 197 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль барій нітрату Ba(NO3)2 i 1 моль натрій карбонату Na2CO3 з утворенням 1 моль барій карбонату BaCO3. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(Ba(NO3)2)=Ar(Ba)+2•Ar(N)+6•Ar(O)=137+2•14+6•16=261,
M(Ba(NO3)2)=261 г/моль. Маса 1 моль= 261 г.
Mr(Na2CO3)=2•Ar(Na)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•23+12+3•16=106,
M(Na2CO3)=106 г/моль. Маса 1 моль=106 г.
Mr(BaCO3)=Ar(Ba)+Ar(C)+3•Ar(O)=137+12+3•16=197,
M(BaCO3)=197 г/моль. Маса 1 моль=197 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо масу барій нітрату.
х г / 261 г = 59,1 г / 197 г, звідси
х г • 197 г = 59,1 г • 261 г
х = 59,1 г • 261 г : 197 г
х = m(Ba(NO3)2) = 78,3 г
За допомогою пропорції обчислюємо масу натрій карбонату.
у г / 106 г = 59,1 г / 197 г, звідси
у г • 197 г = 59,1 г • 106 г
у = 59,1 г • 106 г : 197 г
у = m(Na2CO3) = 31,8 г
ІІ спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини барій карбонату масою 59,1 г за формулою v=m/M, де
M=Mr г/моль.
Mr(BaCO3)=Ar(Ba)+Ar(C)+3•Ar(O)=137+12+3•16=197, M(BaCO3)=197 г/моль.
v(BaCO3)=m(BaCO3) : M(BaCO3)=59,1 г : 197 г/моль=0,3 моль.
3. Записуємо рівняння реакції: Ba(NO3)2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaNO3
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль барій нітрату Ba(NO3)2 i 1 моль натрій карбонату Na2CO3 з утворенням 1 моль барій карбонату BaCO3, кількості речовин однакові. Отже, якщо в результаті реакції утворюється 0,3 моль барій карбонату, то в реакцію вступають реагенти однакової кількості речовини, тому v(Ba(NO3)2)=v(Na2CO3)=v(BaCO3)=0,3 моль.
4. Обчислюємо маси реагентів кількістю речовини 0,03 моль за формулою m=v•M, де
М=Мr г/моль.
Mr(Ba(NO3)2)=Ar(Ba)+2•Ar(N)+6•Ar(O)=137+2•14+6•16=261,
M(Ba(NO3)2)=261 г/моль.
m(Ва(NO3)2)=v(Ва(NO3)2)•M(Ва(NO3)2)=0,3 моль•261 г/моль=78,3 г.
Mr(Na2CO3)=2•Ar(Na)+Mr(C)+3•Ar(O)=2•23+12+3•16=106,
M(Na2CO3)=106 г/моль.
m(Na2CO3)=v(Na2CO3)•M(Na2CO3)=0,3 моль•106 г/моль=31,8 г.
Відповідь: m(Ba(NO3)2)=78,3 г, m(Na2CO3)=31,8 г
Вправа 7. Натрій карбонат повністю прореагував з розчином сульфатної кислоти масою 98 г, масова частка якої становить 0,3. Обчисліть маси утвореної солі й води та об’єм карбон (IV) оксиду.
Відомо: m(розчину)=98 г, ω(H2SO4)=0,3
Знайти: m(Na2SO4)-?, m(H2O)-?, V(CO2)-?
Розв'язування.
І спосіб
1. Обчислюємо масу кислоти H2SO4 в розчині масою 98 г.
m(H2SO4)=m(розчину)•ω(H2SO4)=98 г•0,3=29,4 г
2. Записуємо рівняння реакції:
29,4 г х г y г z л
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑
98 г 142 г 18 г 22,4 л
Над формулами речовин записуємо знайдену масу сульфатної кислоти (29,4 г) і невідомі маси натрій сульфату (х г) та води (у г), а також об'єм карбон (IV) оксиду (z л).
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль сульфатної кислоти H2SO4 з утворенням 1 моль натрій сульфату Na2SO4, 1 моль води H2O та 1 моль карбон (IV) оксиду CO2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л). Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98,
M(H2SO4)=98 г/моль. Маса 1 моль=98 г.
Mr(Na2SO4)=2•Ar(Na)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•23+32+4•16=142,
M(Na2SO4)=142 г/моль. Маса 1 моль=142 г.
Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18,
M(H2O)=18 г/моль. Маса 1 моль=18 г.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
3. За допомогою пропорції обчислюємо масу натрій сульфату.
29,4 г / 98 г = х г / 142 г, звідси
х г • 98 г = 29,4 г • 142 г
х = 29,4 г • 142 г : 98 г
х = m(Na2SO4)=42,6 г
4. За допомогою пропорції обчислюємо масу води.
29,4 г / 98 г = y г / 18 г, звідси
y г • 98 г = 29,4 г • 18 г
у = 29,4 г • 18 г : 98 г
у = m(Н2O)=5,4 г
5. За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду.
29,4 г / 98 г = z л / 22,4 л, звідси
z л • 98 г = 29,4 г • 22,4 л
z = 29,4 г • 22,4 л : 98 г
z = V(СО2)=6,72 л
ІІ спосіб
1. Обчислюємо масу сульфатної кислоти в розчині масою 98 г.
m(H2SO4)=m(розчину)•ω(H2SO4)=98 г•0,3=29,4 г
2. Обчислюємо кількість речовини сульфатної кислоти масою 29,4 г за формулою v=m/M, де
M=Mr г/моль.
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98, M(H2SO4)=98 г/моль.
v(H2SO4)=m(H2SO4) : M(H2SO4)=29,4 г : 98 г/моль=0,3 моль.
3. Записуємо рівняння реакції: Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагувало 1 моль сульфатної кислоти H2SO4 з утворенням 1 моль натрій сульфату Na2SO4 і 1 моль води H2O та 1 моль карбон (IV) оксиду CO2, кількості речовини однакові, тому v(СО2)=v(H2О)=v(Na2SO4)=v(H2SO4)=0,3 моль.
4. Обчислюємо маси заданої кількості речовини за формулою m=v•M, де М=Мr г/моль.
Mr(Na2SO4)=2•Ar(Na)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•23+32+4•16=142,
M(Na2SO4)=142 г/моль.
m(Na2SO4)=v(Na2SO4)•M(Na2SO4)=0,3 моль•142 г/моль=42,6 г.
Mr(H2O)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль.
m(H2O)=v(H2O)•M(H2O)=0,3 моль•18 г/моль=5,4 г.
5. Обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду кількістю рнчовини 0,3 моль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль.
V(CO2)=v(CO2)•VM=0,3 моль•22,4 л/моль=6,72 л.
Відповідь: m(Na2SO4)=42,6 г, m(H2O)=5,4 г, V(CO2)=6,72 л.
Вправа 8. Під час кип’ятіння води в чайнику з’являється карбонатна плівка, яка поступово стає товстішою. Запропонуйте доступний спосіб очищення чайника від кальцій і магній карбонатів за участю реакцій обміну. Напишіть рівняння реакцій. Укажіть тип реакцій щодо напряму перебігу.
Дією оцтом (етанова кислота):
CaCO3 + CH3COOH =(CH3COO)2Ca + CO2↑+ H2O - необоротна реакція.
MgCO3 + CH3COOH =(CH3COO)2Mg + CO2↑+ H2O - необоротна реакція.
Вправа 9. Підберіть розчини речовин, щоб реакції між ними були спостережувані. Напишіть рівняння в молекулярній і йонній формах. Вивчаючи реакції йонного обміну, ви спостерігали, що відбувається:
а) знебарвлення підфарбованого розчину лугу;
NaOH + HCl = NaCl + H2O
Na+ + OH- + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O
H+ + OH- + = H2O
б) випадає осад;
HCl + AgNO3 = HNO3 + AgCl↓
H+ + Cl- + Ag+ + NO3- = H+ + NO3- + AgCl↓
Ag+ + Cl- = AgCl↓
в) виділяється газ.
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2O + CO2↑
2Na+ + CO32- + 2H+ + SO42- = 2Na+ + SO42- + H2O + CO2↑
2H+ + CO32- = H2O + CO2↑