I рівень
1. Укажіть, до якого типу належать реакції, подані схемами. Перетворіть схеми у рівняння реакцій:
a) SO2 + O2 -> SO3
2SO2 + O2 = 2SO3 (вкажіть слово "кат." чи формули NO, V2O5 над знаком =)
Тип реакціЇ: реакція сполучення.
Тип реакції: каталітична.
б) Сг2О3 + Н2 -> Сг + Н2О
Сг2О3 + 3Н2 = 2Сг + 3Н2О
Тип реакціЇ: реакція заміщення, некаталітична.
в) Са(ОН)2 + НСl -> СаСl2 + Н2O
Са(ОН)2 + 2НСl = СаСl2 + 2Н2O
Тип реакціЇ: реакція обміну, необоротна, некаталітична.
2. Сформулюйте визначення:
а) каталізу;
Каталіз - зміна швидкості реакції в присутності каталізатора.
б) каталітичних реакцій.
Каталізатор - речовини, що змінюють швидкість хімічних реакцій, але самі в них не витрачаються і не змінюються.
3. Визначте, у якому випадку реакція відбуватиметься швидше: якщо до магнію долити хлоридної кислоти, розбавленої 1:7, чи до заліза. Чому? У першому випадку водень Н2 виділяється інтенсивніше за однакової концентрації кислоти (1:7), бо магній хімічно активніший метал, ніж залізо (див. ряд активності металів).
4. Обчисліть масу сірки, що згорить у кисні об'ємом 112 л (н. у.), використовуючи рівняння реакції S + О2 —> SО2.
Дано: V(O2)=112 л
Знайти: m(S)-?
Розв'язання
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
х г 112 л
S + O2 = SO2 ↑
32 г 22,4 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль сірки S з утворенням 1 моль газу сульфур (IV) оксиду SO2. Об'єм 1 моль газу за н.у. рівний 22,4 л. Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) сірки й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(S)=(S)=32, M(S)=32 г/моль. Маса 1 моль=32 г.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
х г/ 32 г = 112 л / 22,4 л, звідси
х = 112 л • 32 г : 22,4 л = 160 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: S+O2=SO2 ↑
Обчислюємо кількість сульфур (IV) оксиду об'ємом 112 л за формулою y=V/Vм,
де Vм - постійна величина і за н.у. рівна 22,4 л/моль.
y(SO2)=112 л : 22,4 л/моль=5 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль сірки S з утворенням 1 моль газу сульфур (IV) оксиду SO2, кількість речовин є однаковою, тому y(S)=5 моль.
Обчислюємо масу сірки кількістю речовини 5 моль за формулою: m=y•M
Mr(S)=Ar(S)=32, M(S)=32 г/моль
m(S) = 5 моль • 32г/моль = 160 г
Відповідь. m(S)=160 г.
II рівень
1. Перелічіть та напишіть ознаки, за якими класифікують хімічні реакції.
Ознаки, за якими класифікують хімічні рівняння:
1. Зміна числа речовин, що вступають у реакцію і утворюються після реакції.
2. Тепловий ефект хімічної реакції.
3. Напрям хмічної реакції.
4. Зміна ступеня окиснення елементів у сполуках.
5. Участь каталізатора.
2. Укажіть, до якого типу належать реакції, подані схемами, і за якою ознакою вони класифіковані. Перетворіть схеми у рівняння реакцїї:
а) Аl(ОН)3 -> Al2O3 + Н2O
2Аl(ОН)3 = Al2O3 + 3Н2O
Тип реакціЇ: реакція розкладу. Ознака: зміна числа речовин, що вступають у реакцію і утворюються після реакції.
Тип реакціЇ: некаталітична. Ознака: участь каталізатра.
б) Fe2O3 + Н2 -> Fe + Н2O
Fe2O3 + 3Н2 = 2Fe + 3Н2O
Тип реакціЇ: реакція заміщення. Ознака: зміна числа речовин, що вступають у реакцію і утворюються після реакції.
Тип реакціЇ: некаталітична. Ознака: участь каталізатора.
в) Са + O2 -> СаО
2Са + O2 ↔ 2СаО
Тип реакціЇ: реакція сполучення. Ознака: зміна числа речовин, що вступають у реакцію і утворюються після реакції.
Тип реакціЇ: некаталітична. Ознака: участь каталізатора.
Тип реакціЇ: оборотна. Ознака: напрям хімічної реакції.
г) NaOH + H2SO4 -> Na2SO4 + Н2O.
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2Н2O
Тип реакціЇ: реакція обміну. Ознака: зміна числа речовин, що вступають у реакцію і утворюються після реакції.
Тип реакції: некаталітична. Ознака: участь каталізатора.
Тип реакціЇ: необоротна. Ознака: напрям хмічної реакції.
3. Визначте, до якого типу належать реакції:
а) Н2 + Сl2 = 2НСl + 180 кДж; Тип реакції: екзотермічна.
Реакції, що відбуваються з виділенням теплоти називаються екзотермічними.
б) Н2 + І2 = 2НІ - 52 кДж. Тип реакції: ендотермічна.
Реакції, що відбуваються з поглинанням теплоти називаються ендотермічними.
4. Купрум(ІІ) гідроксид, за нагрівання, розклався з утворенням купрум(ІІ) оксиду масою 3,2 г і води. Обчисліть масу купрум(ІІ) гідроксиду, що вступив у реакцію.
Дано: m(CuO)=3,2 г
Знайти: m(Cu(OH)2)-?
Розв'язання
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
x г 3,2 г
Cu(OH)2 = CuO + H2O
98 г 80 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль купрум (ІІ) гідроксиду Cu(OH)2 з утворенням 1 моль купрум (ІІ) оксиду CuO. Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(Cu(OH)2)=Ar(Cu)+2•Ar(O)+2•Ar(Н)=64+2•16+2•1=98,
M(Cu(OH)2)=98 г/моль. Маса 1 моль=98 г.
Mr(CuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=64+16=80,
M(CuO)=80 г /моль. Маса 1 моль=80 г
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.
х г / 98 г=3,2 г / 80 г, звідси х = 3,2г • 98 г : 80 г = 3,92 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: Cu(OH)2=CuO+H2O
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) купрум (ІІ) гідроксиду і купрум (ІІ) оксиду.
Mr(Cu(OH)2)=Ar(Cu)+2•Ar(O)+2•Ar(Н)=64+2•16+2•1=98,
M(Cu(OH)2)=98 г/моль
Mr(CuO)=Ar(Cu)+Ar(O)=64+16=80, M(CuO)=80 г /моль
Обчислюємо кількість купрум (ІІ) оксиду масою 3,2 г за формулою y=m/M.
y(CuO)=3,2г : 80г/моль=0,04 моль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль купрум (ІІ) гідроксиду Cu(OH)2 з утворенням 1 моль купрум (ІІ) оксиду CuO, кількість речовини однакова, тому
y(Cu(OH)2)=0,04 моль
Обчислюємо масу Cu(OH)2 кількістю речовини 0,04 моль за формулою m=y•M.
m(Cu(OH)2)=0,04 моль • 98 г/моль=3,92 г
Відповідь. m(Cu(OH)2)=3,92 г.
III рівень
1. Наведіть приклади не менше двох реакцій, що відбуваються за участю каталізаторів і сформулюйте визначення гомогенного та гетерогенного каталізу.
2SO2 + O2 = 2SO3 (каталізатор нітроген (IІ) оксид NO або ванадій оксид V2O5 вкажіть над знаком =)
N2 + 3H2 = 2NH3 (слово "кат.", що означає каталізатор, вкажіть над знаком =)
2H2O2 = 2H2O + O2↑ (каталізатор манган (IV) оксид МnO2 вкажіть над знаком =)
2KClO3 = 2KCl + 3O2↑ (каталізатор манган (IV) оксид МnO2 вкажіть над знаком =)
Гомогенний каталіз - реагуючі речовини і каталізатор перебувають в однаковому агрегатному стані.
Гетерогенний каталіз - реагуючі речовини і каталізатор перебувають у різних агрегатних станах.
2. Допишіть продукти реакцій, поставте коефіцієнти, вкажіть тип. Розгляньте їх, де це можливо, з погляду окисно-відновних процесів:
а) Аl + H2SO4 = ;
2Аl + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑;
2Аl0 + 3H2+1SO4 = Al2+3(SO4)3 + 3H20↑;
Як бачимо, Алюміній підвищив ступінь окиснення від 0 до +3, виступив відновником і окиснився, а Гідроген знизив ступінь окиснення від +1 до 0, виконав роль окисника і відновився.
Al0 (відновник) -3е =Al+3 3 │ найменше спіль- │ 2
H2+1 (окисник) +2е = 2Н0 2 │ не кратне 6 │ 3
Знайдені числа - це коефіцієнти окисника і відновника. Після встановлення основних коефіцієнтів, знаходимо коефіцієнти для формул усіх інших речовин
б) AgNO3 + СаСl2 = ;
AgNO3 + СаСl2 = AgCl↓ + Ca(NO3)2 ;
в) Zn + Сl2 = ;
Zn + Сl2 = ZnCl2 ;
Zn0+ Сl20= Zn+2Cl2-1;
Як бачимо, Цинк підвищив ступінь окиснення від 0 до +2, виступив відновником і окиснився, а Хлор знизив ступінь окиснення від 0 до -1, виконав роль окисника і відновився.
Zn0 (відновник) -2е =Zn+2 2 │ найменше спіль- │ 1
Сl20 (окисник) +2е = 2Cl-1 2 │ не кратне 2 │ 1
Знайдені числа - це коефіцієнти окисника і відновника. Після встановлення основних коефіцієнтів, знаходимо коефіцієнти для формул усіх інших речовин
г) КСlO3 =.
2КСlO3= 2KCl+ 3O2↑ (каталізатор манган (IV) оксид МnO2 вкажіть над знаком =).
2КСl+5O3-2 = 2KCl-+ 3O20↑
Як бачимо, Оксиген підвищив ступінь окиснення від -2 до 0, виступив відновником і окиснився, а Хлор знизив ступінь окиснення від +5 до -1, виконав роль окисника і відновився.
2О-2 (відновник) -4е =2О0 4 │ найменше спіль- │ 3
Cl+5 (окисник) +6е = Cl-1 6 │ не кратне 12 │ 2
Знайдені числа - це коефіцієнти для окисника і відновника. Після встановлення основних коефіцієнтів, знаходимо коефіцієнти для формул усіх інших речовин.
3. Обчисліть об'єми водню (н.у.), що вступив у реакцію, та гідроген хлориду, що утворився, якщо під час перебігу її виділилився гідроген хлорид масою 365 г.
Дано: m(HCl)=365 г
Знайти: V(H2)-? V(HCl)-?
Розв'язання
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
х л 365 г
H2 + Cl2 = 2HCl ↑
22,4 л 73 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль водню H2 (oб'єм 1 моль газу рівний 22,4 л за н.у.) з утворенням 2 моль гідроген хлориду HCl. Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) гідроген хлориду HCl й, відповідно, масу 2 моль.
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5; M(HCl)=36,5 г /моль.
Маса 1 моль=36,5 г, а маса 2 моль=73 г.
Записуємо під формулами сполук у рівнянні реакцій.
Складаємо пропорцію для знаходження об'єму водню і розв'язуємо її.
х л / 22,4 л = 365 г / 73 г, звідси х = 365г • 22,4л: /73 г = 112 л.
Обчислюємо кількість речовини гідроген хлориду HCl масою 365 г за формулою y=m/M
y(HCl)=365 г : 36,5 г/моль = 10 моль
Обчислюємо об'єм гідроген хлориду кількістю речовини 10 моль за формулою V=Y•Vм, де - Vм постійна величина дорівнює 22,4 л/моль за н.у.
V(HCl)=10 моль • 22,4 л/моль=224 л
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: H2+Cl2=2HCl↑
Обчислюємо кількість речовини гідроген хлориду масою 365 г за формулою y=m/M.
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5; M(HCl)=36,5 г /моль.
y(HCl)=365 г : 36,5 г/моль = 10 моль.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль водню H2 з утворенням 2 моль гідроген хлориду HCl, кількість речовини водню є у 2 рази меншою, тому
y(H2)=5 моль.
Обчислимо об'єм гідроген хлору HCl кількістю речовини 10 моль і водню H2 кількістю речовини 5 моль за формулою V=Y•Vм, де - Vм постійна величина дорівнює 22,4 л/моль за н.у.
V(HCl) = 10 моль • 22,4 л/моль = 224 л
V(H2) = 5 моль • 22,4 л/моль = 112 л
Відповідь. V(H2)=112 л, V(HCl)=224 л.
4. На цинк хлорид масою 27,2 подіяли надлишком натрій сульфіду. Обчисліть маси продуктів реакції. Назвіть утворені речовини.
Відомо: m(ZnCl2)=27,2 г
Знайти: m(ZnS)-? m(NaCl)-?
Розв'язання
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
27,2 г х г у г
ZnCl2 + Na2S = ZnS + 2NaCl
136 г 97 г 117 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль цинк хлориду ZnCl2 з утворенням 1 моль цинк сульфіду ZnS і 2 моль натрій хлориду NaCl. Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль цинк сульфіду ZnS і масу 2 моль натрій хлориду.
Mr(ZnCl2)=Ar(Zn)+2•Ar(Cl)=65+2•35,5=136
M(ZnCl2)=136 г/моль. Маса 1 моль=136 г
Mr(ZnS)=Ar(Zn)+Ar(S)=65+32=97
M(ZnS)=97 г/моль. Маса 1 моль=97 г
Mr(NaCl)=Ar(Na)+Ar(Cl)=23+35,5=58,5. M(NaCl)=58,5 г/моль
Маса 1 моль=58,5 г, а маса 2 моль=117 г
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо дві пропорції для обчислення маси вихідних продуктів і розв'язуємо їх.
Пропорція для обчислення маси цинк сульфіду ZnS.
27,2 г / 136 г = х г / 97 г, звідси х=27,2 г • 97 г : 136 г = 19,4 г
Пропорція для обчислення маси натрій хлориду NaCl.
27,2 г / 136 г = у г / 117 г, звідси у=27,2 г • 117 г : 136 г = 23,4 г
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: ZnCl2+Na2S=ZnS+2NaCl
Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(ZnCl2)=Ar(Zn)+2•Ar(Cl)=65+2•35,5=136. M(ZnCl2)=136 г/моль.
Mr(ZnS)=Ar(Zn)+Ar(S)=65+32=97. M(ZnS)=97 г/моль.
Mr(NaCl)=Ar(Na)+Ar(Cl)=23+35,5=58,5. M(NaCl)=58,5 г/моль.
Обчислюємо кількість речовини цинк хлориду ZnCl2 масою 27,2 г за формулою m=y•М.
y(ZnCl2)=27,2 г : 136 г/моль=0,2 моль
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.
Прореагував 1 моль цинк хлориду ZnCl2 з утворенням 1 моль цинк сульфіду ZnS і 2 моль натрій хлориду NaCl, кількість речовини цинк сульфіду однакова з кількістю речовини цинк хлориду, а кількість речовини натрій хлориду у 2 рази більша, тому
y(ZnS)=y(ZnCl2)=0,2 моль
y(NaCl)=y(ZnCl2)•2=0,2 моль• 2=0,4 моль
Обчислюємо масу ZnS кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=y•M.
m(ZnS)=0,2 моль • 97 г/моль=19,4 г
Обчислюємо масу NaCl кількістю речовини 0,4 моль за формулою m=y•M.
m(NaCl)=0,4 моль • 58,5 г/моль=23,4 г
Відповідь: m(ZnS) =19,4 г; y(NaCl) = 23,4 моль.
IV рівень
1. Напишіть рівняння реакцій, що лежать в основі схеми. Класифікуйте хімічні реакції за ознакою зміни числа речовин, що вступають у реакцио і утворюються після реакції.
Cr —> CrО —> CrSО4 —> Cr(ОH)2
2Cr + O2 = 2CrO
Тип реакціЇ: реакція сполучення.
CrO + H2SO4 = CrSO4 + H2O
Тип реакціЇ: реакція обміну.
.CrSO4 + Ba(OH)2 = Cr(OH)2 + BaSO4↓
Тип реакціЇ: реакція обміну.
Cr —> СгСl3 —> Сг(ОН)3 —> Сг2O3.
2Cr + 3Cl2 =2CrCl3
Тип реакціЇ: реакція сполучення.
2CrCl3 + 3Ba(OH)2 = 2Cr(OH)3↓+3BaCl2
Тип реакціЇ: реакція обміну.
2Cr(OH)3↓ = Cr2O3 + 3H2O
Тип реакціЇ: реакція розкладу.
2. Напишіть молекулярні рівняння реакцій за поданими електронними, вкажіть окисник і відновник: a) S+4 — 2е —> S+6; б) Cu+2 + 2е —> Сu°.
а) 2SO2 + O2 = 2SO3 (каталізатор нітроген (IІ) оксид NO або ванадій оксид V2O5 вкажіть над знаком =)
S+4 (відновник) -2е =S+6
Як бачимо, Сульфур підвищив ступінь окиснення від +4 до +6, виступив відновником і окиснився.
б) CuCl2 + Zn = ZnCl2 + Cu
Cu+2 (окисник) -2е =Cu0
Як бачимо, Купрум знизив ступінь окиснення від +2 до 0, виконав роль окисника і відновився.
3. Наведіть приклади рівнянь реакцій, швидкість яких залежить від різних чинників та поясніть причину, що сприяє перебігу цих реакцій.
1. Чинник: природа реагуючих речовин.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
У першому випадку водень виділяється активніше за однакової концентрації хлоридної кислоти, бо магній хімічно активніший метал, ніж залізо (див. ряд активності металів).
2. Чинник: розміри поверхні зіткнення (для твердих речовин).
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
Якщо крейду подрібнити, то швидкість реакції більша, ніє коли взяти шматком.
3. Чинник: концентрація реагуючих речовин.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Чим більша концентрація кислоти, тим виділення водню відбувається швидше.
4. Чинник: температура.
2Н2 + О2 = 2H2О
З підвишщенням температури швидкість реакції зростає.
4. Обчисліть маси вуглецю і кисню, що вступить у реакцію, якщо утворився карбон (IV) оксид кількістю речовини 0,55 моль. Обчисліть кількість теплоти, що виділиться під час реакції, якщо її термохімічне рівняння: С + О2 = СО2 + 393 кДж.
Дано: y(СO2)=0,55 моль
Знайти: m(С)-?, m(О2)-?
Розв'язання
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
х г у г 0,55 моль
С + О2 = СО2↑
12 г 32 г 1 моль
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2. Обчислюємо молярні маси й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль. Маса 1 моль=12 г.
Mr(О2)= 2•Ar(О)=2•16=32.
M( О2)=32 г/моль. Маса 1 моль=32 г/моль.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо дві пропорції для обчислення мас вихідних речовин і розв'язуємо їх.
Складаємо пропорцію для обчислення маси вуглецю.
х г / 12 г = 0,55 моль / 1моль, звідси х=0,55 моль • 12 г : 1моль=6,6 г
Складаємо пропорцію для обчислення маси кисню.
у г / 32 г = 0,55 моль / 1 моль, звідси у=0,55 моль•32 г : 1моль=17,6 г
Обчислимо кількість теплоти.
Спершу знайдемо кількість речовини вуглецю.
1. Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2., тому y(С)=y(СО2)=0,05 моль.
2. Обчислюємо кількість теплоти.
За термохімічним рівнянням при реакції горіння
1 моль вуглецю виділяється 393 кДж теплоти
0,55 моль вуглецю - х кДж теплоти.
Складаємо пропорцію для обчислення кількості теплоти.
1 моль / 0,55 моль = 393 кДж / х кДж, звідси
х=0,55•393 кДж/1 моль=216,15 кДж
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: С+О2=СО2↑
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2, кількість речовини однакова, тому
у(С)=у(СО2)=0,55 моль і у(О2)=у(СО2)=0,55 моль
Обчислюємо молярні маси (М г/моль = Mr) речовин.
Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль.
Mr(О2)= 2•Ar(О)=2•16=32. M( О2)=32 г/моль
Обчислюємо масу вуглецю кількістю речовини 0,55 моль за формулою m=y•M.
m(С)=0,55 моль • 12 г/моль=6,6 г
Обчислюємо масу кисню кількістю речовини 0,55 моль.
m(О2)=0,55 моль•32 г/моль=17,6 г
Обчислюємо кількість теплоти.
За термохімічним рівнянням при реакції горіння
1 моль вуглецю виділяється 393 кДж теплоти
0,55 моль вуглецю - х кДж теплоти.
Складаємо пропорцію для обчислення кількості теплоти.
1 моль / 0,55 моль = 393 кДж / х кДж, звідси
х=0,55•393 кДж : 1 моль=216,15 кДж
Відповідь: m(С)=6,6 г; m(О2)=17,6 г; при згорянні 6,6 г вуглецю виділяється 216,15 кДж теплоти.