Завдання для засвоєння матеріалу
Вправа 1
Складіть формули таких речовин: кальцій оксид CaO, калій оксид K2O, фосфор (III) оксид P2O3, барій оксид BaO, цинк оксид ZnO, сульфідна кислота H2S, карбонатна кислота H2CO3, магній гідроксид Mg(OH)2, ферум (II) гідроксид Fe(OH)2, силікатна кислота H2SiO3, купрум (II) гідроксид Cu(OH)2, літій гідроксид LiOH, калій гідроксид KOH, нікол (II) сульфат NiSO4, алюміній гідроксид Al(OH)3, натрій ортофосфат Na3PO4, хлоридна кислота HCl, ортофосфатна кислота H3PO4.
Вправа 2
Із наведених формул речовин випишіть окремо формули та назви оксидів, кислот, основ і солей: NaOH, HCl, H2SO4, Ca(OH)2, HBr, Cu(OH)2, H3PO4, H2SiО3, H2S, NaOH, Fe(OH)2, K2SO4, CaBr2, CuCO3, CO2, Mg(OH)2, AlPO4, SO3, HI, CuSO4, Zn(OH)2, Ba(NO3)2, FeCl3, Na2S, Al(NO3)3, Ba3(PO4)2.
Оксиди: CO2 карбон (IV) оксид, SO3 сульфур (VI) оксид.
Кислоти: HCl хлоридна кислота, H2SO4 сульфатна кислота, HBr бромідна кислота, H3PO4 ортофосфатна кислота, H2SiО3 силікатна кислота, H2S сульфідна кислота, HI йодидна кислота.
Основи: NaOH натрій гідроксид, Ca(OH)2 кальцій гідроксид, Cu(OH)2 купрум (ІІ) гідроксид, Fe(OH)2 ферум (ІІ) гідроксид, Mg(OH)2 магній гідроксид, Zn(OH)2 цинк гідроксид.
Солі: K2SO4 калій сульфат, CaBr2 кальцій бромід, CuCO3 купрум (ІІ) карбонат, AlPO4 алюміній ортофосфат, CuSO4 купрум (ІІ) сульфат, Ba(NO3)2 барій нітрат, FeCl3 ферум (ІІІ) хлорид, Na2S натрій сульфід, Al(NO3)3 алюміній нітрат, Ba3(PO4)2 барій ортофосфат.
Оксиди — це бінарні сполуки елементів з Оксигеном, і яких Оксиген виявляє ступінь окиснення -2.
Кислоти — це складні речовини, що складаються з йонів Гідрогену та кислотного залишку.
Основи — це сполуки, що складаються з йонів металічного елемента й одного або декількох гідроксид-іонів OH–.
Солі — це сполуки, що складаються з йонів металічних елементів та кислотних залишків.
Вправа 3
Невідомий оксид розчиняється у воді з утворенням розчину, що забарвлює лакмус у червоний колір. Який висновок можна зробити щодо характеру властивостей цього оксиду? Це кислотний оксид. Чи буде він взаємодіяти з хлоридною кислотою, натрій гідроксидом, натрій хлоридом, кальцій оксидом? Відповідь обґрунтуйте. Кислотні оксиди взаємодіють з лугами і основними оксидами, тому кислотний оксид, наприклад, СО2 буде реагувати з натрій гідроксидом і кальцій оксидом.
СО2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
CO2 + CaO = CaCO3
Вправа 4
Проілюструйте генетичний зв’язок між класами неорганічних речовин на прикладі магнію й сірки. Складіть відповідні рівняння реакцій.
Mg → MgO → MgSO4
2Mg + O2 = 2MgO
MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O
При згорянні магнію утворюється основний оксид MgO. З водою магній оксид не взаємодіє, бо не утворює лугу (не є оксидом лужного і лужноземельного елемента). При взаємодії основного оксиду і кислоти утворюється сіль.
S → SO2 → H2SO3
S + O2 = SO2
SO2 + H2O = H2SO3
При згорянні сірки утворюється кислотний оксид SO2, що реагує з водою з утворенням сульфітної кислоти H2SO3.
Вправа 5
Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:
а) Mg → MgО → MgCl2 → MgCO3 → Mg(NO3)2;
2Mg + O2 = 2MgO
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O
MgCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + MgCO3
MgCO3 + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O + CO2↑
б) S → SO2 → Na2SO3 → BaSO3 → SO2;
S + O2 = SO2
SO2 + Na2O = Na2SO3
Na2SO3 + BaCl2 = BaSO3↓+ 2NaCl
BaSO3 = BaO + SO2↑
в) Na → NaOH → Na2SO4 → NaCl → NaNO3.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
2NaOH + SO3 = Na2SO4 + H2O
Na2SO4 + BaCl2 = 2NaCl + BaSO4↓
NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl↓
Вправа 6
Наведіть рівняння реакцій, що ілюструють чотири різні способи добування кальцій карбонату.
СaO + CO2 = CaCO3
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O
Ca(OH)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaOH
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl
Вправа 7
Розташуйте запропоновані речовини за порядком, що характеризує генетичний
зв’язок класів речовин, та складіть відповідні рівняння реакцій:
а) фосфор (V) оксид, калій ортофосфат, фосфор, ортофосфатна кислота;
Р -> P2O5 -> H3PO4 -> K3PO4
4P + 5O2 = 2P2O5
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O
б) барій гідроксид, барій оксид, барій карбонат, барій;
Ba -> BaO -> Ba(OH)2 -> BaCO3
2Ba + O2 = 2BaO
BaO + H2O = Ba(OH)2↓
Ba(OH)2 + H2CO3 = BaCO3 + 2H2O
в) купрум (II) оксид, купрум (II) гідроксид, мідь, купрум (II) сульфат.
Cu -> CuO -> CuSO4 -> Cu(OH)2
2Cu + O2 = 2CuO
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ Na2SO4
Вправа 8
Як добути кальцій хлорид з кальцій нітрату, використовуючи калій карбонат і хлоридну кислоту? Складіть рівняння реакцій.
Ca(NO3)2 + K2CO3 = CaCO3↓ + 2KNO3
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
Вправа 9
Визначте відсутні ланки ланцюгів перетворень, що характеризують генетичний зв’язок речовин. Складіть рівняння реакцій, що характеризують ці перетворення.
а) S → ? → H2SO3 → CaSO3;
S → SO2→ H2SO3 → CaSO3;
S + O2 = SO2
SO2 + H2O = H2SO3
H2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2H2O
б) Fe → Fe2O3 → ? → Fe(OH)3.
Fe → Fe2O3 → FeCl3 → Fe(OH)3.
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓+ 3NaCl
Вправа 10
Складіть рівняння реакцій для здійснення таких перетворень:
а) Ca → CaO → Ca(ОН)2 → CaСl2;
2Ca + O2 = 2CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
б) S → SО2 → Н2SО3 → Nа2SО3;
S + O2 = SO2
SO2 + H2O = H2SO3
H2SO3 + 2NaOH = Na2SO3 + 2H2O
в) Ba → BaО → Ba(ОН)2 → BaSО4;
2Ba + O2 = 2BaO
BaO + H2O = Ba(OH)2
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2H2O
г) С → CO2 → CaCO3 → CaСl2 → Ca(ОН)2;
C + O2 = CO2↑
CO2 + CaO = CaCO3
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
CaCl2 + 2NaOH = Ca(OH)2 + 2NaCl
д) NаОН → Nа2CO3 → CO2 → MgCO3;
2NaOH + H2CO3 = Na2CO3 + 2H2O
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
CO2 + MgO = MgCO3
е) Аl → Аl2О3 → Аl2(SО4)3 → Аl(ОН)3 → Аl2О3;
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O
Al2(SO4)3 + 6NaOH = 2Al(OH)3↓+ 3Na2SO4
2Al(OH)3↓ = Al2O3 + 3H2O
є) Fe → Fe2O3 → Fe(NO3)3 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe → FeCl2.
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3
Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O
Fe(NO3)3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓+ 3NaNO3
2Fe(OH)3↓ = Fe2O3 + 3H2O
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
Fe+ 2HCl = FeCl2 + H2↑
Вправа 11
Визначте відсутні ланки ланцюгів, що характеризують генетичний зв’язок речовин:
а) Ca → ? → ? → Ca(NO3)2;
Ca -> CaO -> Ca(OH)2 -> Ca(NO3)2
2Ca + O2 = 2CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + 2H2O
б) SO3 -> ? -> ? -> ?
SO3 -> H2SO4 -> MgSO4 -> Mg(OH)2
SO3 + H2O = H2SO4
H2SO4 + Mg = MgSO4 + H2↑
MgSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Mg(OH)2
в) Mg(OH)2 -> ? -> ? -> ? -> ?
Mg(OH)2 -> MgO -> MgCl2 -> Mg(OH)2 -> MgSO4
Mg(OH)2↓= MgO + H2O
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O
Вправа 12
До розчину блакитного кольору додали розчин лугу, при цьому випав блакитний осад. Осад відфільтрували і прожарили. У результаті одержали чорний порошок, що потім обробили воднем під час нагрівання.
Утворився метал червоного кольору. Визначте описані речовини, складіть рівняння реакцій.
Речовини: розчин мідного купоросу CuSO4 має блакитний колір, розчин натрій гідроксиду NaOH, купрум (ІІ) гідроксид Cu(OH)2, купрум оксид CuO, метал купрум Cu.
CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2↓ - осад блакитного кольору
Cu(OH)2↓ = Н2О + CuO - оксид чорного кольору
CuO + H2 = Н2О + Cu - метал червоного кольору
Вправа 13
Порівняйте об’єм сульфур (IV) оксиду (за н.у.), що можна добути із сірки масою 480 г та натрій сульфіту масою 630 г.
Відомо: m(S)=480 г, m(Na2SO3)=630 г
Порівняти V1(SO2) і V2(SO2)
Розв'язування
І спосіб
1. Обчислюємо кількості речовини сірки масою 480 г і натрій сульфіту масою 630 г за формулою n=m/M, де M=Mr г/моль.
Mr(S)=Ar(S)=32, M(S)=32 г/моль,
Mr(Na2SO3)=2•Ar(Na)+Ar(S)+3•Ar(О)=2•23+32+3•16=126, M(Na2SО3)=126 г/моль
n(S)=m(S)/M(S)=480 г : 32 г/моль=15 моль
n(Na2SО3)=m(Na2SО3)/M(Na2SО3)=630 г : 126 г/моль=5 моль
2. Записуємо два рівняння реакції:
S + O2 = SO2↑ (1)
Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2↑ (2)
За рівнянням реакції (1) n(S):n1(SО2)=1:1, кількість речовини однакова, тому
n1(SO2)=n(S)=15 моль
За рівнянням реакції (2) n(Na2SO3):n2(SО2)=1:1, кількість речовини однакова, тому
n2(SO2)=n(Na2SO3)=5 моль
3, Обчислюємо об'єми SO2 кількість речовини 15 моль і 5 моль за формулою V=n•VM
V1(SO2)=n1(SO2)•VM=15 моль•22,4 л/моль=336 л
V2(SO2)=n2(SO2)•VM=5 моль•22,4 л/моль=112 л
V1(SO2)>V2(SO2)
ІІ спосіб
Записуємо два рівняння реакції:
S + O2 = SO2↑ (1)
Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + SO2↑ (2)
За рівнянням реакції (1) n(S)/1=n1(SO2)/1
У ццьому співвідношенні замінюємо кількість речовини сульфур (IV) оксиду на співвідношення об’ємів, а кількість речовини сірки — на співвідношення мас.
V1(SO2)/VM=m(S)/M(S)
Звідси виражаємо об'єм газу сульфур (IV) оксиду:
V1(SO2)•М(S)=m(S)•VM, тому
V1(SO2)=m(S)•VM:M(S)
Обчислюємо молярну масу сірки і підставляємо значення у формулу.
Mr(S)=Ar(S)=32, M(S)=32 г/моль
V1(SO2)=480 г • 22,4 л/моль : 32 г/моль=336 л
За рівнянням реакції (2) n(Na2SO3)/1=n1(SO2)/1
У цьому співвідношені замінюємо кількість речовини сульфур (IV) оксиду на співвідношення об’ємів, а кількість речовини натрій сульфіту — на співвідношення мас.
V2(SO2)/VM=m(Na2SO3)/M(Na2SO3)
Звідси виражаємо об'єм газу сульфур (IV) оксиду:
V2(SO2)•М(Na2SO3)=m(Na2SO3)•VM, тому
V2(SO2)=m(Na2SO3)•VM:M(Na2SO3)
Обчислюємо молярну масу Na2SO3 і підставляємо значення у формулу.
Mr(Na2SO3)=2•Ar(Na)+Ar(S)+3•Ar(О)=2•23+32+3•16=126, тому M(Na2SО3)=126 г/моль
V2(SO2)=630 г•22,4 л/моль:126 г/моль=112 л
V1(SO2)>V2(SO2)
Відповідь: більший об'єм SO2 можна добути з порції cірки
Вправа 14
Обчисліть масу фосфору, що необхідно ввести в низку перетворень для добування кальцій ортофосфату масою 15,5 г.
Відомо: m(Са3(PО4)2)=15,5 г
Знайти m(P)-?
Розв'язування
1. Обчислюємо кількість речовини Са3(PО4)2 масою 15,5 г за формулою n=m/M, де
M=Mr г/моль
Mr(Са3(PО4)2)=3•Ar(Ca)+2•Ar(P)+8•Ar(O)=3•40+2•31+8•16=310, М(Ca3(PO4)2)=310 г/моль
n(Ca3(PO4)2)=m(Ca3(PO4)2)/M(Ca3(PO4)2)=15,5 г : 310 г/моль=0,05 моль
2. Записуємо рівняння реакції: 2P2O5+ 6CaО = 2Ca3(PO4)2
За рівнянням реакції n(P2O5):n(Ca3(PO4)2)=2:2=1:1, кількості речовини однакові,
n(P2O5)=n(Са3(PO4)2=0,05 моль
3. Записуємо рівняння реакції: 4Р + 5О2=2Р2О5
За рівнянням реакції n(P):n(P2O5)=4:2, звідси
n(P)•2=n(P2O5)•4, тому
n(P)=4•n(P2O5):2=4•0,05:2=0,1 моль
4. Обчислюємо масу фосфору кількістю речовини 0,1 моль за формулою m=n•M
Mr(P)=Ar(P)=31, тому М(P)=31 г/моль
m(P)=n(P)•M(P)=0,1•31=3,1 г
Відповідь: 3,1 г