Главная » Педагогика » Получение и свойства кислорода. Газообразные вещества в неорганической и органической химии Можно ли собирать аммиак методом вытеснения воды

Получение и свойства кислорода. Газообразные вещества в неорганической и органической химии Можно ли собирать аммиак методом вытеснения воды

Анализ распределения физических сил
при использовании химических приборов

Демонстрационный эксперимент и многие практические работы основаны на использовании простых химических приборов. Кроме знакомства с химическими превращениями веществ, учащиеся должны разобраться в физической сущности того, что происходит, и уметь по рисунку прибора объяснить суть происходящего: что куда движется и что где происходит.

Один из приборов в кабинете химии – газометр. На рис. 1 изображен газометр, наполненный газом. Это может быть кислород, как указано на рисунке, углекислый газ или просто воздух. Краны 1 и 2 в этот момент закрыты. Газ в соответствии с законом Паскаля оказывает давление на стенки сосуда и воду. Открываем кран 1 , столб воды из воронки оказывает давление на газ, поджимая его, но т.к. внутреннее давление газа и давление воды уравновешены, ничего не происходит. Открываем кран 2 , газ устремляется в выходное отверстие (скорость потока регулируется осторожным поворотом крана). Давление внутри сосуда падает – и вода из воронки поступает в газометр. После закрытия крана 2 отбор газа прекращается, уровень воды устанавливается на более высокой отметке, т.к. наступает новое равновесие сил. Для прекращения давления воды перекрывается кран 1 .

Второй прибор, сходный с газометром, – аппарат Киппа (рис. 2). В этом приборе можно получать водород из цинка и соляной кислоты (см. рис. 2), сероводород из сернистого железа, углекислый газ из мрамора. В позиции а прибор находится в рабочем состоянии, кран открыт. Крепкий раствор соляной кислоты устремляется в нижнюю часть прибора, заполняет его и смачивает металлический цинк, лежащий на медной сетке. Цинк растворяется в кислоте, реагирует с ней, образующийся водород устремляется в среднюю сферу прибора, вытесняет воздух, смешиваясь с ним. Поэтому выходящий газ надо проверить на чистоту. Распределение физических сил в приборе показано на рис. 2 при помощи стрелок.

Закрываем кран. Водород продолжает образовываться, его количество увеличивается. Поскольку выход газу перекрыт, внутри сферы увеличивается давление. Оно и выдавливает кислоту из средней сферы до тех пор, пока кислота перестанет покрывать поверхность цинка. Химическая реакция прекращается (смоченный кислотой цинк продолжает некоторое время реагировать с ней). Внутреннее давление в приборе, создаваемое водородом, и давление, создаваемое гидравлическим затвором, уравновешиваются.

Рассмотрим методы собирания газов. На рис. 3 показано, как собирать газ методом вытеснения воздуха. Если газ токсичный, эта операция проводится в вытяжном шкафу. Газы, которые тяжелее воздуха, – СО 2 , О 2 , HCl, SO 2 , поступая в банку или химический стакан, вытесняют воздух.

При изучении углекислого газа: его физических свойств и неспособности поддерживать горение органических веществ – демонстрируется занимательный опыт гашения горящей на воздухе парафиновой свечи (рис. 4). Углекислый газ, как более тяжелый, под действием силы тяжести опускается вниз. Он заполняет емкость и вытесняет воздух, который в ней содержится. Свеча в атмосфере углекислого газа гаснет.

Прибор, изображенный на рис. 5, учащиеся собирают на практической работе «Получение кислорода и изучение его свойств». Этот прибор иллюстрирует метод собирания газа путем вытеснения воздуха (физическое обоснование понятия «относительная плотность»).

Другой способ собирания газов связан с вытеснением воды из сосуда. Таким путем можно собирать газы, мало растворяющиеся в воде, в частности оксид азота(II) (рис. 6). Газ из реактора 1 поступает в газоотводную трубку 2 , подведенную под перевернутый вверх дном цилиндр 3 . Проходя через толщу воды, газ собирается в зоне дна цилиндра. Под давлением газа вода выталкивается из цилиндра.

Если газ плохо растворяется в воде, то этим газом мож

но насыщать воду, как показано на рис. 7. В таком приборе можно получать хлор (см. рис. 7) или сернистый газ, добавляя к кристаллам сульфита натрия концентрированную серную кислоту. Газ, получаемый в колбе Вюрца, поступает в газоотводную трубку, концом погруженную в воду. Частично газ растворяется в воде, частично заполняет пространство над водой, вытесняя воздух.

Если газ хорошо растворяется в воде, то его нельзя собирать методом вытеснения воды. На рис. 8 и 9 показано, как собирают хлороводород и аммиак методом вытеснения воздуха. На тех же рис. 8 и 9
(cм. c. 22) изображено растворение газов при погружении пробирок с HCl и NH 3 отверстием в воду.

Если насыщать хлороводородом из пробирки (с реагентами) с газоотводной трубкой, опущенной в воду (рис. 10), то первые порции газа мгновенно растворяются в воде. В 1 л воды растворяется около 500 л хлороводорода, следовательно, поступающий газ не создает избыточного давления. На рис. 10 отмечено последовательное изменение давления газа p внутр в реакционной пробирке по отношению к атмосферному давлению p атм. Давление внутри прибора становится меньше внешнего давления, и вода стремительно заполняет газоотводную трубку и сам прибор. Кроме того, что эксперимент испорчен, еще и пробирка может треснуть.

При изучении химических свойств металлического натрия (рис. 11) важно не только наблюдать его поведение в реакции с водой, но и объяснять наблюдаемые явления. Первое наблюдение – натрий остается на поверхности воды, следовательно, его плотность меньше единицы (плотность воды). Второе наблюдение – натрий «мечется» по воде по причине отталкивающего действия выделяющегося газа. Третье наблюдение – натрий плавится и превращается в шарик. Реакция взаимодействия натрия с водой – экзотермическая. Выделяющейся теплоты достаточно, чтобы расплавить натрий, следовательно, он – легкоплавкий металл. Четвертое наблюдение – реакция сопровождается вспышками, следовательно, теплоты реакции достаточно и для самовозгорания натрия, и для микровзрыва водорода. Если реакцию проводить в узком пространстве (в пробирке), да еще и с крупным кусочком натрия, то взрыва водорода не избежать. Чтобы не было взрыва, реакцию проводят в кристаллизаторе или в большом по диаметру химическом стакане и с использованием маленького кусочка натрия.

Необходимо уделить большое внимание правилу растворения концентрированной серной кислоты в воде (рис. 12). Кислота, как более тяжелая жидкость, устремляется на дно круглодонной колбы. Все остальное показано на рис. 12.

Формированию физико-химического мышления способствует изучение кислорода (как в начальном курсе химии, так и в курсе органической химии). Речь идет об использовании кислорода и ацетилена при сварке и автогенной резке металла (рис. 13). При сварке высокотемпературное пламя горящего в кислороде ацетилена (до 2500 °С) направляется на металлический провод и свариваемое место. Металл плавится, получается шов. При автогенной резке пламя подплавляет металл, а избыток кислорода его выжигает.

Не в каждом кабинете химии имеется кремний как простое вещество. Проверим его на электропроводность при помощи простейшего прибора: щуп с упругими удлиненными железными концами, лампочка (смонтированная на подставке), и электропровод с вилкой (рис. 14). Лампочка светится, но не ярко – видно, что кремний проводит электрический ток, но оказывает ему значительное сопротивление.

Химический элемент кремний – аналог углерода, но радиус его атомов больше, чем радиус атомов углерода. Кремний, как простое вещество, имеет такую же (как алмаз) кристаллическую решетку (атомную) с тетраэдрической направленностью химических связей. В алмазе ковалентные связи прочные, он не проводит электрический ток. В кремнии, как показывает даже грубый эксперимент, какая-то часть электронных пар распаривается, что обусловливает некоторую электропроводность вещества. Кроме того, кремний разогревается (у некоторых учащихся есть возможность в этом убедиться), что тоже свидетельствует о сопротивлении вещества электрическому току.

С большим интересом учащиеся наблюдают за исследованием физических и химических свойств бензола (рис. 15). К небольшому количеству воды приливаем слой бензола толщиной ~2 мм (см. рис. 15, а ). Видно, что две бесцветные жидкости не смешиваются. Интенсивным встряхиванием перемешиваем эту расслоенную смесь, получаем «седую» эмульсию. Фиксируем пробирку в вертикальном положении. Учащиеся наблюдают постепенное расслоение бензола и воды, причем сначала прозрачным становится нижний уровень содержимого, и через непродолжительное время получаем исходное распределение. Молекулы воды легче молекул бензола, но ее плотность несколько больше. Взаимодействие между неполярными молекулами бензола и полярными молекулами воды незначительное, очень слабое, поэтому большая часть бензола выталкивается на поверхность воды (см. рис. 15, б ).

Теперь приливаем бензол к нескольким миллилитрам бромной воды (небольшой интенсивности окрашивания) (см. рис. 15, б ). Жидкости не смешиваются. Интенсивно перемешиваем содержимое пробирки и даем возможность системе отстояться. Бром, прежде растворенный в воде, экстрагируется в слой бензола, что видно по изменению окраски и увеличению ее интенсивности.

К содержимому пробирки прильем несколько миллилитров слабого раствора щелочи
(см. рис. 15, б ). Бром вступает в реакцию со щелочью. Слой бензола обесцвечивается, а образовавшиеся неорганические вещества и вода переходят в нижний (водный) слой.

В данной статье мы ограничились примерами, которые иллюстрируют не просто связь преподавания химии с физикой, а компенсируют недостаток учебников, в которых названные физические явления, как правило, не находят отражения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА (1 ч) 8 КЛАСС

Работа проводится учащимися самостоятельно под контролем учителя.
Предлагаю результат моей многолетней работы по подготовке и проведению практических работ в общеобразовательной школе на уроках химии в 8–9-х классах:

«Получение и свойства кислорода»,
«Приготовление растворов солей с определенной массовой долей растворенного вещества»,
«Обобщение сведений о важнейших классах неорганических соединений»,
«Электролитическая диссоциация»,
«Подгруппа кислорода» (см. след. номера газеты «Химия»).

Все они апробированы мною на занятиях. Их можно использовать при изучении школьного курса химии как по новой программе О.С.Габриеляна, так и по программе Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана.
Ученический эксперимент – это вид самостоятельной работы. Эксперимент не только обогащает учащихся новыми понятиями, умениями, навыками, но и является способом проверки истинности приобретенных ими знаний, способствует более глубокому пониманию материала, усвоению знаний. Он позволяет более полно осуществлять принцип вариативности восприятия окружающего мира, т. к. главная сущность этого принципа – связь с жизнью, с будущей практической деятельностью учащихся.

Цели . Уметь получать кислород в лаборатории и собирать его двумя методами: вытеснением воздуха и вытеснением воды; подтвердить опытным путем свойства кислорода; знать правила техники безопасности.
Оборудование . Металлический штатив с лапкой, спиртовка, спички, пробирка с газоотводной трубкой, пробирка, комочек ваты, пипетка, химический стакан, лучинка, препаровальная игла (или проволока), кристаллизатор с водой, две конические колбы с пробками.
Реактивы . KMnO 4 кристаллический (5–6 г), известковая вода Сa(OH) 2 , древесный уголь,
Fe (стальная проволока или скрепка).

Правила техники безопасности.
Осторожно обращайтесь с химическим оборудованием!
Помните! Пробирку прогревают, держа ее в наклонном положении, по всей длине двумя-тремя движениями в пламени спиртовки. При нагревании направляйте отверстие пробирки в сторону от себя и соседей.

Предварительно учащиеся получают домашнее задание, связанное с изучением содержания предстоящей работы по инструкции, одновременно используя материалы учебников 8-го класса авторов О.С.Габриеляна (§ 14, 40) или Г.Е.Рудзитиса, Ф.Г.Фельдмана (§ 19, 20). В тетрадях для практических работ записывают название темы, цель, перечисляют оборудование и реактивы, оформляют таблицу для отчета.

ХОД УРОКА

Один опыт я ставлю выше,
чем тысячу мнений,
рожденных только
воображением.

М.В.Ломоносов

Получение кислорода
методом вытеснения воздуха

(10 мин)

1. Перманганат калия (КMnO 4) поместите в сухую пробирку. У отверстия пробирки положите рыхлый комочек ваты.
2. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой, проверьте на герметичность (рис. 1).

Рис. 1.
Проверка прибора
на герметичность

(Пояснения учителя, как проверить прибор на герметичность.) Укрепите прибор в лапке штатива.

3. Газоотводную трубку опустите в стакан, не касаясь дна, на расстоянии 2–3 мм (рис. 2).

4. Подогрейте вещество в пробирке. (Помните правила техники безопасности.)
5. Проверьте наличие газа тлеющей лучинкой (угольком). Что наблюдаете? Почему кислород можно собирать методом вытеснения воздуха?
6. Соберите полученный кислород в две колбы для проведения следующих опытов. Колбы закройте пробками.
7. Оформите отчет, пользуясь табл. 1, которую разместите на развороте тетради.

Получение кислорода
методом вытеснения воды

(10 мин)

1. Пробирку заполните водой. Закройте пробирку большим пальцем и переверните ее вверх дном. В таком положении опустите руку с пробиркой в кристаллизатор с водой. Подведите к концу газоотводной трубки пробирку, не вынимая ее из воды (рис. 3).

2. Когда кислород вытеснит воду из пробирки, закройте ее большим пальцем и выньте из воды. Почему кислород можно собирать способом вытеснения воды?
Внимание ! Выньте газоотводную трубку из кристаллизатора, не прекращая нагревать пробирку с КMnО 4 . Если этого не сделать, то воду перебросит в горячую пробирку. Почему?

Горение угля в кислороде

(5 мин)

1. Закрепите уголек на металлической проволоке (препаровальной игле) и внесите в пламя спиртовки.
2. Раскаленный уголек опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 4).

3. После извлечения несгоревшего угля из колбы, прилейте в нее 5–6 капель известковой воды
Са(ОН) 2 . Что наблюдаете? Дайте объяснение.
4. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Горение стальной (железной) проволоки
в кислороде

(5 мин)

1. Прикрепите к одному концу стальной проволоки кусочек спички. Зажгите спичку. Проволоку с горящей спичкой опустите в колбу с кислородом. Что наблюдаете? Дайте объяснение (рис. 5).

2. Оформите отчет о работе в табл. 1.

Таблица 1

Выполняемые операции (что делали)	Рисунки с обозначениями исходных и полученных веществ	Наблюдения. Условия проведения реакций. Уравнения реакций	Объяснения наблюдений. Выводы
Сборка прибора для получения кислорода. Проверка прибора на герметичность
Получение кислорода из KMnО 4 при нагревании
Доказательство получения кислорода c помощью тлеющей лучинки
Характеристика физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля, горение железа (стальная проволока, скрепка)

Сделайте письменный общий вывод о проделанной работе (5 мин).

ВЫВОД . Один из способов получения кислорода в лаборатории – разложение КMnO 4 . Кислород – газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха в 1,103 раза (M r (O 2) = 32, M r (возд.) = 29, из чего следует 32/29 1,103), малорастворим в воде. Вступает в реакции с простыми веществами, образуя оксиды.

Приведите рабочее место в порядок (3 мин): разберите прибор, расставьте посуду и принадлежности на свои места.

Сдайте тетради на проверку.

Домашнее задание.

Задача . Определите, какое из соединений железа – Fe 2 О 3 или Fe 3 О 4 – богаче железом?

Дано :	Найти :
Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 .	(Fe) в Fe 2 O 3 , " (Fe) в Fe 3 O 4

Решение

(Х) = n A r (X)/M r , где n – число атомов элемента Х в формуле вещества.

M r (Fe 2 O 3) = 56 2 + 16 3 = 160,

(Fe) = 56 2/160 = 0,7,
(Fe) = 70%,

M r (Fe 3 O 4) = 56 3 + 16 4 = 232,
" (Fe) = 56 3/232 = 0,724,
" (Fe) = 72,4%.

Ответ . Fe 3 O 4 богаче железом, чем Fe 2 O 3 .

Учитель во время практической работы наблюдает за правильностью выполнения приемов и операций учащимися и отмечает в карточке учета умений (табл. 2).

Таблица 2

Карточка учета умений

Операции практической работы	Фамилии учащихся
Операции практической работы	А	Б	В	Г	Д	Е
Сборка прибора для получения кислорода
Проверка прибора на герметичность
Укрепление пробирки в лапке штатива
Обращение со спиртовкой
Нагревание пробирки с KМnО 4
Проверка выделения О 2
Собирание О 2 в сосуд двумя методами: вытеснением воздуха, вытеснением воды
Сжигание угля
Сжигание Fe (стальной проволоки)
Kультура выполнения опытов
Оформление работы в тетради

Образец отчета о проделанной практической работе (табл. 1)

О 2 получают в лаборатории разложением KMnO 4 при нагревании Доказательство получения кислорода при помощи
тлеющей лучинки Тлеющая лучинка
(уголь) ярко загорается
в О 2 Полученный газ О 2 поддерживает горение Характеристика
физических свойств О 2 . Собирание О 2 двумя методами:
вытеснением воздуха (а),
вытеснением воды (б)

Kислород вытесняет воздух и воду из сосудов Kислород – газ без цвета и запаха,
немного тяжелее воздуха, поэтому
его собирают в сосуд, поставленный на дно. Kислород малорастворим в воде Характеристика химических свойств О 2 . Взаимодействие с простыми веществами: горение угля (a), горение железа (стальная проволока, скрепка, стружка) (б)

Раскаленный уголек ярко горит в О 2:

Известковая вода мутнеет, т. к. образуется нерастворимый в воде осадок СaСО 3:
СО 2 + Са(ОН) 2 СaСО 3 + H 2 O. Железо горит ярким пламенем в кислороде:

О 2 взаимодействует
с простыми
веществами – металлами и неметаллами. Образование осадка белого цвета подтверждает наличие в колбе СО 2

ХИМИЯ

Довывод

Задача 1.

Даны газообразные вещества: H2, HCl, CO2, CO, O2, NH3.

1. Определите, какие из них легче воздуха, а какие тяжелее (ответ обоснуйте).

2. Определите, какие из них нельзя собрать методом вытеснения воды.

3. Определите, что будет происходить с этими газами, если их пропустить через раствор кислоты, щёлочи (ответ подтвердите уравнениями реакций).

Решение.

1. Легче воздуха, те, молярная масса которых меньше 29 г/моль (молярная масса воздуха). Это H 2 , CO , NH 3 . Тяжелее: HCl , CO 2 , O 2 .

2. Методом вытеснения воды можно собирать газы, которые нерастворимы или плохо растворимы в воде. Это H 2 , CO 2 , CO , O 2 . Нельзя методом вытеснения воды собирать газы: HCl , NH 3 .

3. С кислотами реагируют вещества, обладающие основными свойствами:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

Со щелочами реагируют вещества, обладающие кислотными свойствами:

HCl + KOH = KCl + H2O

Есеп 1.

Газ тәрізді заттар берілген: H2, HCl, CO2, CO, O2, NH3.

1.Олардың қайсысы ауадан ауыр және қайсысы жеңіл екенін анықтаңыздар (жауаптарыңызды дәлелдеңіздер).

2. Олардың қайсысын суды ығыстыру әдісімен анықтауға болмайтынын анықтаңыздар.

3. Егер оларды сілтінің, қышқылдың ерітінділері арқылы өткізгенде осы газдармен не болатынын анықтаңыздар (жауаптарыңызды реакция теңдеулері арқылы дәлелдеңіздер).

Шешуі.

1. Ауадан жеңіл, яғни молярлық массасы 29 г/мольдан (ауаның молярлық массасы) кіші болатын газдар: H2, CO, NH3. Ауыр: HCl, CO2, O2.

2. Суды ығыстыру әдісімен суда ерімейтін немесе суда аз еритін газдарды алуға болады. Олар Это H2, CO2, CO, O2. Суды ығыстыру әдісі арқылы жинауға болмайтын газдар: HCl, NH3.

3. Қышқылмен негіздік қасиет көрсететін заттар әрекеттеседі:

NH3 + HCl = NH4Cl

Сілтілермен қышқылдық қасиет көрсететін заттар әрекеттеседі:

HCl + KOH = KCl + H2O

CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O или CO2 + KOH = KHCO3

Задача 2.

Ранней весной ранним утром, когда температура окружающего воздуха была ещё 0 °С, а давление 760 мм рт. ст., три товарища, прогуливая своих собак, увидели пустую бутылку на газоне. "Она пуста", - сказал один из них. "Нет, она полна до краёв, и я знаю формулу вещества, которым она наполнена", - сказал другой. "Вы оба не правы", - сказал третий.

1. Кто из товарищей, по вашему мнению, был прав (ответ обоснуйте)?

2. Рассчитайте количество вещества и число частиц, содержащихся в бутылке, если её объём равен 0,7 дм3.

3. Рассчитайте молярную массу газа, содержащегося в бутылке.

Решение.

1. Прав третий, так как в бутылке воздух (она не пуста – первый неправ), а воздух является не индивидуальным веществом (второй тоже неправ). Воздух представляет собой смесь газов:

2. Т. к. условия нормальные, то V M = 22,4 л/моль. Рассчитаем количество вещества n = V / V M = 0,7 / 22,4 л/моль = 0,03125 моль. Число частиц N = N A · n = 6,02·1023 моль-1 · 0,03125 моль = 1,88·1022 частиц.

3. Молярную массу воздуха можно рассчитать, зная состав воздуха. В воздухе содержится примерно 78% N 2 , 21% O 2 , 0,5% Ar и 0,5% CO 2 . Средняя молярная масса будет равна M ср = x 1 · M 1 + x 2 · M 2 + x 3 · M 3 + x 4 · M 4

Есеп 2.

Ерте көктемде таңертең ерте қоршаған ортаның температурасы 0 °С, қысым 760 мм сын. бағ. болып тұрған кезде үш адам өздерінің иттерін қыдыртуға шықты және олар газондағы бос құтыны (бутылка) көрді. «Ол бос» - деді оның біреуі. «Жоқ, аузына дейін заттармен толы» деді екіншісі, себебі ол құтының ішіндегі заттардың формуласын біледі. «Сендер екеулерің де дұрыс таппадыңдар» - деді үшіншісі.

1. Сіздердің ойларыңызша, осы үш адамның қайсысы дұрыс ойлады (жауаптарыңды дәлелдеңдер)?

2. Егер құтының (бутылканың) ішіндегі заттың көлемі 0,7 дм3 – ге тең болатыны белгілі болса, зат мөлшерін және молекулалар санын табыңыздар.

3. Құтының ішіндегі газдың молярлық массасын есептеңіздер.

Шешуі.

1. Үшінші адам дұрыс айтты, себебі оның ішінде ауа бар (ол бос емес, ендеше бірінші адам дұрыс таппады), ал ауа жеке зат емес (сол себепті екінші адам да дұрыс таппады). Ауа бірнеше газдардың қоспасынан тұрады: N 2 , O 2 , Ar , CO 2 , H 2 O и др.

2. Яғни жағдай қалыпты, ендеше V M = 22,4 л/моль. Зат мөлшерін есептейміз n = V / V M = 0,7 / 22,4 л/моль = 0,03125 моль. Молекула саны N = N A · n = 6,02 ·1023 моль-1 · 0,03125 моль = 1,88·1022 бөлік.

3. Ауаның құрамын біле отырып ауаның молярлық массасын есептеуге болады. Ауа шамамен төмендегі газдар қоспасынан тұрады: 78% N 2 , 21% O 2 , 0,5% Ar және 0,5% CO 2 . Орташа молярлық массасы тең болады M ср = x 1 · M 1 + x 2 · M 2 + x 3 · M 3 + x 4 · M 4 = 0,78·28 + 0,21·32 + 0,05·40 + 0,05·44 ≈ 29 г/моль.

Задача 3.

У вас в распоряжении имеются карбонат кальция и соляная кислота. Предложите способы синтеза не менее 6 новых веществ, среди которых 2 простых. В синтезах можно использовать только исходные вещества, продукты их взаимодействия, необходимые катализаторы и электрический ток.

Решение.

1. CaCO 3 = CaO + CO 2 (при нагревании)

4. CaO + H2O = Ca(OH)2

5. CaCl 2 = Ca + Cl 2 (электролиз расплава)

6. 2 HCl = H 2 + Cl 2 (электролиз раствора)

7. 2H2O = 2H2 + O2 (электролиз)

8. Ca + H2 = CaH2

9. Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O (при 0ºC)

10. при нагревании )

11. Cl2 + H2O = HCl + HClO (при 0ºC)

12. 3 Cl 2 + 3 H 2 O = 5 HCl + HClO 3 (при нагревании)

Есеп 3.

Сіздерде кальций карбонат ы және тұз қышқылы бар. Осы заттар арқылы 6-дан кем емес жаңа заттарды, оның ішінде 2 жай заттарды қалай алуға болады? Синтезде тек қана бастапқы заттарды, олардан алынған өнімдерді қолдануға болады, катализатор және электр тоғы қажет.

Шешуі .

1. CaCO 3 = CaO + CO 2 (қыздырғанда )

2. CaCO3 + HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

3. CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

4. CaO + H2O = Ca(OH)2

5. CaCl 2 = Ca + Cl 2 (балқыма электролиз і )

6. 2 HCl = H 2 + Cl 2 (ерітнді электролиз і )

7. 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2 (электролиз)

8. Ca + H 2 = CaH 2

9. Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O (0ºC -де )

10. 6Ca(OH)2 + 6Cl2 = 5CaCl2 + Ca(ClO3)2 + 6H2O (қыздырған кезде )

11. Cl2 + H2O = HCl + HClO (0ºC -де )

12. 3Cl2 + 3H2O = 5HCl + HClO3 (қыздырған кезде )

Задача 4.

Газовая смесь, содержащая два галогеноводорода, имеет плотность, по водороду равную 38. Объем этой смеси при н. у. был поглощен равным объемом воды. На нейтрализацию 100 мл образовавшегося раствора было израсходовано 11,2 мл 0,4 моль/л раствора гидроксида натрия.

1. Определите, какие галогеноводороды могли содержаться в данной смеси.

2. Рассчитайте состав газовой смеси в объёмных процентах.

3. Предложите способ определения качественного состава газовой смеси.

Решение.

1. Масса 1 моль газовой смеси при н. у. составляет 38·2 = 76 г. Таким образом, в газовой смеси не могут присутствовать одновременно HBr и HI (M (HBr ) = 81 г/моль, M (HI ) = 128 г/моль). Также одновременно не могут присутствовать HF и HCl (M (HF ) = 20 г/моль, M (HCl ) = 36,5 г/моль). В смеси должен быть галогеновородод с M меньше 76 г/моль и галогеноводород с M больше 76 г/моль. Возможные составы смесей: 1) HF и HBr ; 2) HF и HI ; 3) HCl и HBr ; 4) HCl и HI .

Концентрация галогеноводородов в растворе составляет (11,2·0,4):100 = 0,0448 моль/л. Это значение достаточно хорошо соответствует расчётному значению 1:22,4 = 0,0446 моль/л для процесса растворения 1 л газа (н. у.) в 1 л воды (при условии, что молекулы галогеноводорода мономерны). Таким образом, газовая смесь не содержит фтороводород, который и в газовой фазе находится в виде (HF ) n , где n = 2-6.

Тогда условиям задачи соответствуют только два варианта смесей: HCl + HBr или HCl + HI .

2. Для смеси HCl + HBr : пусть x моль – количество HCl в 22,4 л смеси (н. у.). Тогда количество HBr составляет (1- x ) моль. Масса 22,4 л смеси составляет:

36,5 x + 81(1- x ) = 76; x = 0,112; 1- x =0,888.

Состав смеси: HCl – 11,2%, HBr – 88,8%.

Аналогично для смеси HCl + HI :

36,5 x + 128(1- x ) = 76; x = 0,562.

Состав смеси: HCl – 56,2%, HI – 43,8%

3. Так как обе смеси должны содержать хлороводород, то качественно остаётся определить бромоводород или иодоводород. Это определение удобнее сделать в форме простых веществ – брома или иода. Для перевода галогеноводородов в простые вещества водный раствор можно окислить хлором:

2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2

2HI + Cl2 = 2HCl + I2

Полученные растворы галогенов можно отличить по окраске раствора в неполярном растворителе (при экстракции) или по более чувствительной реакции окраски крахмала.

Также исходные галогеноводороды можно различить по различающейся окраске галогенидов серебра:

HBr + AgNO 3 = AgBr ↓ + HNO 3 (светло-жёлтый осадок)

HI + AgNO 3 = AgI ↓ + HNO 3 (жёлтый осадок)

Есеп 4.

Екі галогенсутектен тұратын газ қоспасының сутек бойынша тығыздығы 38. Осы қоспаның қ.ж.-дағы көлемі судың көлемімен бірдей. Алынған 100 мл ерітіндіні бейтараптағанда 11,2 мл 0,4моль/л натрий гидроксидінің ерітіндісі жұмсалды.

1. Осы қоспада қандай галогенсутек барын анықтаңыздар.

2. Газ қоспасының құрамын көлемдік процентпен анықтаңыздар.

3. Газ қоспасының сапасын анықтайтын жағдайды ұсыныңыздар.

Шешуі.

1. 1 моль газ қоспасының массасы қ.ж. құрайды: 38·2 = 76 г. Сондықтан газ қоспасында бір мезгілде HBr және HI (M (HBr) = 81 г/моль, M (HI) = 128 г/моль) бола алмайды. Сонымен қатар бір мезгілде HF және HCl (M (HF) = 20 г/моль, M (HCl) = 36,5 г/моль) бола алмайды. Қосапада М массасы 76г/мольдан аз галогенсутек болуы керек. Мүмкін болатын газ қоспалары: 1) HF және HBr; 2) HF және HI; 3) HCl және HBr; 4) HCl және HI.

Ерітіндідегі галогенсутектердің концентрациясы (11,2·0,4):100 = 0,0448 моль/л. Бұл мән 1 л суға (галогенсутек молекуласы мономерлі болған жағдайда) 1 л газды (қ.ж.) еріту процесі үшін төмендегі есептеу нәтижесіне жақын: 1:22,4 = 0,0446 моль/л. Ендеше, газ қоспасында фторсутек болмайды, себебі ол газ фазасында (HF)n түрінде болады, мұндағы n = 2-6.

Ендеше есептің шарты тек екі нұсқаға сәйкес келеді: HCl + HBr немесе HCl + HI.

2. HCl+HBr қоспасы үшін: 22,4 л қоспадағы (қ.ж.) HCl мөлшері – х. Онда HBr мөлшері (1-x) моль болады. 22,4 л қоспаның массасы:

36,5x + 81(1-x) = 76; x = 0,112; 1-x=0,888.

Қоспа құрамы: HCl – 11,2%, HBr – 88,8%.

Қоспа үшін HCl+HI:

36,5x + 128(1-x) = 76; x = 0,562.

Қоспа құрамы: HCl – 56,2%, HI – 43,8%

3. Ендеше бромсутек және иодсутек екі қоспа да болуы қажет. Бұл анықтама жай зат түрінде – бром немесе иод анықтауға ыңғайлы. Галогенсутекті жай затқа айналдыру үшін оның ерітіндісін хлормен тотықтыру қажет:

2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2

2HI + Cl2 = 2HCl + I2

Галогендердің алынған ерітінділерін неполярлы еріткіштегі ерітіндінің түсі бойынша (экстаркция кезіндегі) немесе крахмалдың әсері арқылы анықтауға болады.

Сондай-ақ галогенсутектерді күміс галогенидіндегі әртүрлі түстері арқылы анықтауға болады:

HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3 (ашық-сары тұнба)

HI + AgNO3 = AgI↓ + HNO3 (сары тұнба)

Задача 5 (Термохимические расчеты, примеси).

При сжигании 1,5 г образца цинка выделилось 5,9 кДж теплоты. Определите, содержал ли образец цинка негорючие примеси, если известно, что при сжигании 1 моль цинка выделяется 348 кДж теплоты.

Есеп 5 ( Қоспалар, т ермохими ялық есептеулер ). 1,5 г мырыш үлгісін жаққанда 5,9 кДж жылу бөлінді. 1моль мырышты жаққанда 348 кДж жылу бөлінетінін біле отырып мырыш үлгісінде жанбайтын қоспалар барма, жоқпа анықтаңыздар.

Решение:

Шешуі :

ХИМИЯ

Вывод

Задание 1 .

Расшифруй цепочку превращения и осуществи химические реакции:

position:absolute; z-index:2;margin-left:218px;margin-top:91px;width:16px;height:55px">

Дополнительно известно:

Вещество А – корунд

Вещество B – самый распространенный металл (Ме) в земной коре

Вещество С – соединение, содержащее 15,79% Ме, 28,07% S , 56,14% О

Вещество Е – белое студенистое вещество, плохо растворимое в воде. Продукт взаимодействия вещества С со щелочью

Вещество D – натриевая соль самого распространенного металла, молекула которой содержит 40 электронов.

Решение:

А – Al 2 O 3

B – Al

C - Al2(SO4)3

D - NaAlO2

E – Al(OH)3

За каждуюопределенную формулу вещества – 1 балл

За каждое правильное написанное уравнение химической реакции (с условиями осуществления) – 2 балла

ИТОГО: 5·1+8·2 = 21 балл

1 тапсырма .

Айналулар тізбегін ашып, химиялық реакция теңдеулерін жазыңыздар:

position:absolute; z-index:15;margin-left:218px;margin-top:91px;width:16px;height:55px">

Қосымша белгілі болғаны:

А заты – корунд

B заты – жер шарында ең көп таралған метал (Ме)

С заты – 15,79% Ме, 28,07% S , 56,14% О тұратын қосылыс

Е заты – ақ қоймалжың зат, суда нашар ериді. Заттың сілтімен әрекеттесуінің өнімі С

D заты – ең көп таралған металдың натрий тұзы, молекуласы 40 электроннан тұрады.

Шешуі :

А – Al2O3

B – Al

C - Al2(SO4)3

D - NaAlO2

E – Al(OH)3

Әрбір заттың формуласын анықтағанға – 1 ұпайдан

Дұрыс жазылған әрбір химиялық реакция теңдеуіне (шарты көрсетілген) – 2 ұпайдан

БАРЛЫҒЫ: 5·1+8·2 = 21 ұпай

Задание 2. В шести пронумерованных бюксах (химических стаканах) находятся твердые вещества (в виде порошков): гидрокарбонат натрия, хлорид натрия, сульфат цинка, фосфат калия, карбонат кальция, сульфат железа(II ). Используя имеющиеся на столе реактивы и оборудование, определите содержимое каждого бюкса (химического стакана). Приведите химическую формулу каждого вещества и напишите уравнения проведенных химических реакций.

Реагенты: 2 M HCl, 2 M NaOH , H 2 O дистиллированная, 2М раствор AgNO 3

Оборудование: штатив с пробирками (7-10 штук), шпатель, пипетки.

Решение:

Этапы работы	Наблюдения	Уравнения реакции, выводы
Растворить пробы веществ в воде	Не растворилось одно вещество	Это CaCO3
Добавить в пробы растворенного и нерастворенного вещества HCl	В двух пробирках выделяется газ.	NaHCO3 + HCl = CaCO3 + HCl =
Добавить в пробы веществ раствор гидроксида натрия (не избыток)	В двух пробирках выпадают осадки зеленого (болотного) цвета и белого аморфного.	Это FeSO4 и Zn(NO3)2 FeSO4 + NaOH = Zn(NO3)2 + NaOH=
Добавляем в пробы веществ по каплям нитрат серебра	В двух пробирках выпадают белый творожистый и желтый осадки.	Это NaCl и K3PO4 NaCl +AgNO3 = K3PO4 + AgNO3=

За определение каждого вещества по 1 баллу.

За уравнение реакции – 2 балла

Итого: 6·1+6·2 = 18 баллов

Примечание: Если в уравнении реакции не расставлены все коэффициенты, но сущность химической реакции отражена – 1 балл

2 тапсырма. Алты номерленген бюксте (химиялық стакан) қатты зат бар (ұнтақ түрінде): натрий гидрокарбонаты, натрий хлориді, мырышг сульфаты, калий фосфаты, кальций карбонаты, темір (ІІ) сульфаты. Столдағы реактивтерді және құралдарды пайдалана отырып, әрбір бюкстегі затты анықтаңыздар. Әрбір заттың химиялық формуласын және химиялық реакция теңдеулерін жазыңыздар.

Реагенттер: 2M HCl, 2M NaOH, дистилденген H2O, 2М AgNO3 ерітіндісі

Құрал-жабдықтар : пробиркалары бар штатив (7-10 дана ), шпатель (ұстағыш) , пипетк алар .

Шешуі :

Жұмыс этаптары	Құбылыс	Реакция теңдеулері
Заттың сынамасын суда еріту	Бір зат та еріген жоқ	Бұл CaCO3
Еріген және ерімеген заттың сынамасына НСІ қосу	Екі пробиркада газ бөлінеді	NaHCO3 + HCl = CaCO3 + HCl =
Заттың сынамасына натрий гидроксидін қосу (аз мөлшерде)	Екі прробиркада жасыл түсті (саз балшық тәрізді) және ақ түсті аморфты тұнба пайда болады	Бұл FeSO4 және Zn(NO3)2 FeSO4 + NaOH = Zn(NO3)2 + NaOH=
Сынамаға тамшылатып күміс нитратын қосамыз	Екі пробиркада ақ ірімшік тәрізді және сары тұнба түседі.	Бұл NaCl және K3PO4 NaCl +AgNO3 = K3PO4 + AgNO3=

Әрбір затты анықтағанға 1 ұпайдан.

Әрбір реакция теңдеуіне – 2 ұпайдан.

Барлығы : 6·1+6·2 = 18 ұпай

Ескерту: Егер реакция теңдеуінде барлық коэффиценттер қойылмаған болса, бірақ химиялық реакцияның мәні анықталған болса – 1 ұпай беруге болады

Тест «Азот и его соединения»

Вариант 1 1. Наиболее прочная молекула: а) Н 2 ; б) F 2 ; в) О 2 ; г) N 2 .2. Окраска фенолфталеина в растворе аммиака: а) малиновая; б) зеленая; в) желтая; г) синяя.3. Степень окисления +3 у атома азота в соединении: а) NH 4 NO 3 ; б) NaNО 3 ; в) NО 2 ; г) КNO 2 .4. При термическом разложении нитрата меди(II) образуются: а) нитрит меди(II) и О 2 ;б) оксид азота(IV) и О 2 ;в) оксид меди(II), бурый газ NO 2 и О 2 ; г) гидроксид меди(II), N 2 и О 2 .5. Какой ион образован по донорно-акцепторному механизму? а) NH 4 + ; б) NO 3 – ; в) Сl – ; г) SO 4 2– .6. Укажите сильные электролиты: а) азотная кислота; б) азотистая кислота; в) водный раствор аммиака; г) нитрат аммония.7. Водород выделяется при взаимодействии: а) Zn + HNO 3 (разб.); б) Cu + HCl (р-р);в) Al + NaOH + H 2 O;г) Zn + H 2 SO 4 (разб.);д) Fe + HNO 3 (конц.).8. Составьте уравнение реакции цинка с очень разбавленной азотной кислотой, если один из продуктов реакции – нитрат аммония. Укажите коэффициент, стоящий перед окислителем.9.

Дайте названия веществам А, В, С. Вариант 2 1. Cпособом вытеснения воды нельзя собрать:а) азот; б) водород; в) кислород; г) аммиак.2. Реактивом на ион аммония служит раствор: а) сульфата калия; б) нитрата серебра; в) гидроксида натрия; г) хлорида бария.3. При взаимодействии НNО 3 (конц.) с медной стружкой образуется газ: а) N 2 O; б) NН 3 ; в) NO 2 ; г) Н 2 .4. При термическом разложении нитрата натрия образуется: а) оксид натрия, бурый газ NO 2 , O 2 ; б) нитрит натрия и О 2 ;в) натрий, бурый газ NO 2 , O 2 ;г) гидроксид натрия, N 2 , О 2 .5. Cтепень окисления азота в сульфате аммония: а) –3; б) –1; в) +1; г) +3.6. С какими из указанных веществ реагирует концентрированная HNO 3 при обычных условиях? а) NаОН; б) АgСl; в) Al; г) Fе; д) Сu.7. Укажите число ионов в сокращенном ионном уравнении взаимодействия сульфата натрия и нитрата серебра: а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.8. Составьте уравнение взаимодействия магния с разбавленной азотной кислотой, если один из продуктов реакции – простое вещество. Укажите коэффициент, стоящий в уравнении перед окислителем.9. Напишите уравнения реакций для следующих превращений: