В 8 классе школьники начинают изучать новый школьный предмет, - Химию. Это наука одновременно интересная, требующая памяти и некой логики, тем самым порой непонятная и для кого-то опять же нудная. Так вот сталкиваются несколько явных и в тоже время противоречивых фактов. При этом важным условием становится талант учителя, увлечь обучающихся тем самым предметом, который они и преподают. 
 В итоге, если все же химия вам пришлась по душе, то здесь сработал целый ряд факторов, и можно с некой уверенностью говорить о везении, что все сложилось удачно. Если же химия для вас наука о волшебстве, а как и что получается вам невдомек, то пожалуй как раз вот эта страница, эта статья, позволит вам справиться с теми заданиями на дом, которые предстоит сделать самостоятельно. Ведь материал посвящен ГДЗ - ответам по химии для учебника за 8 класс, авторов Габриелян, Остроумов, Сладков. 

Сами ответы приведены в виде вкладок - параграфов. Вы выбираете тот параграф, по которому вам задали домашнее задание. Само собой перед вами открывается именно материал данного параграфа. Давайте попробуем.

Ответы к учебнику химия 8 класс Габриелян, Остроумов:

Кликайте по вкладкам - параграфам, чтобы открыть нужную страницу с ответами ГДЗ.

 В 8 классе школьники начинают изучать новый школьный предмет, - Химию. Это наука одновременно интересная, требующая памяти и некой логики, тем самым порой непонятная и для кого-то опять же нудная. Так вот сталкиваются несколько явных и в тоже время противоречивых фактов. При этом важным условием становится талант учителя, увлечь обучающихся тем самым предметом, который они и преподают. 
 В итоге, если все же химия вам пришлась по душе, то здесь сработал целый ряд факторов, и можно с некой уверенностью говорить о везении, что все сложилось удачно. Если же химия для вас наука о волшебстве, а как и что получается вам невдомек, то пожалуй как раз вот эта страница, эта статья, позволит вам справиться с теми заданиями на дом, которые предстоит сделать самостоятельно. Ведь материал посвящен ГДЗ - ответам по химии для учебника за 8 класс, авторов Габриелян, Остроумов, Сладков. 

Сами ответы приведены в виде вкладок - параграфов. Вы выбираете тот параграф, по которому вам задали домашнее задание. Само собой перед вами открывается именно материал данного параграфа. Давайте попробуем.

Ответы к учебнику химия 8 класс Габриелян, Остроумов:

Кликайте по вкладкам - параграфам, чтобы открыть нужную страницу с ответами ГДЗ.

§1

ГЛАВА I. Первоначальные химические понятия

§1. Предмет химии. Роль химии в жизни человека

Вопрос в начале параграфа

✓ Что изучают известные вам естественные науки и какова этимология (происхождение) их названия?

Ответ:

Биология (от греческого биос − "жизнь", логос − "учение") − наука о живой природе.
Химия (от египетского хем − "черный") − наука о химических веществах, их свойствах и превращении одних веществ в другие.
Экология (от греческого экос − "дом", логос − "учение") − наука о взаимодействии живых организмов друг с другом и живой природой.

Вопрос (стр.6)

? А что изучает химия?

Ответ:

Химия изучает вещества, их строение, химические свойства, превращение одних веществ в другие.

Лабораторный опыт 1

1. Ознакомьтесь с химической лабораторной посудой. Подумайте, для чего предназначен каждый ее образец: пробирка, колба, химический стакан, мерный цилиндр, воронки (пластиковая и стеклянная). Что общего между образцами посуды? Чем различаются воронки?

Ответ:

Пробирка необходима для проведения химических реакций в небольших объемах.
Колба необходима для проведения химических реакций в больших объемах.
Химический стакан необходим для приготовления растворов.
Мерный цилиндр необходим для измерения объема жидкости.
Воронка необходима для фильтрования.
Вся химическая посуда делается из стекла, она необходима для приготовления растворов и проведения химических реакций.
Воронки различаются материалом, из которого сделаны (пластиковая и стеклянная) и размером.

Проверьте свои знания

1. Что вы понимаете под веществом и материалом?

Ответ:

Вещество − то, из чего состоят физические тела.
Материал − вещество или смесь веществ, из которых изготавливается изделие.

2. Что такое свойства веществ? Как взаимосвязаны свойства веществ и материалов с их применением?

Ответ:

Свойства веществ − это признаки, которыми характеризуется каждое конкретное вещество.
Свойства веществ определяют их применение.
Материалы определяют назначение тех изделий, которые изготовлены из этого материала.

3. Приведите примеры физических свойств веществ, которые используются в качестве эталонных.

Ответ:

Свойства самых известных веществ выступают в роли эталонных (от фр. etalon − образец, мерило). Так, на свойствах воды основана температурная шкала, которую предложил шведский астроном и метеоролог Андерс Цельсий (шкала Цельсия). В этой шкале за 0°С принята температура замерзания воды, а за 100°С − температура её кипения. За единицу измерения теплоты принята 1 калория − это количество теплоты, которое необходимо для нагревания 1 г воды на 1°С.
Твёрдость веществ определяют по минералогической шкале твёрдости, предложенной немецким минералогом и геологом Фридрихом Моосом (шкала Мооса). Эталонами в ней являются 10 распространённых минералов (от талька до алмаза), расположенные в порядке возрастания твёрдости, значения шкалы от 1 до 10.

4. Раскройте положительное и отрицательное значение химии в жизни современного общества.

Ответ:

Положительное значение химии в жизни современного общества:
1) Развитие промышленности.
2) Усовершенствование удобрений для сельскохозяйственных работ.
3) Развитие медицины.
Отрицательное значение химии в жизни современного общества:
1) Загрязнение окружающей среды.
2) Кислотные дожди, как следствие выбросов кислотных оксидов в атмосферу.
3) Увеличение объема отходов.

Примените свои знания

5. Изучите физические свойства: а) сахара и соли, б) лимонной кислоты и соды. Для определения температуры плавления и кипения веществ используйте Интернет. Результаты проведенного анализа оформите в виде таблицы.

Ответ:

а) Физические свойства сахара и соли:

                         Сахар   Соль
Температура
  плавления    160°C     801°C
Температура
  кипения         190°C   1413°C

б) Физические свойства лимонной кислоты и соды:

                       Лимонная
                          кислота    Сода
Температура
  плавления      153°C       270°C
Температура
  кипения           175°C       851°C

6. Предложите свои примеры применения конкретных веществ и материалов в зависимости от их физических свойств.

Ответ:

Уксусная кислота применяется в пищевой промышленности, так как обладает консервирующими свойствами.
Нитрат натрия применяется как азотсодержащее удобрение (натриевая селитра).
Оксид кремния применяется в производстве керамических изделий и стекла.
Сера применяется в производстве резины (в ходе реакции вулканизации с каучуком).
Глицерин применяется в парфюмерии и пищевой промышленности, так как он обладает антисептическими и консервирующими свойствами.

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение об истории развития приборов для измерения температуры тела человека.

Ответ:

Изобретателем градусника считают Галилео Галилея. Его ученики описывали, что первый термометр он изобрел в 1597 году. Такой термометр фиксировал изменений температуры воды, но при снижении температуры ниже 0°C вода превращалась в лед, и на градуснике появлялись трещины.
Современный градусник появился после 1723 года в результате работ Фаренгейта. Сначала в таких термометрах использовали спирт, лишь потом ртуть.
В настоящее время для измерения температуры тела человека используют электронный термометр.

8. Сторонником какой позиции − хемофилии или хемофобии − вы являетесь? Аргументируйте свою точку зрения.

Ответ:

Я являюсь сторонником хемофилии, так как химия оказывает огромное положительное влияние на жизнь человека. Благодаря химии развивается энергетика и транспорт, совершенствуются современные технологии и средства коммуникации.

9. Какой деятельностью вы хотели бы заняться после окончания школы? Какую роль играет в ней химия?

Ответ:

После окончания школы я бы хотела поступить в медицинский университет. На первом курсе я буду изучать общую химию, биологическую химию. Химия необходима медикам для понимания всех происходящих процессов в организме человека.

10. Подготовьте сообщение о вкладе одного из отечественных химиков в мировую химическую науку.

Ответ:

Дмитрий Иванович Менделеев − самый известный и выдающийся химик.
Первое открытие Дмитрия Ивановича было сделано в Германии. Он обнаружил критическую температуру в результате множества экспериментов.
Еще одно открытие Менделеева − первый учебник по органической химии в России. Чуть позже он изучал сходства щелочных металлов: натрия, калия. Русские ученые среди его открытий выделяют периодический закон элементов.
Величайшим химиком Дмитрия Ивановича Менделеева сделало то, что он смог предсказать существование элементов и даже распределить их в таблице в нужной последовательности.

§2

§2. Методы изучения химии

Вопрос в начале параграфа

✓ Можно ли применять в химии методы, которые вы использовали в процессе изучения других естественно−научных предметов?

Ответ:

Да, можно. Примерами таких методов могут быть: наблюдение, сравнение, эксперимент.

Проверьте свои знания

1. Что такое наблюдение? Использовали ли вы этот метод в процессе изучения других естественно−научных предметов? Что является объектом наблюдения в химии? Как вы фиксировали результаты наблюдений?

Ответ:

Наблюдение − это концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения.
Да, я использовала этот метод в процессе изучения других естественно−научных предметов, например, в биологии, географии.
Объектом наблюдения в химии является вещество и явления, происходящие с ним.
Результаты наблюдений я фиксировала в виде таблицы.

2. Что такое химический эксперимент? Каким условиям он должен отвечать?

Ответ:

Химический эксперимент − исследование, которое проводят с веществами в контролируемых условиях с целью изучения их свойств.
Эксперименты проводятся в лабораторных условиях.

Примените свои знания

3. Назовите эксперименты по физике, биологии и физической географии, которые вы проводили при изучении этих учебных предметов.

Ответ:

При изучении физики я проводила эксперимент по теме "Определение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости".
Цель работы: убедиться на опыте в том, что полезная работа, выполненная с помощью простого механизма (наклонной плоскости), меньше полной.
Чтобы приступить к выполнению данной лабораторной работы, необходимо вспомнить «золотое правило» механики: работа по равномерному перемещению тела по наклонной плоскости без трения на высоту h равна работе, совершенной при подъеме тела на высоту h по вертикали. При подъеме по вертикали на высоту h полезная работа равна $A_{п}$ = P * h. При подъеме по плоскости затраченная работа равна $A_{з}$ = F * s. Как показывает практика, полезная работа всегда меньше затраченной, т.к. всегда возникает сила трения.
При изучении биологии я проводила эксперимент по теме "Фотосинтез".
Цель работы: опытным путем изучить процесс и значение фотосинтеза.
Рассмотрим внешнее строение листьев и сделаем вывод о строении листа.
При изучении физической географии я проводила эксперимент по теме "Солнечное затмение".
Цель работы: изучить полное солнечное затмение. Узнать, что такое солнечное затмение, какие виды солнечного затмения бывают. Узнать, какую пользу солнечное затмение приносит для нашей планеты.

4. Назовите модели, которые вы использовали при изучении физики, биологии физической географии. Как можно классифицировать такие модели?

Ответ:

При изучении физики я использовала модель двигателя, графики движения.
При изучении биологии я использовала модель цветка, схемы строения клетки.
При изучении физической географии я использовала модель строения Земли, карты.
Такие модели можно классифицировать на материальные и знаковые.

5. Изготовьте из пластилина модели молекул метана, сернистого газа, хлора, хлороводорода, сероводорода, сероуглерода. За информацией о составе этих веществ обратитесь к Интернету.

Ответ:

Строение молекулы метана:
Молекула состоит из одного атома углерода (обозначен темно−серым цветом) и четырех атомов водорода (обозначены светло−серым цветом).

Строение молекулы сернистого газа:
Молекула состоит из одного атома серы (обозначена желтым цветом) и двух атомов кислорода (обозначены красным цветом).

Строение молекулы хлора:
Молекула состоит из двух атомов хлора.

Строение молекулы хлороводорода:
Молекула состоит из одного атома хлора (обозначен зеленым цветом) и одного атома водорода (обозначен серым цветом).

Строение молекулы сероводорода:
Молекула состоит из двух атомов водорода (обозначены серым цветом) и одного атома серы (обозначен желтым цветом).

Строение молекулы сероуглерода:
Молекула состоит из двух атомов серы (обозначены желтым цветом) и одного атома углерода (обозначен серым цветом).

Используйте дополнительную информацию

6. Приведите примеры долговременных и кратковременных наблюдений по биологии, химии, физике.

Ответ:

Биология
Примеры долговременных наблюдений по биологии:
1) Влияние удобрений на рост растения.
2) Образование плодов.
Примеры кратковременных наблюдений по биологии:
1) Транспирация.
2) Перелет птиц на юг.
Химия
Примеры долговременных наблюдений по химии:
1) Превращение гидроксида железа (2) в гидроксид железа (3).
2) Скопление кислотных оксидов в атмосфере с последующим кислотным дождем.
Примеры кратковременных наблюдений по химии:
1) Образование осадка хлорида серебра.
2) Горение свечи.
Физика
Примеры долговременных наблюдений по физике:
1) Диффузия веществ.
2) Превращение воды в пар.
Примеры кратковременных наблюдений по физике:
1) Движение тела по наклонной.
2) Деформация физического тела.

7. В каких литературных произведениях описаны химические лаборатории и химические эксперименты?

Ответ:

Химические лаборатории и химические эксперименты описаны в следующих произведениях:
1) "Таинственный остров" Жюль Верна.
2) "Гарри Поттер" Джоан Роулинг.

§3

§3. Агрегатные состояния веществ

Вопрос в начале параграфа

✓ Верны ли утверждения, что вода − это жидкость, а кислород − это газ?

Ответ:

Да, при нормальных условиях вода является жидкостью, а кислород − газом.

Лабораторный опыт 2

1. Пробирку или колбу закройте пробкой с газоотводной трубкой. Переверните пробирку или колбу и поместите газоотводную трубку в стакан с водой. Согрейте стенки колбы ладонью (рис.10). Что наблюдаете? Почему?

Рис. 10. Увеличение объёма газа при нагревании используют для проверки прибора на герметичность

Ответ:

Я наблюдаю выделение пузырьков газа, так как при согревании пробирки воздух расширился и выходит из колбы через воду.

Проверьте свои знания

1. Вам известны взаимные переходы воды из одного агрегатного состояния в другое: твердое (лед) − жидкое (вода) − газообразное (пар). Возможен ли переход из твердого состояния в газообразное?

Ответ:

Для воды переход из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую, возможен, поэтому бельё после стирки можно высушить на морозе.
Переход из твердого состояния в газообразное возможен также для йода.
Такой процесс называется возгонкой.

2. Какое из перечисленных явлений является лишним в следующем перечне: а) плавление льда, б) кипение воды, в) образование капель воды, г) конденсация водяного пара, д) кристаллизация воды? Поясните свой выбор.

Ответ:

а) плавление льда − переход из твердого состояние в жидкое.
б) кипение воды − переход из жидкого состояния в газообразное.
в) образование капель воды − нет перехода из одного состояния в другое.
г) конденсация водяного пара − переход из газообразного состояния в жидкое.
д) кристаллизация воды − переход из жидкого состояния в твердое.
Ответ: в.

Примените свои знания

3. Предложите схему взаимных переходов агрегатных состояний веществ проиллюстрируйте конкретными примерами и покажите значение таких взаимных переходов.

Ответ:

Схема взаимных переходов агрегатных состояний веществ (на примере воды):

Значение взаимных переходов агрегатных состояний воды: на изменении агрегатного состояния основан круговорот воды в природе (лед, пар, жидкость).

4. Почему во время соревнований фигуристов и хоккейных матчей делают перерывы на заливку льда?

Ответ:

Во время соревнований фигуристов и хоккейных матчей делают перерывы на заливку льда, так как лед нагревается при трении коньков спортсменов и переходит в жидкое состояние. Таким образом, образуется прослойка воды, которая препятствует нормальному ходу соревнований.

Используйте дополнительную информацию

5. Подготовьте сообщение о сухом льде.

Ответ:

Что такое сухой лед? Сухой лед − это твердый углекислый газ. Это кислотный оксид, молекула которого состоит из атома углерода и двух атомов кислорода.
Впервые сухой лед появился в 1835 году. Но популярность твердый углекислый газ нашел только спустя 90 лет. Его начали использовать для сохранения продуктов при транспортировках, потому что сухой лед препятствует росту бактерий, вирусов и гниению продуктов. Также его используют в медицине, пожаротушении и в огнетушителях.
О=С=О

6. Выразите свою точку зрения о количестве агрегатных состояний веществ. Аргументируйте ее сведениями, полученными из различных источников информации. Укажите эти источники.

Ответ:

В данный момент науке известно 4 агрегатных состояния: жидкое, твердое, газообразное и плазменное. Конечно, в повседневной жизни мы встречаем только первые три агрегатных состояния, но физики склонны выделять четвертое.
К жидкостям относят, например, воду, уксусную кислоту.
К твердым веществам − поваренную соль, алмаз.
К газам − кислород, азот.
К плазменному состоянию − вспышку молнии, северное сияние.

Практическая работа 1

Вопрос в начале работы

✓ В химической лаборатории необходимо соблюдать особые правила при работе с оборудованием и реактивами. Почему? Каковы эти правила?

Ответ:

В химической лаборатории необходимо соблюдать особые правила при работе с оборудованием и реактивами, так как спешка и небрежность могут привести к несчастным случаям.
Правила техники безопасности в химической лаборатории:
1. Во время урока учащиеся должны следовать указаниям учителя и инструкциям техники безопасности, быть очень внимательными.
2. Категорически запрещается пробовать на вкус вещества в кабинете химии. Нюхать их можно, лишь направляя лёгким движением руки испарения к носу, при этом нельзя вдыхать полной грудью.
3. Учащимся запрещено проводить любые опыты, которые не предусмотрены данной практической или лабораторной работой.
4. О рассыпанных веществах или разлитых реактивах ученик должен незамедлительно сообщить учителю или лаборанту.
5. Обо всех неполадках в работе оборудования и других проблемах ученики должны немедленно сообщить учителю и прекратить работу. Нельзя выливать в канализацию органические жидкости и растворы.
6. Нельзя оставлять без присмотра включённые или горящие нагревательные приборы. Во время урока необходимо соблюдать правила пожарной безопасности и технику обращения с электроприборами, спиртовками и газовыми горелками.
7. При получении травмы или ухудшении самочувствия ученик должен прекратить работу и сразу сообщить об этом учителю.
8. Вещества нельзя брать руками, нужно использовать для этого специальные шпатели, ложечки, пинцеты.
9. Нельзя наливать и перемешивать реактивы вблизи лица.
10. Необходимо пользоваться только чистой лабораторной посудой. Остатки реактивов или их растворов запрещается высыпать и выливать обратно в исходный сосуд.
11. После практического занятия учащиеся должны сдать оборудование и реактивы учителю или лаборанту.
12. По окончании работы необходимо привести рабочее место в порядок и тщательно вымыть руки с мылом.

Практическая работа 2

Вопрос в начале работы

✓ В замечательной книге М. Фарадея «История свечи» есть строчки: «Рассмотрение физических явлений, происходящих при горении свечи, представляет собой самый широкий путь, которым можно подойти к изучению естествознания… Я собираюсь изложить вам… ряд сведений по химии, которые можно извлечь из горящей свечи».
Какие явления вы будете изучать при выполнении этой практической работы?

Ответ:

При выполнении этой практической работы я буду изучать физические и химические явления.

Опыт 1. Физические явления при горении свечи

1. Возьмите небольшую парафиновую свечу (можно использовать огарок свечи), зажгите спичку и, нагревая с ее помощью нижний конец свечи, прикрепите её к кафельной плитке или кусочку стекла. Зажгите свечу (рис. 21).
Обратите внимание на то, что парафин вокруг фитиля начинает плавиться, образуя небольшую лужицу. Какое явление происходит? Через некоторое время лужица переполняется, жидкий парафин стекает по краям свечи, образуя при застывании причудливые потёки. Какое явление происходит?

Ответ:

1) Когда парафин вокруг фитиля начинает плавиться, образуя небольшую лужицу, происходит процесс плавления, то есть переход из твердого агрегатного состояния в жидкое.
2) Когда жидкий парафин стекает по краям свечи, образуя при застывании причудливые потеки, происходит процесс кристаллизации, то есть переход из жидкого агрегатного состояния в твердое.
В обоих случаях происходят физические явления.

Опыт 2. Строение пламени свечи

1. Проткните язычок пламени свечи спичкой, держа её за головку. Через две секунды выньте спичку из пламени и обратите внимание на то, какие её части обуглились. Сделайте вывод о строении пламени свечи и соответственно о правилах нагревания при выполнении химического эксперимента. Зарисуйте в тетради строение пламени и подпишите его части.

Ответ:

Схема строения пламени:

Вывод: При химических экспериментах пробирку необходимо вносить в самую верхнюю часть пламени (часть 3), так как там самая высокая температура.

Опыт 3. Обнаружение продуктов горения парафина и влияние воздуха на горение свечи

1. Возьмите пинцетом кусочек стекла или осколок фарфоровой посуды, внесите его в светящуюся зону пламени свечи и подержите его там несколько секунд. Посмотрите на поверхность стекла или фарфора. Объясните, что там появилось.
Сухой, желательно охлаждённый (но не запотевший) стеклянный стакан подержите над пламенем свечи до запотевания. Объясните наблюдаемое явление.
Накройте горящую свечу стеклянным стаканом. Что наблюдаете? Почему погасла свеча?
При горении свечи образуются не только сажа и вода, но также и углекислый газ. Как его можно распознать? (Для ответа на вопрос используйте знания из курса биологии и различные источники информации).

Ответ:

• На поверхности стекла появился черный налет. Это продукты сгорания фитиля.
• При нагревании холодного сухого стакана он начал запотевать, так как происходила конденсация паров воды.
• Если накрыть горящую свечу стеклянным стаканом, то она погаснет. Так как в стакане уменьшится содержание кислорода, а без него горение завершается, так как кислород поддерживает горение.
• При горении свечи образуется не только сажа и вода, но и углекислый газ. Его можно распознать с помощью лакмусовой бумажки. Необходимо направить газоотводную трубку с продуктами сгорания в воду, в нее поместить лакмусовую бумажку. Она покраснеет, так как $CO_{2}$ растворяется в воде с образованием кислоты, а, значит, образуется кислая среда.

Дополнительное задание

1. Подготовьте сообщение и презентацию по теме «Свечи, их классификация и роль в жизни человека».

Ответ:

История свечей началась в Древнем Риме. Тогда свечи изготавливали из пчелиного воска. Но такой воск был очень дорогой, поэтому свечи были доступны лишь малому количеству людей. Но позже свечи начали делать из парафина. Это более дешевый материал, поэтому свечи стали доступнее. Парафиновые свечи имеют свои плюсы: они долго горят, отличаются ярким пламенем без неприятных запахов.

До 19 века свечи в основном использовали для освещения. Но их вытеснили лампы накаливания, которые начали выполнять эту функцию.
В современном мире существует большое разнообразие свечей: столовые, декоративные, ароматические, хозяйственные. В последнее время все большую популярность набирают ароматические свечи.

§4

§4. Физические явления - основа разделения смесей в химии

Вопрос в начале параграфа

✓ Каждое вещество характеризуется индивидуальными свойствами. Сохраняются ли эти свойства в смесях?

Ответ:

В смесях каждое вещество сохраняет свои индивидуальные свойства.

Лабораторный опыт 3

1. Рассмотрите под лупой кусочек гранита. Вы увидите основные компоненты этого минерала: кварц, слюду и полевой шпат. Опишите их.

Ответ:

Основные компоненты гранита:
Кварц: твердый, белый, обладает стеклянным блеском.
Слюда: полупрозрачная, белая (может быть красной, черной, зеленой), пластинчатая.
Полевой шпат: твердый, белый (может быть синеватым, красноватым), обладает стеклянным блеском.

Лабораторный опыт 4

1. На лист бумаги поместите шпателем порошок серы железные опилки (в соотношении примерно 1 : 2) и тщательно перемешайте стеклянной палочкой. Рассмотрите полученную смесь невооруженным глазом и под лупой. Какой вывод о свойствах компонентов смеси вы можете сделать?
Половину полученной смеси высыпьте в стакан с водой. Вторую половину накройте листом бумаги и поднесите к нему магнит. Что наблюдаете?

Ответ:

При расмотрении смеси невооруженным глазом смесь имеет серо−зеленый цвет, а при рассмотрении под лупой сера имеет желтый цвет, а железные опилки − серый.
При поднесении магнита к смеси железные опилки притягиваются к магниту, а сера − нет. Таким образом, для разделения смеси серы и железных опилок используют магнит.

Вопрос (стр.26)

? В сахарный песок попали частицы почвы (глины и речного песка). Как получить из этой смеси чистый сахар?

Ответ:

Чтобы разделить данную смесь, необходимо растворить ее в воде. Сахарный песок растворяется в воде, а почва − нет. Далее следует профильтровать раствор, чтобы на стенках фильтра остались частицы почвы (глины и речного песка). Получится раствор сахара. Для получения чистого сахарного песка надо выпарить воду из раствора.

Проверьте свои знания

1. Какие типы смесей различают по агрегатному состоянию образующих их веществ?

Ответ:

По агрегатному состоянию смеси делятся на:
1) жидкие (например, водный раствор сахара или соли);
2) твердые (например, сплав железа и меди);
3) газообразные (например, воздух).

2. Перечислите способы разделения смесей. Какие свойства компонентов лежат в основе каждого способа?

Ответ:

Способы разделения смесей:
1) фильтрование − основано на различной растворимости веществ;
2) выпаривание − основано на различной температуре кипения;
3) отстаивание − основано на действии силы тяжести и применяется для разделения смеси веществ с различной плотностью;
4) действие магнитом − основано на притягивании частиц к магниту;
5) хроматография − основана на различной поглощаемости компонентов смеси веществом.

Примените свои знания

3. Предложите способы разделения следующих смесей: а) железные и медные стружки, б) песок и древесные опилки, в) бензин и вода, г) раствор этилового спирта в воде.

Ответ:

Способы разделения смесей:
а) Смесь железных и медных опилок можно разделить с помощью магнита, так как железо притягивается к магниту, а медь − нет, то есть вещества обладают различными магнитными свойствами.
б) Смесь песка и древесных опилок можно разделить с помощью воды, так как древесные опилки легкие, они останутся на поверхности воды, а песок осядет на дно.
в) Смесь бензина и воды можно разделить отстаиванием и с помощью делительной воронки, так как бензин и вода имеют различные плотности.
г) Раствор этилового спирта в воде можно разделить с помощью дистилляции, так как спирт и вода имеют разные температуры кипения.

4. Старатели отделяют золото от пустой породы, взбалтывая грунт в воде и сливая мутную жидкость с осадка. Так появилось выражение "мыть золото". На каком свойстве золотого песка основано его отделение от пустой породы?

Ответ:

Отделение золотого песка от пустой горной породы основано на большой плотности золота. При взбалтывании и отстаивании золото оседает на дно, а пустая порода остается на поверхности воды. Пустая порода имеет меньшую плотность.

Используйте дополнительную информацию

5. В период эпидемии гриппа врачи рекомендуют носить медицинские повязки. Аргументируйте, с какой целью это делается. Какие правила необходима соблюдать при использовании таких повязок?

Ответ:

В период эпидемии гриппа врачи рекомендуют носить медицинские повязки, так как повязки выступают в роли фильтра. Повязка фильтрует воздух, на ее поверхности оседают микроскопические частицы. Но чтобы маска выполняла свою функцию, ее необходимо регулярно менять.

6. Подготовьте сообщение по одной из тем: а) "Краски в руках художника", б) "Знаменитые парфюмеры".

Ответ:

а) Краски в руках художника
Краски известны человеку с первобытных времен. Ведь человек еще тогда хотел создать чистые и сочные оттенки.
Сначала люди рисовали самыми простыми красками на скалах пещер. Для создания черного цвета в смесь добавляли черный древесный уголь, также использовали желтую охру.
В Древнем Египте появился минерал, который придавал краске красный цвет − киноварь.
А позже в Древнем Китае изобрели бумагу и акварельные краски. Хорошо, что бумагу изобрели раньше, так как акварель не ложится на камни и дерево.
Революцией в производстве красок можно считать изобретение "берлинской лазури". Ее изобрел химик по фамилии Дисбах, когда получал краску красного цвета.
Позже во Франции произвели "кобальтовую синьку" – краску, которая получилась более чистой и яркой, чем краска Дисбаха.
Но, к сожалению, в таких красках были вещества, которые отрицательно влияли на человека.
б) Знаменитые парфюмеры
Первым парфюмером считается Таппути−Белатекаллим. Она жила в 1200 г. до нашей эры. Таппути была знакома с процессом дистилляции. В записях об этой женщине содержится первое документальное упоминание о данной процедуре. Для изготовления парфюмерии она использовала растения и жировую основу.
Иоганн Мария Фарина − парфюмер родом из Италии. Там он открыл компанию Farina, которая занималась продажей чулок и носовых платков. Но позже Иоганн Мария изобрел одеколон. Парфюмер говорил своему брату, что этот аромат напоминает весеннее итальянское утро. Компания парфюмера существует и сейчас, руководит ей уже 8 поколение.

Практическая работа 3

Вопрос в начале работы

✓ Из курса физической географии вы знаете, от чего зависит плодородие почвы. Почва является индивидуальным веществом или смесью веществ?
Предложите свои варианты исследования почвы с помощью изученных способов разделения смесей. Сделайте общий вывод.

Ответ:

Почва является смесью веществ.
1) На огне прокаливают комочек почвы; над почвой держат предметное стекло. На стекле появляются капельки воды, следовательно, в почве содержится вода.
2) Прокаливание почвы продолжают до появления характерного запаха и дыма, следовательно, в почве есть перегной (гумус).
3) Сухой комочек почвы бросают в стакан с водой, появляются пузырьки, следовательно, в почве есть воздух.
4) После прокаливания почву помещают в стакан с водой и размешивают, дают отстояться. На дно стакана оседает песок, а сверху оказываются частицы глины.
5) Несколько капель воды помещают на предметное стекло и выпаривают над огнем, на стекле появляется беловатый налет − это минеральные вещества.
В состав почвы входят: песок, глина, минеральные вещества, перегной, воздух и вода.

Опыт 1. Механический анализ почвы

1. Рассмотрите с помощью увеличительного стекла или лупы образец почвы. Сделайте вывод: почва является индивидуальным веществом или смесью веществ? Если вы решили, что почва − это смесь веществ, определите, к какому типу смесей она относится − гомогенным или гетерогенным.
Поместите в пробирку или колбу почву на высоту 1−2 см и добавьте 4−5 мл дистиллированной воды. Закройте пробирку пробкой и тщательно встряхивайте в течение 1−2 мин. С помощью лупы наблюдайте за осаждением частиц почвы и структурой осадка. Опишите и объясните свои наблюдения.

Ответ:

Вывод: почва является гетерогенной смесью веществ.
При встряхивании пробирки со смесью на дно будут оседать более крупные частицы, а более легкие останутся на поверхности воды.

Опыт 2. Получение почвенного раствора и опыты с ним

1. Соберите прибор для фильтрования (рис. 27): вложите бумажный фильтр в воронку, закреплённую в кольце штатива, и смочите его водой.
В химический стакан профильтруйте полученную в первом опыте смесь почвы и воды. Твёрдые нерастворимые компоненты почвы останутся на фильтре, а в стакане соберётся фильтрат − прозрачный почвенный раствор. Исследуйте его.
1. С помощью пипетки поместите несколько капель почвенного раствора на стеклянную пластинку и, используя тигельные щипцы, подержите её над пламенем спиртовки до полного испарения воды. Что наблюдаете? Объясните.
2. Испытайте среду почвенного раствора с помощью универсальной индикаторной бумаги. С этой целью на неё пипеткой нанесите каплю почвенного раствора и, используя шкалу на упаковке, определите среду раствора. Сделайте вывод: какую − кислую, щелочную или нейтральную − среду имеет полученный вами почвенный раствор?
3. В одну пробирку прилейте 2−3 мл дистиллированной воды, а в другую − такой же объём почвенного раствора. В каждую пробирку добавьте по одной капле 5 %−ного раствора перманганата калия. Что наблюдаете? В пробирке с дистиллированной водой окраска раствора перманганата калия сохранилась. Что наблюдалось в почвенном растворе? Сделайте вывод о наличии перегноя (органических веществ) в почвенном растворе, если известно, что исчезновение окраски указывает фильтрования на его присутствие.

Рис. 27. Прибор для фильтрования

Ответ:

Вывод:
1) После испарения воды на стеклянной платине останется белый налет − минеральные соли, то есть можно сделать вывод, что почва содержит минеральные соли.
2) Полученный мною почвенный раствор может иметь как кислую, так и щелочную среду, так как это зависит от вида солей, которые содержит почва.
3) При добавлении перманганата калия почвенный раствор обесцветился, так как содержит перегной (органические вещества). Органические соединения реагируют с перманганатом калия с обесцвечиванием раствора.

Дополнительное задание.

Проконсультируйтесь у специалиста, какая почва характерна для вашего региона. Предложите способ улучшения её плодородия.

Ответ:

Для моего региона характера черноземная почва.
Для того чтобы улучшить плодородие почвы, надо улучшить газообмен почвы, вносить минеральные и органические удобрения.

§5

§5. Атомно-молекулярное учение. Химические элементы

Вопрос в начале параграфа

✓ Наименьшую составную часть чего−либо называют элементом. Что представляет собой такая составная часть вещества? Очевидно, химический элемент. А что такое химический элемент?

Ответ:

Химический элемент − это определенный вид атомов.

Вопрос (стр.31)

? В чем причина такого многообразия простых веществ?

Ответ:

Многообразие простых веществ объясняется аллотропией.
Аллотропия − способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ.

Вопрос (стр.32)

? Как объяснить такое многообразие сложных веществ, если число образующих их химических элементов равно 90?

Ответ:

Многообразие сложных веществ объясняется большим количеством вариантов соединения химических элементов.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение понятию «аллотропия». Как это явление объясняет многообразие простых веществ?

Ответ:

Аллотропия – способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ (аллотропных модификаций).
Огромное количество аллотропных модификаций и объясняет многообразие простых веществ.

2. На какие типы делят вещества по элементному составу?

Ответ:

По элементарному составу вещества делятся на:
а) простые, то есть те, которые образованы атомами одного химического элемента;
б) сложные, то есть те, которые образованы атомами нескольких химических элементов.

3. Что такое ион? Сформулируйте первое положение атомно−молекулярного учения с учётом этого понятия.

Ответ:

Ион − это положительно или отрицательно заряженные частицы, которые образуются из атомов или групп атомов.
Первое положение атомно−молекулярного учения: вещества состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении. Молекулы − это мельчайшие частицы вещества, состоящие из атомов или ионов и определяющие его химические свойства

4. Как можно объяснить тот факт, что известно 118 химических элементов, а природные вещества образованы только 90 элементами?

Ответ:

Остальные химические элементы являются радиоактивными, были созданы искусственно, поэтому природные вещества образованы только 90 элементами.

Примените свои знания

5. Вспомните из курса физики, что такое броуновское движение и диффузия. Объясните, как эти явления доказывают реальность существования молекул и иллюстрируют положения атомно−молекулярного учения.

Ответ:

Броуновское движение − это тепловое непрерывное хаотичное движение частиц.
Диффузия − это процесс взаимного самопроизвольного проникновения различных веществ друг в друга, обусловленный тепловым движением молекул.
Эти явления доказывают реальность существования молекул и иллюстрируют положение атомно−молекулярного учения, так как оба процесса основаны на тепловом движении молекул.

6. Объясните многообразие простых и сложных веществ.

Ответ:

Многообразие простых веществ объясняется аллотропией.
Аллотропия − способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ.
Многообразие сложных веществ объясняется большим количеством вариантов соединения химических элементов.

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о вкладе М. В. Ломоносова и Дж. Дальтона в становление атомно−молекулярного учения.

Ответ:

Михаил Васильевич Ломоносов разработал учение о молекулах и атомах в 17 веке. Он утверждал, что тела состоят из молекул, состоящих из неделимых элементов − атомов. Михаил Васильевич объяснил многообразие веществ соединением разных атомов в молекулах и различным расположением атомов в них.
Продолжил развитие этой теории Дальтон. В 1808 году он сформулировал атомистическую теорию.
Основные положения теории Дальтона заключаются в следующем:
1) Все вещества состоят из большого числа атомов (простых или сложных).
2) Атомы одного вещества полностью тождественны. Простые атомы абсолютно неизменны и неделимы.
3) Атомы различных элементов способны соединяться между собой в определённых соотношениях.
4) Важнейшим свойством атомов является атомный вес.
Но открытие изотопов и ядерных реакций в 20 веке внесло изменения в эту теорию.

8. Подготовьте сообщение о биологической роли озона в сохранении жизни на Земле.

Ответ:

Озон представляет собой молекулу из атомов водорода. При нормальных условиях является газом голубоватого цвета.
Озон образует озоновый слой, который играет огромную роль в жизни всего живого на Земле. Значение озонового слоя для биосферы в том, что он поглощает вредные для животных и здоровья человека лучи из космоса. Он является "фильтром", который задерживает ультрафиолетовые и электромагнитные лучи. Но, к сожалению, сегодня наблюдается разрушение озонового слоя. В следствие этого его защитные действия заметно снижаются.
Таким образом, трехмиллиметровый слой озона делает возможным жизнь живых организмов на Земле.

§6

§6. Знаки химических элементов. Периодическая таблица Д.И.Менделеева

Вопрос в начале параграфа

✓ В "химической письменности", подобно русскому языку, есть своя символика, в которой роль букв играют особые символьные (знаковые) модели. Что представляют собой эти модели?

Ответ:

Эти модели представляют собой буквы латинского названия химических элементов.

Вопрос (стр.37)

? Какой смысл имеет слово "относительная" в понятии "относительная атомная масса"?

Ответ:

Слово "относительная" в понятии "относительная атомная масса" указывает на то, что все массы были посчитаны относительно какой−то одной.
Относительная атомная масса показывает, во сколько раз масса атома больше $\frac{1}{12}$ массы атома углерода.

Проверьте свои знания

1. Какую информацию несет символ химического элемента?

Ответ:

Символ химического элемента несет информацию о его латинском названии.

2. На какие графы делится таблица Д. И. Менделеева по горизонтали? Какие виды этих граф выделяют в короткопериодном варианте таблицы?

Ответ:

Таблица Д. И. Менделеева делится по горизонтали на периоды. В короткопериодном варианте таблицы Д. И. Менделеева различают малые (1−3−й) и большие (4−7−й) периоды. Каждый малый период состоит из одного ряда химических элементов, а каждый большой − из двух рядов: чётного и нечётного; 6−й и 7−й периоды можно назвать сверхбольшими, так как в этих периодах расположено по 14 химических элементов, сходных с лантаном La и актинием Ac: соответственно лантаноиды (6−й период) и актиноиды (7−й период). Для более компактного представления таблицы Д. И. Менделеева эти элементы располагают в её нижней части.

3. На какие графы делится таблица Д. И. Менделеева по вертикали? Какие виды этих граф выделяют в короткопериодном варианте таблицы?

Ответ:

Таблица Д. И. Менделеева делится по вертикали на группы. В короткопериодном варианте таблицы Д. И. Менделеева различают 8 групп. Группы больших периодов (4 − 7 периоды) делятся на подгруппы A и B. Подгруппа В − это только металлы.

Примените свои знания

4. С помощью таблицы Д.И. Менделеева запишите знаки пяти химических элементов, содержащих заглавную букву "C". Используя дополнительные источники информации, узнайте их произношение. Запомните названия и произношение символов этих химических элементов.

Ответ:

Пять химических элементов, содержащих заглавную букву "C":
1) C − углерод
2) Ca − кальций
3) Cu − медь
4) Co − кобальт
5) Cs − цезий

5. Предложите свое обоснование деления химических элементов на две группы: металлы и неметаллы. Запишите примеры химических знаков для каждой группы элементов. Прочитайте их.

Ответ:

Металлы и неметаллы в таблице Д. И. Менделеева можно разделить диагональю бор−астат. Ниже этой диагонали расположены металлы, выше − неметаллы.
Металлы: Na, K, Cu, Fe
Неметаллы: C, S, P, O

Зеленым обведены неметаллы.

6. Названия каких химических элементов в таблице Д.И. Менделеева связаны с Россией?

Ответ:

Химические элементы в таблице Д. И. Менделеева, названия которых связаны с Россией:
1) Рутений – назван в честь России.
2) Дубний – назван в честь научного центра Дубны.
3) Менделевий – назван в честь Д. И. Менделеева.
4) Московий – назван в честь Московской области.
5) Оганесон – назван в честь профессора Ю.Ц. Оганесяна.

7. Сравните коротко− и длиннопериодный варианты в таблице Д.И. Менделеева.

Ответ:

В короткопериодном и длиннопериодном варианте таблицы Д. И. Менделеева различают 7 периодов.
В короткопериодном варианте таблицы Д. И. Менделеева различают 8 групп.
В длиннопериодном варианте различают 18 групп, которые обозначают или арабскими цифрами, или римскими цифрами с указанием А− или Б−группы.

8. Рассчитайте массу атома железа в граммах.

Ответ:

По таблице Д.И. Менделеева найдем относительную атомную массу:
Ar(Fe) = 56 а.е.м.
Дано:
Ar(Fe) = 56 а.е.м.
1 а.е.м. = 1,647 * $10^{-27}$ кг
Найти:
m$_{ат}$(Fe) − ?
Решение:
m(Fe) = Ar(Fe) * 1,647 * $10^{-27}$ (кг)
m(Fe) = 56 * 1,647 * $10^{-27}$ = 9,2232 * $10^{-23}$ (г)
Ответ: 9,2232 * $10^{-23}$ (г)

Используйте дополнительную информацию

9. Существует много вариантов форм периодической таблицы Д.И.Менделеева. Но рассмотрим короткую и длинную.
В «короткой» форме записи четвертый и последующие периоды занимают по 2 строчки. Это привычный для нас вариант. Такой таблицей ученики пользуются на уроках химии.
Ранее короткая форма таблицы Д.И.Менделеева была широко распространена и популярна, однако позже ее отменили в научном обществе. Сейчас ее можно встретить лишь в школьных учебниках и пособиях.

В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из таблицы, делая её более компактной. Такой вариант уже менее привычен для школьника, но тоже имеет место быть.
В длинной таблице Д.И.Менделеева 18 групп и 7 периодов. Лантаноиды, как и актиноиды, называют семейством и не относят к какой−либо группе. Именно эта форма таблицы рекомендована ИЮПАК в 1989 году.

§7

§7. Химические формулы

Вопрос в начале параграфа

✓ Если в "химической письменности" роль букв играют символы химических элементов, что представляют собой "химические слова"?

Ответ:

"Химические слова" представляют собой химические формулы. Например, $H_{2}$S$O_{4}$ − серная кислота, $Na_{2}$O − оксид натрия, NaOH − гидроксид натрия.

Вопрос (стр.40)

? Что такое относительная молекулярная масса вещества и массовая доля химического элемента в составе сложного вещества?

Ответ:

Относительная молекулярная масса вещества − это сумма относительных атомных масс всех химических элементов, входящих в состав молекулы, с учетом их количества.
Массовая доля химического элемента в составе сложного вещества − это отношение относительной атомной масса элемента к относительной молекулярной массе вещества.

Проверьте свои знания

1. Что представляет собой химическая формула? Чем различаются индексы и коэффициенты?

Ответ:

Химическая формула − это обозначение состава вещества с помощью химических элементов и индексов.
Индексы показывают количество атомов в молекуле, а коэффициенты указывают на количество молекул, участвующих в химической реакции.

2. Что называют относительной атомной массой и относительной молекулярной массой?

Ответ:

Относительная атомная масса − это отношение массы атома к атомной единице массы. За атомную единицу массы выбрана 1/12 часть массы атома углерода.
Относительная молекулярная масса − это сумма относительных атомных масс всех химических элементов, входящих в состав молекулы, с учетом их числа.

3. Какую информацию несёт химическая формула?

Ответ:

Химическая формула показывает:
1) индивидуальное вещество;
2) тип вещества (простое или сложное);
3) одну молекулу вещества;
4) качественный состав вещества, то есть какие химические элементы входят в его состав;
5) количественный состав вещества, то есть число атомов каждого химического элемента в составе его одной формульной единицы.

Примените свои знания

4. Составьте химическую формулу сахарозы, зная, что в состав её молекулы входят 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода. Рассчитайте относительную молекулярную массу этого вещества и массовые доли образующих его элементов.

Ответ:

Химическая формула сахарозы: $C_{12}$ $H_{22}$ $O_{11}$
Дано:
$C_{12}$ $H_{22}$ $O_{11}$
Найти:
Mr ($C_{12}$ $H_{22}$ $O_{11}$) − ?
ω (C) − ?
ω (H) − ?
ω (O) − ?
Решение:
Mr = 12 * 12 + 22 * 1 + 11 * 16 = 342
ω (C) = 12 * 12 : 342 * 100% = 42,1%
ω (H) = 22 * 1 : 342 * 100% = 6,43%
ω (O) = 11 * 16 : 342 * 100% = 51,47%
Ответ: Mr = 342; ω (C) = 42,1%; ω (H) = 6,43%; ω (O) = 51,47%

5. Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ, формулы которых: $H_{2}$ S , $SO_{3}$, $Na_{2}$ $CO_{3}$, $Cu(OH)_ {2}$ , $P_{2}$ $O_{5}$, $AlCl_{3}$, $Ba(NO_{3}$ $)_{2}$.

Ответ:

Mr ($H_{2}$ S ) = 2 * 1 + 32 = 34
Mr ($SO_{3}$) = 32 + 3 * 16 = 80
Mr ($Na_{2}$CO$_{3}$) = 2 * 23 + 12 + 3 * 16 = 106
Mr ($Cu(OH)_{2}$) = 64 + 2 * (16 + 1) = 98
Mr ($P_{2}$ $O_{5}$) = 2 * 31 + 5 * 16 = 142
Mr ($AlCl_{3}$) = 27 + 3 * 35,5 = 133,5
Mr ($Ba(NO_{3}$ $)_{2}$) = 137 + 2 * (14 + 3 * 16) = 261

6. Укажите формулы веществ, имеющих одинаковые относительные молекулярные массы: $CO_{2}$, $N_{2}$, $CH_{2}$ $Cl_{2}$, NO, CO, $C_{2}$ $H_{2}$, $H_{2}$ S, $O_{2}$.

Ответ:

Рассчитаем относительные молекулярные массы всех приведенных веществ:
Mr ($CO_{2}$) = 12 + 2 * 16 = 44
Mr ($N_{2}$) = 2 * 14= 28
Mr ($CH_{2}$ $Cl_{2}$) = 12 + 2 * 1 + 2 * 35,5 = 85
Mr (NO) = 14 + 16 = 30
Mr (CO) = 12 + 16 = 28
Mr ($C_{2}$ $H_{2}$) = 2 * 12 + 4 * 1 = 28
Mr ($H_{2}$ S) = 2 * 1 + 32 = 34
Mr ($O_{2}$) = 2 * 16= 32
Одинаковую относительную молекулярную массу имеют азот ($N_{2}$), угарный газ (CO), этилен ($C_{2}$ $H_{2}$).

7. Рассчитайте, во сколько раз молекула водорода легче молекулы сернистого газа. Формула водорода − $H_{2}$, сернистого газа − $SO_{2}$.

Ответ:

Дано:
Молекула водорода − $H_{2}$
Молекула сернистого газа − $SO_{2}$
Найти:
Во сколько раз молекула водорода легче молекулы сернистого газа?
Решение:
Mr ($SO_{2}$) = 32 + 2 * 16 = 64 − молекулярная масса сернистого газа.
Mr ($H_{2}$) = 2 * 1 = 2 − молекулярная масса водорода.
Mr ($SO_{2}$) : Mr ($H_{2}$) = 64 : 2 = 32
Ответ: в 32 раза молекула водорода легче молекулы сернистого газа.

8. Найдите ошибки, допущенные в вычислениях относительных молекулярных масс веществ:
а) Mr ($HNO_{3}$) = 63
б) Mr ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 98
в) Mr ($H_{3}$ $PO_{4}$) = 96
г) Mr ($CaCO_{3}$) = 98
д) Mr ($CuSO_{4}$) = 160
е) Mr ($Al(OH)_{3}$) = 78

Ответ:

Посчитаем относительные молекулярные массы всех приведенных веществ:
а) Mr ($HNO_{3}$) = 1 + 14 + 3 * 16 = 63
б) Mr ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 1 * 2 + 32 + 4 * 16 = 98
в) Mr ($H_{3}$ $PO_{4}$) = 1 * 3 + 31 + 4 * 16 = 98
г) Mr ($CaCO_{3}$) = 40 + 12 + 3 * 16 = 100
д) Mr ($CuSO_{4}$) = 64 + 32 + 4 * 16 = 160
е) Mr ($Al(OH)_{3}$) = 27 + 3 * (16 + 1) = 78
Ошибки в пунктах: в и г.

9. Рассчитайте массовые доли элементов в карбонате кальция, формула которого $CaCO_{3}$.

Ответ:

Дано:
$CaCO_{3}$
Найти:
ω (Ca) − ?
ω (C) − ?
ω (O) − ?
Решение:
Mr ($CaCO_{3}$) = 40 + 12 + 3 * 16 = 100
ω (Ca) = 40 * 1 : 100 * 100% = 40%
ω (C) = 12 * 1 : 100 * 100% = 12%
ω (O) = 16 * 3 : 100 * 100% = 48%
Ответ: ω (Ca) = 40%; ω (C) = 12%; ω (O) = 48%

10. Расположите названия азотных удобрений, формулы которых приведены ниже, в порядке возрастания массовой доли азота в них: натриевая селитра $NaNO_{3}$, кальциевая селитра $Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$ , аммиачная селитра $NH_{4}$ $NO_{3}$.

Ответ:

Дано:
$NaNO_{3}$
$Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$
$NH_{4}$ $NO_{3}$
Найти:
ω(N) − ?
Решение:
Mr ($NaNO_{3}$) = 23 + 14 + 3 * 16 = 85
ω (N) = 14 : 85 * 100% = 16,47%
Mr ($Ca(NO{3}$ $){2}$) = 40 + 2 * (14 + 3 * 16) = 164
ω (N) = 2 * 14 : 164 * 100% = 17,07%
Mr ($NH_{4}$ $NO_{3}$) = 14 + 4 * 1 + 14 + 3 * 16 = 80
ω (N) = 2 * 14 : 80 * 100% = 35%
Ответ: Расположим названия азотных удобрений в порядке возрастания массовой доли азота в них: 1) натриевая селитра $NaNO_{3}$, 2) кальциевая селитра $Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$ , 3) аммиачная селитра $NH_{4}$ $NO_{3}$.

Используйте дополнительную информацию

11. Подготовьте сообщение по теме «Из истории измерения атомных масс химических элементов».

Ответ:

Первая таблица атомных масс некоторых элементов появилась в журнале Дальтона в 1803 году. В качестве отсчета Дальтон взял атомную массу водорода. С течением времени ученый корректировал атомные массы некоторых элементов.
Более точные таблицы были созданы в 1818 и 1826 годах Якобом Берцелиусом. В первой его таблице были приведены атомные массы 41 элемента. Также этот ученый открыл такие элементы, как кремний, цирконий, ванадий, церий и селен.
Атомные массы некоторых элементов требовали уточнений, поэтому в 1914 году американский ученый Теодор Ричардс получил Нобелевскую премию за их уточнение.
Ясность в атомно−молекулярную теорию внес итальянский химик Станислао Канниццаро. Он ввел новую систему понятий, которая была основана на идеях Авогадро.

§8

§8. Валентность

Вопрос в начале параграфа

✓ Сложные вещества образованы не одним, а двумя и более химическими элементами. Например, молекула воды имеет формулу $H_{2}$ O . Почему именно такая формула у этого вещества, а не, допустим, $H_{3}$ O или $HO_{2}$?

Ответ:

Формула воды $H_{2}$ O , потому что молекула воды содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода.

Проверьте свои знания

1. Запишите формулы оксидов железа и меди, т. е. бинарных соединений металлов с кислородом. Данные о валентности элементов приведены на схеме 3.

Ответ:

FeO − оксид железа (II)
$Fe_{2}$ $O_{3}$ − оксид железа (III)
CuO − оксид меди (II)
$Cu_{2}$O − оксид меди (I)

2. Сера образует два оксида, формулы которых $SO_{2}$ и $SO_{3}$. Назовите эти оксиды. В каком из них содержание серы выше? Ответ подтвердите расчётами.

Ответ:

Дано:
$SO_{2}$ − оксид серы (IV)
$SO_{3}$ − оксид серы (VI)
Найти: В каком из них содержание серы выше?
Решение:
Mr ($SO_{2}$) = 32 + 2 * 16 = 64
ω (S) = 32 : 64 * 100% = 50%
Mr ($SO_{3}$) = 32 + 3 * 16 = 80
ω (S) = 32 : 80 * 100% = 40%
Ответ: содержание серы выше в оксиде серы (IV).

3. Рассчитайте массовую долю фосфора в оксиде фосфора (III) и оксиде фосфора (V).

Ответ:

Дано:
$P_{2}$ $O_{3}$ – оксид фосфора (III)
$P_ {2}$ $O_{5}$ – оксид фосфора (V)
Найти:
ω(P) − ?
Решение:
Mr ($P_{2}$ $O_{3}$) = 2 * 31 + 3 * 16 = 110
$ω_{1}$ (P) = 62 : 110 * 100% = 56,4% − массовая доля в оксиде фосфора (III).
Mr ($P_{2}$ $O_{5}$) = 2 * 31 + 5 * 16 = 142
$ω_{2}$ (P) = 62 : 142 * 100% = 43,7% − массовая доля в оксиде фосфора (V).
Ответ: ω (P) = 56,4% − массовая доля в оксиде фосфора (III); ω (P) = 43,7% − массовая доля в оксиде фосфора (V).

4. Назовите вещества, формулы которых: FeS, $Al_{2}$ $S_{3}$, $SCl_{4}$, CO, $CO_{2}$, $Na_{3}$ P, $Ca_{3}$ $P_{2}$.

Ответ:

FeS − сульфид железа (II)
$Al_{2}$ $S_{3}$ − сульфид алюминия
$SCl_{4}$ − хлорид серы (IV)
CO − оксид углерода (II)
$CO_{2}$ − оксид углерода (IV)
$Na_{3}$ P − фосфид натрия
$Ca_{3}$ $P_{2}$ − фосфид кальция

5. Запишите формулы хлоридов − бинарных соединений элементов с одновалентным хлором: углерода (IV), калия, азота (III), меди (I), меди (II), железа (II), железа (III), свинца (II).

Ответ:

$CCl_{4}$ − хлорид углерода (IV)
KCl − хлорид калия
$NCl_{3}$ − хлорид азота (III)
CuCl − хлорид меди (I)
$CuCl_{2}$ − хлорид меди (II)
$FeCl_{2}$ − хлорид железа (II)
$FeCl_{3}$ − хлорид железа (III)
$PbCl_{2}$ − хлорид свинца (II)

Примените свои знания

6. Запишите формулы фосфатов − соединений металлов (натрия, кальция, алюминия) с группой атомов остатка фосфорной кислоты $H_{3}$ $PO_{4}$.

Ответ:

$Na_{3}$ $PO_{4}$ − фосфат натрия
$Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$ − фосфат кальция
$Al_{3}$ $(PO_{4}$ $)_{2}$ − фосфат алюминия

7. Запишите формулы гидроксидов металлов − соединений металлов (натрия, кальция, алюминия) с одновалентной группой атомов − OH (гидроксильной группой).

Ответ:

NaOH − гидроксид натрия
$Ca(OH)_ {2}$ − гидроксид кальция
$Al(OH)_{3}$ − гидроксид алюминия

Используйте дополнительную информацию

8. Соберите из пластилина и спичек модели молекул: воды, аммиака, метана, углекислого газа.

Ответ:

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Молекула аммиака состоит из трех атомов водорода и одного атома азота.

Молекула метана состоит из четырех атомов водорода и одного атома углерода.

Молекула углекислого газа состоит из двух атомов кислорода и одного атома углерода.

9. Подготовьте сообщение о развитии представлений о валентности.

Ответ:

Понятие валентности формировалось вместе с понятием химической связи, и его содержание неоднократно расширялось и изменялось.
В начале 19 века Дальтоном был сформулирован закон кратных отношений, из которого следовало, что каждый атом одного элемента может соединяться с определенным числом атомов другого элемента. Позже стало ясно, что число таких связей не превышает определённой величины и зависит от природы атома.
В 1916 Льюис сказал, что химическая связь осуществляется парой электронов, принадлежащих одновременно обоим взаимодействующим атомам. В 1917 В. Коссель выдвинул гипотезу, согласно которой электронная пара связи переходит целиком к одному из атомов с образованием ионной пары катион — анион. Согласно обеим гипотезам, валентность атома в соединении стала определяться числом его неспаренных электронов, участвующих в связях, а максимальная валентность — полным числом электронов в валентной оболочке атома, то есть номером группы.

§9

§9. Химические реакции

Вопрос в начале параграфа

✓ При физических явлениях состав веществ не изменяется. При химических явлениях из одних веществ образуются другие вещества со свойствами, отличными от свойств исходных веществ: из растворимых веществ могут получиться нерастворимые, из твердых − газообразные, из бесцветных − окрашенные и т.д. Какие признаки указывают на протекание химической реакции?

Ответ:

Такие признаки, как выделение газа, образования осадка или малодиссоциирующего вещества, указывают на протекание химической реакции.

Лабораторный опыт 5

1. В одну пробирку налейте 2 мл раствора хлорида натрия, в другую − 2 мл раствора йодида калия. С помощью пипетки в каждую пробирку добавьте 4−5 капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете?

Ответ:

Дано: NaCl, KI, $AgNO_{3}$
1 пробирка: NaCl + $AgNO_{3}$ = $NaNO_{3}$ + AgCl↓
Наблюдается образование белого творожистого осадка.
2 пробирка: KI + $AgNO_{3}$ = $KNO_{3}$ + AgI↓
Наблюдается образование желтого осадка.

Лабораторный опыт 6

1. Получите нерастворимый гидроксид меди (II). Для этого в пробирку налейте 2 мл раствора сульфата меди (II) синего цвета, а затем добавьте 2 мл раствора гидроксида натрия. Выпадет студенистый осадок синего цвета. Небольшими порциями добавляйте в пробирку раствор серной кислоты до полного растворения осадка. Вновь образуется раствор сульфата меди (II) (медного купороса).

Ответ:

Сульфат меди (II) − $CuSO_{4}$
Гидроксид натрия − NaOH
Гидроксид меди (II) − $Cu(OH)_ {2}$
Серная кислота − $H_{2}$ $SO_{4}$
Напишем уравнения химических реакций:
1) $CuSO_{4}$ + NaOH = $Cu(OH)_ {2}$↓ + $Na_{2}$ $SO_{4}$
2) $Cu(OH)_ {2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + 2 $H_{2}$O

Лабораторный опыт 7

1. Поместите в пробирку немного (на кончике шпателя) питьевой соды. Добавьте к ней 1−2 мл раствора уксусной или другой кислоты. Что наблюдаете?

Ответ:

Дано:
$NaHCO_{3}$ − питьевая сода
$CH_{3}$ COOH − уксусная кислота
Что наблюдаем?
Решение:
Напишем уравнение данной химической реакции:
$NaHCO_{3}$ + $CH_{3}$ COOH = $CH_{3}$ COONa + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$ O
Ответ: Наблюдается выделение пузырьков газа.

Вопрос (стр.47)

? Какие условия необходимы, чтобы химические вещества вступили в реакцию?

Ответ:

Чтобы химические вещества вступили в реакцию, необходимо соприкосновение реагирующих веществ, температура, освещение.

Проверьте свои знания

1. Чем отличаются химические явления от физических? Приведите примеры.

Ответ:

При химических явлениях образуются новые химические вещества, реакция сопровождается выделением теплоты, света.
Например, к химическим явлениям относится образование ржавчины (образование гидроксида железа (III) из гидроксида железа (II)).

2. Среди перечисленных явлений укажите физические и химические: а) образование сосулек на крышах; б) образование черного налета на серебряном изделии; в) брожение виноградного сока или варенья; г) гашение соды уксусом; д) испарение уксусной кислоты; е) распространение запаха духов.

Ответ:

Явления:
а) образование сосулек на крышах − физическое явление, так как новые вещества не образуются, а меняется агрегатное состояние (из жидкого переходит в твердое);
б) образование черного налета на серебряном изделии − химическое явление, так как образуется новое химическое вещество (сульфид серебра);
в) брожение виноградного сока или варенья − химическое явление, так как образуются новые химические вещества (этанол и углекислый газ)
г) гашение соды уксусом − химическое явление, так как образуются новые химические вещества (соль, углекислый газ и вода)
д) испарение уксусной кислоты − физическое явление, так как новые вещества не образуются, а меняется агрегатное состояние (из жидкого переходит в газообразное);
е) распространение запаха духов − физическое явление, так как новые вещества не образуются.

3. Расскажите о принципе действия аппарата Киппа. Какие реагенты используются для получения водорода?

Ответ:

Принцип действия этого аппарата (названного в честь его создателя, голландского аптекаря Петера Якоба Киппа) рассмотрим на примере получения водорода.
На решётку, расположенную на дне среднего резервуара, помещают гранулы цинка. В аппарат наливают раствор кислоты (серной или соляной). Когда кран на газоотводной трубке закрыт, кислота находится в верхней воронке и нижнем резервуаре. Как только открывают кран, кислота течёт из воронки и заполняет нижнюю часть второго резервуара, в результате начинается реакция с цинком, выделяется водород.
Когда эксперимент окончен, кран закрывают, и водород перестаёт выходить из аппарата Киппа. Давление газа вытесняет кислоту в воронку до тех пор, пока контакт кислоты и цинка не прекратится. Соприкосновение реагирующих веществ прекращается, и водород перестаёт выделяться.
Для получения водорода используются следующие реагенты: цинк (может быть другой металл) и кислота (чаще всего соляная или серная).

4. Какие условия необходимы для реакции разложения дихромата аммония? К какому типу по тепловому эффекту она относится? Какие признаки химических реакций вы наблюдали при этом?

Ответ:

Для реакции разложения дихромата аммония необходимо нагревание. По тепловому эффекту она относится к экзотермической, так как идет с выделением тепла. В ходе реакции наблюдается изменение цвета вещества и выделение яркого света.

Примените свои знания

5. Назовите условия протекания химических реакций. Каким образом эти условия используют при разжигании и тушении пожаров? Назовите средства тушения пожара, которые есть в кабинете химии.

Ответ:

Химическая реакция возможна лишь при соприкосновении веществ. Для протекания некоторых реакций требуется нагревание.
При разжигании и тушении пожаров следует учитывать, что кислород поддерживает горение. То есть при разжигании необходимо обеспечить доступ кислорода. Для того чтобы погасить пламя, необходимо прекратить доступ кислорода (воздуха) к горящему предмету. С этой целью пламя накрывают плотной тканью (противопожарным полотном), засыпают песком или используют огнетушители.
В кабинете химии есть огнетушитель для тушения пожара.

6. Назовите исходные вещества и продукты реакции процесса фотосинтеза. Какое значение имеет этот процесс для существования жизни на земле.

Ответ:

Исходными веществами при фотосинтезе являются углекислый газ и вода, а продуктами реакции – глюкоза и кислород. Напишем уравнение химической реакции:
6$CO_{2}$ + 6$H_{2}$O = $C_{6}$ $H_{12}$ $O_{6}$ + 6$O_{2}$ ↑
Значение фотосинтеза заключается в превращении энергии света в энергию химических связей органических веществ и пополнении атмосферы Земли кислородом.

7. Приведите примеры реакций горения, которые применяют в технике и в быту. Как используют выделяющуюся теплоту?

Ответ:

В газовой плите протекает реакция горения природного газа. Выделяющееся тепло используют для приготовления пищи.
При сварке металлов протекает реакция горения органического соединения (ацетилена), выделяющееся тепло используют в сварочных работах.

Используйте дополнительную информацию

8. Подготовьте сообщение о профилактике и тушении лесных пожаров.

Ответ:

Профилактика лесных пожаров означает ряд запрещающих мер.
В лесу запрещается:
1) Бросать окурки и спички.
2) Использовать пиротехнику.
3) Оставлять непогашенный костер.
4) Выжигать траву около деревьев.
5) Оставлять бутылки или осколки.
Для предотвращения лесных пожаров создаются противопожарные барьеры и строятся противопожарные объекты. Также не менее важным является проведение бесед с населением.
При выполнении всего вышеперечисленного мы сможем избежать большинства лесных пожаров!

9. Подготовьте сообщение и презентацию о роли огня в истории человечества.

Ответ:

При помощи огня человек обеспечил себя теплом и светом. Без огня сегодня невозможна жизнь человека на нашей планете: огонь плавит руду, приводит в движение автомашины, пароходы, самолеты, ракеты, помогает вырабатывать электроэнергию. Огонь приносит пользу, если человек обращается с ним осторожно, соблюдая технику безопасности.

Таким образом огонь сыграл важную роль в развитии человека. Помимо того, что он стал источником света, тепла и защитой, также он отразился и на интеллектуальном развитии древних людей. Благодаря использованию огня, у человека появилась потребность и возможность постоянной деятельности − нужно было добывать продукты питания. При этом надо было следить за огнем. Именно в этот момент начало формироваться разделение труда между мужчинами и женщинами.

§10

§10. Химические уравнения

Вопрос в начале параграфа

✓ Если символы химических элементов − это буквы "химического алфавита", а химические формулы − "химические слова", что выступает в роли "химических предложений"?

Ответ:

В роли "химических предложений" выступают химические уравнения.

Лабораторный опыт 8

1. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3−4 мл раствора едкого натра NaOH и добавьте 1−2 капли фенолфталеина. Что наблюдаете? Рядом на весы поставьте стакан с раствором серной кислоты $H_{2}$ $SO_{4}$. Запишите показания весов. Добавьте из второго стакана в первый раствор кислоты до исчезновения окраски. Поставьте стакан с оставшейся кислотой на весы. Запишите показания весов. Какой вывод можно сделать из проведенного эксперимента? Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия $Na_{2}$ $SO_{4}$ и вода $H_{2}$ O.

Ответ:

NaOH = $Na^{+}$ + $OH^{-}$
При диссоциации гидроксида натрия образуются анионы OH, они образуют щелочную среду. Фенолфталеин в щелочной среде имеет малиновый цвет.
Из проведенного эксперимента можно сделать вывод, что щелочи реагируют с кислотами.
Запишем уравнение химической реакции:
2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$ O

Лабораторный опыт 9

1. На электронные весы поставьте химический стакан, налейте в него 3−4 мл раствора сульфата железа (III) $Fe_{2}$ ($SO_{4})$ $_ {3}$ . Рядом на весы поставьте стакан с 4−6 мл раствора едкого натра NaOH. Запишите показания весов. Слейте два раствора в один стакан. Что наблюдаете? Пустой стакан оставьте на весах. Запишите показания весов. Какой вывод следует сделать из проделанного опыта? Запишите схему, а затем уравнение химической реакции, зная, что продуктами реакции являются сульфат натрия $Na_ {2}$ $SO_{4}$ и гидроксид железа (III) $Fe(OH)_{3}$, который выпадает в осадок. В уравнении рядом с формулой нерастворимого вещества нарисуйте стрелку, направленную вниз.

Ответ:

Запишем уравнение химической реакции:
$Fe_{2}$ ($SO_{4}$ $)_ {3}$ + 6NaOH = 3$Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Fe(OH)_{3}$↓
При сливании двух растворов образуется осадок красновато−коричневого цвета.
Вывод: из проделанного эксперимента можно сделать вывод, что масса реагирующих веществ равна массе продуктов.

Проверьте свои знания

1. Что представляет собой химическое уравнение? Какому основному закону химии оно должно соответствовать?

Ответ:

Химическим уравнением называют условную запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков.
Химические уравнения соответствуют основному закону химии − закону сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в химическую реакцию (реагентов), равна массе веществ, получившихся в результате её (продуктов реакции).

2. В каких количественных отношениях взаимодействуют фосфор и кислород?

Ответ:

Фосфор и кислород взаимодействуют в соотношении 4 : 5:
5$O_{2}$ + 4P = 2$P_{2}$ $О_{5}$

3. Перечислите, какую информацию несёт уравнение химической реакции.

Ответ:

Химическое уравнение показывает:
1) Какие вещества вступают в химическую реакцию и какие вещества образуются в её результате.
2) Число молекул (формульных единиц) реагентов и число молекул (формульных единиц) продуктов реакции.
3) Тип химической реакции.

Примените свои знания

4. Составьте уравнения химических реакций по описанию: а) при взаимодействии оксида железа(III) $Fe_{2}$ $O_{3}$ с водородом образуется железо и вода; б) хлор $Cl_{2}$ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия $AlCl_{3}$; в) реакция между натрием и азотом $N_{2}$ приводит к образованию нитрида натрия $Na_{3}$N

Ответ:

а) При взаимодействии оксида железа(III) $Fe_{2}$ $O_{3}$ с водородом образуется железо и вода:
$Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$ = 2Fe + 3$H_{2}$O

б) Хлор $Cl_{2}$ взаимодействует с алюминием с образованием хлорида алюминия $AlCl_{3}$:
3$Cl_{2}$ + 2Al = 2$AlCl_{3}$

в) Реакция между натрием и азотом $N_{2}$ приводит к образованию нитрида натрия $Na_{3}$N:
6Na + $N_{2}$ = 2$Na_{3}$N

5. Расставьте коэффициенты в схемах реакций.
а) Al + S → $Al_{2}$ $S_{3}$
б) K + $H_{2}$O → KOH + $H_{2}$↑
в) $AgNO_{3}$ + $CaCl_{2}$ → AgCl↓ + $Ca(NO_{3}$ $)_{2}$
г) $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + KOH → $K_{2}$ $SO_{4}$ + $Al(OH)_{3}$↓

Ответ:

а) 2Al + 3S = $Al_{2}$ $S_{3}$

б) 2K + 2$H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$↑

в) 2$AgNO_{3}$ + $CaCl_{2}$ = 2AgCl↓ + $Ca(NO_{3}$ $)_{2}$

г) $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + 6KOH = 3$K_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Al(OH)_{3}$↓

6. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций. Укажите два уравнения, сумма коэффициентов в которых одинакова:
а) $Al(OH)_ {3}$ + HCl → $AlCl_{3}$ + $H_{2}$O
б) $Fe_{2}$ $O_{3}$ + Al → $Al_{2}$ $O_{3}$ + Fe
в) Mg + HBr → $MgBr_{2}$ + $H_{2}$↑
г) $Fe(OH)_ {3}$ → $Fe_{2}$ $O_{3}$ + $H_{2}$O

Ответ:

а) $Al(OH)_ {3}$ + 3HCl = $AlCl_ {3}$ + 3$H_{2}$O
Сумма коэффициентов: 1 + 3 + 1 + 3 = 8
б) $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 2Al = $Al_{2}$ $O_{3}$ + 2Fe
Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 2 = 6
в) Mg + 2HBr = $MgBr_{2}$ + $H_{2}$↑
Сумма коэффициентов: 1 + 2 + 1 + 1 = 5
г) 2$Fe(OH)_ {3}$ = $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$O
Сумма коэффициентов: 2 + 1 + 3 = 6
Ответ: сумма коэффициентов одинакова в уравнениях б и г.

7. Выберите схемы реакций, в которых нужно расставить коэффициенты. Составьте уравнения этих реакций.
а) $H_{2}$ + $Br_{2}$ → HBr
б) $Fe(OH)_ {2}$ → FeO + $H_{2}$O
в) CO + $O_{2}$ → $CO_{2}$
г) P + $Cl_{2}$ → $PCl_{3}$

Ответ:

а) $H_{2}$ + $Br_{2}$ = 2HBr
б) $Fe(OH)_ {2}$ = FeO + $H_{2}$O
в) 2CO + $O_{2}$ = 2$CO_{2}$
г) 2P + 3$Cl_{2}$ = 2$PCl_{3}$
Ответ: коэффициенты нужно расставить в схемах а, в и г.

8. В каких количественных отношениях взаимодействуют сульфат железа (III) и едкий натр? Как соотносятся между собой коэффициенты перед формулами продуктов реакции?

Ответ:

$Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ − сульфат железа (III)
NaOH − едкий натр
Напишем химическое уравнение:
$Fe_ {2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ + 6NaOH = 2$Fe(OH)_ {3}$ + 3$Na_{2}$ $SO_{4}$
Ответ: Сульфат железа (III) и едкий натр взаимодействуют в соотношении 1 : 6. Коэффициенты перед формулами продуктов реакции соотносятся между собой, как 2 : 3.

Используйте дополнительную информацию

9. Подготовьте сообщение о развитии «химической письменности»

Ответ:

Химия имеет свой профессиональный язык. В Древнем Египте для обозначения некоторых веществ применялись определенные иероглифы.
В 1615 году французский алхимик Жан Беген впервые предложил использовать химические уравнения для описания химических процессов.
С конца 18 века активно начинает развиваться стехиометрия, а значит, количественные соотношения между элементами стали иметь значение. По мере накопления знаний о закономерностях протекания химических реакций, строении атома и валентности, язык химических формул дополнялся и уточнялся, пока в 20 веке не пришел к привычному для нас виду.

§11

§11. Типы химических реакций

Вопрос в начале параграфа

✓ Все химические вещества (29 июня 2015 г. было зарегистрировано 100−миллионное вещество), как вы знаете, делятся на два типа: простые и сложные. Можно ли положить в основу классификации химических реакций такой признак, как состав веществ?

Ответ:

Да, в основу классификации химических реакций можно положить такой признак, как состав веществ, так как от состава веществ зависит тип химической реакции (соединение, разложение, обмен, замещение).

Лабораторный опыт 10

1. В пробирку налейте 2 мл раствора пероксида водорода. Видимых изменений не наблюдается. Возьмите небольшое количество оксида марганца(IV) и насыпьте его в пробирку с раствором пероксида водорода. Что наблюдаете? Внесите в пробирку тлеющую лучинку. Что наблюдаете? Какие признаки и условия протекания химической реакции иллюстрирует этот эксперимент?

Ответ:

2$H_{2}$ $O_{2}$ = 2$H_{2}$ O + $O_{2}$↑
При добавлении оксида марганца(IV) наблюдается выделение пузырьков газа, так как $MnO_{2}$ выступил в роли катализатора.
При внесении в пробирку тлеющей лучинки она вспыхивает ярким пламенем, так как кислород поддерживает горение.
Этот эксперимент иллюстрирует такие признаки химической реакции, как выделение газа, и условие − наличие катализатора.

Лабораторный опыт 11

1. В пробирку налейте 3−4 мл раствора медного купороса и опустите в неё стальную кнопку или скрепку. Что наблюдаете?

Ответ:

$CuSO_{4}$ + Fe = $FeSO_{4}$ + Cu
При опускании стальной скрепки в раствор медного купороса наблюдается оседание меди на скрепке и изменение цвета раствора с синего на зеленый цвет.

Проверьте свои знания

1. Какие признаки могут быть положены в основу классификаций химических реакций?

Ответ:

В основу классификаций химических реакций могут быть положены следующие признаки:
1) состав и число реагентов и продуктов реакции;
2) наличие катализатора;
3) выделение / поглощение теплоты.

2. Назовите типы химических реакций по признаку состава и числа реагентов и продуктов реакции. Дайте определение каждому типу реакций.

Ответ:

Типы химических реакций:
1) Реакциями соединения называются такие реакции, в результате которых из двух или нескольких веществ образуется одно сложное вещество.
2) Реакциями разложения называются такие реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.
3) Реакциями замещения называются такие реакции, в результате которых из простого и сложного веществ образуются новое простое и новое сложное вещества.
4) Реакциями обмена называются такие реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Примените свои знания

3. Расставьте коэффициенты в схемах химических реакций и определите их тип по признаку «состав и число реагентов и продуктов реакции»:
а) CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ → $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O
б) $NaHSO_{4}$ + NaOH → $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $H_{2}$O
в) $NH_{4}$ $HCO_{3}$ → $NH_{3}$↑ + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O
г) $SO_{3}$ + $H_{2}$O → $H_{2}$ $SO_{4}$
д) ($NH_{4}$) $_{2}$ $Cr_{2}$ $O_{7}$ → $Cr_{2}$ $O_{3}$ + $N_{2}$↑+ $H_{2}$O

Ответ:

а) CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O − реакция обмена.
В данной реакции расстановка коэффициентов не нужна, так как они все равны 1.

б) $NaHSO_{4}$ + NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $H_{2}$O − реакция обмена.
В данной реакции расстановка коэффициентов не нужна, так как они все равны 1.

в) $NH_{4}$ $HCO_{3}$ = $NH_{3}$↑ + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O − реакция разложения.
В данной реакции расстановка коэффициентов не нужна, так как они все равны 1.

г) $SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$ − реакция соединения.
В данной реакции расстановка коэффициентов не нужна, так как они все равны 1.

д) ($NH_{4}$) $_{2}$ $Cr_{2}$ $O_{7}$ = $Cr_{2}$ $O_{3}$ + $N_{2}$↑+ 4$H_{2}$O − реакция разложения.

4. При разложении малахита $(CuOH)_ {2}$ $CO_ {3}$ образуется оксид меди (II) CuO, углекислый газ и вода. Составьте уравнение этой реакции.

Ответ:

Напишем реакцию разложения малахита:
$(CuOH)_ {2}$ $CO_{3}$ = 2CuO + $CO_{2}$ ↑ + $H_{2}$O

5. При разложении перманганата калия $KMnO_{4}$ образуется манганат калия $K_{2}$ $MnO_{4}$, оксид марганца(IV) $MnO_{2}$ и кислород. Запишите уравнение этой реакции. К какому типу реакций по признаку поглощения или выделения теплоты относятся реакции задания 3?

Ответ:

Напишем реакцию разложения перманганата калия:
2$KMnO_{4}$ = $K_{2}$ $MnO_{4}$ + $MnO_{2}$ + $CO_{2}$
Классификация реакций из задания 3 по признаку поглощения или выделения теплоты:
а) CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ → $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O − экзотермическая реакция.
б) $NaHSO_{4}$ + NaOH → $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $H_{2}$O − экзотермическая реакция.
в) $NH_{4}$ $HCO_{3}$ → $NH_{3}$↑ + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O − эндотермическая реакция.
г) $SO_{3}$ + $H_{2}$O → $H_{2}$ $SO_{4}$ − экзотермическая реакция.
д) $(NH_{4}$ $)_ {2}$ $Cr_{2}$ $O_{7}$ → $Cr_{2}$ $O_{3}$ + $N_{2}$↑+ 4$H_{2}$О − эндотермическая реакция.

6. Запишите уравнение реакции получения азотной кислоты, схема которой:
$NO_{2}$ + $O_{2}$ + $H_{2}$ O → $HNO_{3}$

Ответ:

Уравнение реакции получения азотной кислоты:
4$NO_{2}$ + $O_{2}$ + 2$H_{2}$ O = 4$HNO_{3}$

7. Запишите уравнение реакции замещения, которую используют для сварки рельсов, если известно, что реагентами являются железная окалина $Fe_{3}$ $O_{4}$ и алюминий.

Ответ:

Уравнение химической реакции замещения, которую используют для сварки рельсов:
3$Fe_{3}$ $O_{4}$ + 8Al = 4$Al_{2}$ $O_{3}$ + 9Fe

8. Вспомните из курса биологии, что такое фотосинтез. Запишите уравнение этого процесса, если известно, что в результате взаимодействия углекислого газа и воды образуется глюкоза, формула которой $C_{6}$ $H_{12}$ $O_{6}$, и кислород. Можно ли отнести эту реакцию к реакциям замещения? Поясните ответ.

Ответ:

Запишем уравнение фотосинтеза:
6$CO_{2}$ + 6$H_{2}$О = $C_{6}$ $H_{12}$ $O_{6}$ + 6$O_{2}$
Эту реакцию нельзя отнести к реакциям замещения, так как реагенты − сложные вещества, а в реакции замещения должно быть одно простое вещество и одно сложное.

9. При горении метана, формула которого $CH_{4}$, образуются углекислый газ и вода. Можно ли отнести эту реакцию к одному из изученных вами типов: а) по составу и числу реагентов и продуктов реакции; б) по признаку поглощения или выделения теплоты? Поясните ответ.

Ответ:

Запишем уравнение горения метана:
$CH_{4}$ + 2$O_{2}$ = $CO_{2}$ + 2$H_{2}$O
а) по составу и числу реагентов и продуктов реакции − нельзя точно классифицировать, так как образуется два вещества (значит, не соединение), реагенты не обмениваются своими составными частями (значит, не обмен), в продуктах нет простого вещества (значит, не замещение), два реагента (значит, не разложение).
б) по признаку поглощения или выделения теплоты − экзотермическая реакция, так как горение и выделяется тепло.

10. Расставьте коэффициенты в схемах реакций. Выберите реакции обмена.
а) $H_{2}$ $O_{2}$ → $H_{2}$ O + $O_{2}$↑
б) Na + S → $Na_{2}$ *S
в) $N_{2}$ + $H_{2}$ → $NH_{3}$↑
г) $CO_{2}$ + Mg → MgO + C↓
д) Al + $H_{2}$ $SO_{4}$ → $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ + $H_{2}$↑
е) MgO + $HNO_{3}$ → $Mg(NO_{3}$ $)_ {2}$ + $H_ {2}$ O
ж) $Ca(OH)_ {2}$ + $H_ {3}$ $PO_{4}$ → $Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_{2}$↓ + $H_{2}$ O
з) $BaCl_{2}$ + $Na_{2}$ $CO_{3}$ → $BaCO_{3}$↓ + NaCl
и) $Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$ + KOH → $Pb(OH)_ {2}$↓ + $KNO_{3}$
к) $H_{2}$ S + $Br_{2}$ → HBr + S
л) $NaNO_{3}$ → $NaNO_{2}$ + $O_{2}$↑
м) $H_{2}$ O + $P_{2}$ $O_{5}$ → $H_{3}$ $PO_{4}$
н) $SiCl_{4}$ + Zn → Si + $ZnCl_{2}$
о) NO + $O_{2}$ → $NO_{2}$↑

Ответ:

а) 2$H_{2}$ $O_{2}$ = 2$H_{2}$ O + $O_{2}$↑
б) 2Na + S = $Na_{2}$ S
в) $N_{2}$ + $H_{2}$ = 2$NH_{3}$↑
г) $CO_{2}$ + 2Mg = 2MgO + C↓
д) 2Al + 3$H_{2}$ $SO_{4}$ = $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ + 3$H_{2}$↑
е) MgO + 2$HNO_{3}$ = $Mg(NO_{3}$ $)_ {2}$ + $H_ {2}$ O − реакция обмена
ж) 3$Ca(OH)_ {2}$ + 2$H_ {3}$ $PO_{4}$ = $Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$↓ + 6$H_ {2}$ O − реакция обмена
з) $BaCl_{2}$ + $Na_{2}$ $CO_{3}$ = $BaCO_{3}$↓ + 2NaCl− реакция обмена
и) $Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2KOH = $Pb(OH)_ {2}$↓ + 2$KNO_{3}$ − реакция обмена
к) $H_{2}$ S + $Br_{2}$ = 2HBr + S
л) 2$NaNO_{3}$ = 2$NaNO_{2}$ + $O_{2}$↑
м) 3$H_{2}$ O + $P_{2}$ $O_{5}$ = 2$H_{3}$ $PO_{4}$
н) $SiCl_{4}$ + 2Zn = Si + 2$ZnCl_{2}$
о) 2NO + $O_{2}$ = 2$NO_{2}$↑

Используйте дополнительную информацию

11. Подготовьте сообщение и презентацию об обмене веществ (жиров, белков и углеводов) в организме. Какие из этих процессов относятся к экзо− и эндотермическим реакциям?

Ответ:

Обмен веществ или метаболизм играет огромную роль в организме человека. За счет него организм обеспечивается энергией, полученной при расщеплении богатых энергией пищевых веществ или путем преобразования энергии Солнца. Также метаболизм выполняют функцию превращение пищевых молекул, то есть биополимеров, в мономеры.
Процессы расщепления относятся к экзотермическим реакциям, то есть идут с выделением тепла. А процессы пластического обмена, то есть строительства новых белков из аминокислот идут, наоборот, с поглощением тепла, то есть относятся к эндотермическим реакциям.
Наиважнейшей функцией процесса обмена веществ является поддержание постоянства внутренней среды клеток и организма в непрерывно меняющихся условиях существования.
В нашем организме белки расщепляются до аминокислот, жиры до глицерина и жирных кислот, а углеводы до глюкозы. Таким образом, метаболизм обеспечивает жизнедеятельность, развитие и рост организма.

§12

ГЛАВА II. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии

§12. Воздух и его состав

Вопрос в начале параграфа

✓ В 1774 г. Лавуазье нагревал ртуть в реторте (рис. 40) в течение 12 суток. Конец реторты был подведён под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртути в колоколе поднялся примерно на 1/5 его высоты. Оставшийся под колоколом газ был непригоден для дыхания. О чём свидетельствует опыт Лавуазье?

Рис. 40. Установка Лавуазье для изучения состава воздуха.

Ответ:

Этим опытом было доказано, что в воздухе содержится примерно 80% азота и 20% кислорода (по объему).

Проверьте свои знания

1. Почему некорректно выражение «молекула воздуха»?

Ответ:

Выражение «молекула воздуха» некорректно, так как воздух − это смесь веществ: азот, кислород, углекислый газ, инертные газы, водяной пар.

2. Что называют объёмной долей компонента газовой смеси?

Ответ:

Объёмной долей компонента газовой смеси называют отношение объёма данного газа к общему объёму смеси.

3. Каков объёмный состав воздуха? Как изменяется состав воздуха в закрытом кабинете во время проведения урока?

Ответ:

Азот составляет 4/5 от объёма воздуха, или 80%, а кислород — 1/5, или 20%. Детальное изучение состава воздуха позволило прийти к выводу, что он представляет собой многокомпонентную смесь, состоящую из азота, кислорода, углекислого газа, инертных газов, водяного пара.
В закрытом кабинете во время проведения урока объемная доля углекислого газа увеличится, а кислорода уменьшится, так как для дыхания люди используют кислород, а выдыхают углекислый газ.

4. Объёмная доля аргона в воздухе 0,9 %. Какой объём воздуха необходим для получения 125 $м^{3}$ аргона?

Ответ:

Дано:
φ(Ar) = 0,9%
V(Ar) = 125 $м^{3}$
Найти: V(воздуха) − ?
Решение:
Запишем формулу объемной доли аргона в газовой смеси:
φ = V(Ar) : V(смеси)
V(смеси) = V(Ar) : φ
V(смеси) = 125 $м^{3}$ : 0,009 = 13889 $м^{3}$
Ответ: 13889 $м^{3}$.

5. При разделении воздуха было получено 500 $м^{3}$ азота. Сколько литров кислорода и углекислого газа было получено при этом?

Ответ:

Дано:
V($N_{2}$) = 500 $м^{3}$
Найти:
V($O_{2}$) − ?
V($CO_{2}$) − ?
Решение:
Известно, что воздух содержит 78% азота, 21% кислорода и 0,03% углекислого газа. Значит:
500 $м^{3}$ = 78%.
Задачу будем решать методом пропорций.
1) Составим пропорцию:
500 $м^{3}$ − 78%
х $м^{3}$ − 21%
х = 500 * 21 : 78 = 134,62 $м^{3}$
Переведем $м^{3}$ в л, получим, что объем кислорода равен 134620 л
2) Составим вторую пропорцию:
500 $м^{3}$ − 78%
х $м^{3}$ − 0,03%
х = 500 * 0,03 : 78 = 0,19 $м^{3}$
Переведем $м^{3}$ в л, получим, что объем углекислого газа равен 190 л
Ответ: V($O_{2}$) = 134620 л; V($CO_{2}$) = 190 л

6. Объёмная доля метана в природном газе составляет 92 %. В каком объёме этой газовой смеси будет содержаться 300 мл метана?

Ответ:

Дано:
φ($CH_{4}$) = 92%
V($CH_{4}$) = 300 мл
Найти: V(смеси) − ?
Решение:
Запишем формулу объемной доли метана в газовой смеси:
φ = V($CH_{4}$) : V(смеси)
V(смеси) = V($CH_{4}$) : φ
V(смеси) = 300 мл : 0,92 = 326 мл
Ответ: 326 мл

7. Смешали 16 л кислорода и 12 л углекислого газа. Найдите объёмную долю каждого газа в полученной смеси.

Ответ:

Дано:
V($O_{2}$) = 16 л
V($CO_{2}$) = 12 л
Найти:
φ($O_{2}$) − ?
φ($CO_{2}$) − ?
Решение:
Найдем общий объем смеси: V(смеси) = 16 л + 12 л = 28 л
Запишем формулу объемной доли компонента в газовой смеси:
φ = (V(газа) : V(смеси)) * 100%
φ($O_{2}$) = (16л : 28 л) * 100% = 57%
φ($CO_{2}$) = (12л : 28 л) * 100% = 43%
Ответ: φ($O_{2}$) = 57%; φ($CO_{2}$) = 43%

Примените свои знания

8. Вдыхаемый человеком воздух содержит около 79 % азота, 21 % кислорода, 0,03 % углекислого газа и водяной пар. Воздух, который человек выдыхает, содержит около 16 % кислорода. Количество углекислого газа в выдыхаемом воздухе увеличивается до 4 %, больше становится и водяных паров. Не изменяется лишь количество азота. Постройте круговые диаграммы, показывающие состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Ответ:

Вдыхаемый человеком воздух содержит около 79 % азота, 21 % кислорода, 0,03% углекислого газа и водяной пар. Воздух, который человек выдыхает, содержит около 79% азота, 16 % кислорода, 4% углекислого газа и 1% водяных паров.

Используйте дополнительную информацию

9. Используя ресурсы Интернета, подготовьте сообщение об охране атмосферы. Укажите электронные адреса использованных вами источников.

Ответ:

Меры по охране атмосферного воздуха:
1) Безотходная технология эффективна в том случае, если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются другими звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, − это будущее промышленности, идеальный путь сохранения чистоты окружающей среды.
2) Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения − переход на использование новых экологически безопасных источников энергии. Например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, использование гелиоустановок и ветряных мельниц.

§13

§13. Кислород

Вопрос в начале параграфа

✓ Без кислорода невозможно протекание двух важнейших процессов. Значение одного из них для человеческой цивилизации подтверждает легенда о Прометее, другой − основа жизни на Земле. О каких же процессах идёт речь?

Ответ:

Два важнейших процесса с участием кислорода − горение и дыхание.

Проверьте свои знания

1. Назовите аллотропные модификации кислорода и сравните их свойства.

Ответ:

Для кислорода характерна аллотропия, т.е. образование двух простых веществ, различающихся числом атомов в молекуле: кислорода $O_{2}$ и озона $O_{3}$. Биологическая роль озона известка. Поэтому отметим, что озон − эффективное средство для обеззараживания питьевой воды. Кислород − газ без цвета, запаха и вкуса, немного растворимый в воде, несколько тяжелее воздуха.

2. Какое значение в природе имеет озон и где он применяется?

Ответ:

Озон образует тонкий слой в атмосфере Земли, защищает все живое на планете от губительного воздействия космического излучения.
В быту озон применяется для обеззараживании питьевой воды.

3. Запишите уравнения реакций получения кислорода в лаборатории. Каким образом можно: а) собрать кислород в сосуд; б) доказать наличие кислорода в сосуде?

Ответ:

Запишем уравнения реакций получения кислорода в лаборатории:
2$KMnO_{4}$ = $K_{2}$ $MnO_{4}$ + $MnO_{2}$ + $O_{2}$↑
2$H_{2}$ $O_{2}$ = 2$H_{2}$O + $O_{2}$↑
2$KClO_{3}$ = 2KCl + 3$O_{2}$↑
а) Кислород собирается в сосуд методом вытеснения воздуха, так как он тяжелее воздуха (32>29).

Рис. 43. Получение кислорода и собирание его методом вытеснения воздуха
б) Доказать наличие кислорода в сосуде можно с помощью тлеющей лучинки, так как кислород поддерживает горение.

Рис. 44. Получение кислорода разложением пероксида водорода и обнаружение с помощью тлеющей лучинки

4. Как кислород получают в промышленности?

Ответ:

В промышленности кислород получают фракционной перегонкой (или ректификацией) жидкого воздуха в специальных аппаратах, называемых ректификационными колоннами.

5. Назовите области применения кислорода.

Ответ:

Два важнейших процесса с участием кислорода − горение и дыхание.
Способность кислорода поддерживать горение лежит в основе применения всех видов топлива. Не менее важны процессы медленного (беспламенного) окисления различных веществ. Так, при окислении пищи в нашем организме выделяется энергия, за счёт которой организм живёт и поддерживает нужную температуру. При дыхании кислород поступает в лёгкие человека, соединяется с гемоглобином и переносится потоком крови в каждую клетку. Здесь происходит обмен молекулы кислорода в гемоглобине на молекулу углекислого газа, который, будучи токсичным продуктом жизнедеятельности, удаляется из клетки.
Растениям тоже необходим кислород. В темноте идёт процесс поглощения кислорода растениями, на свету протекает противоположный ему процесс − фотосинтез.
Именно за счёт фотосинтеза в атмосфере нашей планеты появился и поддерживается на постоянном уровне живительный кислород. Причём 80 % кислорода поставляют в атмосферу морские водоросли. Кислород совершает бесконечный круговорот на нашей планете.
Также кислород применяют в медицине: в оксибарокамерах, при заправке кислородных масок, для изготовления кислородных коктейлей, при выращивании микроорганизмов.
Жидкий кислород применяют в реактивных двигателях, в автогенной сварке, резке металлов.
В чистом виде кислород используют в металлургии при получении чугуна, стали, цветных металлов.

Примените свои знания

6. Запишите уравнения реакций, схемы которых:
а) $SO_{2}$ + … → $SO_{3}$
б) $Li_{2}$S + … → $SO_{2}$ + $Li_{2}$O
в) $NaNO_{3}$ → $NaNO_{2}$ + …
г) $C_{2}$ $H_{2}$ + $O_{2}$ → … + …

Ответ:

а) 2$SO_{2}$ + $O_{2}$ = 2$SO_{3}$

б) 2$Li_{2}$S + 3$O_{2}$ = 2$SO_{2}$ + 2$Li_{2}$O

в) 2$NaNO_{3}$ = 2$NaNO_{2}$ + $O_{2}$

г) 2$C_{2}$ $H_{2}$ + 5$O_{2}$ = 4$CO_{2}$ + 2$H_{2}$O

7. Исторически одним из самых первых способов получения кислорода была реакция разложения оксида ртути(II). Запишите уравнение этой реакции. К какому типу реакций по тепловому эффекту она относится?

Ответ:

2HgO = 2Hg + $O_{2}$↑ − это эндотермическая реакция, так как происходит разложение

Используйте дополнительную информацию

8. Подготовьте сообщение по одной из тем: а) «Происхождение и изменение состава земной атмосферы»; б) «Из истории открытия кислорода»; в) «Значение кислорода в жизни».

Ответ:

Значение кислорода
Кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха.
Значение этого газа для человека и живых организмов велико. Всем живым организмам кислород необходим для дыхания, так как для поддержания жизни нужно постоянное поступление кислорода, а его запасов в организме нет. Также кислород участвует в окислительных процессах, процессах горения.
Способность кислорода поддерживать горение лежит в основе применения всех видов топлива. Не менее важны процессы медленного (беспламенного) окисления различных веществ. Так, при окислении пищи в нашем организме выделяется энергия, за счёт которой организм живёт и поддерживает нужную температуру. При дыхании кислород поступает в лёгкие человека, соединяется с гемоглобином и переносится потоком крови в каждую клетку. Здесь происходит обмен молекулы кислорода в гемоглобине на молекулу углекислого газа, который, будучи токсичным продуктом жизнедеятельности, удаляется из клетки.
Растениям тоже необходим кислород. В темноте идёт процесс поглощения кислорода растениями, на свету протекает противоположный ему процесс − фотосинтез.
Именно за счёт фотосинтеза в атмосфере нашей планеты появился и поддерживается на постоянном уровне живительный кислород. Причём 80 % кислорода поставляют в атмосферу морские водоросли. Кислород совершает бесконечный круговорот на нашей планете.
Также кислород применяют в медицине: в оксибарокамерах, при заправке кислородных масок, для изготовления кислородных коктейлей, при выращивании микроорганизмов.
Жидкий кислород применяют в реактивных двигателях, в автогенной сварке, резке металлов.
В чистом виде кислород используют в металлургии при получении чугуна, стали, цветных металлов.

9. Присутствие кислорода в атмосфере Земли делает её пригодной для жизни. Однако известно и негативное влияние кислорода. Приведите примеры отрицательных явлений, связанных с наличием кислорода в воздухе. Предложите методы борьбы с этими явлениями.

Ответ:

Кислород жизненно необходим для человека, однако встречаются и негативные его влияния. К ним можно отнести брожение молока и образование ржавчины. Причина всему этому − участие кислорода в окислительных реакциях.
Для более длительного хранения продуктов питания их замораживают, консервируют.
Для предотвращения образования ржавчин используют лаки и специальные растворы.

Практическая работа 4

Вариант 1

1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого используйте подготовленную учителем пробирку−реактор с перманганатом калия. Положите в неё небольшой ватный тампон как можно ближе к отверстию, чтобы пылевидное твёрдое вещество через газоотводную трубку не попало в сосуд−приёмник для кислорода. Собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью. Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Закрепите пробирку−реактор с веществом в лабораторном штативе, регулируя её положение так, чтобы конец газоотводной трубки доходил до дна сосуда−приёмника для кислорода.
3. Зажгите спиртовку, прогрейте пробирку−реактор, равномерно перемещая спиртовку по всей её длине. Затем установите спиртовку под ту часть пробирки, где находится перманганат калия. Нагрейте пробирку−реактор, собирая выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку. Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
5. По окончании опыта погасите спиртовку и оформите отчёт по следующей форме:

Что сделал(а) Что наблюдал(а) (сделайте рисунок, если необходимо) Выводы и уравнения реакций
Используйте эту форму и при выполнении других работ.

Ответ:

Таблица

Что сделал(а)	Что наблюдал(а) (сделайте рисунок, если необходимо)	Выводы и уравнения реакций
Собрала прибор для получения газов и проверки его герметичности.		Прибор герметичен.
Закрепила пробирку−реактор с веществом в лабораторном штативе.
Зажгла спиртовку, прогрела пробирку−реактор, равномерно перемещая спиртовку по всей ее длине. Затем установила спиртовку под ту часть пробирки, где находится перманганат калия. Нагрела пробирку−реактор, собирая выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда.	Наблюдала выделение пузырьков газа − кислорода. Он собирается таким методом, так как тяжелее воздуха (32 > 29).	2$KMnO_{4}$ = $K_{2}$ $MnO_{4}$ + $MnO_{2}$ + $O_{2}$
Приготовила тлеющую лучинку. Проверила наличие кислорода в сосуде.	Лучинка ярко вспыхнула, так как кислород поддерживает горение.	В сосуде находится кислород.

 

Вариант 2

1. Работу начните со сборки прибора для получения газов и проверки его герметичности. Для этого собранный прибор поместите в ладонь, а конец газоотводной трубки опустите в воду. Согрейте пробирку ладонью. Появление пузырьков воздуха указывает на герметичность прибора.
2. Выньте пробку с газоотводной трубкой, налейте в пробирку 3−4 мл аптечного препарата перекиси водорода, добавьте небольшое количество оксида марганца(IV) (на кончике шпателя). Быстро закройте пробирку−реактор пробкой и конец газоотводной трубки опустите в сосуд−приёмник. Что наблюдаете?
3. Соберите выделяющийся кислород вытеснением воздуха из сосуда. Почему кислород собирают именно так?
4. Приготовьте тлеющую лучинку. Проверьте наличие кислорода в сосуде. Для этого тлеющую лучинку опустите в сосуд. Что наблюдаете?
Какую роль в эксперименте играет оксид марганца(IV)? По завершении работы оформите отчёт.

Ответ:

Таблица

Что сделал(а)	Что наблюдал(а) (сделайте рисунок, если необходимо)	Выводы и уравнения реакций
Собрала прибор для получения газов и проверки его герметичности.	Наблюдала выделение пузырьков газа.	Прибор герметичен.
Вынула пробку с газоотводной трубкой , налила в пробирку 3−4 мл аптечного препарата перекиси водорода, добавила небольшое количество оксида марганца(IV) (на кончике шпателя). Быстро закрыла пробирку−реактор пробкой и конец газоотводной трубки опустила в сосуд−приёмник.	Кислород собрался в сосуде−приемнике.	Кислород собирают таким методом, так как он тяжелее воздуха (32 > 29). 2$KMnO_{4}$ = $K_{2}$ $MnO_{4}$ + $MnO_{2}$ + $O_{2}$ Оксид марганца(IV) является катализатором, то есть ускоряет химическую реакцию.
Приготовила тлеющую лучинку. Проверила наличие кислорода в сосуде.	Лучинка ярко вспыхнула, так как кислород поддерживает горение.	В сосуде находится кислород.

 

§14

§14. Оксиды

Вопрос в начале параграфа

✓ Проанализируйте название параграфа и попробуйте дать определение классу оксидов.

Ответ:

Оксиды − это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых − кислород.

Лабораторный опыт 12

1. Налейте в пробирку 2−3 мл известковой воды и пропускайте через неё выдыхаемый воздух с помощью стеклянной трубочки или соломинки для напитков. Что наблюдаете? Запишите соответствующее уравнение реакции.

Ответ:

В реакции участвуют:
$Ca(OH)_ {2}$ − гидроксид кальция
$CO_{2}$ − оксид углерода (IV)
Напишем уравнение химической реакции:
$Ca(OH)_{2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$↓ + $H_{2}$O
Наблюдается помутнение раствора, так как образовался осадок белого цвета (карбонат кальция).

Проверьте свои знания

1. Какие вещества называют оксидами? Из приведённого перечня формул веществ выпишите формулы оксидов металлов и оксидов неметаллов и дайте им названия: $Na_{2}$O, $H_{2}$S, $K_{2}$ $SO_{4}$, $PbO_{2}$, ZnO, LiOH, $SO_{2}$, $P_{2}$ $O_{5}$, $O_{2}$, $Cl_{2}$ $O_{7}$, $OsCl_{3}$.

Ответ:

Оксиды − это сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых − кислород.
Оксиды металлов:
$Na_{2}$O − оксид натрия
$PbO_{2}$ − оксид свинца(IV)
ZnO − оксид цинка
Оксиды неметаллов:
$SO_{2}$ − оксид серы (IV)
$P_{2}$ $O_{5}$ − оксид фосфора (V)
$Cl_{2}$ $O_{7}$ − оксид хлора (VII)

2. Рассчитайте массовые доли элементов в оксидах: а) $SnO_{2}$; б) $Al_{2}$ $O_{3}$; в) CaO; г) $P_{2}$ $O_{5}$. Назовите все вещества.

Ответ:

а) Дано:
$SnO_{2}$
Найти:
ω(Sn) − ?
ω(O) − ?
Решение:
Mr($SnO_{2}$) = 119 + 2 * 16 = 151
ω(Sn) = 119 : 151 * 100% = 78,81%
ω(O) = 32 : 151 * 100% = 21,19%
Ответ: $SnO_{2}$ − оксид олова (IV); ω(Sn) = 78,81%; ω(O) = 21,19%

б) Дано:
$Al_{2}$ $O_{3}$
Найти:
ω(Al) − ?
ω(O) − ?
Решение:
Mr($Al_{2}$ $O_{3}$) = 2 * 27 + 3 * 16 = 102
ω(Al) = 54 : 102 * 100% = 52,9%
ω(O) = 48 : 102 * 100% = 47,1%
Ответ: $Al_{2}$ $O_{3}$ − оксид алюминия; ω(Al) = 52,9%; ω(O) = 47,1%

в) Дано:
CaO
Найти:
ω(Ca) − ?
ω(O) − ?
Решение:
Mr(CaO) = 40 + 16 = 56
ω(Ca) = 40 : 56 * 100% = 71,4%
ω(O) = 16 : 56 * 100% = 28,6%
Ответ: CaO − оксид кальция; ω(Ca) = 71,4%; ω(O) = 28,6%

г) Дано:
$P_{2}$ $O_{5}$
Найти:
ω(P) − ?
ω(O) − ?
Решение:
Mr($P_{2}$ $O_{5}$) = 3 * 31 + 5 * 16 = 142
ω(P) = 62 : 142 * 100% = 43,7%
ω(O) = 80 : 142 * 100% = 56,3%
Ответ: $P_{2}$ $O_{5}$ − оксид фосфора(V); ω(P) = 43,7%; ω(O) = 56,3%

3. Назовите оксиды, формулы которых: ZnO, $Ag_{2}$O, $Li_{2}$O, $Cl_{2}$ $O_{7}$, $Cl_{2}$O, $ClO_{2}$, $As_{2}$ $O_{3}$, $As_{5}$ $O_{5}$.

Ответ:

ZnO − оксид цинка
$Ag_{2}$O − оксид серебра(I)
$Li_{2}$O − оксид лития
$Cl_{2}$ $O_{7}$ − оксид хлора (VII)
$Cl_{2}$O − оксид хлора(I)
$ClO_{2}$ − оксид хлора(IV)
$As_{2}$ $O_{3}$ − оксид мышьяка(III)
$As_{5}$ $O_{5}$ − оксид мышьяка(V)

Примените свои знания

4. Оксид некоторого химического элемента имеет формулу $Э_{2}$ $O_{3}$, массовая доля кислорода в нём составляет 63,2 %. Определите этот химический элемент.

Ответ:

Дано:
$Э_{2}$ $O_{3}$
ω(O) = 63,2%
Найти: Э − ?
Решение:
Пусть x − относительная атомная масса этого элемента.
ω(O) = n * Ar(O) : Mr
0,632 = 3 * 16 : (x + 16×3)
x + 48 = 48 : 0,632
x = 14
Значит, x − азот.
Ответ: Э − азот N, формула оксида $N_{2}$ $O_{3}$.

5. В природе встречаются оксид меди(II) (минерал тенорит) и оксид меди(I) (минерал куприт). Какая масса тенорита содержит столько же меди, сколько 160 г куприта?

Ответ:

Дано:
m ($Cu_{2}$O) = 160 г
Найти: m (CuO) − ?
Решение:
Оксид меди (I): $Cu_{2}$O
Mr($Cu_{2}$O) = 2 * 64 + 16 = 144
ω(Cu) = 128 : 144 * 100% = 88,89%
m(Cu) = m($Cu_{2}$O) * ω(Cu) : 100% = 142,2 г
Оксид меди (II): CuO
Mr(CuO) = 64 + 16 = 80
ω(Cu) = 64 : 80 * 100% = 80%
Зная массовые доли меди, найдем массу тенорита. Для этого надо составить пропорцию:
80% − 142,2 г
100% − xг
x = 100 * 142,2 : 80 = 177,8 г
Ответ: 177,8 г

Используйте дополнительную информацию

6. Используя ресурсы Интернета, найдите все возможные названия веществ, формулы которых: $H_{2}$O, $CO_{2}$, $SiO_{2}$. У какого вещества больше названий? Подготовьте сообщение об одном из этих оксидов.

Ответ:

Названия $H_{2}$O:
1) вода,
2) оксид водорода,
3) гиброксид водорода,
4) дигидромонооксид,
5) гидроксильная кислота,
6) монооксид дигидрогена.
Названия $CO_{2}$:
1) углекислый газ,
2) диоксид углерода,
3) углекислота,
4) двуокись углерода,
5) оксид углерода (IV),
6) угольный ангидрид.
Названия $SiO_{2}$:
1) оксид кремния (IV),
2) диоксид кремния,
3) кремнезем.
Больше всего названий у воды и углекислого газа.
Углекислый газ
Углекислый газ − это газ без цвета и запаха, тяжелее воздуха, растворим в воде. Этот газ выделяется при дыхании всех живых организмов. Среди тепличных газов наиболее существенный по вкладу в парниковый эффект.
Углекислый газ применяют во многих отраслях, например: в пищевой промышленности используют, как консервант, в качестве разрыхлителя теста, а также в производстве лимонадов и газированной воды; баллоны с жидкой углекислотой используются для тушения пожаров.

§15

§15. Водород

Вопрос в начале параграфа

✓ Водород − самый лёгкий газ. Предложите способ его собирания в сосуд и распознавания на основе анализа названия этого вещества.

Ответ:

Чтобы собрать водород в сосуд, нужно перевернуть его вверх дном, потому что водород – легче воздуха и стремится вверх.

Водород распознают по характерному хлопку при поджигании (рис. 55).

Рис. 55. Проверка водорода на чистоту
Если водород достаточно чистый, то хлопок глухой. Если водород загрязнён примесью воздуха, раздаётся хлопок−взрыв с характерным «лающим» звуком.

Лабораторный опыт 13

1. Соберите прибор для получения газов, проверьте его герметичность. В пробирку поместите 1−2 гранулы цинка и добавьте 2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Что наблюдаете? На конец газоотводной трубки, обращённой вверх, наденьте пустую пробирку. Через 1−2 минуты поднимите её и, не переворачивая, поднесите к пламени спиртовки. Что наблюдаете? Что можно сказать о чистоте собранного водорода? Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Zn − цинк
HCl − соляная кислота
Запишем уравнение реакции:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$↑
Наблюдается выделение газа (водорода).
При поднесении спиртовки к пробирке с водородом раздается хлопок, что говорит о чистоте водорода.

Проверьте свои знания

1. Какими физическими свойствами характеризуется водород? Как его собирают? Почему водородом опасно заполнять воздушные шары и дирижабли?

Ответ:

Водород − простое вещество. Он не имеет цвета, запаха и вкуса, почти нерастворим в воде. При нормальных условиях это самый лёгкий из газов, и потому в первой половине XX в. им заполняли летательные аппараты − дирижабли. Однако наряду с таким преимуществом, как лёгкость, водород имеет существенный недостаток: он крайне огнеопасен. Сейчас дирижабли, метеозонды, воздушные шары заполняют более дорогим, но безопасным гелием.
Водород собирают двумя методами: путем вытеснения воды и путем вытеснения воздуха.

2. Сравните получение, собирание и распознавание кислорода и водорода.

Ответ:

Получение кислорода :
2$KMnO_{4}$ = $K_{2}$ $MnO_{4}$ + $MnO_{2}$ + $O_{2}$↑
2$H_{2}$ $O_{2}$ = 2$H_{2}$O + $O_{2}$↑
2$KClO_{3}$ = 2KCl + 3$O_{2}$↑
Получение водорода:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$↑
Собирание кислорода: так как кислород тяжелее воздуха (32 > 29), то собирается методом вытеснения воздуха.
Собирание водорода: так как водород легче воздуха (2 < 29), собирается в сосуд методом вытеснения из воздуха или воды.
Распознавание кислорода: с помощью тлеющей лучинки (вспыхивает ярким пламенем).
Распознавание водорода: с помощью тлеющей лучинки (сгорает с характерным хлопком).

3. Охарактеризуйте применение водорода на основе его свойств.

Ответ:

Водород — важнейшее химическое вещество, имеющее большое практическое значение. Он эффективное ракетное топливо, а в перспективе и автомобильное. Водород применяют для получения соляной кислоты, аммиака, газовой резки и сварки металлов, для получения чистых металлов.

Примените свои знания

4. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
$H_{2}$ → $H_{2}$S → $SO_{2}$ → $SO_{3}$

Ответ:

Уравнения реакций:
1) $H_{2}$ + S = $H_{2}$S
2) 2$H_{2}$S + 3$O_{2}$ = 2$SO_{2}$ + 2$H_{2}$O
3) 2$SO_{2}$ + $O_{2}$ = 2$SO_{3}$

5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Cu → CuS → CuO → Cu

Ответ:

Уравнения реакций:
1) Cu + S = CuS
2) 2CuS + 3$O_{2}$ = 2CuO + 2$SO_{2}$
3) CuO + $H_{2}$ = Cu + $H_{2}$O

Используйте дополнительную информацию

6. Посмотрите видеозапись взрыва гремучего газа: http://school−collection.edu.ru → Коллекции → Предметные коллекции. Химия → Неорганическая химия. Видеоопыты → Водород. Кислоты → Водород и его свойства → 7. Приготовление и взрыв гремучей смеси.
Какие меры предосторожности принимаются при проведении опыта? Какие области применения этой реакции в мирных целях вы могли бы предложить?

Ответ:

При проведении опыта следует соблюдать правила работы с горючими газами и правила работы с кислотами:
1) Работать только в халате, защитных очках.
2) В лаборатории должен быть огнетушитель и песок.
3) На всех склянках должны быть этикетки.
4) Вещества нельзя пробовать на вкус.
5) Нельзя подносить вещества к лицу, чтобы понюхать надо легким движением руки направить к себе его пары.
Области применения этой реакции в мирных целях: источник энергии; топливо для транспорта.

7. Подготовьте сообщение по одной из тем: а) «Водород на Земле и в космосе»; б) «Использование водорода в воздухоплавании: победы и трагедии».

Ответ:

Водород на Земле и в космосе
По легкости он первый среди газов. При нормальных условиях безвкусен, бесцветен, и абсолютно без запаха. При попадании в термосферу улетает в космос из−за малого веса.
Водород является самым распространенным элементом в космосе. У планет, таких как Сатурн, Нептун, Юпитер, водород образует атмосферу. Половину массы Солнца составляет водород в виде плазмы. При этом постоянно происходит термоядерная реакция: превращение атомов водорода в атомы гелия, в результате которой образуется энергия.
На планете Земля водород достаточно распространен. Водород встречается в воде. Там на его долю приходится практически 11%. Во−вторых, Водород встречается также в составе угля, нефти, природного газа в виде органических соединений.

Практическая работа 5

5. ПОЛУЧЕНИЕ, СОБИРАНИЕ И РАСПОЗНАВАНИЕ ВОДОРОДА
1. Соберите прибор для получения газов: пробирку плотно закройте пробкой с газоотводной стеклянной трубкой. Проверьте герметичность прибора: появление пузырьков воздуха в стакане с водой указывает на то, что прибор герметичен.
2. В пробирку поместите 2−3 гранулы цинка.
3. В пробирку с цинком добавьте соляную кислоту так, чтобы она покрыла гранулы цинка. Закройте пробирку пробкой со стеклянной газоотводной трубкой.
4. Прибор закрепите в лапке лабораторного штатива. На стеклянную трубку наденьте пробирку−приёмник. Соберите в неё выделяющийся водород.
5. Проверьте водород на чистоту. Для этого используйте зажжённую спиртовку.
ВНИМАНИЕ! Горящая спиртовка не должна находиться рядом с прибором для получения водорода.
Аккуратно снимите с газоотводной трубки пробирку−приёмник и, слегка наклоняя её, внесите в пламя спиртовки. Что наблюдаете?
Если водород смешан с воздухом, хлопок будет со свистом («лающий»), если водород чистый, хлопок будет глухой.
6. Убедившись, что выделяется чистый водород, подожгите его у конца стеклянной трубки. Водород горит голубым пламенем, если этого не видно, пинцетом поднесите полоску белой бумаги на задний план. По окончании опыта погасите спиртовку. Оформите отчёт.

Ответ:

Практическая работа 5: ПОЛУЧЕНИЕ, СОБИРАНИЕ И РАСПОЗНАВАНИЕ ВОДОРОДА
1. Собрала прибор для получения газов и проверила его на герметичность.
2. В пробирку поместила 2−3 гранулы цинка.
3. В пробирку с цинком добавила соляную кислоту так, чтобы она покрыла гранулы цинка. Закрыла пробирку пробкой со стеклянной газоотводной трубкой.
4. Прибор закрепила в лапке лабораторного штатива. На стеклянную трубку надела пробирку−приёмник. Собрала в неё выделяющийся водород.
5. Проверила водород на чистоту. Для этого использовала зажжённую спиртовку.
6. Убедившись, что выделяется чистый водород, подожгла его у конца стеклянной трубки. Водород горит голубым пламенем. По окончании опыта погасила спиртовку.
Запишем уравнение реакции:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$
Аккуратно сняла с газоотводной трубки пробирку−приёмник и, слегка наклоняя её, внесла в пламя спиртовки. Так как водород водород чистый, хлопок глухой.

§16

§16. Кислоты

Вопрос в начале параграфа

✓ Соединения этого класса в полном соответствии с его названием характеризуются кислым вкусом. Вспомните, например, вкус лимона, обусловленный содержанием в нём лимонной кислоты. Однако распознавать кислоты с помощью рецепторов языка запрещают правила техники безопасности. Как же распознают кислоты?

Ответ:

Для идентификации кислот выполняют лабораторный опыт с использованием индикаторов. И раствор лакмуса, и раствор метилоранжа изменяют цвет в растворах кислот.

Лабораторный опыт 14

1. В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1−2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую пробирку добавьте несколько капель раствора лакмуса. Что наблюдаете? В три пробирки, помещённые в штатив, налейте по 1−2 мл соляной кислоты и растворов серной и азотной кислот. Затем в каждую из пробирок добавьте несколько капель раствора метилоранжа. Что наблюдаете?

Ответ:

HCl = $H^{+}$ + $Cl^{-}$
$H_{2}$ $SO_{4}$ = 2$H^{+}$ + $SO_{4}$ $^{2-}$
$HNO_{3}$ = $H^{+}$ + $NO_{3}$ $^{-}$
При добавлении лакмуса растворы меняют свою окраску с фиолетовой на красную.
При добавлении метилоранжа растворы меняют свою окраску с оранжевой на красную.

Вопрос (стр.76)

? Проведите анализ состава молекул кислот, формулы которых приведены в параграфе. На какие группы по числу химических элементов, образующих вещества, и по составу кислотных остатков можно разделить кислоты?

Ответ:

HCl − соляная, или хлороводородная, кислота − бескислородная, одноосновная
$H_{2}$ S − сероводородная кислота − бескислородная, двухосновная
$H_{2}$ $SO_{3}$ − сернистая кислота − кислородсодержащая, двухосновная
$H_{2}$ $SO_{4}$ − серная кислота − кислородсодержащая, двухосновная
$HNO_{2}$ − азотистая кислота − кислородсодержащая, одноосновная
$HNO_{3}$ − азотная кислота − кислородсодержащая, одноосновная
$H_{2}$ $CO_{3}$ − угольная кислота − кислородсодержащая, двухосновная
$H_{2}$ $SiO_{3}$ − кремниевая кислота − кислородсодержащая, двухосновная
$H_{3}$ $PO_{4}$ − фосфорная кислота − кислородсодержащая, трехосновная
По числу химических элементов кислоты можно разделить на кислородсодержащие и бескислородные.
По составу кислотных остатков можно разделить кислоты на одноосновные и многоосновные.

Проверьте свои знания

1. Какие вещества называются кислотами? На какие группы можно разделить этот класс веществ по растворимости, содержанию кислорода?

Ответ:

Кислоты — это сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка.
По растворимости кислоты делятся на растворимые и нерастворимые. Все кислоты, кроме кремниевой, растворимы в воде.
По содержанию кислорода кислоты делятся на кислородсодержащие (азотная кислота, серная кислота) и бескислородные (хлороводородная, сероводородная).

2. Дайте характеристику фосфорной кислоты по плану: а) формула; б) наличие кислорода; в) растворимость в воде; г) валентность кислотного остатка.

Ответ:

а) формула − $H_{3}$ $PO_{4}$
б) наличие кислорода − кислородсодержащая
в) растворимость в воде − растворима
г) валентность кислотного остатка − III

Примените свои знания

3. Сравните состав азотной и азотистой кислот. В какой из этих кислот массовая доля азота выше? Ответ подтвердите расчётами.

Ответ:

Азотная кислота
Формула: $HNO_{3}$
ω(N) = n * Ar(N) : Mr($HNO_{3}$) * 100%
n * Ar(N) = 1 * 14 = 14
Mr($HNO_{3}$) = 1 + 14 + 3 * 16 = 63
ω(N) = 14 : 63 * 100% = 22,22%
Азотистая кислота
Формула: $HNO_{2}$
ω(N) = n * Ar(N) : Mr($HNO_{2}$) * 100%
n * Ar(N) = 1 * 14 = 14
Mr($HNO_{2}$) = 1 + 14 + 2 * 16 = 47
ω(N) = 14 : 47 * 100% = 29,79%
Массовая доля азота выше в азотистой кислоте.

4. Какую роль играет соляная кислота в процессе пищеварения? Почему эту кислоту называют также хлороводородной? Предложите способ образования названий бескислородных кислот.

Ответ:

Соляная кислота (HCl) содержится в желудочном соке и выполняет несколько важных функций. Она участвует в процессе переваривания пищи (активизирует ферменты желудочного сока) и играет роль санитарного кордона − убивает многие болезнетворные микробы, которые попадают в желудок вместе с пищей. Желудочный сок выделяется уже тогда, когда вы начинаете пережёвывать пищу. Поэтому использование жевательной резинки на голодный желудок очень вредно: в отсутствии пищи выделяющаяся соляная кислота разрушает слизистую оболочку желудка.
Эту кислоту называют также хлороводородной, так как ее молекула состоит из атома хлора и атома водорода.
Названия бескислородных кислот образованы за счет сочетания названий входящих в их состав атомов. Например, бромоводородная кислота (HBr) включает в себя атом брома и атом водорода.

Используйте дополнительную информацию

5. Какие свойства серной кислоты требуют чрезвычайно осторожного обращения с ней? Каким правилом следует руководствоваться, разбавляя серную кислоту? Почему?

Ответ:

Серная кислота — одна из самых сильных кислот. Она реагирует с большинством металлов, растворяет минералы, обугливает древесину, бумагу и ткани (рис. 57). При попадании кислоты на кожу возникают сильные химические ожоги. Серная кислота прекрасно растворяется в воде с выделением большого количества теплоты. Если наливать воду в концентрированную кислоту, за счёт выделяющейся теплоты вода закипает и разбрызгивает жидкость. Это очень опасно! Поэтому, приготавливая раствор, серную кислоту тонкой струйкой вливают в воду (а не наоборот!) при постоянном перемешивании.

Рис. 57. Концентрированная серная кислота обугливает ткань.

6. Какие вещества называются индикаторами? Приготовьте самодельный индикатор и определите, содержатся ли кислоты в выбранных продуктах питания.

Ответ:

Индикаторы – вещества, которые изменяют свою окраску в зависимости от кислотности среды.

§17

§17. Соли

Вопрос в начале параграфа

✓ Наиболее известный представитель класса солей − поваренная соль NaCl. Её можно рассматривать как продукт замещения атома водорода в соляной кислоте на металл − натрий. В случае кислородсодержащих кислот, например серной, с двухвалентным кислотным остатком $SO_{4}$ связаны два одновалентных атома водорода. При образовании соли они могут замещаться двумя атомами натрия: $Na_{2}$ $SO_{4}$. Какое определение вы можете предложить для класса солей?

Ответ:

Сложные вещества, которые являются продуктами замещения атомов водорода в кислоте на металл, называются солями.

Проверьте свои знания

1. Какие соединения называются солями?

Ответ:

Сложные вещества, которые являются продуктами замещения атомов водорода в кислоте на металл, называются солями.

2. Составьте формулы солей натрия, кальция и алюминия азотной, серной и фосфорной кислот. Используя таблицу растворимости, определите, какие соли растворимы в воде.

Ответ:

Соли натрия:
$NaNO_{3}$ − растворима
$Na_{2}$ $SO_{4}$ − растворима
$Na_{3}$ $PO_{4}$ − растворима
Соли кальция:
$Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$ − растворима
$CaSO_ {4}$ − малорастворима
$Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$ − нерастворима
Соли алюминия:
$Al(NO_{3}$ $)_ {3}$ − растворима
$Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ − растворима
$AlPO_{4}$ − нерастворима

3. Из предложенного перечня выберите формулы оксидов, кислот и солей: $H_{2}$ S, $K_{2}$ $SO_{3}$, $SO_{3}$, FeO, $N_{2}$ $O_{3}$, $Cu_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$, $Cu_{2}$ O, $P_{2}$ $O_{5}$, $H_{3}$ $PO_{4}$. Дайте названия всем веществам.

Ответ:

Кислоты:
$H_{2}$ S − сероводородная кислота
$H_{3}$ $PO_{4}$ − фосфорная кислота
Соли:
$K_{2}$ $SO_{3}$ − сульфит калия
$Cu_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$ − фосфат меди
Оксиды:
$SO_{3}$ − оксид серы (VI)
FeO − оксид железа (II)
$N_{2}$ $O_{3}$ − оксид азота (III)
$Cu_{2}$ O − оксид меди (I)
$P_{2}$ $O_{5}$ − оксид фосфора (V)

4. Охарактеризуйте распространённость хлорида натрия в природе. Какие области применения этой соли вы можете назвать?

Ответ:

Хлорид натрия имеет тривиальное название «поваренная соль» (синонимы: пищевая, столовая соль).
Поваренная соль необходима для жизнедеятельности организма человека и животных. Суточная потребность взрослого человека в ней составляет 10−15 г. Длительное солевое голодание может привести к гибели. В медицине широко используется физиологический раствор − 0,9 %−ный раствор хлорида натрия в дистиллированной воде (такая концентрация соответствует содержанию соли в плазме крови человека).
Нередко на пищевых упаковках указывается происхождение соли (каменная, морская) или добавки к ней − иодированная, фторированная и т. д.
В кулинарии соль используют не только как вкусовую добавку, но и как консервант. Поваренная соль является важнейшим сырьём химической промышленности. Из неё получают соду, хлор, хлороводород, гидроксид натрия, металлический натрий.

Примените свои знания

5. Какие природные разновидности карбоната кальция вы знаете? Какую роль играет это соединение в живой и неживой природе?

Ответ:

Это вещество — основная часть известняка, мела, мрамора. Из карбоната кальция в подземных пещерах образуются сталактиты и сталагмиты. Важную роль карбонат кальция играет в живой природе. Он входит в состав наружного скелета морских звёзд, кораллов, раковин моллюсков, панцирей морских ежей и скелетов микроорганизмов. Постепенно твёрдые останки живых организмов опускаются на дно и скапливаются там, превращаясь в залежи известняка и мрамора. Карбонат кальция — это главная составная часть жемчуга и яичной скорлупы. В промышленности известняк служит сырьём в производстве негашёной извести, цемента, карбида кальция.

6. Рассчитайте массовую долю кальция в хлориде, нитрате и фосфате. Расположите эти соли в порядке возрастания массовой доли металла. Охарактеризуйте растворимость этих солей в воде.

Ответ:

$CaCl_{2}$ − растворимая соль
Mr($CaCl_{2}$) = 40 + 35,5 * 2 = 111
ω(Ca) = 40 : 111 * 100% = 36%
$Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$ − растворимая соль
Mr($Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$) = 40 + (14 + 16 * 3) * 2 = 164
ω(Ca) = 40 : 164 * 100% = 24,4%
$Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$ − нерастворимая соль
Mr($Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$) = 40 * 3 + (31 + 16 * 4) * 2 = 310
ω(Ca) = 120 : 310 * 100% = 38,7%
Расположим соли в порядке увеличения массовой доли металла:
1) $Ca(NO_{3}$ $)_ {2}$
2) $CaCl_{2}$
3) $Ca_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$

Используйте дополнительную информацию

7. В основе каких литературных произведений лежат сюжеты, связанные с поваренной солью? Насколько правильно авторы описали свойства этого соединения?

Ответ:

В далекие времена поваренная соль (NaCl) представляла собой очень большую ценность, о чем рассказывается в таких произведениях как «Петр Первый» А. Н. Толстого, «Князь Серебряный» А. К. Толстого. В этих произведениях правильно описываются свойства данного соединения.

8. Что такое Соляной бунт? Сделайте сообщение о Соляном бунте 1648 года.

Ответ:

Соляной бунт (Московское восстание 1648 года) − один из крупнейших городских бунтов (восстаний) периода царствования Алексея Михайловича.
В 1646 г. были ликвидированы прямые налоги, но взамен этого для пополнения казны ввели косвенные налоги на предметы первой необходимости, в первую очередь на соль.
Продажная цена соли сильно увеличилась. Однако вопреки надеждам реформаторов доходы казны резко упали. Люди просто перестали покупать соль. Обеспокоенное правительство в 1648 г. отменило соляную пошлину, но стало взыскивать прямые налоги за прошедшие два года, когда они не собирались. Это вызвало новую бурю негодования в народе. Открытый взрыв недовольства произошел в июне 1648 г.
Восстание было подавлено. Зачинщиков схватили и казнили. Но оно было одним из самых масштабных народных выступлений со времен Смуты, и властям пришлось принять меры, чтобы успокоить недовольный народ.

§18

§18. Количество вещества

Вопрос в начале параграфа

✓ Предметом изучения химии являются вещества. А в каких единицах отмерять порции вещества?

Ответ:

Удобно отмерять порции вещества в единицах массы − миллиграммах, граммах, килограммах. Можно считать число частиц − число атомов, молекул, ионов − в порции вещества. Учёные нашли способ, который позволяет связать массу и число частиц, образующих вещество. Оказалось, что масса вещества в граммах, численно равная его относительной молекулярной, всегда будет содержать 6,02 * $10^{23}$ частиц этого вещества (молекул, атомов или ионов).
Например: в 34 г сероводорода содержится 6,02 * $10^{23}$ молекул сероводорода (Mr($H_{2}$ S) = 34).

Проверьте свои знания

1. Что называют количеством вещества? В каких единицах измеряется эта физическая величина?

Ответ:

Количество вещества − это порция вещества, содержащая определённое число частиц (атомов, молекул, ионов). Эта физическая величина обозначается латинской буквой n и имеет размерность "моль".

2. Что представляет собой число Авогадро? Как взаимосвязаны количество вещества и число Авогадро?

Ответ:

Число 6,02 * $10^{23}$ называют числом Авогадро в честь итальянского учёного Амедео Авогадро. Оно характеризует особую единицу измерения вещества, называемую количеством вещества. Следовательно, число Авогадро показывает, сколько частиц содержится в 1 моль вещества.

3. Какое количество вещества атомов каждого химического элемента содержит 1 моль веществ, формулы которых: $SO_{2}$, $H_{3}$ $PO_{4}$, $Fe_{2}$ $O_{3}$, $Ca(OH)_{2}$?

Ответ:

$SO_{2}$ содержит 1 атом серы и 2 атома кислорода, следовательно 1 моль сернистого газа содержит 1 моль серы и 2 моль кислорода.
$H_{3}$ $PO_{4}$ содержит 3 атома водорода, 1 атом фосфора и 4 атома кислорода, следовательно, 1 моль фосфорной кислоты содержит 3 моль водорода, 1 моль фосфора и 4 моль кислорода.
$Fe_{2}$ $O_{3}$ содержит 2 атома железа и 3 атома кислорода, следовательно, 1 моль оксида железа (III) содержит 2 моль железа и 3 моль кислорода.
$Ca(OH)_{2}$ содержит 1 атом кальция, 2 атома кислорода и 2 атома водорода, следовательно, 1 моль гидроксида кальция содержит 1 моль кальция, 2 моль кислорода и 2 моль водорода.

Примените свои знания

4. Не выполняя расчётов, расположите формулы веществ в порядке возрастания молярных масс: NaCl, AgCl, HCl, KCl.

Ответ:

Так как эти вещества имеет по одному атому хлора, то молярная масса веществ возрастает с ростом молярной массы второго элемента.
Расположим вещества в порядке возрастания молярных масс:
1) HCl,
2) NaCl,
3) KCl,
4) AgCl.

5. Какое количество вещества составляет: а) 5,6 г гидроксида калия KOH; б) 9,6 т серы S; в) 5,85 мг хлорида натрия NaCl?

Ответ:

а) Дано: m(KOH) = 5,6 г
Найти: n (KOH) − ?
Решение:
n (KOH) = m : M
n (KOH) = 5,6 г : 56 г/моль = 0,1 моль
Ответ: n (KOH) = 0,1 моль.

б) Дано: m(S) = 9,6 т
Найти: n (S) − ?
Решение:
n (S) = m : M
n (S) = 9600000 г : 32 г/моль = 300000 моль
Ответ: n (S) = 300000 моль.

в) Дано: m(NaCl) = 5,85 мг
Найти: n (NaCl) − ?
Решение:
n (NaCl) = m : M
n (NaCl) = 0,00585 г : 58,5 г/моль = 0,0001 моль
Ответ: n (NaCl) = 0,0001 моль.

6. Какое количество вещества составляют: а) 1,806 * $10^{23}$ молекул озона $O_{3}$; б) 1,204 * $10^{24}$ молекул углекислого газа $CO_{2}$; в) 12,8 г сернистого газа $SO_{2}$; г) порция метана $CH_{4}$, содержащая 6,02 * $10^{22}$ атомов углерода; д) порция воды $H_{2}$O, содержащая 3,6 * $10^{24}$ атомов водорода?

Ответ:

а) Дано:
N($O_{3}$) = 1,806 * $10^{23}$
Найти: n ($O_{3}$) − ?
Решение:
n ($O_{3}$) = N : Na, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($O_{3}$) = 1,806 * $10^{23}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 0,3 моль
Ответ: n ($O_{3}$) = 0,3 моль.

б) Дано:
N($CO_{2}$) = 1,204 * $10^{24}$
Найти: n ($CO_{2}$) − ?
Решение:
n ($CO_{2}$) = N : Nа, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($CO_{2}$) = 1,204 * $10^{24}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 2 моль
Ответ: n ($CO_{2}$) = 2 моль.

в) Дано:
m ($SO_{2}$) = 12,8 г
Найти: n ($SO_{2}$) − ?
Решение:
n ($SO_{2}$) = m : M, где n − количество вещества; m − масса вещества; M − молярная масса
n ($SO_{2}$) = 12,8 г : 64 г/моль = 0,2 моль
Ответ: n ($SO_{2}$) = 0,2 моль.

г) Дано:
N (C) = 6,02 * $10^{22}$
Найти: n ($CH_{4}$) − ?
Решение:
Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Значит n (C) = n ($CH_{4}$)
n (C) = N : Nа, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n (C) = 6,02 * $10^{22}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 0,1моль
n ($CH_{4}$) = 0,1 моль
Ответ: n ($CH_{4}$) = 0,1 моль.

д) Дано:
N (H) = 3,6 * $10^{24}$
Найти: n ($H_{2}$O) − ?
Решение:
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Значит n($H_{2}$O) = n(H) : 2, следовательно N ($H_{2}$O) = N (H) : 2
N ($H_{2}$O) = 3,6 * $10^{24}$ : 2 = 1,8 * $10^{24}$
n ($H_{2}$O) = N : Na, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($H_{2}$O) = 1,8 * $10^{24}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 3 моль
Ответ: n ($H_{2}$O) = 3 моль.

7. Масса 0,2 моль одного из соединений азота с кислородом равна 6 г. Определите молярную массу и формулу вещества.

Ответ:

Дано:
n = 0,2 моль
m = 6 г
Найти:
M − ?
Формула − ?
Решение:
Зная количество вещества и массу, найдем молярную массу:
M = m : n
M = 6 г : 0,2 моль = 30 г/моль
Ar(N) = 14
Ar(O) = 16
Mr(NO) = Ar(N) + Ar(O) = 14 + 16 = 30
Следовательно, соединение имеет формулу − NO.
Ответ: M = 30; формула вещества − NO.

Используйте дополнительную информацию

8. Предложите формулу для расчёта массы вещества, если известно число его молекул.

Ответ:

Зная число молекул, можно найти количество вещества по формуле: n = N : Na, так как Na − постоянная величина.
Зная количество вещества, можно найти его массу по формуле: m = n * M, так как M можно посчитать для любого вещества.
Таким образом, получаетcя формула: m = (N : Na) * M.

§19

§19. Молярный объем газов

Вопрос в начале параграфа

✓ В 1811 г. Амедео Авогадро сформулировал закон: «В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул». Как можно сформулировать этот закон наоборот?

Ответ:

Одинаковое число молекул разных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.

Проверьте свои знания

1. Какие условия называются нормальными?

Ответ:

Нормальные условия (н. у.): температура 0°С и давление 760 мм рт. ст.

2. Сформулируйте закон Авогадро и следствия, вытекающие из этого закона.

Ответ:

Закон Авогадро: «В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул».
Следствие из закона: количество вещества газа при одинаковых условиях будет занимать один и тот же объём. Из закона Авогадро вытекает ещё одно следствие: отношение масс одинаковых объёмов различных газов при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс (поскольку в равных объёмах газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул и, следовательно, одинаковое число молей).

3. Какую информацию несёт формула газообразного вещества?

Ответ:

По формуле газообразного вещества можно рассчитать его молярную массу.
Зная молярную массу газа, можно рассчитать его плотность по другому газу или по воздуху. Относительную плотность газа по воздуху учитывают при выборе способа собирания газов в лаборатории.

Примените свои знания

4. Какое количество вещества (н. у.) составляют указанные объёмы различных газов: а) 11,2 л кислорода; б) 5,6 л метана; в) 896 мл сероводорода; г) 1 $м^{3}$ углекислого газа? Изменятся ли ответы, если в условии задания не указывать названия газов?

Ответ:

а) Дано:
V ($O_{2}$) = 11,2 л
Найти: n ($O_{2}$) − ?
Решение:
n = V : Vm
n ($O_{2}$) = 11,2 л : 22,4 л/моль = 0,5 моль
Ответ: n ($O_{2}$) = 0,5 моль.

б) Дано:
V ($CH_{4}$) = 5,6 л
Найти: n ($CH_{4}$) − ?
Решение:
n = V : Vm
n ($CH_{4}$) = 5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль
Ответ: n ($CH_{4}$) = 0,25 моль.

в) Дано:
V ($H_{2}$S) = 0,896 л
Найти: n ($H_{2}$S) − ?
Решение:
n = V : Vm
n ($H_{2}$S) = 0,896 л : 22,4 л/моль = 0,04 моль
Ответ: n ($H_{2}$S) = 0,04 моль.

г) Дано:
V ($CO_{2}$) = 1 $м^{3}$ = 1000 л
Найти: n ($CO_{2}$) − ?
Решение:
n = V : Vm
n ($CO_{2}$) = 1000 л : 22,4 л/моль = 44,64 моль
Ответ: n ($CO_{2}$) = 44,64 моль.
Запишем формулу нахождения количества вещества для газов: n = V : Vm. Поэтому если в условии задания не указывать названия газов, то ответы не изменятся.

5. Найдите плотности (массу 1 л) следующих газов (н. у.): а) углекислого газа $CO_{2}$; б) сернистого газа $SO_{2}$; в) аммиака $NH_{3}$ ; г) метана $CH_{4}$

Ответ:

а) Дано: V ($CO_{2}$) = 1 л
Найти: p − ?
Решение:
Возьмем V = 1 л, поэтому n = V : Vm
n = 1л : 22,4 л/моль = 0,0446 моль
m($CO_{2}$) = n * M
m ($CO_{2}$) = 0,0446 моль * 44 г/моль = 1,96 г, следовательно, p = 1,96 г/л
Ответ: p = 1,96 г/л.

б) Дано: V ($SO_{2}$) = 1 л
Найти: p − ?
Решение:
Возьмем V = 1 л, поэтому n = V : Vm
n = 1л : 22,4 л/моль = 0,0446 моль
m ($SO_{2}$) = n * M
m ($SO_{2}$) = 0,0446 моль * 64 г/моль = 2,85 г, следовательно, p = 2,85 г/л
Ответ: p = 2,85 г/л.

в) Дано: V ($NH_{3}$) = 1 л
Найти: p − ?
Решение:
Возьмем V = 1 л, поэтому n = V : Vm
n = 1л : 22,4 л/моль = 0,0446 моль
m($NH_{3}$) = n * М
m ($NH_{3}$) = 0,0446 моль * 17 г/моль = 0,76 г, следовательно, p = 0,76 г/л
Ответ: p = 0,76 г/л.

г) Дано: V ($CH_{4}$) = 1 л
Найти: p − ?
Решение:
Возьмем V = 1 л, поэтому n = V : Vm
n = 1л : 22,4 л/моль = 0,0446 моль
m ($CH_{4}$) = n * M
m ( $CH_{4}$) = 0,0446 моль * 16 г/моль = 0,71 г, следовательно, p = 0,71 г/л
Ответ: p = 0,71 г/л.

6. Найдите относительную плотность кислорода: а) по водороду; б) по воздуху.

Ответ:

а) Дано: $O_{2}$
Найти: $D_{H2}$($O_{2}$) − ?
Решение:
Запишем формулу нахождения относительной плотности:
$D_{H2}$($O_{2}$) = M($O_{2}$) : M($H_{2}$).
$D_{H2}$($O_{2}$) = 2 * 16 : М($H_{2}$) = 32 : 2 = 16
Ответ: $D_{H2}$($O_{2}$) = 16.

б) Дано: $O_{2}$
Найти: $D_{возд}$ ($O_{2}$) − ?
Решение:
Запишем формулу нахождения относительной плотности:
$D_{возд.}$($O_{2}$) = M($O_{2}$) : M(возд.)
$D_{возд.}$($O_{2}$) = 2 * 16 : M (возд.) = 32 : 29 = 1,1
Ответ: $D_{возд.}$($O_{2}$) = 1,1.

7. Одно из газообразных соединений углерода с кислородом массой 6,25 г занимает (н. у.) объём, равный 5 л. Определите молярную массу соединения.

Ответ:

Дано:
m = 6,25 г
V = 6 л
Найти: M − ?
Решение:
Зная объем газа, можем найти количества вещесва: n = V : Vm.
n = 5 л : 22,4 л/моль = 0,223 моль
Зная количество вещества, найдем молярную массу: M = m : n.
M = 6,25 г : 0,223 моль = 28 г/моль
Ответ: M = 28 г/моль.

8. Рассчитайте количество вещества, массу и объём (н. у.) порции азота $N_{2}$, содержащей $9,03 * 10^{23}$ атомов азота.

Ответ:

Дано:
N (N) = $9,03 * 10^{23}$
Найти:
n − ?
m − ?
V − ?
Решение:
Зная количество атомов, найдем количество вещества: n = N : Na.
n ($N_{2}$) = $9,03 * 10^{23}$ : $6,02 * 10^{23}$ = 1,5 моль
Зная количества азота, можем найти массу: m = n * M.
m ($N_{2}$) = 1,5 моль * 28 г/моль = 42 г
Зная количество вещества, найдем объем газа: V = n * Vm.
V ($N_{2}$) = 1,5 моль * 22,4 л/моль = 33,6 л
Ответ: n = 1,5 моль; m = 42 г; V = 33,6 л.

9. Какая масса углерода содержится: а) в 2 моль углекислого газа; б) в 67,2 л угарного газа CO (н. у.); в) в 13 мг ацетилена $C_{2}$ $H_{2}$?

Ответ:

а) Дано:
n(C) = 2 моль
Найти:
m(C) − ?
Решение:
Молекула углекислого газа содержит один атом углерода и два атома кислорода. Поэтому n(C) = n($CO_{2}$).
m(C) = n * M = 2 моль * 12 г/моль = 24 г
Ответ: m(C) = 24 г.

б) Дано:
V(CO) = 67,2 л
Найти:
m(C) − ?
Решение:
Молекула угарного газа содержит один атом углерода и один атом кислорода. Поэтому n(C) = n(CO) = V : Vm = 67,2 л : 22,4 л/моль = 3 моль.
m(C) = n * M = 3 моль * 12 г/моль = 36 г
Ответ: m(C) = 36 г.

в) Дано:
m($C_{2}$ $H_{2}$) = 13 мг
Найти:
m(C) − ?
Решение:
Молекула ацетилена содержит два атома углерода и два атома водорода. Поэтому n(C) = 2 * n($C_{2}$ $H_{2}$)
n(С) = 2 * n($C_{2}$ $H_{2}$) = 2* (m : M) = 2 * (0,013 г : 26 г/моль) = 0,0001 моль
m(C) = n * M = 0,0001 моль * 12 г/моль = 0,012 г
Ответ: m(C) = 0,012 г.

10. Запишем формулу плотности: D = $\frac{M}{Vm}$, Vm − молярный объем.
M (Ne) = 20
D(Ne) = 20 : 22,4 = 0,89 г/л
M ($SO_{2}$) = 32 + 2 * 16 = 64
D($SO_{2}$) = 64 : 22,4 = 2,86 г/л
M ($CH_{4}$) = 12 + 4 * 1 = 16
D($CH_{4}$) = 16 : 22,4 = 0,71 г/л
M ($F_{2}$) = 19 * 2 = 38
D($F_{2}$) = 38 : 22,4 = 1,7 г/л
M ($NH_{3}$) = 14 + 3 * 1 = 17
D($NH_{3}$) = 17 : 22,4 = 0,76 г/л
Расположим газы в порядке возрастания их плотности:
1) метан $CH_{4}$;
2) аммиак $NH_{3}$;
3) неон Ne;
4) фтор $F_{2}$;
5) сернистый газ $SO_{2}$.

Используйте дополнительную информацию

11. Подготовьте сообщение о жизни и деятельности А. Авогадро.

Ответ:

Амедео Авогадро родился в Италии в 1776 году. Его отец был известным законоведом.
Обучение свое Авогадро начал в 13 лет, а в 16 уже закончил отлично школу. Поступил на курс философии, а затем на юриспруденцию. В 20 лет уже получил ученую степень доктора наук.
В 1815 г. Авогадро женился на Феличите Мацце из г. Бьеллы. В их семье родилось шестеро детей. Амедео был семейным человеком, он не любил покидать свой город.
Первым открытие Авогадро признал известный учёный своего времени Джозеф Луи Гей−Люссак.
Авогадро умер 9 июля 1856 г. в итальянском Турине, там он прожил всю жизнь.

§20

§20. Расчеты по химическим уравнениям

Вопрос в начале параграфа

✓ Уравнение химической реакции характеризует её с двух сторон: с качественной (показывает, какие вещества реагируют и какие получаются) и с количественной (информирует о количественных − мольных − соотношениях участников реакции). Следовательно, можно предположить, что уравнения реакций позволяют рассчитать массу, объём и количество реагентов и продуктов. Как это сделать?

Ответ:

Для расчётов по уравнениям химических реакций можно использовать, например, такой алгоритм:
1) Провести анализ текста задачи и наглядно оформить её условия, указав, что дано и что требуется определить.
2) Записать уравнение химической реакции и определить количественные соотношения её участников, ориентируясь на коэффициенты в уравнении.
3) Рассчитать количества вещества участников реакции, приведённые в условии задачи (перевести массу или объём в моли).
4) Над формулами исходных и искомых веществ записать известные и неизвестные количества вещества (x моль).
5) Рассчитать искомое количество вещества для заданного условием участника реакции и перевести его в массу или объём, согласно требованиям условия задачи.
6) Записать ответ, используя соответствующую символику и размерности.

Проверьте свои знания

1. Перечислите действия, которые необходимо совершить, чтобы рассчитать массу, объём газа или количество вещества продукта реакции по массе реагента.

Ответ:

Для того чтобы рассчитать массу, объём газа или количество вещества продукта реакции по массе реагента необходимо:
1) Найти количество этого реагента по формуле: n = m : M, где m − это масса вещества , M − это молярная масса.
2) Найти количество нужного вещества по уравнению.
3) Используя химические формулы найти нужную величину.

2. Перечислите действия, которые необходимо совершить для расчёта массы, объёма газа или количества вещества реагента по объёму газообразного продукта реакции.

Ответ:

Для расчёта массы, объёма газа или количества вещества реагента по объёму газообразного продукта реакции необходимо:
1) Найти количество этого вещества по формуле: n = $\frac{V}{Vm}$, где V − это объем газа , Vm − это молярный объем.
2) Найти количество реагента по уравнению.
3) Найти нужную величину, используя химические формулы.

Примените свои знания

3. Какой объём водорода (н. у.) потребуется для реакции замещения с 480 кг оксида железа(III) $Fe_{2}$ $O_{3}$? Какое количество вещества воды образуется при этом? Учтите, что в условии масса вещества дана в килограммах, следовательно, расчёт количества вещества ведите в киломолях, а объём − в кубических метрах.

Ответ:

Дано:
m ($Fe_{2}$ $O_{3}$) = 480 кг
Найти:
V ($H_{2}$) − ?
n ($H_{2}$ O) − ?
Решение:
Запишем уравнение реакции:
$Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$ = 2Fe + 3$H_{2}$O
Найдем количество оксида:
n = m : M = 480000 г : 160 г/моль = 3000 моль = 3 кмоль
Значит n($H_{2}$) = 3 * n($Fe_{2}$ $O_{3}$) = 3 * 3 кмоль = 9 кмоль
n($H_{2}$ O) = n($H_{2}$) = 9 кмоль
V($H_{2}$) = n * Vm = 9000 моль * 22,4 л/моль = 201,6 $м^{3}$
Ответ: V ($H_{2}$) = 201, 6 $м^{3}$; n ($H_{2}$ O) = 9 кмоль.

4. Не производя письменных вычислений, укажите, какой объём углекислого газа и какое количество вещества негашёной извести CaO образуется при обжиге 2 моль карбоната кальция. Уравнение реакции: $CaCO_{3}$ = CaO + $CO_{2}$↑

Ответ:

Найдем нужные величины, используя химические формулы:
V($CO_{2}$) = n * Vm
n($CO_{2}$) = n($CaCO_{3}$) = 2 моль (по уравнению)
V($CO_{2}$) = 2 моль * 22,4 л/моль = 44,8 л
n(CaO) = n($CaCO_{3}$) = 2 моль (по уравнению)

Используйте дополнительную информацию

5. При изучении §10 вы выполняли лабораторный опыт по взаимодействию едкого натра и серной кислоты. Придумайте и решите задачу, в условии которой дано количество вещества едкого натра, а требуется найти массу серной кислоты, вступившей в реакцию.

Ответ:

2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$ O
Дано:
n(NaOH) = 2 моль
Найти:
m($H_{2}$ $SO_{4}$) − ?
Решение:
n($H_{2}$ $SO_{4}$) = 0,5 * n(NaOH) = 0,5 × 2 моль = 1 моль
Mr ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 2 * 1 + 32 + 4 * 16 = 98
M($H_{2}$ $SO_{4}$) = Mr ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 98 г/моль
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = n * M = 1 моль * 98 г/моль = 98 г
Ответ: масса серной кислоты, вступившей в реакцию − 98 г.

6. При изучении §10 вы выполняли лабораторный опыт по взаимодействию едкого натра и сульфата железа(III). Придумайте и решите задачу, в условии которой дано 20 г едкого натра, а требуется найти массу сульфата железа(III).

Ответ:

6NaOH + $Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ = 3$Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Fe(OH)_ {3}$
Дано:
m(NaOH) = 20 г
Найти:
m($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) − ?
Решение:
Mr (NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40
n(NaOH) = m : М = 20 г : 40 г/моль = 0,5 моль
n($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) = 0,5 моль : 6 = 0,083 моль
Mr ($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) = 2 * 56 + 3 * 32 + 3 * 4 * 16 = 400
M ($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) = Mr ($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) = 400 г/моль
m($Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$) = n * M = 0,083 моль × 400 г/моль = 33 г
Ответ: масса сульфата железа(III) − 33 г.

7. Придумайте и решите задачу на нахождение объёма кислорода (н. у.), выделившегося при каталитическом разложении пероксида водорода H₂O₂.

Ответ:

2$H_{2}$ $O_{2}$ = 2$H_{2}$ O + $O_{2}$
Дано:
m($O_{2}$) = 10 г
Найти:
V($O_{2}$) − ?
Решение:
n($O_{2}$) = m : M = 10 г : 32 г/моль = 0,3125 моль
V($O_{2}$) = n * Vm = 0,3125 моль * 22,4 л/моль = 7 л
Ответ: V($O_{2}$) = 7 л.

§21

§21. Вода. Основания

Вопрос в начале параграфа

✓ Гидросфера − водная оболочка Земли, которая включает в себя всю химически не связанную воду: жидкую, твёрдую, газообразную. Почему химически не связанную?

Ответ:

В природе химически связанная вода присутствует не только в живых организмах, но и в различных минералах, например в гипсе ($CaSO_{4}$ * 2$H_{2}$O), мирабилите, или глауберовой соли ($Na_{2}$ $SO_{4}$ * 10$H_{2}$O), и др. Такая вода не учитывается в объёме гидросферы.

Вопрос (стр.90)

? А какими химическими свойствами обладает вода?

Ответ:

Вода реагирует с оксидами, например, оксидами серы и кальция:
$SO_{2}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{3}$
$SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$
CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_{2}$

Лабораторный опыт 15

1. Поместите в штатив три пробирки и налейте в них по 2 мл раствора щёлочи. В каждую пробирку добавьте с помощью пипетки по 2−3 капли растворов индикаторов: в первую − лакмуса, во вторую − метилового оранжевого, в третью − фенолфталеина. Как изменилась окраска индикаторов? Измените условия опыта. С помощью пипетки нанесите каплю щёлочи на полоску универсальной индикаторной бумаги. Определите среду раствора по эталонной шкале.

Ответ:

Щелочной раствор окрасил лакмус в синий цвет, метилоранж − в желтый, а фенолфталеин − в малиновый.
Полоска универсальной индикаторной бумаги покажет pH = 14, то есть щелочную среду.

Проверьте свои знания

1. Какие вещества называют основаниями? Из перечисленных формул веществ выпишите формулы: а) щелочей; б) нерастворимых в воде оснований: $H_{2}$S, LiOH, NiO, $Fe(OH)_ {2}$, $Sr(OH)_ {2}$, $Cu(OH)_ {2}$, KOH, $Cr(OH)_{2}$, RbOH.

Ответ:

а) щелочи: LiOH, KOH, RbOH.
б) нерастворимые в воде основания: $Fe(OH)_ {2}$, $Sr(OH)_ {2}$, $Cu(OH)_ {2}$, $Cr(OH)_ {2}$.
$H_ {2}$S не относится к щелочам или нерастворимым в воде основаниям, $H_ {2}$S относится к классу кислот.

2. Как классифицируют основания по растворимости? Из какого источника следует получать данные о ней?

Ответ:

По растворимости в воде все основания делят на две группы: растворимые основания, или щёлочи, и нерастворимые основания. Получать данные о ней следует из таблицы растворимости.

Примените свои знания

3. Массовая доля металла M в основании, формула которого $M(OH)_{2}$, равна 80,1 %. Определите, что это за металл.

Ответ:

Запишем формулу для нахождения массовой доли:
ω = n * Ar : Mr * 100%
Пусть Ar = x, тогда 0,801 = 1 * x : (x + 34)
x = 137, следовательно, M − Ba (барий).

4. Какое количество вещества составляет 390 г гидроксида кальция?

Ответ:

Дано:
m ($Ca(OH)_{2}$) = 390 г
Найти:
n ($Ca(OH)_{2}$) − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения количества вещества:
n = m : M, где:
m − масса вещества;
M − молярная масса.
Рассчитаем M($Ca(OH)_ {2}$) = 40 + 32 + 2 = 74 г/моль
n = 390 г : 74 г/моль = 5,27 моль
Ответ: n ($Ca(OH)_{2}$) = 5,27 моль.

5. Найдите массу 5 моль гидроксида железа(II) и массу 0,5 моль гидроксида железа(III).

Ответ:

Дано:
n ($Fe(OH)_{2}$) = 5 моль
n ($Fe(OH)_{3}$) = 0,5 моль
Найти:
m ($Fe(OH)_{2}$) − ?
m ($Fe(OH)_{3}$) − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения массы:
m = n * M, где
n − количество вещества
M − молярная масса
$Fe(OH)_ {2}$ − формула гидроксида железа(II)
$Fe(OH)_ {3}$ − формула гидроксида железа(III)
Найдем M($Fe(OH)_ {2}$) = 56 + 32 + 2 = 90 г/моль
m($Fe(OH)_ {2}$) = 5 моль * 90 г/моль = 450 г
Найдем M($Fe(OH)_ {3}$) = 56 + 48 + 3 = 107 г/моль
m($Fe(OH)_ {3}$) = 0,5 моль * 107 г/моль = 53,5 г
Ответ: масса 5 моль гидроксида железа(II) − 450 г; масса 0,5 моль гидроксида железа(III) − 53,5 г.

6. Запишите уравнения реакций, характеризующие получение и свойства оснований по следующим схемам:
а) $K_{2}$O + $H_{2}$O → …
б) K + $H_{2}$O → … + …
Укажите тип реакций по признаку «число и состав исходных веществ и продуктов реакции», а также названия соединений.

Ответ:

а) $K_{2}$O + $H_{2}$O = 2KOH − реакция соединения.
$K_{2}$O − оксид калия
$H_{2}$O − оксид водорода
KOH − гидроксид калия

б) K + $H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$ − реакция замещения
K − калий
$H_{2}$O − оксид водорода
KOH − гидроксид калия
$H_{2}$ − водород

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о получении и применении одной из щелочей. Аргументируйте выбор щёлочи.

Ответ:

Гидроксид натрия − самая распространенная щелочь. Она хорошо растворима в воде. Получают ее чаще всего электролизом раствора хлорида натрия:
NaCl + $H_{2}$O = 2NaOH + $Cl_{2}$ + $H_{2}$
Но можно рассмотреть еще несколько вариантов ее получения, например взаимодействие натрия с водой:
2Na + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$
Или взаимодействие оксида натрия с водой:
$Na_{2}$О + $H_{2}$O = 2NaOH
Эта щелочь применяется в производстве мыла, искусственного шелка, бумаги, красителей, а также для очистки бензина, керосина. Также зарегистрирована в качестве пищевой добавки E524.

§22

§22. Растворы. Массовая доля растворенного вещества

Лабораторный опыт 16

1. Ознакомьтесь с тремя препаратами домашней или школьной (кабинета химии) аптечки: растворами пероксида водорода, спиртовой настройки йода и нашатырного спирта (рис. 64). К каким типам смесей веществ относятся эти препараты?

Рис. 64. Аптечные препараты растворов: а − йода; б − аммиака; в − пероксида водорода

Ответ:

Указанные аптечные препараты представляют собой однородные, или гомогенные, смеси, в которых используются два вида растворителя.

Вопрос (стр.93)

? Компонент, которого в препаратах больше, называют растворителем. Как вы думаете, какие два растворителя используются для приготовления данных препаратов? Компонент, которого в препаратах меньше, называют растворённым веществом. Как вы думаете, в каких агрегатных состояниях находились взятые для приготовления данных растворов вещества?

Ответ:

Для приготовления раствора пероксида водорода и нашатырного спирта в качестве растворителя берут воду, а для приготовления йодной настойки − этиловый спирт.
В качестве растворённых веществ используются твёрдое вещество − йод, жидкое вещество − пероксид водорода и газообразное вещество − аммиак.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение растворов. Что представляют собой гидраты?

Ответ:

Растворы − это гомогенные системы, состоящие из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия.
Гидраты − нестойкие соединения переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии молекул воды с частицами растворённого вещества.

2. Как рассчитывается массовая доля растворённого вещества?

Ответ:

Массовой долей растворённого вещества в растворе называют отношение массы растворённого вещества к массе раствора.
Запишем формулу:
ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%

Примените свои знания

3. Найдите массовую долю хлорида натрия в растворе, полученном при растворении 15 г этой соли в 235 мл воды.

Ответ:

Дано:
m (NaCl) = 15 г
V ($H_{2}$O) = 235 мл
Найти:
ω − ?
Решение:
Запишем формулу:
ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
m(р−ра) = m(в−ва) + m(р−ля) = 15 г + 235 г = 250 г
ω(в−ва) = 15 г : 250 г * 100% = 6%
Ответ: ω = 6%.

4. В автомобильных аккумуляторах используют 36 %−ный раствор серной кислоты. Рассчитайте массы кислоты и воды, необходимые для приготовления 2,5 кг аккумуляторного раствора.

Ответ:

Дано:
ω = 36%
m (р−ра) = 2,5 кг
Найти:
m (кислоты) − ?
m (воды) − ?
Решение:
2,5 кг = 2500 г
Запишем формулу: ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
m(р−ра) = m(в−ва) + m(р−ля) = 2500 г
m(р−ля) = m(р−ра) − m(в−ва)
Пусть m(в−ва) = x, тогда 0,36 = x г : 2500 г
x = 900 г, следовательно, m(р−ля) = 2500 г − 900 г = 1600 г
Ответ: 900г − масса кислоты; 1600г − масса воды.

5. В косметике используют 15 %−ный раствор глицерина (плотностью 1,26 г / $см^{3}$). Рассчитайте массу глицерина, содержащегося в 250 мл раствора.

Ответ:

Дано:
ω = 15%
р = 1,26 г/$см^{3}$
V (р−ра) = 250 мл
Найти:
m (глицерина) − ?
Решение:
1,26 г/$см^{3}$ = 1,26 г/мл
Запишем формулу:
ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
m(р−ра) = m(в−ва) + m(р−ля) = 2500 г
m(р−ра) = V * р = 250 мл * 1,26 г/мл = 315 г
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 315 г * 0,15 = 47,3 г
Ответ: m (глицерина) = 47,3 г.

6. Для засолки огурцов используют 5 %−ный раствор поваренной соли (плотность 1,1 г /$см^{3}$). Найдите массу и количество вещества соли, необходимые для приготовления 5 л такого раствора.

Ответ:

Дано:
ω = 5%
p = 1,1 г/$см^{3}$
V (р−ра) = 5 л
Найти:
m (соли) − ?
n (соли) − ?
Решение:
Формула поваренной соли − NaCl
1,1 г/$см^{3}$ = 1,1 г/мл
Запишем формулу:
ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
m(р−ра) = V * р = 5 л * 1,1 г/мл = 5000 мл * 1,1 г/мл = 5500 г
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 5500 г * 0,05 = 275 г
n(в−ва) = m : М = 275 г : 58,5 г/моль = 4,7 моль
Ответ: 275 г − масса поваренной соли; 4,7 моль количество вещества поваренной соли.

7. В химической лаборатории используют 35 %−ный раствор пероксида водорода. Какую массу 3 %−ного аптечного раствора можно приготовить из 1,5 кг раствора пероксида водорода, используемого в лаборатории?

Ответ:

Дано:
ω(лаб.) = 35%
ω(апт.) = 3%
m (р−ра лаб.) = 1,5 кг
Найти:
m (р−ра апт.) − ?
Решение:
Найдем массу вещества в лабораторном растворе:
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 1500 г * 0,35 = 525 г
Исходя из этой массы, найдем массу раствора аптечного раствора:
m(р−ра) = m(в−ва) : ω = 525 г : 0,03 = 17500 г = 17,5 кг
Ответ: m (р−ра апт.) = 17,5 кг.

8. Рассчитайте массовую долю аммиака в растворе, полученном растворением 6,72 л аммиака (н. у.) в 175 мл воды.

Ответ:

Дано:
V (аммиака) = 6,72 л
V (воды) = 175 мл
Найти:
ω(в−ва) − ?
Решение:
Запишем формулу: ω(в−ва) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
m(аммиака) = n * М
n(аммиака) = V : Vm = 6,72 л : 22,4 л/моль = 0,3 моль, где V − объем газа; Vm − молярный объем
m(аммиака) = 0,3 моль * 17 г/моль = 5,1 г
175 мл воды = 175 г воды
m(р−ра) = m(в−ва) + m(воды) = 5,1 г + 175 г = 180,1 г
ω(в−ва) = 5,1 : 180,1 г * 100% = 2,8%
Ответ: ω(в−ва) = 2,8%.

9. После упаривания 500 мл 10 %−ного раствора карбоната натрия (плотность 1,1 г/мл) его масса уменьшилась на 100 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?

Ответ:

Дано:
V ($Na_{2}$ $CO_{3}$) = 500 мл
ω = 10%
р = 1,1 г/мл
Δm ($Na_{2}$ $CO_{3}$) = 100 г
Найти:
$ω_{1}$ − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения новой массовой доли:
$ω_{1}$ = m(в−ва) : (m(р−ра) − m(воды)) * 100%
m(р−ра) = V * р = 500 мл * 1,1 г/мл = 550 г
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 550г * 0,1 = 55 г
$ω_{1}$ = 55 г : (550 г − 100 г) * 100% = 12,2%
Ответ: массовая доля соли в полученном растворе − 12,2 %.

10. При охлаждении 200 г 5 %−ного раствора перманганата калия выпал осадок перманганата калия массой 4 г. Какова массовая доля соли в полученном растворе?

Ответ:

Дано:
m ($KMnO_{4}$) = 200 г
ω = 5%
m (осадка) = 4 г
Найти:
$ω_{1}$ − ?
Решение:
Запишем формулу для нахождения новой массовой доли:
$ω_{1}$ = (m(в−ва) − m(осадок)) : (m(р−ра) − m(осадка)) * 100%
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 200 г * 0,05 = 10 г
$ω_{1}$ = (10 г − 4 г) : (200 г − 4 г) * 100% = 3%
Ответ: массовая доля соли в полученном растворе − 3 %.

Используйте дополнительную информацию

11. Аргументируйте свой взгляд на процесс растворения с точки зрения физической и химической теорий растворов.

Ответ:

Д. И. Менделеевым выдвинул химическую теорию растворов. Согласно этой теории, растворение − химический процесс взаимодействия растворителя и растворённого вещества, в результате которого образуются гидраты (нестойкие соединения переменного состава, которые образуются при химическом взаимодействии молекул воды с частицами растворённого вещества) и сольваты (в случае использования других растворителей).
Голландский химик Якоб Вант−Гофф и шведский физикохимик Сванте Аррениус придерживались физической теории растворов, согласно которой растворение − это диффузия частиц растворённого вещества между молекулами растворителя. В пользу теории Менделеева говорят наблюдения за процессом растворения некоторых веществ. Так, при добавлении воды к сульфату меди(II) $CuSO_{4}$ (порошок белого цвета) образуется раствор голубого цвета. А как известно, изменение окраски − признак химической реакции. Растворение одних веществ протекает с выделением теплоты, растворение других − с её поглощением. Например, экзотермическим является растворение серной кислоты или щёлочи, а эндотермическим − растворение нитрата калия.

Практическая работа 6

Вопрос в начале работы

✓ В кулинарных книгах и пособиях по домашнему консервированию нередко предлагается приготовить раствор с заданной массовой долей растворённого вещества. Как это сделать?

Ответ:

Для того, чтобы приготовить раствор с заданной массовой долей растворенного вещества, надо рассчитать массу вещества и воды. Например, надо приготовить 100 г раствора с массовой долей растворенного вещества 5%.
m(в−ва) = 100 г * 0,05 = 5 г
m(воды) = 100 г − 5 г = 95 г
Таким образом, для приготовления 100 г раствора с массовой долей растворенного вещества 5% необходимо 5 г вещества и 95 г воды.

Вариант 1

1. Приготовление раствора 1.
1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора.
2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.

Ответ:

Дано:
m(р−ра) = 50 г
ω = 10%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(в−ва) − ?
V(воды) − ?
Решение:
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 50 г * 0,1 = 5 г
m(воды) = m(р−ра) − m(в−ва) = 50 г − 5 г = 45 г
V(воды) = m(воды)* p = 45 г * 1 г/мл = 45 мл
Ответ: 5 г − масса вещества; 45 мл − объем воды.

2. Приготовление раствора 2.
Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1.
Какова масса раствора 2?

Ответ:

Дано:
$m_{1}$(р−ра) = 50 г
ω = 10%
$ω_{2}$ = 6%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(воды) − ?
V(воды) − ?
$m_{2}$(р−ра) − ?
Решение:
ω₂ = m(в−ва) : (m(р−ра) + m(воды)) * 100%
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 50 г * 0,1 = 5 г
0,06 = 5 г : (50 г + m(воды)) * 100%
m(воды) = 33,33 г
V(воды) = 33,33 г * 1г/мл = 33,33 мл
$m_{2}$(р−ра) = $m_{1}$(р−ра) + m(воды) = 50 г + 33,33 г = 83,33 г
Ответ: 33,3 г − масса воды; 33,3 мл − объем воды; 83,33 г − масса раствора 2.

3. Приготовление раствора 3.
Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения.
Какова масса раствора 3?

Ответ:

Дано:
$m_{2}$(р−ра) = 83,33 г
$ω_{2}$ = 6%
$ω_{3}$ = 8%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(доб.в−ва) − ?
$m_{3}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{3}$ = ($m_{2}$(в−ва) + m(доб.в−ва)) : ($m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва)) * 100%
$m_{2}$(в−ва) = $m_{2}$(р−ра) * $ω_{2}$ = 83,33 г * 0,06 = 5 г
Пусть m(доб.в−ва) = x
0,08 = (5 г + x) : (83,33 г + x)
x = 1,81 г, то есть m(доб.в−ва) = 1,81 г
$m_{3}$(р−ра) = $m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва) = 83,33 г + 1,81 г = 85,14 г
Ответ: 1,81 г − масса твердого вещества; 85,14 г − масса раствора 3.

Вариант 2

1. Приготовление раствора 1.
1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора.
2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.

Ответ:

Дано:
m(р−ра) = 30 г
ω = 20%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(в−ва) − ?
V(воды) − ?
Решение:
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 30 г * 0,2 = 6 г
m(воды) = m(р−ра) − m(в−ва) = 30 г − 6 г = 24 г
V(воды) = m(воды)* p = 24 г * 1 г/мл = 24 мл
Ответ: 6 г − масса вещества; 24 мл − объем воды.

2. Приготовление раствора 2.
Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1.
Какова масса раствора 2?

Ответ:

Дано:
$m_{1}$(р−ра) = 30 г
ω = 20%
$ω_{2}$ = 8%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(воды) − ?
V(воды) − ?
$m_{2}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{2}$ = m(в−ва) : (m(р−ра) + m(воды)) * 100%
m(в−ва) = m(р−ра)ω = 30 г * 0,2 = 6 г
0,08 = 6 г : (30 г + m(воды)) * 100%
m(воды) = 45 г
V(воды) = 45 г * 1г/мл = 45 мл
$m_{2}$(р−ра) = $m_{1}$(р−ра) + m(воды) = 30 г + 45 г = 75 г
Ответ: 45 г − масса воды; 45 мл − объем воды; 75 г − масса раствора 2.

3. Приготовление раствора 3.
Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения.
Какова масса раствора 3?

Ответ:

Дано:
$m_{2}$(р−ра) = 75 г
$ω_{2}$ = 8%
$ω_{3}$ = 12%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(доб.в−ва) − ?
$m_{3}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{3}$ = ($m_{2}$(в−ва) + m(доб.в−ва)) : ($m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва)) * 100%
$m_{2}$(в−ва) = $m_{2}$(р−ра) * $ω_{2}$ = 75 г * 0,08 = 6 г
Пусть m(доб.в−ва) = x
0,12 = (6 г + х) : (75 г + x)
x = 3,4 г, то есть m(доб.в−ва) = 3,4 г
$m_{3}$(р−ра) = $m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва) = 75 г + 3,4 г = 78,4 г
Ответ: 3,4 г − масса добавленного вещества; 78,4 г − масса раствора 3.

Вариант 3

1. Приготовление раствора 1.
1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора.
2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.

Ответ:

Дано:
m(р−ра) = 70 г
ω = 5%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(в−ва) − ?
V(воды) − ?
Решение:
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 70 г * 0,05 = 3,5 г
m(воды) = m(р−ра) − m(в−ва) = 70 г − 3,5 г = 66,5 г
V(воды) = m(воды) * p = 66,5 г * 1 г/мл = 66,5 мл
Ответ: 3,5 г − масса вещества; 66,5 мл − объем воды.

2. Приготовление раствора 2.
Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1.
Какова масса раствора 2?

Ответ:

Дано:
$m_{1}$(р−ра) = 70 г
ω = 5%
$ω_{2}$ = 4%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(воды) − ?
V(воды) − ?
$m_{2}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{2}$ = m(в−ва) : (m(р−ра) + m(воды)) * 100%
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 70 г * 0,05 = 3,5 г
0,04 = 3,5 г : (70 г + m(воды)) * 100%
m(воды) = 17,5 г
V(воды) = 17,5 г * 1г/мл = 17,5 мл
$m_{2}$(р−ра) = $m_{1}$(р−ра) + m(воды) = 70 г + 17,5 г = 87,5 г
Ответ: 17,5 г − масса воды; 17,5 мл − объем воды; 87,5 г − масса раствора 2.

3. Приготовление раствора 3.
Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения.
Какова масса раствора 3?

Ответ:

Дано:
$m_{2}$(р−ра) = 87,5 г
$ω_{2}$ = 4%
$ω_{3}$ = 6%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(доб.в−ва) − ?
$m_{3}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{3}$ = ($m_{2}$(в−ва) + m(доб.в−ва)) : ($m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва)) * 100%
$m_{2}$(в−ва) = $m_{2}$(р−ра) * $ω_{2}$ = 87,5 г * 0,04 = 3,5 г
Пусть m(доб.в−ва) = x
0,06 = (3,5 г + x) : (87,5 г + x)
х = 1,86 г, то есть m(доб.в−ва) = 1,86 г
$m_{3}$(р−ра) = $m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва) = 87,5 г + 1,86 г = 89,36 г
Ответ: 1,86 г − масса добавленного вещества; 89,36 г − масса раствора 3.

Вариант 4

1. Приготовление раствора 1.
1. Рассчитайте массу твёрдого вещества и воды, необходимых для приготовления раствора 1. Зная, что плотность воды равна 1 г/мл, рассчитайте объём воды, необходимой для приготовления раствора.
2. Взвесьте твёрдое вещество в соответствии с рассчитанной массой и перенесите в химический стакан.
3. Мерным цилиндром отмерьте вычисленный объём воды и добавьте к веществу в химическом стакане. Перемешивая содержимое стакана стеклянной палочкой, добейтесь полного растворения вещества в воде.
4. Приготовленный раствор отдайте учителю.

Ответ:

Дано:
m(р−ра) = 80 г
ω = 8%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(в−ва) − ?
V(воды) − ?
Решение:
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 80 г * 0,08 = 6,4 г
m(воды) = m(р−ра) − m(в−ва) = 80 г − 6,4 г = 73,6 г
V(воды) = m(воды) * р = 73,6 г * 1 г/мл = 73,6 мл
Ответ: 6,4 г − масса вещества; 73,6 мл − объем воды.

2. Приготовление раствора 2.
Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к раствору 1, чтобы получить раствор 2 меньшей концентрации. Рассчитайте объём воды. Отмерьте воду с помощью мерного цилиндра и добавьте в раствор 1.
Какова масса раствора 2?

Ответ:

Дано:
$m_{1}$(р−ра) = 80 г
ω = 8%
$ω_{2}$ = 6%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(воды) − ?
V(воды) − ?
$m_{2}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{2}$ = m(в−ва) : (m(р−ра) + m(воды)) * 100%
m(в−ва) = m(р−ра) * ω = 80 г * 0,08 = 6,4 г
0,06 = 6,4 г : (80 г + m(воды)) * 100%
m(воды) = 26,7 г
V(воды) = 26,7 г * 1г/мл = 26,7 мл
$m_{2}$(р−ра) = $m_{1}$(р−ра) + m(воды) = 80 г + 26,7 г = 106,7 г
Ответ: 26,7 г − масса воды; 26,7 мл − объем воды; 106,7 г − масса раствора 2.

3. Приготовление раствора 3.
Рассчитайте массу твёрдого вещества, которое следует добавить к раствору 2, чтобы получить раствор 3 большей концентрации. На весах взвесьте необходимую массу вещества, добавьте его в раствор 2 и перемешайте стеклянной палочкой до полного растворения.
Какова масса раствора 3?

Ответ:

Дано:
$m_{2}$(р−ра) = 106,7 г
$ω_{2}$ = 6%
$ω_{3}$ = 10%
p(воды) = 1 г/мл
Найти:
m(доб.в−ва) − ?
$m_{3}$(р−ра) − ?
Решение:
$ω_{3}$ = ($m_{2}$(в−ва) + m(доб.в−ва)) : ($m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва)) * 100%
$m_{2}$(в−ва) = $m_{2}$(р−ра) * $ω_{2}$ = 106,7 г * 0,06 = 6,4 г
Пусть m(доб.в−ва) = x
0,1 = (6,4 г + x) : (106,7 г + x)
x = 4,74 г, то есть m(доб.в−ва) = 4,74 г
$m_{3}$(р−ра) = $m_{2}$(р−ра) + m(доб.в−ва) = 106,7 г + 4,74 г = 111,44 г
Ответ: 4,74 г − масса добавленного вещества; 111,44 г − масса раствора 3.

Домашний эксперимент

Вопрос в начале эксперимента

✓ Учебный эксперимент проводят в химическом кабинете (лаборатории). Так требуют правила техники безопасности. Но нет правил без исключений. Почему предлагаемая работа является таким исключением?

Ответ:

Соблюдение техники безопасности в химической лаборатории важно, так как нарушения могут стоить здоровья и жизни человека. Исключением данной работы является то, что этот эксперимент проводится не в лаборатории, а дома.

Отчет о проделанной работе

1. Проведите следующие расчёты:
а) вычислите молярную массу безводных алюмокалиевых квасцов, рассчитайте массовую долю металлов в сульфате;
б) вычислите молярную массу медного купороса и рассчитайте массовую долю воды и сульфата меди(II) в кристаллогидрате.

Ответ:

а) Дано:
Безводные алюмокалиевые квасцы имеют химическую формулу:
$KAl(SO_{4}$ $)_ {2}$.
Найти:
M ($KAl(SO_ {4}$ $)_{2}$) − ?
ω(K) − ?
ω(Al) − ?
Решение:
Mr($KAl(SO_ {4}$ $)_{2}$) = 39 + 27 + 2 * 32 + 2 * 4 * 16 = 258
M ($KAl(SO_ {4}$ $)_{2}$) = 258
ω(Ме) = n * Ar : Mr * 100%, где Me − металл
ω(K) = 1 * 39 : 258 * 100% = 15,1%
ω(Al) = 1 * 27 : 258 * 100% = 10,5%
Ответ: M ($KAl(SO_ {4}$ $)_{2}$) = 258; ω(K) = 15,1%; ω(Al) = 10,5%

б) Дано:
Медный купорос имеет формулу:
$CuSO_{4}$ * 5$H_{2}$O.
Найти:
M ($CuSO_{4}$ * 5$H_{2}$O) − ?
ω($CuSO_{4}$) − ?
ω(5$H_{2}$O) − ?
Решение:
Mr($CuSO_{4}$ * 5$H_{2}$O) = 64 + 32 + 4 * 16 + 5 * 18 = 250
M ($CuSO_{4}$ * 5$H_{2}$O) = 250
ω(Me) = n * Ar : Mr * 100%, где Me − металл
ω($CuSO_{4}$) = 160 : 250 * 100% = 64%
ω(5$H_{2}$O) = 5 * 18 : 250 * 100% = 36%
Ответ: M = 250; ω($CuSO_{4}$) = 64%; ω(5$H_{2}$O) = 36%

§23

ГЛАВА III. Основные классы неорганических соединений

§23. Оксиды, их классификация и химические свойства

Вопрос в начале параграфа

✓ С важнейшими свойствами представителей этого класса соединений вы уже знакомились, когда изучали химические свойства воды. Предложите классификацию оксидов, исходя из их химических свойств.

Ответ:

Исходя из химических свойств оксидов, их можно разделить на кислотные и осно́вные оксиды.
Выделяют еще амфотерные оксиды. Они сочетают в себе химические свойства и осно́вных оксидов, и кислотных.

Лабораторный опыт 17

1. Поместите в пробирку небольшое количество (на кончике шпателя) негашёной извести − оксида кальция. Добавьте 4−5 мл воды, взболтайте содержимое пробирки и с помощью пипетки внесите 3−4 капли фенолфталеина. Что наблюдаете?

Ответ:

Запишем уравнение реакции:
CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_{2}$
При добавлении 3−4 капель фенолфталеина раствор приобретает малиновый цвет, так как имеет щелочную среду.

Вопрос (стр.102)

? А какие ещё свойства проявляют оксиды металлов?

Ответ:

Оксиды металлов взаимодействуют с водой, кислотами и оксидами неметаллов.
С водой образуют гидроксид:
CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_ {2}$
С кислотами образуют соль и воду:
CaO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CaSO_{2}$ + $H_{2}$O
С оксидами неметаллов образуют соль:
CaO + $SO_{2}$ = $CaSO_{3}$

Вопрос (стр.103)

? А какие свойства проявляют оксиды неметаллов?

Ответ:

Оксиды неметаллов взаимодействуют со щелочами, водой и оксидами металлов.
С щелочами образуют соль и воду:
$SO_{2}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{3}$ + $H_{2}$O
С водой образуют кислоту:
$SO_{2}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{3}$
С оксидами металлов образуют соль:
$SO_{2}$ + CaO = $CaSO_{3}$

Лабораторный опыт 18

1. Повторите эксперимент по распознаванию углекислого газа. Налейте в пробирку 3−4 мл известковой воды и пропускайте через неё с помощью стеклянной трубочки или соломинки для напитков выдыхаемый воздух (рис. 63). Что наблюдаете?

Рис. 63. Помутнение известковой воды − качественная реакция на углекислый газ

Ответ:

Запишем уравнение реакции:
$Ca(OH)_{2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$↓ + $H_{2}$ O
При пропускании через известковую воду выдыхаемого воздуха наблюдается помутнение раствора (из−за образования осадка − карбоната кальция).

Проверьте свои знания

1. Какие вещества называют оксидами? На какие группы они делятся? Найдите сходство и различия в свойствах этих групп оксидов.

Ответ:

Оксиды − это бинарные соединения элемента с кислородом.
Оксиды делятся на основные и кислотные оксиды.
Оксиды, которые взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду, и которым в качестве гидроксидов соответствуют основания, называют основными.
Оксиды, которые взаимодействуют с основаниями, образуя соль и воду, и которым в качестве гидроксидов соответствуют кислоты, называют кислотными.
Сходство кислотных и основных оксидов в том, что они реагируют с водой и друг с другом.
Различия: кислотные оксиды реакгируют со щелочами, а основные − нет; основные оксиды реагируют с кислотами, а кислотные − нет.

2. Какие гидроксиды − основания и кислородсодержащие кислоты − соответствуют солеобразующим кислотам?

Ответ:

Кислотным солеобразующим оксидам соответствуют кислородсодержащие кислоты. Например, $SO_{2}$ соответствует $H_{2}$ $SO_{3}$.
Основным солеобразующим оксидам соответствуют основания. Например, $Na_{2}$O соответствует NaOH.

3. Назовите основные способы получения оксидов и проиллюстрируйте их уравнениями реакций.

Ответ:

Способы получения оксидов:
1) Взаимодействие металлов и неметаллов с кислородом:
2Mg + $O_{2}$ = 2MgO
$N_{2}$ + $O_{2}$ = 2NO↑
2) Разложение гидроксидов (оснований и кислородсодержащих кислот) и солей:
$Fe(OH)_{2}$ = FeO + $H_{2}$O
$H_{2}$ $SiO_{3}$ = $SiO_{2}$ + $H_{2}$O
$CaCO_{3}$ = CaO + $CO_{2}$↑
3) Взаимодействие сложных веществ с кислородом:
2ZnS + 3$O_{2}$ = 2ZnO + 2$SO_{2}$↑

Примените свои знания

4. Запишите формулы оксидов, соответствующих следующим гидроксидам:
а) серной кислоте $H_{2}$ $SO_{4}$
б) марганцовой кислоте $HMnO_{4}$
в) гидроксиду железа(III)
г) гидроксиду свинца(IV)
д) хлорной кислоте $HClO_{4}$

Ответ:

Формулы оксидов, соответствующих следующим гидроксидам:
а) серной кислоте $H_{2}$ $SO_{4}$ соответствует оксид $SO_{3}$.
б) марганцовой кислоте $HMnO_{4}$ соответствует оксид $Mn_{2}$ $O_{7}$.
в) гидроксиду железа(III) соответствует оксид $Fe_{2}$ $O_{3}$.
г) гидроксиду свинца(IV) соответствует оксид $PbO_{2}$.
д) хлорной кислоте $HClO_{4}$ соответствует оксид $Cl_{2}$ $O_{7}$.

5. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) Ca → CaO → $Ca(OH)_ {2}$ → $CaCl_{2}$
б) Cu → CuO → $CuSO_{4}$ → $Cu(OH)_{2}$ → CuO → Cu
в) фосфор → оксид фосфора(V) → фосфорная кислота → фосфат калия
г) кремний → оксид кремния(IV) → силикат натрия → кремниевая кислота → оксид кремния(IV)

Ответ:

а) Ca → CaO → $Ca(OH)_ {2}$ → $CaCl_{2}$
2Ca + $O_{2}$ = 2CaO
CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_ {2}$
$Ca(OH)_ {2}$ + 2HCl = $CaCl_{2}$₂ + 2$H_{2}$O

б) Cu → CuO → $CuSO_{4}$ → $Cu(OH)_ {2}$ → CuO → Cu
Cu + $O_ {2}$ = 2CuO
CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Cu(OH)_ {2}$ + $Na_{2}$ $SO_{4}$
$Cu(OH)_ {2}$ = CuO + $H_{2}$O
CuO + $H_{2}$ = Cu + $H_{2}$O

в) фосфор → оксид фосфора(V) → фосфорная кислота → фосфат калия
4P + 5$O_{2}$ = 2$P_{2}$ $O_{5}$
$P_{2}$ $O_{5}$ + 3$H_{2}$O = 2$H_{3}$ $PO_{4}$
$H_{3}$ $PO_{4}$ + 3KOH = $K_{3}$ $PO_{4}$ + 3$H_{2}$O

г) кремний → оксид кремния(IV) → силикат натрия → кремниевая кислота → оксид кремния(IV)
Si + $O_{2}$ = $SiO_{2}$
$SiO_{2}$ + $Na_{2}$O = $Na_{2}$ $SiO_{3}$
$Na_{2}$ $SiO_{3}$ + 2HCl = $H_{2}$ $SiO_{3}$ + 2NaCl
$H_{2}$ $SiO_{3}$ = $SiO_{2}$ + $H_{2}$O

6. Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при взаимодействии 730 г 20 %−ной соляной кислоты с необходимым количеством мрамора? Какое количество вещества карбоната кальция потребуется для реакции?

Ответ:

Дано:
m р−ра (HCl) = 730 г
ω = 20%
Найти:
V($CO_{2}$) − ?
n($CaCO_{3}$) − ?
Решение:
Запишем уравнение реакции:
$CaCO_{3}$ + 2HCl = $CaCl_{2}$ + $CO_{2}$ + $H_{2}$O
m(HCl) = m(р−ра) * ω = 730 г * 0,2 = 146 г
n(HCl) = m : М = 146 г : 36,5 г/моль = 4 моль
n($CO_{2}$) = 0,5 * n(HCl) = 0,5 * 4 моль = 2 моль
V($CO_{2}$) = n * Vm = 2 моль * 22,4 л/моль = 44,8 л
n($CaCO_{3}$) = 0,5 * n(HCl) = 0,5 * 4 моль = 2 моль
Ответ: объем углекислого газа − 44,8 л; количество вещества карбоната кальция − 2 моль.

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о свойствах и областях применения одного из оксидов металла или неметалла. Аргументируйте выбор оксида.

Ответ:

Рассмотрим оксид натрия. Натрий составляет около 2% земной коры и занимает 6 место в списке самых распространенных металлов.
Оксида натрия имеет молекулярную формулу $Na_{2}$O. Этот оксид проявляет основные свойства, то есть является основным. $Na_{2}$O вступает в реакции с кислотами, образуя соль и воду, водой, образуя щелочи и с кислотными оксидами, образуя соль. Запишем примеры таких реакций:
$Na_{2}$O + 2HCl = 2NaCl + $H_{2}$O
$Na_{2}$O + $H_{2}$O = 2NaOH
$Na_{2}$O + $SO_{2}$ = $Na_{2}$ $SO_{3}$
Оксид натрия используют при производстве керамики и стекла. А также для приготовления растворов гидроксида натрия.

§24

§24. Основания, их классификация и химические свойства

Вопрос в начале параграфа

✓ Вспомните названия изученных оснований и их состав. Какая группа атомов объединяет основания? Как она влияет на их общие химические свойства?

Ответ:

Повторим определение. Основания − это сложные вещества, состоящие из металла и одной или нескольких гидроксогрупп. Основания вступают в реакции с кислотами, кислотными оксидами, солями, а также разлагаются под действием температуры.

Лабораторный опыт 19

1. В пробирку налейте 2−3 мл раствора щёлочи и несколько капель фенолфталеина. Что наблюдаете? Затем добавьте в пробирку раствор кислоты до полного обесцвечивания содержимого. Объясните результат наблюдений. Запишите уравнение реакции.

Ответ:

NaOH = $Na^{+}$+ $OH^{-}$
При добавлении нескольких капель фенолфталеина наблюдается изменение окраски раствора с бесцветной на малиновую, так как щелочная среда из−за присутствия $OH^{-}$.
Запишем уравнение реакции щелочи с кислотой:
2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$O
При добавлении кислоты окраска раствора станет бесцветной, так как кислота нейтрализует щелочь.

Лабораторный опыт 20

1. Получите нерастворимый гидроксид меди(II) реакцией обмена. Для этого в про−бирку с 2−3 мл раствора сульфата меди(II) налейте 1−2 мл раствора щёлочи. Что наблюдаете? К полученному осадку добавьте соляную или серную кислоту до полного его растворения. Объясните результаты наблюдений, запишите уравнения реакций.

Ответ:

Запишем уравнение реакции получения нерастворимого гидроксида меди(II):
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$↓
Наблюдается образование осадка голубого цвета.
Добавим к полученному осадку соляную кислоту:
$Cu(OH)_ {2}$ + 2HCl = $CuCl_{2}$ + 2$H_{2}$O
При добавлении соляной кислоты осадок растворяется, образуется соль и вода.

Лабораторный опыт 21

1. Получите нерастворимый гидроксид меди(II) реакцией обмена. Для этого в пробирку с 2−3 мл раствора сульфата меди(II) добавьте 1−2 мл раствора щёлочи. Пробирку с осадком гидроксида меди(II) закрепите в держателе или лапке штатива и нагрейте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Ответ:

Запишем уравнение реакции получения нерастворимого гидроксида меди(II):
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$↓
Запишем уравнение реакции нагревания осадка:
$Cu(OH)_ {2}$ = СuO + $H_{2}$O
Наблюдается изменение окраски вещества с синего на черный, образуется оксид меди(II).

Проверьте свои знания

1. Дайте определение основаниям, предложите классификацию по двум признакам и способ образования названий.

Ответ:

Основания − это сложные вещества, состоящие из металла и одной или нескольких гидроксогрупп.
Для оснований можно предложить классификацию:
• по растворимости в воде (растворимые и нерастворимые);
• по кислотности (однокислотные и двухкислотные).
Названия оснований, как и оксидов, составляются очень просто:
гидроксид + название металла в Р.п. + валентность метала, если она переменная.

2. Перечислите химические свойства щелочей, укажите условия протекания реакций.

Ответ:

Химические свойства щелочей:
1. Взаимодействие с кислотами с образованием солей.
Реакция между щёлочью и кислотой называется реакцией нейтрализации:
$Ba(OH)_ {2}$ + 2$HNO_{3}$ = $Ba(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2$H_{2}$O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами.
$Ca(OH)_ {2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$ ↓ + $H_{2}$O
3. Взаимодействие с солями. Подчиняется общему правилу протекания реакций между растворами веществ − в результате её должны образоваться осадок или газ, например:
$CuSO_{4}$ + 2KOH = $Cu(OH)_ {2}$↓ + $K_{2}$ $SO_{4}$
$NH_{4}$Cl + NaOH = NaCl + $NH_{3}$↑ + $H_{2}$O

3. Сравните свойства щелочей и нерастворимых оснований.

Ответ:

Сравнение свойств щелочей и нерастворимых оснований:
1. Взаимодействие с кислотами с образованием солей. В эту реакцию вступают все основания: и щёлочи, и нерастворимые гидроксиды металлов.
Реакция между щёлочью и кислотой называется реакцией нейтрализации:
$Ba(OH)_ {2}$ + 2$HNO_{3}$ = $Ba(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2$H_{2}$O
$Fe(OH)_ {3}$ + 3HCl = $FeCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
2. Взаимодействие с кислотными оксидами. Это свойство характерно только для щелочей.
$Ca(OH)_ {2}$ + $CO_{2}$ = $CaCO_{3}$↓ + $H_{2}$O
3. Взаимодействие с солями. Характерна только для щелочей:
$СuSO_{4}$ + 2KOH = $Сu(OH)_ {2}$↓ + $K_{2}$ $SO_{4}$
$NH_{4}$Cl + NaOH = NaCl + $NH_{3}$↑ + $H_{2}$O
4. Разложение нерастворимых оснований. При нагревании нерастворимые основания разлагаются на соответствующий оксид металла и воду, щелочи не разлагаются!
$Cu(OH)_ {2}$ = CuO + $H_{2}$O
2$Fe(OH)_ {3}$ = $Fe_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$O

Примените свои знания

4. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Li → $Li_{2}$O → LiOH → $Li_{2}$ $CO_{3}$ → $CO_{2}$

Ответ:

Запишем уравнения реакций:
4Li + $O_{2}$ = 2$Li_{2}$O
$Li_{2}$O + $H_{2}$O = 2LiOH
2LiOH + $CO_{2}$ = $Li_{2}$ $CO_{3}$ + $H_{2}$O
$Li_{2}$ $CO_{3}$ + 2HCl = 2LiCl + $CO_{2}$ + $H_{2}$O

5. К 120 мл воды добавили 48 г раствора гидроксида натрия с массовой долей щёлочи 25 %. Найдите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

Ответ:

Дано:
V(воды) = 120 мл
$m_{р-ра}$(NaOH) = 48 г
ω = 25%
Найти:
$ω_{1}$ − ?
Решение:
$ω_{1}$ = $m_{в-ва}$(NaOH) : ($m_{р-ра}$(NaOH) + m(воды)) * 100% $m_{в-ва}$(NaOH) = ($m_{р-ра}$(NaOH)) * ω
$m_{в-ва}$(NaOH) = 48 г * 0,25 = 12 г
m(воды) = V * p = 120 мл * 1 г/мл = 120 г
$ω_{1}$ = 12 г : (48 г + 120 г)) * 100% = 7%
Ответ: массовая доля щёлочи в полученном растворе − 7%.

6. Найдите массу осадка, выпавшего при добавлении к 160 г 2%−ного раствора сульфата меди(II) необходимого количества раствора гидроксида натрия. Какое количество вещества гидроксида натрия вступило в реакцию?

Ответ:

Дано:
$m_{р-ра}$($CuSO_{4}$) = 160 г
ω = 2%
Найти:
m(осадка) − ?
n(NaOH) − ?
Решение:
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_ {2}$
$m_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = $m_{р-ра}$($CuSO_{4}$) * ω
$m_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 160 г * 0,02 = 3,2 г
$n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 3,2 г : 160 г/моль = 0,02 моль
n(NaOH) = 2 * $n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 2 * 0,02 моль = 0,04 моль
n(осадка) = $n_{в-ва}$($CuSO_{4}$) = 0,02 моль
m(осадка) = n * M = 98 г/моль * 0,02 моль = 1,96 г
Ответ: m(осадка) = 1,96 г; n(NaOH) = 0,04 моль.

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о получении, свойствах и применении одной из едких щелочей.

Ответ:

Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета. Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха. Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.
Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия:
2NaCl + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$ + $Cl_{2}$
Также гидроксид натрия можно получить при взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия или пероксида натрия с водой:
2Na + 2$H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$
2$Na_{2}$O + $H_{2}$O = 2NaOH
2$Na_{2}$ $O_{2}$ + $H_{2}$O = 2NaOH + $H_{2}$ $O_{2}$
К химическим свойствам щелочи можно отнести взаимодействие с кислотными оксидами, кислотами и солями:
2NaOH + $CO_{2}$ = $Na_{2}$ $CO_{3}$ + $H_{2}$O
NaOH + HCl = NaCl + $H_{2}$O
2NaOH + $CuCl_{2}$ = 2NaCl + $Cu(OH)_{2}$
Гидроксид натрия используется во многих отраслях промышленности: в производстве целлюлозы и бумаги, текстиля, питьевой воды, мыла и моющих средств, а также в качестве очистителя сточных вод.

§25

§25. Кислоты, их классификация и химические свойства

Вопрос в начале параграфа

✓ Вспомните названия изученных кислот, их состав и классификацию. Какая часть молекул кислот определяет их общие химические свойства?

Ответ:

Общие химические свойства кислот определяют атомы водорода.
Кислоты − это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.
Классификация кислот:
1) по основности (числу атомов водорода в молекуле, способных замещаться на металл кислόты) кислоты делят на одноосновные, двухосновные и трёхосновные;
2) по наличию кислорода − кислородсодержащие и бескислородные;
3) по растворимости − растворимые и нерастворимые;
4) по летучести − летучие и нелетучие;
5) по стабильности − стабильные и нестабильные.

Лабораторный опыт 22

1. В одну пробирку опустите гранулу цинка, в другую − кусочек меди и добавьте по 2−3 мл соляной кислоты. Что наблюдаете? Объясните результат наблюдения. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Цинк − Zn
Медь − Cu
Соляная кислота − HCl
Запишем уравнения химических реакций:
Zn + 2HCl= $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$
Cu + HCl = реакция не идет, так как медь − это металл после водорода.
В пробирке с цинком наблюдается выделение пузырьков газа − водорода, а в пробирке с медью нет признаков реакции.

Лабораторный опыт 23

1. В пробирку с раствором карбоната натрия (1−2 мл) добавьте такой же объём соляной кислоты. Что наблюдаете? В пробирку с соляной кислотой добавьте несколько капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Карбонат натрия − $Na_{2}$ $CO_{3}$
Соляная кислота − HCl
Нитрат серебра − $AgNO_{3}$
Запишем уравнения химических реакций:
$Na_{2}$ $CO_{3}$ + 2HCl = 2NaCl + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O
Наблюдается выделение пузырьков газа − это углекислый газ.
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl↓ + $HNO_{3}$
Наблюдается образование белого творожистого осадка − хлорида серебра.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение кислотам, исходя из их состава.

Ответ:

Кислоты − это сложные вещества, молекулы которых состоят из атомов водорода и кислотного остатка.

2. Предложите классификацию кислот по различным признакам.

Ответ:

Кислоты можно классифицировать по следующим признакам:
1. Наличие кислорода: кислородосодержащие (например, $H_{2}$ $SO_{4}$ ) и бескислородные (например, HCl).
2. Основность: одноосновные (например, HCl), двухосновные (например, $H_{2}$ $SO_{4}$) , трехосновные (например, $H_{3}$ $PO_{4}$).
3. Растворимость: растворимые (например, $H_{2}$ $SO_{4}$) и нерастворимые (например, $H_{2}$ $SiO_{3}$).
4. Летучесть: летучие (например, HCl) и нелетучие (например, $H_{2}$ $SO_{4}$).
5. Стабильность: стабильные (например, $H_{3}$ $PO_{4}$) и нестабильные (например, $H_{2}$ $CO_{3}$).

3. Как образуются названия кислот?

Ответ:

Рассмотрим общий способ образования названий кислот.
Бескислородные кислоты: неметалл−о−водородная кислота
Например: HCl − хлороводородная кислота; $H_{2}$S − сероводородная кислота
Кислородсодержащие кислоты: неметалл−ист(н)−ая кислота
Например: $HNO_{2}$ − азотистая кислота; $HNO_{3}$ − азотная кислота.

4. Какими общими свойствами обладают кислоты?

Ответ:

Общие свойства кислот:
• кислый вкус,
• действие на индикаторы,
• взаимодействие с металлами, основными оксидами, основаниями и солями.
Общие свойства кислот определяются наличием в составе их молекул атомов водорода.

5. Какие условия необходимо соблюдать для протекания реакций кислот с металлами и солями?

Ответ:

Взаимодействие кислот с металлами происходит при соблюдении ряда условий:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$
1) металл должен находиться левее водорода в особом ряду, который называется рядом активности металлов (электрохимическим рядом напряжений металлов):
Li, K, Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Cr, Zn, Fe, Sn, Pb, $H_{2}$, Cu, Hg, Ag, Au
2) в результате реакции должна образоваться растворимая соль, т. к. в противном случае она покроет металл плёнкой и доступ кислоты к поверхности металла прекратится;
3) по−особому, не образуя водорода, взаимодействуют с металлами концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации.
С солями кислоты взаимодействуют, если в результате реакции образуется осадок или газ, например:
$BaCl_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $BaSO_{4}$↓ + 2HCl
$Na_{2}$ $CO_{3}$ + 2$HNO_{3}$ = 2$NaNO_{3}$ + $H_{2}$O + $CO_{2}$↑

Примените свои знания

6. Исходя из принципов классификации кислот, дайте полную характеристику азотной и фосфорной кислотам.

Ответ:

Полная характеристика азотной кислоты $HNO_{3}$:
1) кислородосодержащая
2) одноосновная
3) растворимая
4) нелетучая
5) стабильная
Полная характеристика фосфорной кислоты $H_{3}$ $PO_{4}$:
1) кислородосодержащая
2) трехосновная
3) растворимая
4) нелетучая
5) стабильная

7. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
$Cl_{2}$ → HCl → NaCl → AgCl

Ответ:

$Cl_{2}$ → HCl → NaCl → AgCl
Уравнения реакций:
1) $Cl_{2}$ + $H_{2}$ = 2HCl
2) HCl + NaOH = NaCl + $H_{2}$O
3) NaCl + $AgNO_{3}$ = $NaNO_{3}$ + AgCl

8. На полную нейтрализацию 110 г раствора серной кислоты потребовалось 80 г 10 %−ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массовую долю кислоты в исходном растворе.

Ответ:

Дано:
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 110 г
$m_{р-ра}$ (NaOH) = 80 г
ω(NaOH) = 10%
Найти: ω($H_{2}$ $SO_{4}$) − ?
Решение:
Уравнение реакции:
$H_{2}$ $SO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2 $H_{2}$O
n(NaOH) = m : M
$m_{в-ва}$ (NaOH) = $m_{р-ра}$ (NaOH) * ω
$m_{в-ва}$ (NaOH) = 80 г * 0,1 = 8 г
n(NaOH) = 8 г : 40 г/моль = 0,2 моль
n($H_{2}$ $SO_{4}$) = 0,5 * n(NaOH)
n($H_{2}$ $SO_{4}$) = 0,5 * 0,2 моль = 0,1 моль
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = n * M = 0,1 моль * 98 г/моль = 9,8 г
ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = m(в−ва) : m(р−ра) * 100%
ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = 9,8 г : 110 г * 100% = 8,9%
Ответ: ω($H_{2}$ $SO_{4}$) = 8,9%.

9. Выведите формулу кислоты, если известно, что в её состав входят 2,13 % водорода, 29,79 % азота и 68,08 % кислорода.

Ответ:

Дано:
ω(H) = 2,13%
ω(N) = 29,79%
ω(O) = 68,08%
Найти: формула − ?
Решение:
n(H) = ω(H) : Ar = 2,13% : 1 = 2,13
n(N) = ω(N) : Ar = 29,79% : 14 = 2,13
n(O) = ω(O) : Ar = 68,08% : 16 = 4,255
n(H) : n(N) : n(O) = 1 : 1 : 2
$HNO_{2}$ − формула кислоты
Ответ: $HNO_{2}$.

10. К 980 мл 40 %−ного раствора серной кислоты (плотность 1,3 г / мл) добавили 120 мл воды. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.

Ответ:

Дано:
V($H_{2}$ $SO_{4}$) = 980 мл
ω = 40%
p = 1,3 г/мл
V($H_{2}$O) = 120 мл
Найти: $ω_{в\;пол.р-ре}$ − ?
Решение:
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = V($H_{2}$ $SO_{4}$) * p
$m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) = 980 мл * 1,3 г/мл = 1274 г
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = $m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) * ω
m($H_{2}$ $SO_{4}$) = 1274 г * 0,4 = 509,6 г
m($H_{2}$O) = V * p = 120 мл * 1г/мл = 120 г
$ω_{в\;пол.р-ре}$ = m($H_{2}$ $SO_{4}$) : ($m_{р-ра}$ ($H_{2}$ $SO_{4}$) + m($H_{2}$O)) * 100%
$ω_{в\;пол.р-ре}$ = 509,6 г : (1274 г + 120 г) * 100% = 36,6%
Ответ: массовая доля кислоты в полученном растворе − 36,6%.

11. С какими из перечисленных веществ будет реагировать соляная кислота: азот, железо, оксид кальция, серная кислота, гидроксид алюминия, сульфат натрия, нитрат серебра? Напишите уравнения возможных реакций.

Ответ:

Соляная кислота будет реагировать с железом, оксидом кальция, гидроксидом алюминия, нитратом серебра.
2HCl + Fe = $FeCl_{2}$ + $H_{2}$
2HCl + CaO = $CaCl_{2}$ + $H_{2}$O
3HCl + $Al(OH)_{3}$ = $AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $HNO_{3}$

Используйте дополнительную информацию

12. Подготовьте сообщение о получении, свойствах и применении одной из кислот. Аргументируйте выбор кислоты.

Ответ:

Соляная кислота − одна из самая сильных кислот.
Соляную кислоту получают растворением газообразного хлороводорода (HCl) в воде. В промышленности получаются путем синтеза из водорода и хлора:
$H_{2}$ + $Cl_{2}$ = 2HCl.
Соляная кислота имеет все химические химические свойства кислот:
1) Взаимодействие металлов с растворами кислот. Например, взаимодействием соляной кислоты с цинком получают водород:
Zn + 2HCl = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$↑
2) Взаимодействие кислот с оксидами металлов:
2HCl + CuO = $CuCl_{2}$ + $H_{2}$O
3) Взаимодействие кислот с гидроксидами металлов:
$Cu(OH)_{2}$ + 2HCl = $CuCl_{2}$ + 2$H_{2}$O
4) Взаимодействие кислот с солями. С солями кислоты взаимодействуют, если в результате реакции образуется осадок или газ, например:
HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $HNO_{3}$
Соляную кислоту применяют для получения солей, при паянии, в производстве красок, в приготовлении лекарств.

§26

§26. Соли, их классификация и химические свойства

Вопрос в начале параграфа

✓ Вспомните реакции между классами изученных соединений, в результате которых образуются соли. Как классифицируют эти вещества, как образуются их названия и какими общими свойствами они обладают?

Ответ:

Оксиды делятся на основные и кислотные.
Их названия образуются по схеме: оксид + название элемента + валентность, если она переменная.
Основные оксиды реагируют с кислотами, водой и кислотными оксидами. Кислотные оксиды реагируют со щелочами, водой и основными оксидами.
Основания делятся на растворимые (щелочи) и нерастворимые.
Их названия образуются по схеме: гидроксид + название элемента + валентность, если она переменная.
Щелочи реагируют с кислотными оксидами, кислотами и солями. Нерастворимые основания разлагаются под действием температуры и вступают в реакцию с кислотами.
Кислоты можно классифицировать по следующим признакам:
1. Наличие кислорода: кислородосодержащие и бескислородные.
2. Основность: одноосновные, двухосновные, трехосновные.
3. Растворимость: растворимые и нерастворимые.
4. Летучесть: летучие и нелетучие.
5. Стабильность: стабильные и нестабильные.
Рассмотрим общий способ образования названий кислот.
Бескислородные кислоты: неметалл−о−водородная кислота
Например: HCl − хлороводородная кислота; $H_{2}$S − сероводородная кислота
Кислородсодержащие кислоты: неметалл−ист(н)−ая кислота
Например: $HNO_{2}$ − азотистая кислота; $HNO_{3}$ − азотная кислота.
Кислый вкус, действие на индикаторы, взаимодействие с металлами, основными оксидами, основаниями и солями − все эти свойства являются общими для кислот. Общие свойства кислот определяются наличием в составе их молекул атомов водорода.

Лабораторный опыт 24

1. Ознакомьтесь с коллекцией выданных вам образцов солей. Запишите их формулы, охарактеризуйте физические свойства, в том числе и растворимость в воде. Рассчитайте относительную молекулярную массу одной из выданных вам солей. Рассчитайте массовые доли элементов для этой же соли.

Ответ:

Дано:
$ZnCl_{2}$
$Na_{2}$ $SO_{4}$
$KNO_{3}$
Найти:
Mr ($KNO_{3}$) − ?
ω (K) − ?
ω (N) − ?
ω (O) − ?
Решение:
$ZnCl_{2}$ − соль белого цвета, растворимая в воде.
$Na_{2}$ $SO_{4}$ − соль белого цвета, растворимая в воде.
$KNO_{3}$ − соль белого цвета, растворимая в воде.
Mr ($KNO_{3}$) = 39 + 14 + 3 * 16 = 101
ω = n * Ar : Mr * 100%
ω (K) = 1 * 39 : 101 * 100% = 38,6%
ω (N) = 1 * 14 : 101 * 100% = 13,9%
ω (O) = 3 * 16 : 101 * 100% = 47,5 %
Ответ: Mr ($KNO_{3}$) = 101; ω (K) = 38,6%; ω (N) = 13,9%; ω (O) = 47,5 %

Лабораторный опыт 25

1. Налейте в пробирку 2−3 мл раствора сульфата меди(II) и опустите в него стальную кнопку или скрепку. Что наблюдаете?

Ответ:

Сульфат меди(II) − $CuSO_{4}$
Сталь − Fe
Запишем уравнение реакции:
$CuSO_{4}$ + Fe = $FeSO_{4}$ + Cu
Наблюдается образование красного налета (меди) на скрепке.

Лабораторный опыт 26

1. В три пробирки с растворами хлорида, фосфата и иодида натрия добавьте по нескольку капель раствора нитрата серебра. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Хлорид натрия − NaCl
Фосфат натрия − $Na_{3}$ $PO_{4}$
Йодид натрия − NaI
Нитрат серебра − $AgNO_{3}$
Запишем уравнения реакций:
1) NaCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $NaNO_{3}$
Наблюдается образование белого творожистого осадка − хлорида серебра.
2) $Na_{3}$ $PO_{4}$ + 3$AgNO_{3}$ = $Ag_{3}$ $PO_{4}$ + 3$NaNO_{3}$
Наблюдается образование ярко−желтого осадка − фосфата серебра.
3) NaI + $AgNO_{3}$ = Agl + $NaNO_{3}$
Наблюдается образование желтого осадка − йодида серебра.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение солям, исходя из состава этих соединений. Для каких солей это определение справедливо?

Ответ:

Соли − сложные вещества, состоящие из металла и кислотного остатка.
Это определение солей справедливо только для средних или нормальных солей.
Средние соли, или нормальные соли − это продукты полного замещения атомов водорода в молекуле кислоты атомами металла.

2. Как классифицируют соли? Каковы различия между основными и кислыми солями? В чём их сходство?

Ответ:

В начале XIX в. шведский химик Й. Я. Берцелиус сформулировал определение солей как продуктов реакций кислот с основаниями или соединений, полученных замещением атомов водорода в кислоте на металл. По этому признаку различают соли средние, кислые и основные.
Основные соли − продукты неполного замещения гидроксогрупп в основании на кислотный остаток.
Пример: $(CuOH)_{2}$ $CO_{3}$
Кислые соли − продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл.
Пример: $NaHCO_{3}$
Сходство солей в том, что они состоят из метала, кислотного остатка.

3. Охарактеризуйте растворимость солей в воде.

Ответ:

Растворимость солей в воде приведена в таблице растворимости: Р − растворимые, Н − нерастворимые, М − малорастворимые. Для решения вопроса о растворимости солей можно руководствоваться следующей памяткой:
1) растворимы в воде все соли натрия и калия, а также все нитраты;
2) нерастворимы все фосфаты, карбонаты, силикаты и сульфиды (исключение составляют соединения натрия, калия и аммония);
3) растворимы все хлориды, за исключением AgCl (нерастворим) и $PbCl_{2}$ (малорастворим);
4) растворимы большинство сульфатов, кроме сульфата бария $BaSO_{4}$ (нерастворим), сульфата свинца(II) $PbSO_{4}$ (нерастворим), сульфата кальция $CaSO_{4}$ (малорастворим), сульфата серебра $Ag_{2}$ $SO_{4}$ (малорастворим).

4. Из предложенного перечня выберите формулы солей: $NiCl_{2}$, LiOH, $POCl_{3}$, $SiH_{4}$, $Pb(NO_{3}$ $)_{2}$, $Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$, $SCl_{4}$, $CaSO_{4}$, $Ba_{3}$ $(PO_{4}$ $)_{2}$, $CuSO_{4}$, $Sn(NO_{3}$ $)_{2}$ − и дайте им названия. Укажите, какие из них растворимы, малорастворимы или нерастворимы в воде.

Ответ:

Соли:
1) $NiCl_{2}$ − хлорид никеля(II), растворимая соль
2) $Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$ − нитрат свинца(II), растворимая соль
3) $Fe_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$ − сульфат железа(III), растворимая соль
4) $CaSO_{4}$ − сульфат кальция, малорастворимая соль
5) $Ba_{3}$ $(PO_{4}$ $)_ {2}$ − фосфат бария, нерастворимая соль
6) $CuSO_{4}$ − сульфат меди(II), растворимая соль
7) $Sn(NO_{3}$ $)_{2}$ − нитрат олова(II), растворимая соль

Примените свои знания

5. Запишите уравнения всех возможных реакций, с помощью которых можно получить сульфат цинка.

Ответ:

Запишем уравнения реакций, с помощью которых можно получить сульфат цинка:
1) ZnO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $ZnSO_{4}$ + $H_{2}$O
2) Zn + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $ZnSO_{4}$ + $H_{2}$
3) $Zn(OH)_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $ZnSO_{4}$ + 2$H_{2}$O
4) $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $ZnSO_{4}$ + 2HCl

6. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
C → $CO_{2}$ → $MgCO_{3}$ → MgO → $Mg(NO_{3}$ $)_{2}$ → $Mg(OH)_{2}$ → MgO

Ответ:

C → $CO_{2}$ → $MgCO_{3}$ → MgO → $Mg(NO_{3}$ $)_{2}$ → $Mg(OH)_{2}$ → MgO
1) C + $O_{2}$ → $CO_{2}$
2) $CO_{2}$ + MgO → $MgCO_{3}$
3) $MgCO_{3}$ → $CO_{2}$ + MgO
4) MgO + 2$HNO_{3}$ → $Mg(NO_{3}$ $)_{2}$ + $H_{2}$O
5) $Mg(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2NaOH → $Mg(OH)_{2}$ + 2$NaNO_{3}$
6) $Mg(OH)_{2}$ → MgO + $H_{2}$O

7. Какая масса гидрокарбоната натрия (рыхлителя теста) потребуется для получения 9л газов (н. у.), включая водяные пары?

Ответ:

Дано:
V(газов) = 9 л
Найти: m($NaHCO_{3}$) − ?
Решение:
2$NaHCO_{3}$ = $Na_{2}$ $CO_{3}$ + $CO_{2}$ + $H_{2}$O
n(газов) = V : Vm = 9 л : 22,4 л/моль = 0,4 моль
n($NaHCO_{3}$) = n(газов) = 0,4 моль
m($NaHCO_{3}$) = n * M = 0,4 моль * 84 г/моль = 33,6 г
Ответ: потребуется 33,6 г гидрокарбоната натрия.

Используйте дополнительную информацию

8. Подготовьте сообщение на тему «Значение соды в народном хозяйстве и история содового производства».

Ответ:

Значение соды в народном хозяйстве и история содового производства
В настоящее время сода является ценным сырьем для стекольной, мыловаренной, текстильной, пищевой и других отраслей промышленности. Сода − это первое вещество, которое было получено искусственным путем. Ее производство дало толчок развитию целого ряда отраслей химической промышленности (получению серной кислоты, хлора, некоторых неорганических солей, минеральных удобрений и т. д.).
Сода представляет собой белую, легко растворимую соль. В своем составе она содержит воду, которая испаряется при нагревании или выветривании на воздухе. Такая, полностью потерявшая воду сода называется кальцинированной и является основным сырьем для производства других содовых продуктов.

§27

§27. Генетическая связь между классами неорганических соединений

Вопрос в начале параграфа

✓ Происхождение химических веществ − это результат химических реакций. Какими взаимными превращениями генетически (от греч. genesis − происхождение, возникновение) связаны различные классы веществ?

Ответ:

Более полно многообразие генетических связей между классами неорганических соединений отражает схема 5:

Схема 5
Например, осно́вный оксид можно получить реакцией металла с кислородом:
Mg + $O_{2}$ = MgO
Основание можно получить реакцией осно́вного оксида и воды:
MgO + $H_{2}$O = $Mg(OH)_{2}$

Вопрос (стр.118)

? Запишите уравнения реакций переходов. Возможно, вы сумеете предложить дополнительные связи или варианты переходов (их также отразите уравнениями реакций).
Cu → CuO → $CuSO_{4}$ → $Cu(OH)_{2}$ → CuO → Cu

Ответ:

Cu → CuO → $CuSO_{4}$ → $Cu(OH)_{2}$ → CuO → Cu
1) 2Cu + $O_{2}$ = 2CuO
2) CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O
3) $CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Cu(OH)_{2}$ + $Na_{2}$ $SO_{4}$
4) $Cu(OH)_{2}$ = CuO + $H_{2}$O
5) CuO + $H_{2}$ = Cu + $H_{2}$O

=Лабораторный опыт 27

1. С помощью тигельных щипцов или пинцета нагрейте на пламени спиртовки медную пластину или кусок толстой медной проволоки. Что наблюдаете? Образовавшийся чёрный налёт соскоблите на лист бумаги и пересыпьте в пробирку. Прилейте в неё 2 мл раствора серной кислоты и нагрейте содержимое с помощью держателя для пробирок. Что наблюдаете? К полученному раствору добавьте несколько капель раствора щёлочи. Что наблюдаете? Составьте соответствующие уравнения реакций.

Ответ:

При нагревании медной пластины образуется черный налет − оксид меди(II):
2Cu + $O_{2}$ = 2CuO
При взаимодействии оксида меди(II) с серной кислотой наблюдается растворение оксида и образование раствора голубого цвета:
CuO + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + $H_{2}$O
При добавлении к полученному раствору нескольких капель раствора щёлочи образуется осадок голубого цвета − гидроксид меди(II):
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $Cu(OH)_{2}$

Проверьте свои знания

1. Как классифицируют простые вещества? Как классифицируют сложные вещества? Назовите признаки генетического ряда.

Ответ:

Простые вещества делятся на три класса: металлы, неметаллы, благородные газы.
Сложные вещества тоже делят на три класса: бинарные соединения, гидроксиды, соли.
Генетический ряд металла отражает взаимосвязь веществ разных классов, образованных одним и тем же химическим элементом − металлом.
Генетический ряд неметалла отражает взаимосвязь веществ разных классов, образованных одним и тем же химическим элементом − неметаллом.

Примените свои знания

2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
S → X → $H_{2}$ $SO_{3}$ → $Na_{2}$ $SO_{3}$ → X

Ответ:

1) S + $O_{2}$ → $SO_{2}$
2) $SO_{2}$ + $H_{2}$O → $H_{2}$ $SO_{3}$
3) $H_{2}$ $SO_{3}$ + 2NaOH → $Na_{2}$ $SO_{3}$ + 2$H_{2}$O
4) $Na_{2}$ $SO_{3}$ → $SO_{2}$ + $Na_{2}$O
X = $SO_{2}$ − единственное решение.

3. В схеме превращений
$SO_{2}$ $\overset{X_{1}}{→}$ $SO_{3}$ $\overset{X_{2}}{→}$ $H_{2}$ $SO_{4}$ $\overset{X_{3}}{→}$ $Na_{2}$ $SO_{4}$
веществами $X_{1}$, $X_{2}$ и $X_{3}$ являются соответственно:
1) $O_{2}$, $H_{2}$O, NaOH
2) $NO_{2}$, $H_{2}$, NaCl
3) $O_{2}$, $H_{2}$O, $N_{2}$
4) $O_{2}$, $H_{2}$, $NH_{3}$ * $H_{2}$O
Запишите уравнения реакций, соответствующих приведённой цепочке превращений.

Ответ:

Ответ: 1) $X_{1}$ = $O_{2}$, $X_{2}$ = $H_{2}$O, $X_{3}$ = NaOH.
Запишем уравнения реакций:
1) 2$SO_{2}$ + $O_{2}$ = 2$SO_{3}$
2) $SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$
3) $H_{2}$ $SO_{4}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$O

4. В цепочке превращений
Ca → $X_{1}$ → $Ca(OH)_ {2}$ → $X_{2}$ → CaO → $X_{3}$ → AgCl
веществами $X_{1}$, $X_{2}$ и $X_{3}$ являются соответственно:
1) CaO, $CaCO_{3}$, $CaCl_{2}$
2) $CaSO_{4}$, $CaCO_{3}$, $CaCl_{2}$
3) CaO, $CaSO_{4}$, $CaCl_{2}$
4) CaO, $Ca(HCO_{3}$ $)_{2}$, $CaCO_{3}$
Запишите уравнения реакций, соответствующих приведённой цепочке превращений

Ответ:

Ответ: 1) $X_{1}$ = CaO, $X_{2}$ = $CaCO_{3}$, $X_{3}$ = $CaCl_{2}$
Запишем уравнения реакций:
1. 2Ca + $O_{2}$ = 2CaO
2. CaO + $H_{2}$O = $Ca(OH)_{2}$
3. $Ca(OH)_{2}$ + $K_{2}$ $CO_{3}$ = $CaCO_{3}$ + 2KOH
4. $CaCO_{3}$ = CaO + $CO_{2}$
5. CaO + 2HCl = $CaCl_{2}$ + $H_{2}$O
6. $CaCl_{2}$ + 2$AgNO_{3}$ = 2AgCl + $Ca(NO_{3}$ $)_{2}$

5. Найдите массу осадка, который выпадает при сливании 807 г 20 %−ного раствора нитрата свинца(II) с раствором, содержащим избыток иодида калия.

Ответ:

Дано:
$m_{р-ра}$ ($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) = 807 г
ω = 20%
Найти:
$m_{(осадка)}$ − ?
Решение:
$Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$ + 2KI = $PbI_{2}$↓ + 2$KNO_{3}$
m($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) = $m_{р-ра}$ ($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) * ω
m($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) = 807г * 0,2 = 161 г
n($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) = m : M = 161 г : 331 г/моль = 0,49 моль
n($PbI_{2}$) = n($Pb(NO_{3}$ $)_ {2}$) = 0,49 моль
m($PbI_{2}$) = n * M = 0,49 моль * 461 г/моль = 224,8 г
Ответ: масса осадка − 224,8 г.

6. Какие из перечисленных веществ взаимодействуют с соляной кислотой: магний, оксид меди(II), гидроксид меди(II), медь, нитрат магния, гидроксид железа(III), оксид кремния(IV), нитрат серебра, сульфид железа(II)? Запишите уравнения возможных реакций.

Ответ:

С соляной кислотой взаимодействуют:
1) магний,
2) оксид меди(II),
3) гидроксид меди(II),
4) гидроксид железа(III),
5) нитрат серебра,
6) сульфид железа(II).
Уравнения реакций:
1) 2HCl + Mg = $MgCl_{2}$ + $H_{2}$
2) 2HCl + CuO = $CuCl_{2}$ + $H_{2}$O
3) 2HCl + $Cu(OH)_{2}$ = $CuCl_{2}$ + 2$H_{2}$O
4) HCl + $AgNO_{3}$ = AgCl + $HNO_{3}$
5) 2HCl + FeS = $FeCl_{2}$ + $H_{2}$S
6) 3HCl + $Fe(OH)_{3}$ = $FeCl_{3}$ + 3$H_{2}$O

7. Какие из перечисленных веществ взаимодействуют с гидроксидом натрия: оксид углерода(IV), гидроксид кальция, оксид меди(II), нитрат меди(II), хлорид аммония, кремниевая кислота, сульфат калия? Запишите уравнения возможных реакций, назовите продукты реакций.

Ответ:

С гидроксидом натрия взаимодействуют:
1) оксид углерода(IV),
2) нитрат меди(II),
3) хлорид аммония,
4) кремниевая кислота.
Уравнения реакций:
1) 2NaOH + $CO_{2}$ = $Na_{2}$ $CO_{3}$ + $H_{2}$O
2) 2NaOH + $Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ = $Cu(OH)_{2}$ + 2$NaNO_{3}$
3) NaOH + $NH_{4}$Cl = NaCl + $NH_{3}$ + $H_{2}$O
4) 2NaOH + $H_{2}$ $SiO_{3}$ = $Na_{2}$ $SiO_{3}$ + 2$H_{2}$O

Используйте дополнительную информацию

8. Предложите свою классификацию химических веществ и генетической связи между классами неорганических соединений.

Ответ:

Простые вещества можно классифицировать на металлы и неметаллы, сложные вещества на бинарные соединения, гидроксиды и соли.
Генетическая связь между классами неорганических соединений:

Практическая работа 7

Вопрос в начале работы

✓ Какие задачи можно решать с помощью химического эксперимента?

Ответ:

С помощью химического эксперимента можно решать экспериментальные химические задачи.

Реакция нейтрализации

1. Реакция нейтрализации. С помощью выданных растворов−реактивов (гидроксид натрия, серная кислота, азотная кислота, сульфат меди(II), фенолфталеин) проведите четыре возможные реакции нейтрализации. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Дано: NaOH, $H_{2}$ $SO_{4}$, $HNO_{3}$, $CuSO_{4}$, фенолфталеин.
Запишем уравнения реакций:
1) 2NaOH + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$H_{2}$O
2) NaOH + $HNO_{3}$ = $NaNO_{3}$ + $H_{2}$O
3) Получим гидроксид меди(II):
2NaOH + $CuSO_{4}$ = $Cu(OH)_{2}$ + $Na_{2}$ $SO_{4}$
4) Имея гидроксид меди(II), запишем еще 2 реакции нейтрализации:
$Cu(OH)_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $CuSO_{4}$ + 2$H_{2}$O
$Cu(OH)_{2}$ + 2$HNO_{3}$ = $Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2$H_{2}$O

Получение соединений

2. Получение соединений. С помощью выданных растворов−реактивов (гидроксид натрия, хлорид бария, сульфат меди (II), соляная кислота) и твёрдых веществ (железо, карбонат натрия) получите четыре соли, щёлочь и нерастворимое основание, одну кислоту и один металл. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Дано: NaOH, $BaCl_{2}$, $CuSO_{4}$, HCl, Fe, $Na_{2}$ $CO_{3}$,
• Запишем уравнения реакций получения 4 солей:
1) $BaCl_{2}$ + $Na_{2}$ $CO_{3}$ = $BaCO_{3}$ + 2NaCl
$BaCO_{3}$ − соль
NaCl − соль
2) $BaCl_{2}$ + $CuSO_{4}$ = $BaSO_{4}$ + $CuCl_{2}$
$BaSO_{4}$ − соль
$CuCl_{2}$ − соль
• Запишем уравнение реакции получения нерастворимого основания:
$CuSO_{4}$ + 2NaOH = $Cu(OH)_{2}$ + $Na_{2}$ $SO_{4}$
• Запишем уравнение реакции получения металла:
$CuSO_{4}$ + Fe = $FeSO_{4}$ + Cu
• Запишем уравнение реакции получения кислоты:
$Na_{2}$ $CO_{3}$ + 2HCl = 2NaCl + $H_{2}$ $CO_{3}$ (угольная кислота нестабильная, поэтому сразу распадется на углекислый газ и воду)
• Запишем уравнение реакции получения щелочи:
NaOH + $BaCl_{2}$ = реакция не идет, так как не образуется осадок или газ, следовательно, щелочь получить нельзя.

Идентификация кислоты

3. Идентификация кислоты. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав серной кислоты. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

Кислую среду мы можем подтвердить с помощью индикатора лакмуса. При добавлении индикатора раствор приобретает красную окраску.
$H_{2}$ $SO_{4}$ = 2$H^{+}$ + $SO_{4}^{2-}$
Качественной реакцией на анион $SO_{4}^{2-}$ является реакция с гидроксидом бария, образуется осадок белого цвета − сульфат бария.
$H_{2}$ $SO_{4}$ + $Ba(OH)_{2}$ = $BaSO_{4}$ + 2$H_{2}$O

Идентификация основания

4. Идентификация основания. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав гидроксида кальция, выданного вам в виде известковой воды. Запишите уравнения проведённых реакций.

Ответ:

Щелочную среду мы можем подтвердить с помощью индикатора фенолфталеина. При добавлении индикатора раствор приобретает малиновую окраску.
$Ca(OH)_{2}$ = $Ca^{2+}$ + 2$OH^{-}$
Качественной реакцией на катион $Ca^{2+}$ является реакция с карбонатом, так как образуется осадок белого цвета − карбонат.
$Ca(OH)_{2}$ + $Na_{2}$ $CO_{3}$ = $CaCO_{3}$ + 2NaOH

Идентификация солей

5. Идентификация солей. Используя необходимые реактивы, проведите реакции, подтверждающие качественный состав: а) хлорида бария; б) сульфата аммония. Запишите уравнения реакций.

Ответ:

а) Качественная реакция на хлорид ион − реакция с нитратом серебра.
$BaCl_{2}$ + 2$AgNO_{3}$ = $Ba(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2AgCl
В результате реакции образуется белый творожистый осадок − хлорид серебра.

б) Качественная реакция на сульфат ион − реакция с гидроксидом бария.
$(NH_{4}$ $)_{2}$ $SO_{4}$ + $Ba(OH)_{2}$ = $BaSO_{4}$ + 2$NH_{3}$ + 2$H_{2}$O
В результате реакции образуется белый осадок − сульфат бария.

§28

ГЛАВА IV. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Строение атома

§28. Естественные семейства химических элементов. Амфотерность

Вопрос в начале параграфа

✓ С представителями естественных семейств химических элементов вы уже знакомились на протяжении курса. Это щелочные и щёлочноземельные металлы, галогены и инертные газы. Что объединяет элементы в соответствующие семейства?

Ответ:

Щелочные металлы − это элементы IA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева. Их простые вещества представляют собой серебристо−белые металлы, хорошо проводящие теплоту и электрический ток, мягкие (легко режутся ножом), очень активные (взаимодействуют с компонентами воздуха), а потому их хранят под слоем керосина (литий − под слоем вазелина).
Щёлочноземельные металлы − это элементы IIA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева, начиная с Ca. Простые вещества, образованные этими элементами, представляют собой лёгкие, серебристо−белые металлы.
Галогены − фтор, хлор, бром, йод, астат, теннессин. Их простые вещества состоят из двухатомных молекул. Подобно щелочным металлам, которые являются самыми активными среди металлов, семейство галогенов включает в себя самые активные неметаллы.
Инертные газы − это элементы VIIIA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева. Своё название они получили из−за чрезвычайно малой химической активности.

Лабораторный опыт 28

1. В две пробирки налейте примерно по 1 мл раствора сульфата алюминия. В каждую пробирку добавляйте по каплям раствор гидроксида натрия до появления белого студенистого осадка. Осадок какого вещества вы получили? В одну пробирку добавьте соляную кислоту, а в другую − избыток раствора щёлочи. Что наблюдаете?

Ответ:

Сульфат алюминия − $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_ {3}$
Гидроксид натрия − NaOH
Соляная кислота − HCl
Запишем уравнение реакции:
$Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + 3NaOH = 3$Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Al(OH)_ {3}$
Мы получили осадок белого цвета − гидроксид алюминия.
$Al(OH)_ {3}$ + 3HCl = $AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
$Al(OH)_ {3}$ + NaOH = Na[$Al(OH)_{4}$]
При добавлении соляной кислоты в одну пробирку и избытка щелочи в другую наблюдается растворение осадка в обеих пробирках.

Проверьте свои знания

1. Какие общие свойства лежат в основе объединения металлов в группу щелочных? Какие закономерности наблюдаются в этой группе с ростом относительной атомной массы металла?

Ответ:

Щелочные металлы − это элементы IA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева. Их простые вещества представляют собой серебристо−белые металлы, хорошо проводящие теплоту и электрический ток, мягкие (легко режутся ножом), очень активные (взаимодействуют с компонентами воздуха), а потому их хранят под слоем керосина (литий − под слоем вазелина). С увеличением значения относительной атомной массы, как правило, плотность их возрастает от лития к цезию, а температура плавления, наоборот, уменьшается.

2. Какие общие свойства лежат в основе объединения металлов в группу щёлочноземельных? Какие закономерности наблюдаются в этой группе с ростом относительной атомной массы металла?

Ответ:

Щёлочноземельные металлы − это элементы IIA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева, начиная с Ca. Простые вещества, образованные этими элементами, представляют собой лёгкие, серебристо−белые металлы. Они значительно твёрже щелочных металлов. Легко взаимодействуют с кислородом воздуха, поэтому, как и щелочные металлы, хранятся под слоем керосина или в запаянных сосудах. Гидроксиды щёлочноземельных металлов также представляют собой щёлочи и могут быть получены взаимодействием соответствующих металлов и их оксидов с водой.
С увеличением относительной атомной массы, их плотность возрастает, а температура плавления уменьшается.

3. Какие общие свойства лежат в основе объединения элементов в группу галогенов? Какие закономерности наблюдаются в этой группе с ростом относительной атомной массы галогена?

Ответ:

Галогены − фтор, хлор, бром, йод, астат, теннессин. Их простые вещества состоят из двухатомных молекул. Подобно щелочным металлам, которые являются самыми активными среди металлов, семейство галогенов включает в себя самые активные неметаллы. Первые два галогена (фтор и хлор) − это газы: фтор − светло−жёлтого цвета, хлор − жёлто−зелёного. Бром представляет собой бурую жидкость, а йод − тёмно−серые кристаллы с металлическим блеском. Нетрудно заметить, что плотность, температура плавления и температура кипения у галогенов возрастают с ростом относительной атомной массы. Цвет простых веществ становится более интенсивным.

4. Какие общие свойства лежат в основе объединения элементов в группу инертных газов? Почему эту группу правильнее называть благородными газами? Какие закономерности наблюдаются в группе с ростом относительной атомной массы газа?

Ответ:

Инертные газы − это элементы VIIIA−группы периодической таблицы Д. И. Менделеева. Своё название они получили из−за чрезвычайно малой химической активности. До сих пор неизвестны соединения гелия и неона. Остальные элементы этой группы образуют соединения в особых условиях, поэтому более точно следует называть это естественное семейство элементов благородными газами. Особенностью их существования в форме простых веществ являются отдельные атомы, а не молекулы.
С ростом относительной атомной массы повышается температура кипения.

5. Что такое амфотерность? Приведите примеры амфотерных оксидов и гидроксидов. Запишите уравнения химических реакций, иллюстрирующие свойства оксида и гидроксида выбранного вами элемента.

Ответ:

Амфотерность − это свойство веществ проявлять кислотные или основные свойства в зависимости от природы второго реагента, принимающего участие в реакции.
Примеры амфотерных оксидов: $Al_{2}$ $O_{3}$, $Cr_{2}$ $O_{3}$, ZnO.
Примеры амфотерных гидроксидов: $Al(OH)_{3}$, $Cr(OH)_{3}$, $Zn(OH)_ {2}$.
Уравнения реакций:
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 6HCl = 2$AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 2NaOH + 3$H_{2}$O = 2Na[$Al(OH)_ {4}$]
$Al(OH)_{3}$ + 3HCl = $AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
$Al(OH)_ {3}$ + NaOH = Na[$Al(OH)_{4}$]

Примените свои знания

6. Напишите формулы высших оксидов (т. е. оксидов, в которых элемент проявляет свою высшую валентность) и соответствующих им гидроксидов следующих химических элементов: натрий, магний, алюминий, азот, сера, углерод. Укажите характер каждого вещества, подтвердите его уравнениями соответствующих реакций.

Ответ:

Высший оксид Гидроксид
$Na_{2}$O NaOH
MgO $Mg(OH)_{2}$
$Al_{2}$ $O_{3}$ $Al(OH)_{3}$
$N_{2}$ $O_{5}$ $HNO_{3}$
$SO_{3}$ $H_{2}$ $SO_{4}$
$CO_{2}$ $H_{2}$ $CO_{3}$
Уравнения реакций:
1) $Na_{2}$O + $H_{2}$O = 2NaOH
Оксид натрия проявляет осно́вный характер.
2) MgO + $H_{2}$O = $Mg(OH)_ {2}$
Оксид магния проявляет осно́вный характер.
3) $Al_{2}$ $O_{3}$ + 6HCl = 2$AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 2NaOH + 3$H_{2}$O = 2Na[$Al(OH)_ {4}$]
Так как оксид алюминия вступает в реакции и с кислотами, и со щелочами, он проявляет амфотерный характер.
4) $N_{2}$ $O_{5}$ + $H_{2}$O = 2$HNO_{3}$
Оксид азота(V) проявляет кислотный характер.
5) $SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$
Оксид серы(VI) проявляет кислотный характер.
6) $CO_{2}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $CO_{3}$
Оксид углерода(IV) проявляет кислотный характер.

7. Запишите уравнения химических реакций между веществами: а) оксид стронция и вода; б) оксид марганца(VII) и вода; в) гидроксид калия и сульфат меди(II); г) гидроксид цинка и серная кислота; д) гидроксид цинка и гидроксид натрия.

Ответ:

а) SrO + $H_{2}$O = $Sr(OH)_ {2}$
б) $Mn_{2}$ $O_{7}$ + 7$H_{2}$O = 2$Mn(OH)_ {7}$
в) 2KOH + $CuSO_{4}$ = $Cu(OH)_{2}$ + $K_{2}$ $SO_{4}$
г) $Zn(OH)_{2}$ + $H_{2}$ $SO_{4}$ = $ZnSO_{4}$ + 2$H_{2}$O
д) $Zn(OH)_{2}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ [$Zn(OH)_{4}$]

8. Образуется ли осадок при добавлении 50 г 2 %−ного раствора сульфата цинка к 40 г 8 %−ного раствора гидроксида калия? Ответ подтвердите расчётами.

Ответ:

Дано:
$m_{р-ра}$ ($ZnSO_{4}$) = 50 г
ω = 2%
$m_{р-ра}$ (NaOH) = 40 г
ω = 8%
Найти: осадок − ?
Решение:
Если гидроксид натрия в избытке, то осадок будет сразу же растворяться и его не будет. Если же соотношение сульфата цинка и гидроксида натрия 1 : 2, то осадок будет.
m ($ZnSO_{4}$) = $m_{р-ра}$ ($ZnSO_{4}$) * ω
m ($ZnSO_{4}$) = 50 г * 0,02 = 1 г
n ($ZnSO_{4}$) = m : M
n ($ZnSO_{4}$) = 1 г : 161 г/моль = 0,006 моль
m (KOH) = $m_{р-ра}$ (NaOH) * ω
m (KOH) = 40 г * 0,08 = 3,2 г
n (KOH) = m : M
n (KOH) = 3,2 г : 56 г/моль = 0,057 моль
n ($ZnSO_{4}$) : n (KOH) = 0,006 моль : 0,057 моль
Следовательно, щелочь в избытке, значит осадка не будет.
Ответ: осадок не образуется.

9. Массовая доля марганца в основном оксиде равна 77,46 %, а в кислотном − 49,55%. Определите формулы оксидов.

Ответ:

Дано:
$ω_{осн.}$ (Mn) = 77,46%
$ω_{кисл.}$ (Mn) = 49,55%
Найти:
формулы − ?
Решение:
$ω_{осн.}$ (O) = 100% − 77,46% = 22,54%
$n_{осн.}$ (Mn) = $ω_{осн.}$ (Mn) : Ar (Mn) = 77, 46% : 55 = 1,41
$n_{осн.}$ (O) = $ω_{осн.}$ (O) : Ar (O) = 22,54% : 16 = 1,41
$n_{осн.}$ (Mn) : $n_{осн.}$ (O) = 1,41 : 1,41 = 1 : 1
Следовательно, формула основного оксида: MnO.
$ω_{кисл.}$ (O) = 100% − 49,55% = 50,45%
$n_{кисл.}$ (Mn) = $ω_{кисл.}$ (Mn) : Ar (Mn) = 49,55% : 55 = 0,9
$n_{кисл.}$ (O) = $ω_{кисл.}$ (O) : Ar (O) = 50,45% : 16 = 3,15
$n_{кисл.}$ (Mn) : $n_{кисл.}$ (O) = 0,9 : 3,15 = 2 : 7
Следовательно, формула кислотного оксида: $Mn_{2}$ $O_{7}$.
Ответ: формулы − MnO; $Mn_{2}$ $O_{7}$.

Выразите свое мнение

10. Аргументируйте свою точку зрения на порядок добавления реагентов друг к другу при получении амфотерного гидроксида в ходе лабораторного опыта 28, который вы проводили на уроке. Что произойдёт, если изменить порядок добавления реактивов: к раствору щёлочи (гидроксида натрия) добавлять по каплям раствор соли (сульфата алюминия)?

Ответ:

Для получения амфотерного гидроксида необходимо добавлять щелочь по каплям к раствору соли, так как если будет избыток щелочи, то амфотерный гидроксид растворится.
Запишем уравнения реакций:
$Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$ + 3NaOH = 3$Na_{2}$ $SO_{4}$ + 2$Al(OH)_ {3}$
Но в избытке гидроксида натрия осадок растворяется:
$Al(OH)_ {3}$ + NaOH = Na[$Al(OH)_{4}$]

§29

§29. Открытие периодического закона Д.И.Менделеева

Вопрос в начале параграфа

✓ Возьмите 20 карточек, на которых записаны символы первых двадцати химических элементов периодической системы с указанием относительной атомной массы, характера простого вещества (металла или неметалла) и формулы высших оксида и гидроксида (основания, кислородсодержащей кислоты или амфотерного гидроксида). Расположите карточки в один горизонтальный ряд в порядке возрастания относительной атомной массы элементов и проанализируйте его. В отличие от монотонно возрастающей атомной массы, свойства элементов в полученном ряду изменяются периодически: натрий похож на литий, магний − на бериллий, алюминий − на бор и т. д. Расположите карточки элементов со сходными свойствами друг под другом. Почему карточки «Калий» и «Аргон» нарушают порядок возрастания относительной атомной массы элементов (калий имеет меньшее значение относительной атомной массы, чем аргон)?

Ответ:

Расположим элементы в порядке возрастания относительной атомной массы: H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, K, Ca.
Расположим карточки элементов со сходными свойствами друг под другом:

Калий является щелочным металлом, а аргон – инертным газом, поэтому аргон был расположен перед калием, т. е. в VIIIA группе, а калий – в IA группе.

Проверьте свои знания

1. Какие признаки были положены Д. И. Менделеевым в основу классификации химических элементов?

Ответ:

В основу своей работы по классификации химических элементов Менделеев положил два основных и постоянных признака химических элементов: величину их относительной атомной массы и свойства образованных ими веществ.

2. Как был открыт периодический закон и как он формулировался Д. И. Менделеевым?

Ответ:

Расположив все химические элементы в порядке возрастания их относительных атомных масс (раньше эту величину называли атомными весами), Д. И. Менделеев заметил, что в такой последовательности имеются участки, в которых свойства элементов и образованных ими веществ изменяются сходным образом. Рассмотрим эти закономерности, используя современные термины:
1) Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее ярко выражены у галогенов.
2) Валентность элементов в высших оксидах возрастает от I до VII (VIII только для осмия и рутения).
3) Валентность неметаллов в летучих водородных соединениях сначала возрастает, а затем уменьшается.
На основании анализа закономерностей Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон, который звучит так:
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс.

3. Как изменяются в периоде с ростом относительной атомной массы:
− металлические свойства;
− неметаллические свойства;
− валентность элементов в высших оксидах;
− валентность элементов в высших гидроксидах;
− характер высших гидроксидов?

Ответ:

− Металлические свойства ослабевают.
− Неметаллические свойства усиливаются.
− Валентность элементов в высших оксидах возрастает.
− Валентность элементов в высших гидроксидах возрастает.
− Характер высших гидроксидов: Основный → Амфотерный → Кислотный.

Примените свои знания

4. Расположите элементы в порядке возрастания металлических свойств:
а) N, O, B; б) Sb, N, As; в) Cl, Al, P; г) Mg, Ca, Be

Ответ:

а) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) O
2) N
3) B

б) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) N
2) As
3) Sb

в) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) Cl
2) P
3) Al

г) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) Be
2) Mg
3) Ca

5. Расположите оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств: а) $N_{2}$ $O_{5}$, BеO, $CO_{2}$; б) MgO, $Na_{2}$O, $Al_{2}$ $O_{3}$; в) MgO, CaO, BeO.

Ответ:

а) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) $N_{2}$ $O_{5}$
2) $CO_{2}$
3) BеO

б) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) $Al_{2}$ $O_{3}$
2) MgO
3) $Na_{2}$O

в) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) BeO
2) MgO
3) CaO

6. Расположите гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств: а) $Mg(OH)_{2}$, $Ca(OH)_{2}$, $Be(OH)_{2}$; б) $HClO_{4}$, $H_{2}$ $SiO_{3}$, $H_{3}$ $PO_{4}$.

Ответ:

а) Расположим гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств:
1) $Ca(OH)_{2}$
2) $Mg(OH)_{2}$
3) $Be(OH)_{2}$

б) Расположим гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств:
1) $H_{2}$ $SiO_{3}$
2) $H_{3}$ $PO_{4}$
3) $HClO_{4}$

Используйте дополнительную информацию

7. Названия каких элементов связаны с Россией и русскими? Подготовьте сообщение «Русское начало в названиях химических элементов».

Ответ:

Химические элементы, названия которых связаны с Россией.
Рутений – назван в честь России
Дубний – назван в честь российского наукограда Дубны.
Самарий – назван в честь русского горного инженера В. Е. Самарского.
Менделевий – назван в честь Д. И. Менделеева.
В Периодической таблице Д. И. Менделеева есть ряд химических элементов, названия которых так или иначе связаны с Россией. Одни из них ясно дают понять, в честь кого или чего их назвали, другие же ничем себя не выдают.
Это рутений, менделевий, самарий и дубний.
Самарий – это металл из группы лантаноидов. Порядковый номер в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева – 62.
Данный элемент был выделен из минерала самарскита, который, в свою очередь, был назван в честь русского горного инженера и полковника Василия Евграфовича Самарского.
Рутений − химический элемент с атомным номером 44. Представляет собой переходный металл платиновой группы серебристого цвета. Используется в электронике, химии, для создания износостойких электрических контактов, резисторах. Добывается из платиновой руды.
Менделевий − синтезированный химический элемент с атомным номером 101. Представляет собой высокорадиоактивный металл.
Дубний − синтезированный химический элемент с атомным номером 105, радиоактивный металл. Наиболее стабильный из изотопов имеет период полураспада около 1 часа.

8. Подготовьте сообщение по теме «Из истории открытия периодического закона».

Ответ:

Из истории открытия периодического закона
Открытие периодического закона химических элементов нашим великим соотечественником Д. И. Менделеевым ознаменовало начало новой эпохи в развитии естественных наук, особенно химии и физики.
Открытию периодического закона химических элементов предшествовал трудный и сложный путь поисков. "Систематическое распределение элементов, − писал Менделеев, − подвергалось в истории нашей науки многим разнообразным превращениям". Открытию периодического закона предшествовало накопление знаний о веществах и их свойствах. По мере открытия новых химических элементов, изучения состава свойств их соединений появлялись первые попытки классификации элементов по каким−либо признакам. В общей сложности Д. И. Менделеевым было предпринято более 50 попыток классификации химических элементов. Ни одна из этих попыток не привела к созданию системы, отражающей взаимосвязь элементов.
Днем рождения великого закона считается 1 марта 1869 год.

§30

§30. Основные сведения о строении атома

Вопрос в начале параграфа

✓ В переводе с греческого «атом» означает «неделимый». Соответствует ли это действительности?

Ответ:

Да, это соответствует действительности. Атом — это наименьшая электронейтральная частица химического элемента, состоящая из ядра и электронной оболочки.

Проверьте свои знания

1. Какие элементарные частицы составляют ядро атома? Как определить заряд ядра атома, количество протонов в ядре, количество нейтронов, массовое число элемента?

Ответ:

Ядро атома образовано элементарными частицами двух видов: протонами и нейтронами.
Заряд ядра атома численно равен количеству протонов.
Число протонов в ядре равно числу электронов в электронной оболочке.
Количество нейтронов можно рассчитать по формуле: массовое число − количество протонов.
Масса ядра атома численно равна сумме протонов и нейтронов. Эту величину называют массовым числом атома.

2. Сравните между собой элементарные частицы, т. е. найдите общее и различия между протоном и нейтроном, протоном и электроном.

Ответ:

Сравним между собой элементарные частицы.
Протон:
1) Масса: 1,67 * $10^{-27}$ кг.
2) Заряд: +1.
3) Число протонов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева
Нейтрон:
1) Масса: 1,67 * $10^{-27}$ кг.
2) Заряд: 0.
3) Число нейтронов в атоме находят по формуле N = A – Z, где A − это массовое число, Z − количество протонов.
Электрон:
1) Масса: 9,11 * $10^{-31}$ кг.
2) Заряд: −1.
3) Число электронов в атоме соответствует порядковому номеру элемента в периодической системе Д. И. Менделеева.

3. Что называют изотопами? Запишите обозначения изотопов водорода, хлора и калия.

Ответ:

Атомы одного химического элемента, содержащие различное число нейтронов в ядре и, следовательно, имеющие различные массовые числа, называются изотопами.
$^{35}_{17}$Cl, $^{37}_{17}$Cl − обозначение изотопов хлора.
$^{1}_{1}$H, $^{2}_{1}$H, $^{3}_ {1}$H − обозначение изотопов водорода.
$^{39}_ {19}$K, $^{40}_{19}$K − обозначение изотопов калия.

Примените свои знания

4. Рассчитайте число нейтронов в ядрах атомов: $^{15}$N, $^{19}$F, $^{27}$Al, $^{37}$Cl, $^{108}$Ag.

Ответ:

Посчитаем количество нейтронов по формуле: A = Z + N, где Z − массовое число, N − количество протонов.
Значение N и Z можно узнать по таблице Д. И. Менделеева.
$^{15}$N: 15 − 7 = 8
$^{19}$F: 19 − 9 = 10
$^{27}$Al: 27 − 13 = 14
$^{37}$Cl: 37 − 17 = 20
$^{108}$Ag: 108 − 47 = 61

5. Вместо символа «X» запишите соответствующее число или символ химического элемента: $^{24}_{X}$Mg, $^{52}_{24}$X, $_{X}$K, $_{14}$X.

Ответ:

$^{24}_ {X}$Mg: X − это количество протонов, или порядковый номер, это значение можно узнать по таблице Менделеева.
Ответ: X = 12.
$^{52}_ {24}$X: нам известно массовое число и количество протонов, то есть порядковый номер элемента, элемент можем узнать по таблице Менделеева.
Ответ: X − хром (Cr).
$_ {X}$K: X − это количество протонов, или порядковый номер, это значение можно узнать по таблице Менделеева.
Ответ: X = 19.
$_{14}$X: нам известно количество протонов, то есть порядковый номер элемента, элемент можем узнать по таблице Менделеева.
Ответ: X − кремний (Si).

6. Определите, сколько различных молекул хлороводорода можно составить из природного изотопа водорода
$^{1}_ {1}$H и двух природных изотопов хлора − $^{35}_ {17}$Cl и $^{37}_{17}$Cl. Рассчитайте их относительные молекулярные массы.

Ответ:

Дано:
$^{1}_ {1}$H,
$^{35}_{17}$Cl,
$^{37}_{17}$Cl
Найти:
Mr − ?
Решение:
$^{1}_ {1}$H + $^{35}_{17}$Cl = HCl
Mr = 1 + 35 = 36
$^{1}_{1}$H + $^{37}_{17}$Cl = HCl
Mr = 1 + 37 = 38
Ответ: можно составить 2 молекулы хлороводорода.

7. Относительная атомная масса брома, приведённая в таблице Д. И. Менделеева, равна 80. Однако изотопа с таким массовым числом не существует. В природе бром представлен изотопами $^{79}$Br и $^{81}$Br. Рассчитайте число нейтронов в ядрах этих изотопов.

Ответ:

Рассчитаем число нейтронов в ядрах этих изотопов по формуле: N = A − Z, где A − массовое число; Z − количество протонов.
По таблице Менделеева узнаем, что Z = 35.
$^{79}$Br: 79 − 35 = 44
$^{81}$Br: 81 − 35 = 46

8. Определите количество протонов, нейтронов и электронов в атомах следующих изотопов: а) $^{34}_{16}S$; б) $^{11}_{5}B$; в) $^{13}_{6}C$; г) $^{79}_{35}Br$; д) $^{3}_{1}H$

Ответ:

а) Количество нейтронов рассчитывается по формуле: N = A − Z, где N − количество нейтронов, A − массовое число; Z − количество протонов.
Количество протонов равняется количеству электронов и порядковому номеру.
$^{34}_{16}S$
N = 34 − 16 = 18
Z = e = 16

б) Количество нейтронов рассчитывается по формуле: N = A − Z, где N − количество нейтронов, A − массовое число; Z − количество протонов.
Количество протонов равняется количеству электронов и порядковому номеру.
$^{11}_{5}B$
N = 11 − 5 = 6
Z = e = 5

в) Количество нейтронов рассчитывается по формуле: N = A − Z, где N − количество нейтронов, A − массовое число; Z − количество протонов.
Количество протонов равняется количеству электронов и порядковому номеру.
$^{13}_{6}C$
N = 13 − 6 = 7
Z = e = 6

г) Количество нейтронов рассчитывается по формуле: N = A − Z, где N − количество нейтронов, A − массовое число; Z − количество протонов.
Количество протонов равняется количеству электронов и порядковому номеру.
$^{79}_{35}Br$
N = 79 − 35 = 44
Z = e = 35

д) Количество нейтронов рассчитывается по формуле: N = A − Z, где N − количество нейтронов, A − массовое число; Z − количество протонов.
Количество протонов равняется количеству электронов и порядковому номеру.
$^{3}_{1}H$
N = 3 − 1 = 2
Z = e = 1

Используйте дополнительную информацию

9. Подготовьте сообщение и презентацию на тему «Эволюция представлений о сложном строении атома».

Ответ:

Эволюция представлений о сложном строении атома
Модели атомов:
1) Кусочки материи − Демокрит полагал, что свойства того или иного вещества определяются формой, массой и другими характеристиками образующих его атомов.

2) Модель атома Томпсона (модель «Пудинг с изюмом»). Томпсон предложил рассматривать атом как некоторое положительно заряженное тело с заключёнными внутри него электронами.

3) Ранняя планетарная модель атома Нагаоки. В 1904 году японский физик Хантаро Нагаока предложил модель атома, построенную по аналогии с планетой Сатурн: вокруг маленького положительного ядра по орбитам вращались электроны, объединённые в кольца.

4) Планетарная модель атома Бора−Резерфорда. В 1911 году Эрнест Резерфорд пришёл к выводу, что атом представляет собой подобие планетарной системы, в которой электроны движутся по орбитам вокруг расположенного в центре атома тяжёлого положительно заряженного ядра («модель атома Резерфорда»). Для объяснения стабильности атомов Нильсу Бору пришлось ввести постулаты, которые сводились к тому, что электрон в атоме, находясь в некоторых специальных энергетических состояниях, не излучает энергию («модель атома Бора−Резерфорда»).

5) Квантово−механическая модель атома. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов и окружено отрицательно заряженными электронами. Однако представления квантовой механики не позволяют считать, что электроны движутся вокруг ядра по сколько−нибудь определённым траекториям (неопределенность координаты электрона в атоме может быть сравнима с размерами самого атома).

§31

§31. Строение электронных оболочек атомов

Вопрос в начале параграфа

✓ Как располагаются электроны вокруг атомного ядра? Хаотически или в определённом порядке?

Ответ:

Электрон рассматривается в современной науке как «размазанное» в пространстве вокруг ядра электронное облако. Следовательно, нельзя говорить о точном нахождении электрона в пространстве в некоторый момент времени — его положение всегда определено, с той или иной долей вероятности. То есть вокруг атомного ядра электроны располагаются хаотически.

Проверьте свои знания

1. Дайте определения электронной оболочке атома и энергетическому уровню (электронному слою).

Ответ:

Электронная оболочка – это совокупность электронов в пространстве вокруг ядра атома.
Близкие по запасу энергии электроны образуют электронные слои, или энергетические уровни.

2. Каков порядок заполнения электронных слоёв у атомов № 1—20 в таблице Д. И. Менделеева?

Ответ:

Рассмотрим строение электронных оболочек атомов элементов № 1−20. У атомов элементов первого периода − водорода и гелия − один энергетический уровень. Единственный электрон атома водорода компенсирует положительный заряд ядра, равный +1.

Заряд ядра атома гелия на единицу больше, в его электронной оболочке добавляется один электрон. Внешний (первый и единственный) энергетический уровень завершён:

Пара электронов делает атом гелия очень устойчивым. Недаром этот благородный газ по−прежнему можно назвать инертным: до сих пор не получено ни одного соединения гелия. У атомов элементов второго периода появляется второй энергетический уровень. По мере увеличения заряда атомного ядра при переходе от элемента к элементу внешний энергетический уровень последовательно начинает заполняться электронами. При этом внутренний (первый) уровень остаётся заполненным. У атома лития на внешнем энергетическом уровне расположен один электрон, у атома бериллия − два и т. д.

Завершают второй период фтор, атом которого содержит семь электронов на втором (внешнем) уровне, и неон, у атома которого электронная оболочка завершена до устойчивого восьмиэлектронного состояния:

Электронные оболочки атомов элементов третьего периода, который завершает аргон, застраиваются аналогично тому, как это происходит во втором периоде:

В электронной оболочке атомов элементов четвёртого периода появляется, соответственно, четвёртый энергетический уровень, на котором у атома калия располагается один электрон, а у атома кальция − два.

Примените свои знания

3. Укажите общее число электронов и число энергетических уровней в атомах элементов следующих групп: а) щелочных металлов; б) щёлочноземельных металлов; в) галогенов; г) благородных газов.

Ответ:

а) Щелочные металлы:

Металл Общее число электронов Число энергетических уровней
Натрий 3 2
Литий 11 3
Калий 19 4
Рубидиц 37 5
Цезий 55 6

б) Щелочноземельные металлы:

Металл Общее число электронов Число энергетических уровней
Берилий 4 2
Магний 12 3
Кальций 20 4
Стронций 38 5
Барий 56 6

в) Галогены:

Галоген Общее число электронов Число энергетических уровней
Фтор 9 2
Хлор 17 3
Бром 35 4
Йод 53 5
Астат 85 6

г) Благородные газы:

Газ Общее число электронов Число энергетических уровней
Гелий 2 1
Неон 10 2
Аргон 18 3
Криптон 36 4
Ксенон 54 5
Радон 86 6

4. Запишите распределение электронов по энергетическим уровням в атомах следующих элементов: а) магний; б) кальций; в) алюминий; г) фосфор; д) хлор.

Ответ:

а) Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме магния:
Mg +12 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{2e}{)}$

б) Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме кальция:
Ca +20 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{2e}{)}$

в) Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме алюминия:
Al +13 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{3e}{)}$

г) Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме фосфора:
P+15 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{5e}{)}$

д) Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме хлора:
Cl +17 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{7e}{)}$

5. Назовите химические элементы, расположение электронов по энергетическим уровням которых соответствует ряду чисел: а) 2, 1; б) 2, 8, 1; в) 2, 8, 7; г) 2, 8, 8, 2.

Ответ:

Для определения химического элемента найдем общее количество электронов, оно равняется порядковому номеру элемента.
а) 2 + 1 = 3, следовательно, элемент − литий (Li).
б) 2 + 8 + 1 = 11, следовательно, элемент − натрий (Na).
в) 2 + 8 + 7 = 17, следовательно, элемент − хлор (Cl).
г) 2 + 8 + 8 + 2 = 20, следовательно, элемент − кальций (Ca).

6. Какие из наборов чисел и почему не могут соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента: а) 2, 7, 1; б) 2, 3; в) 1, 8, 1; г) 3, 2; д) 2, 9; е) 2, 7; ж) 2, 8, 8?

Ответ:

а) 2, 7, 1 – конфигурация не может соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента, т.к. 3−ий уровень заполняется только после полного заполнения 2−ого уровня.
в) 1, 8, 1 – конфигурация не может соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента, т.к. на 1−ом уровне 1 электрон только у атома водорода.
г) 3, 2 – конфигурация не может соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента, так как максимальное количество электронов на 1−ом уровне равняется 2.
д) 2, 9 – конфигурация , не может соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента, так как максимальное количество электронов на 2−ом уровне равняется 8.
Наборы чисел б, е, ж могут соответствовать распределению электронов по энергетическим уровням атома химического элемента.

7. Замените «X» соответствующим символом или цифрой: а) $_ {10}X$ 2, 8; б) $_ {X}$P 2, X, 5; в) $_ {2}$He X; г) $_{X}$X X, X, 2.

Ответ:

а) Количество электронов численно равно порядковому номеру, значит порядковый номер равняет 10, следовательно, это гелий (He).
б) У фосфора 15 электронов, значит х = 15 − 2 − 5 = 8.
в) У гелия 2 электрона, значит X = 2.
г) 2 электрона на внешнем энергетическом уровне, значит IIA−группа. 3 энергетических уровня, значит, это магний Mg. Следовательно, $_{12}Mg$ 2, 8, 2.

8. Атом гелия содержит на внешнем энергетическом уровне два электрона, подобно атомам бериллия и магния. Почему гелий помещён в периодической системе Д. И. Менделеева в VIIIA−группу, а не в IIA−группу?

Ответ:

Гелий – типичный благородный газ и расположен в VIIIА−группе. У атомов магния и бериллия внешний уровень заполнен не полностью, гелий же имеет устойчивую конфигурацию, характерную для всех благородных газов, поэтому он располагается в VIIIA−группу, а не в IIA−группу.

9. Запишите распределение электронов по энергетическим уровням атома железа, зная, что третий энергетический уровень его не завершён, а на внешнем уровне содержится 2 электрона.

Ответ:

Запишем распределение электронов по энергетическим уровням атома железа:
Fe +26 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{14e}{)}$ $\underset{2e}{)}$

10. Запишите распределение электронов по энергетическим уровням иона, в который превращается атом кислорода, принявший два электрона. Как называют внешний слой иона кислорода?

Ответ:

Запишем распределение электронов по энергетическим уровням иона кислорода:
O +10 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$
Внешний энергетический уровень иона кислорода называется завершенным, так как на нем 8 электронов.

11. Запишите распределение электронов по энергетическим уровням иона, в который превращается атом кальция, отдавший два электрона. Как называются внешние слои атома и иона кальция? Каков порядковый номер у этих слоёв?

Ответ:

• Запишем распределение электронов по энергетическим уровням атома кальция:
Ca +20 $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{2e}{)}$
Внешний слой (4−ый слой) атома кальция называется незавершенный.
• Запишем распределение электронов по энергетическим уровням иона кальция:
$Ca^{2+}$ $\underset{2e}{)}$ $\underset{8e}{)}$ $\underset{8e}{)}$
Внешний слой (3−ий слой) иона кальция называется завершенный.

Используйте дополнительную информацию

12. Предложите вариант графического отображения памятки о порядке заполнения электронных слоёв у атомов № 1−20 в таблице Д. И. Менделеева.

Ответ:

Вариант графического отображения памятки о порядке заполнения электронных слоёв у атомов № 1−20 в таблице Д. И. Менделеева:
2 ⟶ 8 ⟶ 8 ⟶ 2
У атомов №1−20 энергеические уровни заполняются последовательно до максимальных значений.

§32

§32. Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева

Вопрос в начале параграфа

✓ Таблица (от лат. tabula − доска) − это перечень сведений, расположенных по графам в определённом порядке. Система (от греч. systemа − целое, составленное из частей) − множество закономерно связанных между собой элементов. Почему гениальная таблица Д. И. Менделеева имеет более точное научное название: периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева?

Ответ:

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, представленная в виде таблицы любой формы (коротко− или длиннопериодный вариант), объединяет все химические элементы и несёт существенную информацию о строении их атомов.

Вопрос (стр.141)

? Какие закономерности в изменении свойств химических элементов отражены в таблице Д. И. Менделеева (рис. 71), т. е. что превращает её в систему?

Рис. 71. Строение электронных оболочек первых 36 элементов периодической системы

Ответ:

Закономерности в изменении свойств химических элементов отражены в таблице Д. И. Менделеева:
1) Порядковый номер химического элемента соответствует положительному заряду атомного ядра, т. е. числу содержащихся в нём протонов. Так как атом электронейтрален, порядковый номер химического элемента соответствует числу электронов, образующих электронную оболочку атома.
2) Номер периода, в котором расположен химический элемент, соответствует числу энергетических уровней (электронных слоёв) в атоме.
3) Номер группы соответствует числу электронов на внешнем энергетическом уровне атомов элементов A−групп

Проверьте свои знания

1. Раскройте физический смысл порядкового номера химического элемента, номера периода, номера группы.

Ответ:

Физический смысл порядкового номера химического элемента, номера периода, номера группы:
1) Порядковый номер химического элемента соответствует положительному заряду атомного ядра, т. е. числу содержащихся в нём протонов. Так как атом электронейтрален, порядковый номер химического элемента соответствует числу электронов, образующих электронную оболочку атома.
2) Номер периода, в котором расположен химический элемент, соответствует числу энергетических уровней (электронных слоёв) в атоме.
3) Номер группы соответствует числу электронов на внешнем энергетическом уровне атомов элементов A−групп.

2. Как изменяются металлические и неметаллические свойства химических элементов: а) в периодах; б) в группах?

Ответ:

а) В периодах металлические свойства увеличиваются справа налево, а неметаллические свойства увеличиваются слева направо.
б) В группах металлические свойства увеличиваются сверху вниз, а неметаллические увеличиваются снизу вверх.

Примените свои знания

3. Охарактеризуйте химические элементы литий, бериллий и бор по плану:
• порядковый номер;
• положение в периодической системе (номер периода, номер группы, подгруппа);
• число протонов в ядре атома;
• число энергетических уровней;
• общее число электронов;
• число электронов на внешнем энергетическом уровне.

Ответ:

Литий:
• 3 номер
• 2−й период, IA−группа
• 3 протона
• 2 энергетических уровня
• 3 электрона
• 1 электрон на внешнем энергетическом уровне
Бериллий:
• 4 номер
• 2−й период, IIA−группа
• 4 протона
• 2 энергетических уровня
• 4 электрона
• 2 электрона на внешнем энергетическом уровне
Бор:
• 5 номер
• 2−й период, IIIA−группа
• 5 протона
• 2 энергетических уровня
• 5 электронов
• 3 электрона на внешнем энергетическом уровне

4. Определите количество электронов, которое нужно отдать или присоединить для получения завершённого внешнего энергетического уровня атомам следующих химических элементов: кислород, натрий, хлор, магний.

Ответ:

Кислороду для получения завершённого внешнего энергетического уровня следует присоединить 2 электрона.
Натрию для получения завершённого внешнего энергетического уровня следует отдать 1 электрон.
Хлору для получения завершённого внешнего энергетического уровня следует присоединить 1 электрон.
Магнию для получения завершённого внешнего энергетического уровня следует отдать 2 электрона.

5. Символы каких трёх химических элементов расположены в порядке увеличения радиусов их атомов: а) P, Si, Al; б) C, N, O; в) Ca, Mg, Be; г) C, B, Al?

Ответ:

Радиус увеличивается снизу вверх по подгруппе и справа налево по периоду:
а) P, Si, Al;
б) C, N, O;
в) Ca, Mg, Be;
г) C, B, Al.
Ответ: а); г).

6. Выберите ряд чисел, которому соответствует распределение электронов по энергетическим уровням атома, металлические свойства которого выражены наиболее ярко: а) 2, 8, 2; б) 2, 8, 5; в) 2, 8, 1; г) 2, 8, 8, 1

Ответ:

Наиболее сильно металлические свойства выражены в элемента с наименьшим числом внешних электронов и наибольшим числом энергетических уровней.
Ответ: г).

Выразите свое мнение

7. Дайте свою оценку строкам из стихотворения С. Щипачёва «Читая Менделеева»:
Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
всё − от песчинок малых до планет −
из элементов состоит единых.

Ответ:

В стихотворении говорится о том, что все в мире состоит из элементов, которые свёл с таблицу Д. И. Менделеев, и о периодическом законе, который объясняет все химические свойства элементов и их соединений.

§33

§33. Характеристика элемента по его положению в периодической системе

Вопрос в начале параграфа

✓ Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева позволяют прогнозировать свойства элементов и образованных ими веществ. Каким образом?

Ответ:

Периодический закон и периодическая система Д. И. Менделеева обобщают сведения о химических элементах и объясняют периодичность в изменении их свойств. Эти два важнейших значения Периодического закона и Периодической системы дополняет ещё одно, которое заключается в возможности прогнозировать, т. е. предсказывать, описывать свойства и указывать пути открытия новых химических элементов.

Проверьте свои знания

1. По приведённому в параграфе плану дайте характеристику химических элементов: а) калия; б) магния; в) серы; г) хлора.

Ответ:

а) Калий
1) Атомный номер калия 19 (Z = 19). Калий расположен в IA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, в 4−ом периоде.
2) Заряд атомного ядра +19, оно содержит 19 протонов и 20 нейтронов. На электронной оболочке 19 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 8e; 1e.
3) На внешнем энергетическом уровне атома калия один валентный электрон. Калий − это элемент−металл. Простое вещество калий, образованное атомами данного химического элемента, также является металлом, следовательно, для него характерны все типичные свойства металлов: тепло− и электропроводность, пластичность, металлический блеск.
4) Металлические свойства у калия выражены слабее, чем у рубидия, но сильнее, чем у натрия, что объясняется ростом радиуса атома в ряду Na → K → Rb.
5) Металлические свойства у калия выражены сильнее, чем у кальция.
6) Максимальная валентность калия равна I, так как его атом содержит один валентный электрон. Формула высшего (и единственного) оксида калия − $K_{2}$O. Он является основным оксидом, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и водой
7) Формула гидроксида калия − KOH. Он является растворимым основанием − щёлочью, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и солями.
8) Калий не имеет летучего водородного соединения, но образует твёрдое ионное соединение − гидрид калия KH.

б) Магний
1) Атомный номер магния 12 (Z = 12). Магний расположен в IIA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, в 3−ем периоде.
2) Заряд атомного ядра +12, оно содержит 12 протонов и 12 нейтронов. На электронной оболочке 12 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 2e.
3) Магний является металлом.
4) Металлические свойства у магния выражены слабее, чем у кальция, но сильнее, чем у бериллия, что объясняется ростом радиуса атома в ряду Be → Mg → Ca.
5) Металлические свойства у магния выражены сильнее, чем у алюминия, но слабее, чем у натрия.
6) Максимальная валентность магния равна II, так как его атом содержит два валентных электрона. Формула высшего (и единственного) оксида магния − MgO. Он является основным оксидом, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и водой.
7) Формула гидроксида магния − $Mg(OH)_ {2}$. Он является растворимым основанием − щёлочью, следовательно, взаимодействует с кислотами, кислотными оксидами и солями.
8) Магний не имеет летучего водородного соединения, но образует твёрдое ионное соединение − гидрид магния $MgH_{2}$.

в) Сера
1) Атомный номер серы 16 (Z = 16). Сера расположена в VIA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, в 3−ем периоде.
2) Заряд атомного ядра +16, оно содержит 16 протонов и 16 нейтронов. На электронной оболочке 16 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 6e.
3) Сера образует несколько простых веществ − неметаллов, следовательно, для нее характерно явление аллотропии.
4) Неметаллические свойства у серы выражены слабее, чем у кислорода, но сильнее, чем у селена, что объясняется ростом радиуса атома в ряду O → S →Se.
5) Неметаллические свойства у серы выражены сильнее, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора.
6) Максимальная валентность серы равна VI, так как его атом содержит шесть валентных электрона. Формула высшего оксида серы − $SO_{3}$. Этот кислотный оксид взаимодействует с водой, щелочами и основными оксидами.
7) Гидроксид серы $H_{2}$ $SO_{4}$ − взаимодействует со щелочами, основными оксидами и солями.
8) Формула летучего соединения − $H_{2}$S.

г) Хлор
1) Атомный номер хлора 17 (Z = 17). Хлор расположен в VIIA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, в третьем периоде.
2) Заряд атомного ядра +17, оно содержит 17 протонов и 18 нейтронов. На электронной оболочке 17 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 7e.
3) Хлор является неметаллом, явление аллотропии для него не характерно.
4) Неметаллические свойства у хлора выражены слабее, чем у фтора, но сильнее, чем у брома, что объясняется ростом радиуса атома в ряду F → Cl → Br.
5) Неметаллические свойства у хлора выражены сильнее, чем у серы и аргона.
6) Максимальная валентность хлора равна VII, так как его атом содержит семь валентных электрона. Формула высшего оксида хлора − $Cl_{2}$ $O_{7}$. Этот кислотный оксид взаимодействует с водой, щелочами и основными оксидами.
7) Гидроксид хлора $HClO_{4}$ − взаимодействует со щелочами, основными оксидами и солями.
8) Формула летучего соединения − HCl .

2. Летучие водородные соединения состава $ЭH_{3}$ образуют:
а) Ga, Al, B;
б) Fe, S, Sc;
в) Be, Ca, Sr;
г) P, As, Sb.
Ответ поясните.

Ответ:

Летучие водородные соединения состава $ЭH_{3}$ образуют элементы, которые соответствуют двум требованиям:
1) являются неметаллами.
2) проявляют валентность − III.
Этим требованиям удовлетворяют элементы VA−группы, т.е. фосфор, мышьяк и олово.
Ответ: г) P, As, Sb.

3. Расположите элементы в порядке усиления неметаллических свойств:
а) бор, азот, углерод;
б) кислород, селен, теллур;
в) фосфор, мышьяк, хлор, сера, фтор, германий.

Ответ:

Неметаллические свойства усиливаются снизу вверх по подгруппе и слева направо по периоду.
Элементы в порядке усиления неметаллических свойств:
а) бор → углерод → азот
б) теллур → селен → кислород
в) германий → мышьяк → фосфор → сера → хлор → фтор

4. Напишите высший оксид и соответствующий ему гидроксид с наиболее выраженными кислотными свойствами для элементов−неметаллов: фосфора, кремния, хлора, серы.

Ответ:

1) Высший оксид фосфора: $P_{2}$ $O_{5}$.
Высший гидроксид фосфора: $H_{3}$ $PO_{4}$.
2) Высший оксид кремния: $SiO_{2}$.
Высший гидроксид кремния: $H_{2}$ $SiO_{3}$.
3) Высший оксид хлора: $Cl_{2}$ $O_{7}$.
Высший гидроксид хлора: $HClO_{4}$.
4) Высший оксид серы: $SO_{3}$.
Высший гидроксид серы: $H_{2}$ $SO_{4}$.

5. Напишите высший оксид и соответствующий ему гидроксид с наиболее выраженными оснóвными свойствами для элементов−металлов: алюминия, железа, меди, свинца.

Ответ:

Запишем высшие оксиды и соответствующие им гидроксиды с наиболее выраженными оснóвными свойствами:
1) Высший оксид алюминия: $Al_{2}$ $O_{3}$.
Высший гидроксид алюминия: $Al(OH)_ {3}$.
2) Высший оксид железа: FeO.
Высший гидроксид железа: $Fe(OH)_ {2}$.
3) Высший оксид меди: CuO.
Высший гидроксид меди: $Cu(OH)_ {2}$.
4) Высший оксид свинца: PbO.
Высший гидроксид свинца: $Pb(OH)_{2}$.

6. Запишите два высших оксида, соответствующих общим формулам $ЭO_{3}$ и $Э_{2}$ $O_{3}$, а также три реакции, характеризующие их химические свойства

Ответ:

$SO_{3}$ − высший оксид, соответствующий общей формуле $ЭO_{3}$.
$Al_{2}$ $O_{3}$ − высший оксид, соответствующий общей формуле $Э_{2}$ $O_{3}$.
Запишем уравнения:
$SO_{3}$ + $H_{2}$O = $H_{2}$ $SO_{4}$
$SO_{3}$ + 2NaOH = $Na_{2}$ $SO_{4}$ + $H_{2}$O
$SO_{3}$ + $Na_{2}$O = $Na_{2}$ $SO_{4}$
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 6HCl = 2$AlCl_{3}$ + 3$H_{2}$O
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 3$SO_{3}$ = $Al_{2}$ $(SO_{4}$ $)_{3}$
$Al_{2}$ $O_{3}$ + 3$H_{2}$O = 2$Al(OH)_{3}$

Примените свои знания

7. Напишите уравнения химических реакций кальция: а) с кислородом; б) с серой; в) с водой.

Ответ:

а) 2Ca + $O_{2}$ = 2CaO
б) Ca + S = CaS
в) Ca + 2$H_{2}$O = $Ca(OH)_{2}$ + $H_{2}$

8. Используя приведённый в параграфе план, найдите сходство и различия пар химических элементов: а) лития и натрия; б) углерода и азота.

Ответ:

а) Литий и натрий
1) Расположены в IA−группе периодической системы Д. И. Менделеева.
2) Заряд ядра натрия +11, а лития +3. Атом натрия содержит 11 протонов. Число нейтронов в ядре равно 12 (напомним, число нейтронов в ядре рассчитывается по формуле: N = A – Z, где N − число нейтронов, A − массовое число, Z − порядковый номер). Число электронов на электронной оболочке также равно 11, так как атом электронейтрален. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 8e; 1e. Атом лития содержит 3 протонов. Число нейтронов в ядре равно 4. Число электронов на электронной оболочке также равно 3, так как атом электронейтрален. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 1e.
3) На внешнем энергетическом уровне атомов один валентный электрон. Это элементы−металлы. Простое вещество, образованное атомами данного химического элемента, также является металлом, следовательно, для них характерны все типичные свойства металлов: тепло− и электропроводность, пластичность, металлический блеск.
4) Металлические свойства у натрия выражены сильнее, чем у лития, что объясняется ростом радиуса атома в ряду Li − Na
5) Металлические свойства у лития выражены сильнее, чем у бериллия, что связано с уменьшением числа валентных электронов в ряду Be − Li
6) Максимальная валентность равна − I, так как их атомы содержат один валентный электрон. Формула высшего оксида − $Me_{2}$O, являются основными, поэтому реагируют с кислотами, водой и кислотными оксидами.
7) Формула гидроксидов − MeOH (Me − металл). Они является растворимыми основаниями − щёлочами, следовательно, взаимодействуют с кислотами, кислотными оксидами и солями.
8) Не имеют летучего водородного соединения, но образует твёрдое ионное соединение − гидриды MeH (Me − металл).

б) Углерод и азот
1) Атомный номер углерода 6 (Z = 6). Углерод расположен в IVA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, во втором периоде.
Атомный номер азота 7 (Z = 7). Азот расположен в VA−группе периодической системы Д. И. Менделеева, во втором периоде.
2) Заряд атомного ядра углерода +6, оно содержит 6 протонов и 6 нейтронов. На электронной оболочке 6 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 4e. Заряд атомного ядра азота +7, оно содержит 7 протонов и 7 нейтронов. На электронной оболочке 7 электронов. Схема распределения электронов по энергетическим уровням: 2e; 5e.
3) Углерод и азот являются элементами − неметаллами.
4) Неметаллические свойства у углерода выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у бора, что связано с увеличением числа валентных электронов в ряду B − C − N .
5) Неметаллические свойства углерода выражены сильнее, чем у кремния, а у азота сильнее чем у фосфора, объясняется ростом радиуса в группе сверху вниз.
6) Максимальная валентность равна − IV, так как их атомы содержат 4 валентных электрона. Оксиды этих элементов являются кислотными, то есть реагируют со щелочами, водой и основными оксидами.
7) Гидроксиды являются кислотами ($HNO_{3}$, $H_{2}$ $CO_{3}$) , то есть реагируют с основными оксидами, щелочами и солями.
8) Формулы летучих водородных соединений − $NH_{3}$ и $CH_{4}$.

9. Определите положение химических элементов в периодической системе по следующим данным: а) ядро атома содержит 5 протонов; б) массовое число атома равно 35, причём в ядре атома 18 нейтронов; в) в электронной оболочке атома содержится 13 электронов; г) электронная оболочка атома состоит из трёх энергетических уровней, на внешнем уровне находится 4 электрона.

Ответ:

а) а) ядро атома содержит 5 протонов, следовательно, порядковый номер элемента равен 5, значит это бор − B.
Ответ: бор − B.

б) Найдем количество протонов: 35 − 18 = 17, следовательно, порядковый номер равен 17, значит это хлор − Cl.
Ответ: хлор − Cl.

в) В электронной оболочке атома содержится 13 электронов, следовательно, порядковый номер элемента равен 13, значит, это алюминий − Al.
Ответ: алюминий − Al.

г) Электронная оболочка атома состоит из трех энергетических уровней, значит, элемент располагается в 3−ем периоде. Так как на внешнем уровне находится 4 электрона, значит элемент в IVA−группе, следовательно, это кремний − Si.
Ответ: кремний − Si.

10. Для реакции с хлором взяты одинаковые массы магния и кальция. Не производя химических расчётов, определите, для какой из этих двух реакций потребуется больший объём газообразного хлора.

Ответ:

Так как для нахождения количества вещества используется формула: n = m : M, то количество зависит не только от массы, но и от относительной атомной массы. Относительная атомная масса магния меньше, чем кальция, поэтому в одной и той же массе содержится больше атомов магния, чем кальция. Таким образом, хлора потребуется больше для кальция.

11. При сжигании 0,45 г простого вещества, образованного атомами элемента IIA−группы, образовалось 1,25 г оксида. Определите, какое вещество было взято для реакции.

Ответ:

Дано:
m (в−ва) = 0,45 г
m (оксида) = 1,25 г
Найти:
вещество − ?
Решение:
Напишем уравнение реакции, где Э − простое вещество, ЭO − оксид:
2Э + $O_{2}$ = 2ЭO
n (Э) = n (ЭO)
n (Э) = m : M = 0,45 г : x г/моль, где x − молярная масса
n (ЭO) = m : M = 1,25г : (x + 16) г/моль, где (x+16) − молярная масса оксида.
Тогда 0,45 : x = 1,25 : (x + 16)
x = 9, следовательно, M (в−ва) = 9 г/моль
Атомную массу, равную 9, имеет бериллий − Be.
Ответ: Be (бериллий).

Используйте дополнительную информацию

12. Подготовьте сообщение об открытии одного из химических элементов. Для подготовки сообщения можно воспользоваться сайтом химического факультета МГУ: http://www.chem.msu.su/rus/history/element/welcome.html

Ответ:

Литий
Когда Дави производил свои знаменитые опыты по электролизу щелочных земель, о существовании лития никто и не подозревал. Литиевая щелочная земля была открыта лишь в 1817 г. талантливым химиком−аналитиком, одним из учеников Берцелиуса Арфведсоном.
В 1800 г. бразильский минералог де Андрада е Сильва, совершая научное путешествие по Европе, нашел в Швеции два новых минерала, названных им петалитом и сподуменом, причем первый из них через несколько лет был вновь открыт на острове Уте. Арфведсон заинтересовался петалитом, произвел полный его анализ и обнаружил необъяснимую вначале потерю около 4% вещества. Повторяя анализы более тщательно, он установил, что в петалите содержится "огнепостоянная щелочь до сих пор неизвестной природы". Берцелиус предложил назвать ее литионом (Lithion), поскольку эта щелочь в отличие от кали и натра впервые была найдена в "царстве минералов" (камней); название зто произведено от греч.− камень. Позднее Арфведсон обнаружил литиевую землю, или литину, и в некоторых других минералах, однако его попытки выделить свободный металл не увенчались успехом. Очень небольшое количество металлического лития было получено Дэви и Бранде путем злектролиза щелочи.
В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития злектролизом хлорида лития. В русской химической литературе начала XIX в. встречаются названия: литион, литин (Двигубский, 1826) и литий (Гесс); литиевую землю (щелочь) называли иногда литина.

§34

ГЛАВА V. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции

§34. Ионная химическая связь

Вопрос в начале параграфа

✓ Атомы элементов−металлов легко отдают электроны с внешнего энергетического уровня, превращаясь при этом в положительные ионы. Атомы элементов−неметаллов принимают недостающие электроны до завершения внешнего энергетического уровня, превращаясь при этом в отрицательные ионы. Каков же дальнейший химический результат таких процессов?

Ответ:

Рассмотрим, как это происходит при взаимодействии атомов натрия и хлора. Атом натрия, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свой единственный электрон с внешнего уровня атому хлора. Атому хлора, как элементу VIIA−группы, как раз и не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом натрия превратится в положительно заряженный ион с зарядом 1+, а атом хлора — в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–. Напомним, что ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, в которые превращаются атомы химических элементов в результате отдачи или присоединения электронов. Между разноимённо заряженными ионами возникнет электростатическое притяжение. Образуется хорошо знакомое всем соединение — хлорид натрия (поваренная соль):

Химическую связь, образующуюся между ионами за счёт электростатического притяжения, называют ионной связью.

Проверьте свои знания

1. Что такое ионы? Как они образуются?

Ответ:

Ионы — это положительно или отрицательно заряженные частицы, в которые превращаются атомы химических элементов в результате отдачи или присоединения электронов.
Ионы образуются в результате отдачи или присоединения электронов атомами.

2. Найдите сходство и различия между: а) атомом кальция и ионом кальция; б) атомом кислорода и ионом кислорода.

Ответ:

а) Сходство и различия между атомом кальция и ионом кальция:
Сходства: заряд ядра +20; относительная атомная масса 40.
Различия: атом электронейтрален, а ион имеет заряд +2; атом имеет 2 внешних электрона, а ион − 8 внешних электронов.

б) Сходство и различия между атомом кислорода и ионом кислорода:
Сходства: заряд ядра +8; относительная атомная масса 16.
Различия: атом электронейтрален, а ион имеет заряд −2; атом имеет 6 внешних электронов, а ион 8 внешних электронов.

Примените свои знания

3. Составьте схему образования ионной связи между литием и элементами−неметаллами: а) фтором; б) кислородом; в) азотом.

Ответ:

а) Схема образования ионной связи между литием и фтором:
Атом лития, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свой единственный электрон с внешнего уровня атому фтора. Атому фтору, как элементу VIIА−группы, как раз и не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом лития превратится в положительно заряженный ион с зарядом 1+, а атом фтора — в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–.


б) Схема образования ионной связи между литием и кислородом:
Атом лития, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свой единственный электрон с внешнего уровня атому кислорода. Атому кислорода, как элементу VIA−группы, не хватает двух электронов для завершения внешнего слоя. При этом атом лития превратится в положительно заряженный ион с зарядом 1+, а атом кислорода − в отрицательно заряженный ион с зарядом 2–.


в) Схема образования ионной связи между литием и азотом:
Атом лития, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свой единственный электрон с внешнего уровня атому азота. Атому азота, как элементу VA−группы, не хватает трех электронов для завершения внешнего слоя. При этом атом лития превратится в положительно заряженный ион с зарядом 1+, а атом азота − в отрицательно заряженный ион с зарядом 3–.

4. Составьте схему образования ионной связи между фтором и элементами−металлами: а) калием; б) кальцием; в) алюминием.

Ответ:

а) Схема образования ионной связи между фтором и калием:
Атом калия, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свой единственный электрон с внешнего уровня атому алюминия. Атому фтора, как элементу VIIA−группы, как раз и не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом калия превратится в положительно заряженный ион с зарядом 1+, а атом фтора − в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–.


б) Схема образования ионной связи между фтором и кальцием:
Атом кальция, как элемент IIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свои два электрона с внешнего уровня атому фтора. Атому фтору, как элементу VIIA−группы, не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом кальция превратится в положительно заряженный ион с зарядом 2+, а атом фтора − в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–.


в) Схема образования ионной связи между фтором и алюминием:
Атом алюминия, как элемент IIIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для получения завершённого внешнего энергетического уровня отдаст свои три электрона с внешнего уровня атому фтора. Атому фтору, как элементу VIIA−группы, не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом алюминия превратится в положительно заряженный ион с зарядом 3+, а атом фтора − в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–.

5. Найдите соотношение чисел положительных и отрицательных ионов в соединениях: а) хлорид натрия NaCl; б) хлорид кальция $CaCl_{2}$; в) фторид алюминия $AlF_{3}$.

Ответ:

а) Хлорид натрия: NaCl = $Na^{+}$ + $Cl^{-}$
Таким образом, соотношение чисел положительных и отрицательных ионов 1 : 1.

б) Хлорид кальция: $CaCl_{2}$ = $Ca^{2+}$ + 2$Cl^{-}$
Таким образом, соотношение чисел положительных и отрицательных ионов 1 : 2.

в) Фторид алюминия: $AlF_{3}$ = $Al^{3+}$ + 3$F^{-}$
Таким образом, соотношение чисел положительных и отрицательных ионов 1 : 3.

Используйте дополнительную информацию

6. Предложите свой вариант графического отображения образования химической связи в соединении, имеющем формулу $CaF_{2}$.

Ответ:

Атом кальция, как элемент IIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, для превращения завершённого предвнешнего энергетического уровня во внешний отдаст два электрона с внешнего уровня.
Атому фтора, как элементу VIIA−группы, не хватает одного электрона для завершения внешнего слоя. При этом атом кальция превратится в положительно заряженный ион с зарядом 2+, а атом фтора − в отрицательно заряженный ион с зарядом 1–.

§35

§35. Ковалентная химическая связь

Вопрос в начале параграфа

✓ Молекулы многих простых веществ−неметаллов состоят из двух атомов: галогены ($F_{2}$, $Cl_{2}$, $Br_{2}$, $I_{2}$), водород $H_{2}$, кислород $O_{2}$, азот $N_{2}$. Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода $O_{3}$, молекула ромбической серы — из восьми атомов $S_{8}$, а молекула белого фосфора из четырёх атомов $P_{4}$. Какие химические связи удерживают одинаковые атомы элементов−неметаллов в составе молекул простого вещества?

Ответ:

Устойчивый восьмиэлектронный слой у таких атомов достигается за счёт того, что каждый из них, связываясь в молекулу, передаёт в совместное пользование свои внешние электроны. При этом образуются общие (поделённые) электронные пары, которые принадлежат внешним электронным слоям соседних атомов. Оба атома удерживаются в молекуле вместе потому, что их положительные ядра притягиваются к электронным парам, которые в одинаковой степени поделены между ними.
Химическую связь, возникающую в результате образования общих электронных пар, называют атомной или ковалентной.

Вопрос (стр.154)

? Что такое валентность с точки зрения её природы?

Ответ:

Число общих электронных пар, т. е. число ковалентных химических связей, которые данный атом образует с другими атомами, называют валентностью.

Проверьте свои знания

1. Какую химическую связь называют ковалентной? Каков механизм её образования? Как определить число непарных электронов на внешнем энергетическом уровне атома? Что такое электронная формула внешнего энергетического уровня атома?

Ответ:

Химическую связь, возникающую в результате образования общих электронных пар, называют атомной или ковалентной.
Устойчивый восьмиэлектронный слой у атомов неметаллов достигается за счёт того, что каждый из них, связываясь в молекулу, передаёт в совместное пользование свои внешние электроны. При этом образуются общие (поделённые) электронные пары, которые принадлежат внешним электронным слоям соседних атомов. Оба атома удерживаются в молекуле вместе потому, что их положительные ядра притягиваются к электронным парам, которые в одинаковой степени поделены между ними.
Число непарных электронов равно числу электронов, которых элементу не хватает до завершения внешнего электронного уровня.
Электронная формула внешнего уровня – графическое отображение числа непарных электронов и электронных пар внешнего энергетического уровня атома элемента.

2. Сравните ионную и ковалентную связи.

Ответ:

Сравним ионную и ковалентную связь:

Ионная связь Ковалентная связь
Способ образования Передача электронов от атома металла к атому неметалла Образование общих электронных пар
Образующие элементы Металл + неметалл Неметалл + неметалл
Примеры NaCl $Cl_{2}$

3. Запишите схему образования ковалентной связи на примере молекулы хлора.

Ответ:

Каждый атом хлора, как и любого другого галогена, содержит на внешнем электронном слое семь электронов: три электронные пары и один непарный электрон, что условно отражает следующая электронная формула его внешнего слоя:

Следовательно, каждому атому не хватает до завершения одного электрона. При сближении двух атомов хлора непарные электроны объединяются в общую электронную пару, которая и связывает их в молекулу.

Для того чтобы изобразить образование ковалентной связи, используют условное обозначение — общую электронную пару обозначают чёрточкой, или валентным штрихом. Формулу, в которой ковалентные связи обозначены валентным штрихом, называют структурной формулой. Для молекулы хлора структурную формулу записывают так: Cl − Cl

Примените свои знания

4. Молекула простого вещества состоит из двух атомов. Сумма чисел протонов в ядрах атомов, образующих молекулу, равна 16, что на четырнадцать меньше общего числа нейтронов. Определите: а) формулу вещества; б) какие изотопы данного элемента образовали молекулу; в) какой вид химической связи реализуется в этом веществе.

Ответ:

а) Сумма чисел протонов в ядрах атомов 16, значит, один атом содержит 16 : 2 = 8 протонов. Количество протонов численно равняется порядковому номеру, следовательно, порядковый номер элемента 8 – это кислород ($O_{2}$).
б) Изотопы $^{23}_{8}O$ образовали молекулу кислорода, так как массовое число равняется 8 + 15 = 23 (число нейтронов (16 + 14) : 2 = 16).
в) В этом веществе ковалентная неполярная связь, так как молекула образована двумя атомами неметаллов с одинаковой электроотрицательностью.

5. Число общих электронных пар между двумя атомами в молекулах характеризует кратность ковалентной связи: одинарная, двойная или тройная. Какова кратность ковалентной связи в молекулах веществ, формулы которых $H_{2}$, $Cl_{2}$, $N_{2}$?

Ответ:

Запишем структурные формулы веществ:
1) H − H: одинарная связь, так как атомы водорода соединяются в молекулу с помощью одной общей электронной пары.
2) Cl − Cl: одинарная связь, так как атомы хлора соединяются в молекулу с помощью одной общей электронной пары.
3) N ≡ N: атомы азота соединяются в молекулу с помощью трёх общих электронных пар.

6. Найдите объём (н. у.), который занимают 112 г азота.

Ответ:

Дано:
m ($N_{2}$) = 112 г
Найти:
V ($N_{2}$) − ?
Решение:
V ($N_{2}$) = Vm * n
n ($N_{2}$) = m : M
n ($N_{2}$) = 112 г : 28 г/моль = 4 моль
V ($N_{2}$) = 22,4 л/моль * 4 моль = 89,6 л
Ответ: V ($N_{2}$) = 89,6 л

Выразите свое мнение

7. Американский химик Гилберт Льюис в своей работе «Валентность и структура атомов и молекул» в 1923 г. утверждал, что число электронных пар у атомов в молекулах, как правило, равно четырём. Используйте это утверждение для обоснования постоянного состава двухатомных молекул. Почему это утверждение несостоятельно для двухатомной молекулы водорода?

Ответ:

Это утверждение несостоятельно для двухатомной молекулы водорода, так как атом водорода стремится получить не 8−электронную конфигурацию, а 2−электронную. Это можно объяснить тем, что у атома водорода только один энергетический уровень, а значит у него может быть только 2 электрона.

§36

§36. Ковалентная неполярная и полярная химическая связь

Вопрос в начале параграфа

✓ Между атомами элементов−неметаллов образуется ковалентная связь. Если это атомы одного химического элемента, образуется ковалентная неполярная связь. А какая химическая связь образуется между атомами разных элементов−неметаллов?

Ответ:

Между атомами разных элементов−неметаллов образуется ковалентная полярная связь.
Разновидность ковалентной химической связи, которая образуется между атомами с разной электроотрицательностью, называют ковалентной полярной связью.

Проверьте свои знания

1. Что такое электроотрицательность?

Ответ:

Электроотрицательность — это способность атома химического элемента притягивать к себе общие электронные пары.

2. Какая химическая связь называется ковалентной полярной? Чем она отличается от ковалентной неполярной связи?

Ответ:

Разновидность ковалентной химической связи, которая образуется между атомами с разной электроотрицательностью, называют ковалентной полярной связью.
В отличии от ковалентной неполярной связи ковалентная полярная образуется между атомами с разной электроотрицательностью.

3. Запишите схемы образования ковалентных связей в молекулах метана $CH_{4}$ и тетрахлорметана $CCl_{4}$.

Ответ:

Схема образования ковалентных связей в молекулах метана $CH_{4}$:

Схема образования ковалентных связей в молекулах тетрахлорметана $CCl_{4}$:

4. Запишите схемы образования ковалентных связей в молекуле пероксида водорода $H_{2}$ $O_{2}$.

Ответ:

Схема образования ковалентных связей в молекуле пероксида водорода $H_{2}$ $O_{2}$:

Атом кислорода имеет шесть электронов на внешнем энергетическом уровне, как элемент VIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева. На этом слое будет две электронные пары и два непарных электрона (8 – 6 = 2). Очевидно, для завершения внешнего слоя атому кислорода придётся образовать химическую связь с одним атомом водорода и одним атомом кислорода.
Атом водорода имеет один электрон на внешнем энергетическом уровне, как элемент IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева.

Примените свои знания

5. Расположите в ряд по увеличению полярности ковалентной связи формулы следующих веществ: а) бромоводород; б) фтороводород; в) хлороводород; г) йодоводород. Поясните свой ответ.

Ответ:

Так как все приведенные вещества состоят из атома водорода и атома галогена, то сравним полярность ковалентной связи по электроотрицательности галогена. Электроотрицательность увеличивается от йода ко фтору.
Расположим в ряд по увеличению полярности ковалентной связи формулы:
1) йодоводород
2) бромоводород
3) хлороводород
4) фтороводород

6. Запишите структурные формулы и определите знаки частичных зарядов на атомах в молекулах аммиака $NH_{3}$ и сернистого газа $SO_{2}$.

Ответ:

Структурная формула аммиака:

Атом азота имеет частичный заряд δ−
Атомы водорода имеют частичный заряд δ+
Структурная формула сернистого газа:

Атом сера имеет имеют частичный заряд δ+
Атомы кислорода имеют частичный заряд δ−

Используйте дополнительную информацию

7. Подготовьте сообщение о вкладе Л. Полинга в химическую науку. За какие заслуги этот учёный был удостоен двух Нобелевских премий?

Ответ:

Л. Полинг − американский химик, лауреат двух Нобелевских премий, а также Международной Ленинской премии "За укрепление мира между народами".
Главное научное достижение Полинга − теория химической связи, разработанная им в конце 1920−х − начале 1930−х годов и полностью изложенная в его книге "Природа химической связи".
Полинг − лауреат Нобелевской премии по химии за открытие спиральной структуры белковой молекулы.
В 1954 году Нобелевский комитет удостоил Полинга премии по химии "за изучение природы химической связи и его применение к объяснению строения сложных молекул".

§37

§37. Металлическая химическая связь

Вопрос в начале параграфа

✓ Какова природа химической связи, удерживающей атомы металла в металлическом изделии или слитке?

Ответ:

В металлическом изделии существуют особые взаимопревращающиеся частицы, которые называют ион−атомами. Эти частицы и связываются между собой обобществлёнными электронами в единое целое.

Лабораторный опыт 29

1. Создайте модель, иллюстрирующую особенности металлической связи. Для этого на одно небольшое зеркало (или стеклянную пластину) поместите 2—3 капли воды. На это зеркало положите сверху другое зеркало и подвигайте их относительно друг друга. Тонкий слой воды играет роль обобществлённых электронов и позволяет иллюстрировать такое свойство металлов, как пластичность (зеркала легко смещаются, но оторвать их друг от друга непросто).

Ответ:

Мы создали модель, иллюстрирующую особенности металлической связи. Для этого на одно небольшое зеркало (или стеклянную пластину) поместили 2—3 капли воды. На это зеркало положили сверху другое зеркало и подвигали их относительно друг друга. Тонкий слой воды играет роль обобществлённых электронов и позволяет иллюстрировать такое свойство металлов, как пластичность (зеркала легко смещаются, но оторвать их друг от друга непросто).
Вывод: этот эксперимент показывает такое свойство металлов, как пластичность.

Проверьте свои знания

1. Что общего между ковалентной и металлической связями и чем они различаются?

Ответ:

Все химические связи: ионная, ковалентная (полярная и неполярная), металлическая — имеют сходную физическую природу. О единстве связей говорит тот факт, что между ними нет резкой границы: ионную связь можно рассматривать как крайний случай ковалентной полярной связи. Металлы при высоких температурах переходят в жидкое состояние — плавятся, а при дальнейшем повышении температуры испаряются. В парообразном состоянии атомы металлов состоят из отдельных молекул — одно− или двухатомных. В последнем случае их атомы связаны ковалентной связью.
В ковалентной связи нет ионов, и общие ковалентные пары могут быть смещены в сторону более электроотрицательных элементов, если связь образована разными неметаллами. Вещества с ковалентными связями образуют атомные или молекулярные кристаллические решетки, а вещества с металлическими связями образуют металлические кристаллические решетки.

2. Что общего между ионной и металлической связями и чем они различаются?

Ответ:

И ионная, и металлическая типы связей образуются за счет образования ионов.
Ионная связь образуется между ионами за счёт электростатического притяжения. Ионная связь возникает при взаимодействии атомов, имеющих ярко выраженные противоположные свойства: между элементами−металлами IA− и IIA−групп и элементами−неметаллами VIIA−группы, кислородом и азотом.
В образовании металлической связи принимают участия металлы. Атомы большинства элементов−металлов содержат на внешнем энергетическом уровне 1−3 электрона и (или) имеют больший радиус атома по сравнению с атомами элементов−неметаллов. Легко отрываясь от атомов металлов, внешние электроны становятся общими для всего металлического изделия или слитка. Атомы при этом превращаются в положительные ионы, расположенные в узлах металлической кристаллической решётки. Свободно передвигаясь между ними, обобществлённые электроны вновь соединяются с ионами, превращая их в атомы, затем опять отрываются от этих атомов, превращая их в ионы и т. д.

3. Определите тип химической связи в веществах: а) Ca; б) $CaCl_{2}$; в) $Cl_{2}$; г) HCl.

Ответ:

а) Ca − металлическая связь
б) $CaCl_{2}$ − ионная связь
в) $Cl_{2}$ − ковалентная неполярная связь
г) HCl − ковалентная полярная связь

4. Выразите своё отношение к утверждению о том, что все типы химической связи имеют единую физическую природу.

Ответ:

Все химические связи: ионная, ковалентная (полярная и неполярная), металлическая − имеют сходную физическую природу. О единстве связей говорит тот факт, что между ними нет резкой границы: ионную связь можно рассматривать как крайний случай ковалентной полярной связи. Металлы при высоких температурах переходят в жидкое состояние − плавятся, а при дальнейшем повышении температуры испаряются. В парообразном состоянии атомы металлов состоят из отдельных молекул − одно− или двухатомных. В последнем случае их атомы связаны ковалентной связью

=Примените свои знания

5. Запишите формулы и укажите вид химической связи для следующих веществ: а) поваренная соль; б) серебро; в) магний; г) углекислый газ; д) вода; е) азот.

Ответ:

а) поваренная соль (NaCl) − ионная связь
б) серебро (Ag) − металлическая связь
в) магний (Mg) − металлическая связь
г) углекислый газ ($CO_{2}$) − ковалентная полярная связь
д) вода ($H_{2}$O) − ковалентная полярная связь
е) азот ($N_{2}$) − ковалентная неполярная связь

6. Запишите по одной схеме образование ионной, ковалентной полярной и неполярной, металлической связей для веществ, перечисленных в предыдущем задании.

Ответ:

Схема образования ионной связи:

Схема образования ковалентной полярной связи:

Схема образования ковалентной неполярной связи:

Схема образования металлической связи:
$Mg^{0}$ − 2 e = $Mg^{2+}$
$Ag^{0}$ − 1 e = $Ag^{1+}$

7. Какое количество вещества соответствует 96 кг меди?

Ответ:

Дано:
m (Cu) = 96 кг
Найти:
n (Cu) − ?
Решение:
96 кг = 96000 г
n (Cu) = m : M = 96000 г : 64 г/моль = 1500 моль
Ответ: n (Cu) = 1500 моль.

Используйте дополнительную информацию

8. Как строение металлов связано с их физическими свойствами? Назовите области применения металлов, в которых используют их физические свойства.

Ответ:

Ионы металла упакованы в плотные кристаллические структуры — металлические кристаллические решётки. В кристаллической решётке натрия, например, каждый атом металла окружён восемью другими. Образуется гигантский металлический кристалл, связанный особым «клеем» — обобществлёнными электронами (рис. 77, 78). Эти обобществлённые электроны и определяют наиболее характерные физические свойства металлов: все металлы твёрдые, за исключением ртути, проводят электрический ток и теплоту, куются, прокатываются, вытягиваются в проволоку, имеют металлический блеск.

Рис. 77. Модель строения фрагмента кристаллического натрия

Рис. 78. Схема металлической связи кристаллического натрия
Такое свойство металлов, как электропроводность, обуславливает их применение при производстве проводников. Теплопроводность дает возможность использовать их в производстве нагревательных элементов. Металлы обладают металлическим блеском, поэтому из них делают украшения. А твердость и прочность металлов необходима при изготовлении оружия, инструментов и строительных конструкций.

§38

§38. Степень окисления

Вопрос в начале параграфа

✓ Вещества строго индивидуальны по составу, строению и свойствам, поэтому каждому из них соответствует своя химическая формула и своё название. А как они образуются?

Ответ:

Формулу соединения, состоящего из двух элементов, легко можно вывести, зная степени их окисления. Например, выведем формулу сульфида алюминия − соединения алюминия и серы.
1) Запишем сначала знак металла, так как он обязательно имеет положительное значение степени окисления, а затем знак неметалла: AlS.
2) Определим степень окисления алюминия (если она нам не известна) по положению его в периодической системе Д. И. Менделеева: +3. Атом серы, имеющий 6 электронов на внешнем слое (сера — элемент VIA−группы), примет недостающие до завершения слоя два электрона и получит степень окисления –2.
3) Запишем эти значения над знаками элементов: $Al^{+3}$ $S^{-2}$.
4) Определим наименьшее общее кратное для этих чисел (оно равно 6), найдём индексы для каждого элемента путём деления общего кратного чисел на значения степеней окисления (для алюминия 6 : 3 = 2, для серы 6 : 2 = 3) и выведем формулу: $Al_{2}$ $S_{3}$.

Проверьте свои знания

1. Дайте определение понятия «степень окисления».

Ответ:

Степень окисления — это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все ковалентные полярные связи превратились в ионные.

2. Назовите элементы с постоянной и переменной степенью окисления. Как соотносится положение химического элемента в таблице Д. И. Менделеева со значениями его степеней окисления?

Ответ:

Некоторые химические элементы в соединениях проявляют постоянную степень окисления. К ним относятся:
1) щелочные металлы, т. е. химические элементы IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, которые всегда имеют степень окисления, равную +1;
2) металлы IIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, степень окисления которых всегда равна +2;
3) алюминий, имеющий степень окисления +3;
4) фтор, имеющий степень окисления –1;
5) кислород, проявляющий в подавляющем большинстве соединений степень окисления –2;
6) водород, имеющий в соединениях с большинством неметаллов степень окисления +1, а в соединениях с металлами степень окисления –1.
Другие химические элементы проявляют переменные степени окисления. Например, для хлора характерен набор нечётных степеней окисления: –1, +1, +3, +5, +7, а для серы − чётных: –2, +2, +4, +6.

Примените свои знания

3. Сравните понятия «степень окисления» и «валентность». Приведите примеры веществ, в которых величины валентности и степени окисления совпадают и различаются.

Ответ:

Степень окисления — это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что все ковалентные полярные связи превратились в ионные.
Валентность — это свойство атомов одного химического элемента соединяться со строго определённым числом атомов другого химического элемента.
Совпадения степени окисления и валентности можно наблюдать в следующих веществах: вода, оксид кальция, оксид натрия, серная кислота и др.
Различия степени окисления и валентности можно наблюдать в следующих веществах: пероксид водорода, хлор, кислород и др.

4. Рассчитайте степени окисления атомов химических элементов в веществах: а) $Na_{2}$S; б) $F_{2}$; в) $KNO_{3}$; г) $Ca_{3}$ $P_{2}$; д) $BF_{3}$.

Ответ:

а) $Na_{2}$S: натрий металл IA−группы, поэтому имеет степень окисления +1, следовательно, степень окисления серы −2.
б) $F_{2}$: формула простого вещества, следовательно, степень окисления 0.
в) $KNO_{3}$: калий металл IA−группы, поэтому имеет степень окисления +1, у кислорода постоянная степень окисления −2, следовательно, степень окисления азота +5.
г) $Ca_{3}$ $P_{2}$: кальций металл IIA−группы, поэтому имеет степень окисления +2, следовательно, степень окисления фосфора −3.
д) $BF_{3}$: фтор имеет только одну степень окисления, равную −1, следовательно, степень окисления бора +3.

5. Расположите формулы веществ в порядке увеличения степени окисления атома хлора: $KClO_{3}$, $Cl_{2}$, $HClO_{4}$, $FeCl_{3}$, $Ca(ClO)_ {2}$, $ClO_{3}$, $KClO_{2}$.

Ответ:

Расставим степени окисления во всех соединениях:
$KClO_{3}$ − калий металл IA−группы, поэтому степень окисления +1, у кислорода постоянная степень окисления − 2, следовательно, у хлора, степень окисления +5.
$Cl_{2}$ − простое вещество − хлор, поэтому степень окисления 0.
$HClO_{4}$ − водород имеет постоянную степень окисления +1, кислород −2, следовательно, у хлора степень окисления +7.
$FeCl_{3}$ − железо имеет степень окисления +3, следовательно, у хлора степень окисления −1.
$Ca(ClO)_ {2}$ − кальций металл IIA−группы, поэтому имеет степень окисления +2, кислород имеет постоянную степень окисления −2, следовательно, у хлора степень окисления +1.
$ClO_{3}$ − кислород имеет постоянную степень окисления −2, следовательно, у хлора степень окисления +6.
$KClO_{2}$ − калий металл IA−группы, поэтому степень окисления +1, у кислорода постоянная степень окисления − 2, следовательно, у хлора, степень окисления +3.
Расположим формулы веществ в порядке увеличения степени окисления атома хлора:
1) $FeCl_{3}$
2) $Cl_{2}$
3) $Ca(ClO)_ {2}$
4) $KClO_{2}$
5) $KClO_{3}$
6) $ClO_{3}$
7) $HClO_{4}$

6. В каких переходах степени окисления атомов увеличились, а в каких − уменьшились: а) HBr → $Br_{2}$; б) FeO → $Fe_{2}$ $O_{3}$; в) S → ZnS; г) $KMnO_{4}$ → $K_{2}$ $MnO_{4}$?

Ответ:

а) HBr → $Br_{2}$:
степень окисления брома увеличилась, так как была −1, а стала 0.
б) FeO → $Fe_{2}$ $O_{3}$:
степень окисления железа увеличилась, так как была +2, а стала +3.
в) S → ZnS:
степень окисления серы уменьшилась, так как 0, а стала −2.
г) $KMnO_{4}$ → $K_{2}$ $MnO_{4}$:
степень окисления марганца уменьшилась, так как была +7, а стала +6.

Используйте дополнительную информацию

7. Предложите свой способ образования названий бинарных соединений. Назовите соединения, имеющие формулы: $Na_{2}$O, CaS, FeS, $Ca_{3}$ $N_{2}$, $Mg_{2}$Si, CO, $CCl_{4}$.

Ответ:

$Na_{2}$O − оксид натрия.
CaS − сульфид кальция.
FeS − сульфид железа(II).
$Ca_{3}$ $N_{2}$ − нитрид кальция.
$Mg_{2}$Si − силицид магния.
CO − оксид углерода(II).
$CCl_{4}$ − хлорид углерода(IV).

§39

§39. Окислительно-восстановительные реакции

Вопрос в начале параграфа

✓ Сравните реакции, характеризующие свойства соляной кислоты: её взаимодействие с раствором карбоната натрия и с цинком. Чем различаются эти химические реакции?

Ответ:

Напишем обе реакции:
1) HCl + $Na_{2}$ $CO_{3}$ = NaCl + $CO_{2}$↑ + $H_{2}$O
2) HCl + Zn = $ZnCl_{2}$ + $H_{2}$↑
Можно верно указать различия между реакциями: первая − это гомогенная реакция обмена, вторая − гетерогенная реакция замещения. Однако эти реакции различаются ещё по одному очень существенному признаку. Нетрудно заметить, что в реакции обмена атомы химических элементов, участников этой реакции, не изменили свои степени окисления. Во второй реакции атомы двух элементов − водорода и цинка − изменили свои степени окисления.

Проверьте свои знания

1. Какие реакции называют окислительно−восстановительными?

Ответ:

Если в ходе химического превращения происходит изменение степени окисления атомов хотя бы одного из элементов, реакция называется окислительно−восстановительной.

2. Как найти степень окисления атома химического элемента по формуле его соединения?

Ответ:

Расчет степени окисления атома химического элемента производят, используя степени окисления других элементов и исходя из того, что молекула электронейтральна.
Некоторые химические элементы в соединениях проявляют постоянную степень окисления. К ним относятся:
1) щелочные металлы, т. е. химические элементы IA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, которые всегда имеют степень окисления, равную +1;
2) металлы IIA−группы периодической системы Д. И. Менделеева, степень окисления которых всегда равна +2;
3) алюминий, имеющий степень окисления +3;
4) фтор, имеющий степень окисления –1;
5) кислород, проявляющий в подавляющем большинстве соединений степень окисления –2;
6) водород, имеющий в соединениях с большинством неметаллов степень окисления +1, а в соединениях с металлами степень окисления –1.
Другие химические элементы проявляют переменные степени окисления. Например, для хлора характерен набор нечётных степеней окисления: –1, +1, +3, +5, +7, а для серы − чётных: –2, +2, +4, +6.
Следует помнить, что сумма степеней окисления всех химических элементов в молекуле или формульной единице вещества равна нулю (вещество в целом электронейтрально). В простых веществах, которые образованы из атомов одного химического элемента, степень окисления также равна нулю. Пользуясь этими правилами, можно найти степень окисления одного химического элемента по степени окисления другого для сложных веществ: двухэлементных (бинарных) или трёхэлементных соединений.

3. Приведите формулы простых веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства: а) окислителя; б) восстановителя.

Ответ:

а) Свойства окислителя в химических реакциях проявляют $Cl_{2}$, $F_{2}$ и др.
б) Свойства восстановителя в химических реакциях проявляют Na, K, $H_{2}$ и др.

4. Приведите формулы сложных веществ, которые в химических реакциях проявляют свойства: а) окислителя; б) восстановителя

Ответ:

а) Свойства окислителя в химических реакциях могут проявлять: $KMnO_{4}$, $H_{2}$ $SO_{4}$, $HNO_{3}$ и др.
б) Свойства восстановителя в химических реакциях могут проявлять: CO, $H_{2}$S, $HNO_{2}$ и др.

Примените свои знания

5. Укажите уравнения окислительно−восстановительных реакций. Расставьте коэффициенты методом электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления для выбранных вами уравнений.
а) $K_{2}$O + $H_{2}$O = 2KOH
б) 2K + 2$H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$
в) $FeCl_{3}$ + 3KOH = $Fe(OH)_{3}$ + 3KCl
г) Cu + 2$AgNO_{3}$ = $Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2Ag

Ответ:

а) Реакция не является окислительно−восстановительной реакцией, так как не изменяются степени окисления.

б) 2K + 2$H_{2}$O = 2KOH + $H_{2}$
$K^{0}$ − 1е = $K^{+1}$ − окисление
2$H^{+1}$ + 2 е = $H_{2}$ − восстановление
Калий в степени окисления 0 является восстановителем.
Водород в степени окисления +1 является окислителем.
Реакция является окислительно−восстановительной реакцией.

в) Реакция не является окислительно−восстановительной реакцией, так как не изменяются степени окисления.

г) Cu + 2$AgNO_{3}$ = $Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2Ag
$Cu^{0}$ − 2е = $Cu^{+2}$ − окисление
$Ag^{+1}$ + 1 е = $Ag^{0}$ − восстановление
Медь в степени окисления 0 является восстановителем.
Серебро в степени окисления +1 является окислителем.
Реакция является окислительно−восстановительной реакцией.

6. Определите, в каких схемах имеет место процесс окисления, в каких — восстановления. Укажите число отданных и принятых электронов.
а) 2$H^{+1}$ → $H_{2}$;
б) P → $P^{+5}$;
в) $S^{-2}$ → $S^{+4}$;
г) $Cr^{+6}$ → $Cr^{+3}$;
д) $N^{-3}$ → $N^{+2}$;
е) $Fe^{+3}$ → $Fe^{+2}$;
ж) 2$Cl^{-1}$ → $Cl_{2}$.

Ответ:

а) 2$H^{+1}$ +2 e → $H_{2}$ − восстановление
б) P −5 e → $P^{+5}$ − окисление
в) $S^{-2}$ − 6 e → $S^{+4}$ − окисление
г) $Cr^{+6}$ + 3 e → $Cr^{+3}$ − восстановление
д) $N^{-3}$ − 5 e → $N^{+2}$ − восстановление
е) $Fe^{+3}$ +1 e → $Fe^{+2}$ − восстановление
ж) 2$Cl^{-1}$ − 2 e → $Cl_{2}$ − окисление

7. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:
а) CuO + $NH_{3}$ → Cu + $N_{2}$ + $H_{2}$O
б) HCl + $MnO_{2}$ → $MnCl_{2}$ + $Cl_{2}$ + $H_{2}$O
в) Si + NaOH + $H_{2}$O → $Na_{2}$ $SiO_{3}$ + $H_{2}$
г) Cu + $HNO_{3}$ → $Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ + NO + $H_{2}$O
Определите окислители и восстановители.

Ответ:

а) 3CuO + 2$NH_{3}$ = 3Cu + $N_{2}$ + 3$H_{2}$O
$Cu^{+2}$ + 2е = Cu
2$N^{-3}$ − 6е = $N_{2}$
Оксид меди является окислителем, а аммиак − восстановителем.

б) 4HCl + $MnO_{2}$ = $MnCl_{2}$ + $Cl_{2}$ + 2$H_{2}$O
2$Cl^{-1}$ − 2е = $Cl_{2}$
$Mn^{+4}$ + 2е = $Mn^{+2}$
Соляная кислота является восстановителем, а оксид марганца (4) − окислителем.

в) Si + 2NaOH + $H_{2}$O = $Na_{2}$ $SiO_{3}$ + 2$H_{2}$
Si − 4е = $Si^{+4}$
2$H^{+1}$ +2е = $H_{2}$
Кремний является восстановителем, а вода − окислителем.

г) 3Cu + 8$HNO_{3}$ = 3$Cu(NO_{3}$ $)_{2}$ + 2NO + 4$H_{2}$O
Cu − 2е = $Cu^{+2}$
$N^{+5}$ + 3е = $N^{+2}$
Медь является восстановителем, а азотная кислота − окислителем.

8. Укажите коэффициент перед формулой восстановителя в уравнении окислительно−восстановительной реакции, схема которой:
$NH_{3}$ + $O_{2}$ → $N_{2}$ + $H_{2}$O

Ответ:

4$NH_{3}$ + 3$O_{2}$ = 2$N_{2}$ + 6$H_{2}$O
Аммиак является восстановителем. Коэффициент перед формулой восстановителя: 4.

9. В какой из реакций сера выполняет роль восстановителя, а в какой − окислителя?
а) S + Al → $Al_{2}$ $S_{3}$
б) S + $HNO_{3}$ → $SO_{2}$ + $NO_{2}$ + $H_{2}$O

Ответ:

Составим уравнения реакций, используя метод электронного баланса.
а) 3S + 3Al = $Al_{2}$ $S_{3}$
S + 2e = $S^{-2}$
Al − 3e = $Al^{+3}$
Сера является окислителем.
б) S + 4$HNO_{3}$ = $SO_{2}$ + 4$NO_{2}$ + 2$H_{2}$O
S − 4e = $S^{+4}$
$N^{+5}$ + 1e = $N^{+4}$
Сера является восстановителем.

Используйте дополнительную информацию

10. Укажите формулы веществ, которые в химических реакциях могут быть толь−ко окислителями, только восстановителями, а также проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства: а) $F_{2}$; б) Ca; в) $HNO_{3}$; г) P; д) $SO_{2}$. Приведите аргументы.

Ответ:

а) $F_{2}$: для фтора характерна только степень окисления −1, поэтому фтор является окислителем.
б) Ca : для кальция характерна только степень окисления +2, поэтому кальций является восстановителем.
в) $HNO_{3}$: азот в азотной кислоте находится в максимальной своей степени окисления +5, поэтому азотная кислота является окислителем.
г) P : для фосфора характерна как степень окисления +5, так и −3, поэтому фосфор может быть и окислителем, и восстановителем.
д) $SO_{2}$: сера в сернистом газе имеет свою промежуточную степень окисления +4, поэтому сернистый газ может быть и окислителем, и восстановителем.