Розв’язання

Реакція відбувається за рівнянням: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu.

Масу CuSO₄ у розчині визначаємо за формулою:

0,1 моль/л · 160 г/моль · 0,2 л = 3,2 г.

Згідно з рівнянням реакції, із 160 г CuSO₄ реагує 56 г Fe. Звідси, з 3,2 г CuSO₄ прореагує:

Замість цієї кількості заліза, що розчинилася, виділилась мідь. Із цього ж рівняння слідує, що 56 г заліза витісняють 64 г міді, отже, 1,12 г заліза витіснить:

Таким чином, маса пластини збільшиться на 1,28 – 1,12 = 0,16 г і буде дорівнювати 10 + 0,16 = 10,16 г.

Відповідь: маса пластини після закінчення реакції дорівнює 10,16 г.

Приклад 3. До 25 г розчину з масовою часткою алюміній хлориду 8 % долили 25 г розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 8 %. Осад, що утворився, відфільтрували і прожарили. Визначте склад і масу твердого залишку.

Розв’язання

Внаслідок дії лугів на розчини солей алюмінію утворюється осад алюміній гідроксиду: AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃↓ + 3NaCl.

1. Обчислимо маси алюміній хлориду та натрій гідроксиду:

г; г.

2) Обчислимо кількості алюміній хлориду та натрій гідроксиду:

:  моль; :  моль.

За рівнянням реакції: ׃  = 1 : 3, тобто AlCl₃ за розрахунками є в недостачі. В результаті даної реакції витрачається 0,015 · 3 = 0,045 моль NaOH і утворюється 0,015 моль Al(OH)₃. Надлишок NaOH кількістю 0,05 – 0,045 = 0,005 моль розчиняє 0,005 моль Al(OH)₃ за рівнянням: Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄].

Таким чином, в осаді залишається 0,015 – 0,005 = 0,01 моль Al(OH)₃. Під час прожарювання цього осаду в результаті реакції:

2Al(OH)₃  Al₂O₃ + 3Н₂O

утворюється 0,01 ׃ 2 = 0,005 моль Al₂O₃ масою 0,005·102 = 0,51 г.

Відповідь: 0,51 г Al₂O₃.

Завдання для самоконтролю

1. Чому при кип’ятінні водного розчину амоній алюмінату випадає осад алюміній гідроксиду, а при кип’ятінні розчину натрій алюмінату осад не утворюється?

2. Чому магній, який горить, не можна гасити водою? Написати відповідні рівняння.

3. Скільки магнію потрібно для одержання 1 т титану внаслідок реакції: TiCl₄ + 2Mg = 2MgCl₂ + Ti.

4. Написати електронні формули атомів берилію та магнію. Яку валентність проявляють атоми цих елементів у незбудженому стані?

5. Визначте, до чавуну чи до сталі слід віднести сплав, якщо під час спалювання 5 г його виділилось 0,28 л (н.у.) карбон (ІV) оксиду.

6. Визначте об’єм газу (н.у.), який виділиться внаслідок взаємодії алюмінію масою 2,7 г з 40 %-ним розчином калій гідроксидом масою 50 г.

7. Алюміній гідроксид масою 13 г з масовою часткою домішок 40 % розклали нагріванням. Визначте маси продуктів реакції.

8. У результаті взаємодії 2,33 г суміші заліза та міді з хлоридною кислотою утворилося 896 мл водню (н.у.). Визначте масову частку заліза в суміші.

9. Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення, назвіть продукти реакцій:

а) Fe → FeCl₃ → Fe(OH)₃ → Fe₂(SO₄)₃  → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ → Fe;

б) Fe → FeCl₂ → Fe(OH)₂ → FeO → FeSO₄;

в) Mg(OH)₂ → MgO → MgSO₄ → Mg(NO₃)₂ → Mg(OH)₂;

г) Mg(OH)₂ → MgCl₂  → MgСO₃ → Mg(НСO₃)₂ → Mg(OH)₂.

10. Закінчіть рівняння можливих реакцій. Назвіть окисник та відновник: а) Al + HCl →; б) Al + H₂SO₄ (розв.)  →; в) Al + H₂SO₄ (конц.)  →; г) Al + HNO₃ (розв.)  →; д) Al + HNO₃  (конц.)  →; є) Sn + MgSO₄ →; ж) Al + CuSO₄ →.

Лабораторна робота № 7

Досліди до теми: Легкі конструкційні метали

Мета роботи: дослідити властивості легких конструкційних металів (алюміній, магній, титан) та їх сполук.

Дослід 1. Основні властивості магній оксиду і магній гідроксиду

Помістіть в пробірку декілька кристалів магній оксиду та налийте води. Спостерігайте зміни, що відбуваються в пробірці. Переконайтеся в лужності середовища, кілька разів сильно струснувши пробірку і додавши фенолфталеїну. Напишіть відповідне рівняння реакції.

Дослід 2. Дія лугів і кислот на алюміній

Дослід проводиться під тягою! Помістіть в три пробірки невелику кількість алюмінієвих стружок і додайте по 1,5-2 мл в першу пробірку – розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 30 %, у другу – розведеного розчину хлоридної кислоти, у третю –концентрованого розчину нітратної кислоти. Пробірки з розчинами лугу і нітратної кислоти нагрійте. Поясніть механізм реакції алюмінію з лугами та різне відношення до хлоридної і нітратної кислот. Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Дослід 3. Амфотерність алюміній гідроксиду

Отримайте в двох пробірках реакцією обміну осад алюміній гідроксиду і переконайтеся в його амфотерності. Для цього в одну пробірку налийте кислоту, а в іншу – луг. Опишіть свої спостереження і складіть рівняння реакцій з огляду на те, що алюміній гідроксид з лугом утворює натрій чи калій алюмінат.

Дослід 4. Адсорбція фарб алюміній гідроксидом

Отримайте реакцією обміну осад алюміній гідроксиду і відфільтруйте. Промийте осад на фільтрі водою. Додайте до осаду на фільтрі розчин метилового фіолетового. Спостерігаючи візуально появу безбарвного розчину фільтрату при адсорбції фарби алюміній гідроксидом на фільтрі, зробіть висновок.

Дослід 5. Властивості титану та його сполук

а) В пробірку помістіть 0,1 г порошку титану, додайте кілька крапель розчину з молярною концентрацією еквівалентів сульфатної кислоти 2 моль/л і нагрійте. До цього розчину додайте кілька крапель натрій гідроксиду. Опишіть явища, які спостерігаєте.

б) Отримайте осад титан (ІV) гідроксиду дією на сіль Ті (ІV) лугом. Перевірте розчинність одержаного осаду у кислоті та надлишку лугу.

Напишіть відповідні рівняння реакцій.

Досліди до теми: Метали родин феруму і купруму

Мета роботи: дослідити властивостї конструкційних металів (залізо, кобальт, нікель, мідь, хром) та їх сполук.

Дослід 6. Дія кислот на залізо

Помістіть в три пробірки по декілька крупинок заліза і додайте в першу – розведену хлоридну кислоту, в другу – розведену нітратну кислоту, в третю – розведену ортофосфатну кислоту. Всі досліди проводьте при нагріванні. Визначте, в якій із пробірок швидше протікає реакція? Складіть рівняння реакцій.

Добре зачищену наждаком стальну пластинку з м’якої сталі занурте у концентровану нітратну кислоту (під тягою!). Поясніть, чому спочатку відбувається бурхлива реакція, потім швидко припиняється. Складіть рівняння реакції.

Дослід 7. Окиснення сполук феруму (ІІ)

Помістіть у пробірку 1-2 краплі розчину калій перманганату, підкисліть його сульфатною кислотою і поступово додайте по краплям свіжоприготований розчин ферум (ІІ) сульфату. Поясніть, чому розчин знебарвлюється? Складіть рівняння реакції окиснення ферум (ІІ) сульфату у ферум (ІІІ) сульфат.

Дослід 8. Добування гідроксидів феруму (ІІ), феруму (ІІI), кобальту (ІІ), ніколу (ІІ)

Помістіть у три пробірки по 1 краплі  розчинів солей феруму (ІІ), кобальту (ІІ), ніколу (ІІ) і додайте по краплям розчин натрій гідроксиду. В пробірці із сіллю кобальту спочатку випадає синій осад основної солі кобальту. Додайте ще невелику кількість лугу і нагрійте пробірку. Відзначте зміну забарвлення внаслідок утворення осаду кобальт (ІІ) гідроксиду. У випадку одержання ферум (ІІ) гідроксиду зазначте первинне його забарвлення і зміну кольору внаслідок послідовного окиснення на повітрі до ферум (ІІІ) гідроксиду. Складіть рівняння реакцій.

Дослід 9. Окисні властивості йонів Fe³⁺

Додайте до осаду ферум (ІІІ) гідроксиду (одержаного з досліду 3 або реакцією обміну) по краплям розчин калій йодиду. Переконайтеся в утворенні вільного йоду. Складіть рівняння реакції.

Дослід 10. Комплексні сполуки Феруму

а) Добування ферум (Ш) роданіду. До 2-3 крапель розчину солі феруму (ІІІ) додайте 1 краплю розчину калій роданіду KCNS або амоній роданіду NH₄CNS. Складіть рівняння реакції. Дослідіть відношення ферум (ІІІ) роданіду до лугів і зробіть висновки.

б) Добування берлінської лазурі. До 2-3 крапель розчину солі феруму (ІІІ) додайте 1 краплю кислоти, декілька крапель води і краплю розчину калій гексаціаноферату (ІІ) K₄[Fe(CN)₆] (жовта кров’яна сіль). Спостерігайте утворення осаду берлінської лазурі. Складіть рівняння реакції. Ця реакція є якісною на йони Fe³⁺.

Дослід 11. Виявлення йону Со²⁺

До 1-1,5 мл концентрованого розчину солі кобальту (ІІ) додайте 1-1,5 мл концентрованого розчину калій роданіду KCNS. Опишіть спостереження. Напишіть рівняння реакції одержання комплексної солі К₂[Co(CNS)₄].

Дослід 12. Виявлення йону Ni²⁺ (реакція Чугаєва)

До 2 крапель розчину солі Ni (ІІ) додайте 3 краплі розчину амоніаку та 2 краплі спиртового розчину з масовою часткою диметилгліоксиму 1 % (реактив Чугаєва). Опишіть спостереження.

Дослід 13. Дія кислот на мідь

Дослід проводиться під тягою! Помістіть в пробірки стружки міді і подійте на них концентрованою та розведеною сульфатною та нітратною кислотами. Що відбувається? Поясніть. Складіть рівняння реакцій.

Дослід 14. Добування купрум (ІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

а) Помістіть в пробірку по 1 краплі розчину купрум (ІІ) сульфату і розчину з концентрацією лугу 1 моль/л. Обережно нагрійте пробірку з одержаним осадом. Відзначте, як змінюється колір осаду? Складіть рівняння реакцій утворення купрум (ІІ) гідроксиду та його розкладу.

б) Аналогічно досліду 9а отримайте в двох пробірках осад купрум (ІІ) гідроксиду. Додайте в першу пробірку 1 краплю розчину з концентрацією лугу 1 моль/л, а в другу – розчин з молярною концентрацією сульфатної кислоти 2 моль/л. Запишіть спостереження та зробіть висновок про властивості купрум (ІІ) гідроксиду. Складіть рівняння реакцій.

Дослід 15. Добування хром (ІІІ) гідроксиду і дослідження його властивостей

У пробірку з розчином хромових квасців додайте по краплям розчин лугу до утворення осаду хром (ІІІ) гідроксиду. Невелику кількість хром (ІІІ) гідроксиду перемішайте з водою. Одержану суспензію поділіть на дві пробірки. До першої – додайте надлишок розчину натрій гідроксиду, а в другу – розчин хлоридної кислоти. Опишіть спостереження та складіть рівняння реакцій.

Дослід 16. Утворення аміакатів Купруму (ІІ)

Помістіть в пробірку 2-3 краплі розчину купрум (ІІ) сульфату і додайте до нього розчин натрій гідроксиду. Складіть рівняння реакції та зазначте забарвлення осаду. По краплям додавайте у пробірку концентрований розчин амоніаку. Спостерігайте за розчиненням осаду і зміною забарвлення розчину внаслідок утворення йонів [Cu(NH₃)₄]²⁺. Складіть рівняння реакцій.

Дослід 17. Окисні властивості йону Cu²⁺

Помістіть в пробірку 2-3 краплі розчину купрум (ІІ) сульфату і додайте по краплям розчин калій йодиду. Спостерігайте зміну забарвлення розчину та утворення осаду. Утворений йод відновіть, додавши у пробірку декілька крапель натрій тіосульфату Na₂S₂O₃. На дні пробірки залишиться білий осад Cu₂I₂. Складіть рівняння реакцій.