Наочний довідник 8-9 класи
.pdf
ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ МАСИ РЕЧОВИН. ХІМІЧНІ РІВНЯННЯ
Усі зміни, що в натурі трапляються, такого суть стану, що скільки чого в одного тіла відніметься, стільки ж додасться до іншого.
Тож, якщо десь зменшиться трохи матерії, то збільшиться в іншому місці.
М. В. Ломоносов
Сучасне формулювання закону збереження маси речовин:
Маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції.
Хімічне рівняння — це умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул.
Закон збереження маси речовин є основним законом хімії
Ca (OH) + CO2 |
→ CaCO3 + H2O |
1. |
З погляду атомно-молекулярного вчення цей закон пояс- |
||
2 |
|
|
|
нюється тим, що під час хімічних реакцій загальна кількість |
|
74 г + 44 г |
= |
100 г + 18 г |
|
атомів не змінюється, а відбувається лише їх перегрупування. |
|
2. |
Усі розрахунки з хімічних рівнянь проводяться на його ос- |
||||
|
|
|
|||
118 ã |
= |
118 ã |
|
нові. Саме з відкриттям цього закону пов’язують виникнення |
|
|
сучасної хімії як точної науки |
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Аналіз хімічного рівняння
Рівняння 2KNO3 → 2KNO2 + O2 показує, що:
дві молекули калій нітрату розкладаються під час нагрівання з утворенням двох молекул калій нітриту і однієї молекули кисню
два молі калій нітрату під час нагрівання розкладаються з утворенням двох молів калій нітриту і одного моля кисню
Алгоритм складання хімічних рівнянь
Записати речовини, які вступають у реакцію |
Ö |
P + O2 |
Ø |
Ö |
Ø |
Визначити класи речовин, що утворюються в результаті реакції |
P + O2 → PO |
|
Ø |
|
Ø |
Написати формули речовин, що утворюються |
Ö |
P + O2 → P2O5 |
(з урахуванням валентності всіх елементів) |
||
|
|
|
Ø |
|
Ø |
Обчислити коефіцієнти рівняння так, щоб число |
Ö |
4P + 5O2 → 2P2O5 |
атомів кожного елемента в лівій частині рівняння |
||
дорівнювало числу атомів елементів у правій частині |
|
|
|
|
|
Тема 1. Початкові хімімічні поняття |
21 |
Тема 2. Прості речовини. Повітря
ОКСИСЕН — ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ, КИСЕНЬ — ПРОСТА РЕЧОВИНА. ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСНЮ.
ДОБУВАННЯ І ЗАСТОСУВАННЯ КИСНЮ
Оксиди — складні речовини, що |
Взаємодія речовин із киснем нале- |
складаються з двох хімічних еле- |
жить до реакцій окиснення. |
ментів, одним із яких є Оксиген. |
|
|
|
|
|
|
Кисень — це речовина, навко- |
|
ло якої обертається земна хімія. |
|
Я. Берцеліус |
|
|
Історія вивчення кисню
|
Англійський хімік Дж. Прістлі виявив, що у присутності зелених рос- |
|
1772 р. |
лин «зв’язане повітря», яке не підтримує дихання, знову стає звичайним |
|
|
повітрям. Таким чином, уперше встановлено виділення кисню рослинами |
|
|
|
|
|
Кисень (під назвою «вогненне повітря») був описаний шведським хіміком |
|
1772—1773 рр. |
К. Шеєле. Він добув його в результаті нагрівання деяких неорганічних |
|
|
сполук |
|
|
|
|
|
Дж. Прістлі відкрив кисень, досліджуючи газоподібні речовини, що виділя- |
|
1774 р. |
ються під час розжарювання різних речовин за допомогою лінзи сонячними |
|
|
променями |
|
|
|
|
1775 р. |
Дж. Прістлі виявляє індивідуальні ознаки кисню: характерні особливості |
|
горіння в його присутності; розчинність у воді |
||
|
||
|
|
|
|
А. Лавуазьє показав, що кисень — основний компонент кислоті, і у зв’язку |
|
|
з цим запропонував назвати цей газ «оксиген», що означає «утворюючий кис- |
|
1775 р. |
лоти» (від грец. оксис — кислий і геннао — народжую). Він висунув кисне- |
|
|
ву теорію, яка дозволила з’ясувати справжню природу основних компонентів |
|
|
атмосферного повітря |
|
|
|
Розповсюдженість Оксигену в природі
У земній корі |
В атмосфері |
У складі води |
O2 |
O2 |
|
|
O2 |
|
|
|
|
47 % за масою |
23 % за масою |
88,9 % за масою |
22 |
Розділ I |
Фізичні властивості кисню
Безбарвний газ, без смаку і запаху, малорозчинний у воді. Трохи важчий за повітря. За тиску 760 мм рт. ст. і температури 183 °C зріджується, а при зниженні температури до 219 °C твердне. У рідкому та твердому станах забарвлений у блакитний колір
Способи добування кисню в лабораторних умовах
|
Спосіб добування |
|
|
|
|
Рівняння реакції |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
1) |
Розклад калій перманганату |
2KMnO4 → K2 MnO4 + MnO2 + O2 P |
|||||
калій |
|
|
калій |
манган(ІV) |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
перманганат |
манганат |
оксид |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
Розклад калій хлорату |
|
|
t, MnO |
|
|
|
2KClO3 → |
2 2KCl +3O2↑ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3) |
Розклад гідроген пероксиду |
|
MnO |
|
|
|
|
2H2 O2 |
→2 2H2 O +O2↑ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4) |
Розклад меркурій оксиду |
|
|
t |
|
|
|
2HgO→2Hg +O2↑ |
|
||||||
|
|
|
|
постійний |
|
||
5) |
Електроліз води |
|
|
ел. струм |
|
|
|
2H2 O |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
→2H2↑ + O2↑ |
||
|
|
вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Хімічні властивості кисню
|
з металами |
Mg + O2 + 2MgO 4Al + 3O2 → + Al2 O3 |
|
|
||||
|
магній |
|
алюміній |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
|
оксид |
|
оксид |
|
|
||
|
|
|
||||||
взаємодіє |
із сполуками металів і не- |
S + O2 → SO2 N2 + O2 → 2NO; 4P2 + 5O2 → 2P2 O5 |
||||||
2ZnS + 3O2 |
→ 2ZnO + 2SO2 |
; CaH2 + O2 |
→ CaO + H2 O |
|||||
|
з неметалами |
сульфур(IV) |
нітроген(ІІ) |
фосфор(V) |
||||
|
|
оксид |
|
оксид |
оксид |
|||
2 |
металами |
цинк |
цинк |
сульфур(V) кальцій |
кальцій |
вода |
||
оксид |
||||||||
O |
сульфiд |
оксид |
оксид |
гідрид |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
з органічними речовинами |
CH4 + 2O2 → |
CO2 + 2H2 O; 2C6 H6 + 15O2 → 12CO2 |
+ 6H2 O |
||||
|
метан |
карбон(IV) |
вода |
|
карбон(IV) вода |
|||
|
|
|
оксид |
|
|
оксид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найпростіший спосіб виявлення кисню
Жевріюча скіпка займається, |
|
Жевріюча скіпка — це скіпка, |
якщо в середовищі міститься |
|
що горить без полум’я, з виді- |
не менше ніж 28 % кисню |
|
ленням диму |
|
|
|
Тема 2. Прості речовини. Повітря |
23 |
Застосування кисню
|
У металургії для |
|
|
У кисневих масках для |
|
||
|
|
|
роботи під водою або |
|
|||
|
обробки металів |
|
|
|
|||
|
|
|
у висотних польотах |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У металургії для рі- |
|
O2 |
|
Для зварювання металів |
|||
|
зання металів |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
У медицині для |
|||
На вибухових роботах |
|
|
|
|
полегшення |
||
|
|
|
|
|
|
утрудненого дихання |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
У ракетних двигунах |
|
|
У хімічній промисло- |
|
||
|
|
|
вості (для випалення руд, |
|
|||
|
(рідкий кисень) |
|
|
|
|||
|
|
|
виплавки чавуну та сталі) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПОВІТРЯ І ЙОГО СКЛАД
Повітря — суміш газів, які утворюють атмосферу.
Склад повітря (на нульовій висоті над рівнем моря, без урахування водяної пари й пилу)
Газ |
Об’єм, % |
Газ |
Об’єм, % |
|
|
|
|
Азот N2 |
78,03 |
Гелій He |
0,0005 |
Кисень O2 |
20,99 |
Криптон Kr |
0,0001 |
Аргон Ar |
0,93 |
Водень H2 |
0,00005 |
Вуглекислий газ CO2 |
0,03 |
Озон O3 |
0,00006 |
Неон Ne |
0,0018 |
Ксенон Xe |
0,000009 |
|
|
|
|
Значення повітря
Необхідне для життєдіяльності |
|
Затримує космічне |
живих організмів |
|
випромінювання |
|
|
|
|
|
|
Воздух
Використовується в промисловості як сировина для добування кисню, азоту та інших газів
Використовується в промисловості як сировина для добування кисню, азоту та інших газів
24 |
Розділ I |
Проблема охорони повітря. Забруднюючі чинники
Природні чинники |
Антропогенні чинники |
|
|
Виверження вулканів |
Викиди промислових підприємств |
|
|
Пожежі |
Згоряння викопного палива |
|
|
Порохові бурі |
Вихлопні гази автомобілів |
|
|
|
Ядерні випробування |
|
|
|
Аварії на хімічних виробництвах і атомних |
|
електростанціях |
|
|
Основні компоненти вихлопних газів автомобілів та їх дія на організм людини й навколишнє середовище
Компонент |
Дія на організм людини |
Вплив на навколишнє середовище |
|
вихлопних газів |
|||
|
|
||
|
|
|
|
Карбон(IV) оксид |
Викликає кисневу недостатність, |
|
|
CO2 (карбон діоксид |
що позначається на центральній не- |
|
|
(вуглекислий газ) |
рвовій системі. Невеликі дози викли- |
Викиди карбон діоксиду підсилюють |
|
|
кають запаморочення, головний біль, |
||
Карбон(ІІ) оксид CO |
парниковий ефект |
||
відчуття втоми. Висока концентра- |
|
||
(чадний газ, карбон |
ція чадного газу може призвести до |
|
|
моноксид) |
смерті |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Викликають сильне подразнення |
Надходячи у верхні шари атмосфери, |
|
Оксиди Нітрогену |
слизової оболонки очей, а у разі вди- |
||
нітроген діоксид викликає утворення |
|||
NO2, NO |
хання — утворення нітратної і ніт- |
||
кислотовмісних хмар |
|||
|
ритної кислот у дихальних шляхах |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Із нітроген діоксидом під дією соняч- |
|
|
|
ного світла утворюють у повітрі за- |
|
|
Отруйні речовини, які подразливо |
бруднюючі речовини, які виклика- |
|
Органічні речовини |
діють на дихальні шляхи, вражають |
ють сухий туман. Утворює за участю |
|
нирки, печінку, центральну нервову |
цих сполук смог, який завдає шкоди |
||
(альдегіди, |
систему. Відзначають симптоми за- |
рослинам (настає швидке зів’янення) |
|
вуглеводні) |
|||
духи, загострення легеневих і нерво- |
і втрат господарству (викликає ко- |
||
|
|||
|
вих захворювань, бронхіальної астми |
розію металів, руйнування фарб, гу- |
|
|
|
мових і синтетичних виробів, псуван- |
|
|
|
ня одягу) |
|
|
|
|
|
Сірчистий газ |
|
При розчиненні в парах води в ат- |
|
Виявляє загальнотоксичну дію на ор- |
мосфері утворює аерозолі сульфітної |
||
(сульфур(IV) |
|||
ганізм |
кислоти. Один із компонентів кис- |
||
діоксид) SO2 |
|||
|
лотних опадів |
||
|
|
||
|
|
|
|
Сполуки свинцю |
Отрути, що вражають нервову систе- |
Осідають на поверхні землі, забруд- |
|
му, шлунково-кишковий тракт і т. д. |
нюючи ґрунт |
||
|
|||
|
|
|
|
|
Подразливо діє на органи дихання. |
Забруднює атмосферу, знижуючи рі- |
|
|
вень освітлення, що призводить до |
||
Сажа |
На поверхні частинок сажі адсорбу- |
||
пригнічення і зменшення температу- |
|||
|
ються канцерогенні речовини |
||
|
ри повітря |
||
|
|
||
|
|
|
Тема 2. Прості речовини. Повітря |
25 |
ГОРІННЯ І ПОВІЛЬНЕ ОКИСНЕННЯ
Горіння — реакція окиснення, що супроводжується виділенням тепла і світла.
Повільне окиснення — повільна реакція якої-небудь речовини з киснем.
Алгоритм складання рівняння горіння складної речовини
Записати формули речовин, що вступають у реакцію |
Ö |
C6 H6 +O2 → |
|
|
|
Ø |
|
Ø |
Визначити формули речовин, що утворюються |
Ö |
C6 H6 +O2 →CO2 +H2 O |
|
|
|
Ø |
|
Ø |
Зрівняти число атомів елементів, що |
Ö |
C6 H6 +O2 →6CO2 +3H2 O |
входять до складу згорілої речовини |
||
|
|
|
Ø |
|
Ø |
Якщо в першій частині хімічного рівняння виходить |
Ö |
2C6 H6 +O2 →12CO2 +6H2 O |
непарне число атомів Оксигену, то всі коефіцієнти |
||
збільшуються у 2 рази, окрім коефіцієнта перед O2 |
|
|
|
|
|
Ø |
|
Ø |
Підрахувати число атомів Оксигену |
Ö |
2C6 H6 +15O2 →12CO2 +6H2 O |
в правій частині рівняння й зрівняти його |
||
коефіцієнтом у лівій частині рівняння |
|
|
|
|
|
Особливості процесу окиснення
1.Взаємодія кисню з різними простими і складними речовинами завжди супроводжується виділенням теплоти
2.Якщо реакція проходить швидко, то вона називається процесом горіння. Процес горіння використовують у промисловості з метою отримання тепла (спалювання нафтопродуктів, вугілля, горючих газів і т. д.), перетворення теплової енергії на механічну й електричну (спалювання різних видів пального у двигунах внутрішнього згоряння)
3.Якщо реакція проходить повільно, то процес називають повільним окисненням, або жеврінням. Повільні процеси взаємодії кисню з різними речовинами спостерігаються при диханні, гнитті й окисненні металів на повітрі
4.У результаті горіння утворюються оксиди, наприклад:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2
цинк сульфур оксид оксид
26 |
Розділ I |
Умови горіння
Умови горіння |
Умови припинення горіння (заходи з попередження пожежі) |
Нагрівання горючої речовини до
Охолодження речовини нижче за температуру займання
температури займання
Припинення доступу кисню до горючої речовини.
Доступ кисню Із цією метою використовують воду, пісок, карбон(IV) оксид (у вогнегасниках)
ГІДРОГЕН ЯК ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ І ВОДЕНЬ ЯК ПРОСТА РЕЧОВИНА. ВЛАСТИВОСТІ ВОДНЮ. ДОБУВАННЯ І ЗАСТОСУВАННЯ ВОДНЮ
Історія вивчення водню
1660 г.
Р. Бойль добув водень, діючи хлоридною кислотою на ошурки, і схарактеризував його як «повітря, народжене або відтворене заново»
М. В. Ломоносов у науковій праці «Про металічний блиск» відзначає: «під
1745 р.
час розчинення якогось неблагородного металу, особливо заліза, в кислотних спиртах з отвору склянки виривається горюча пара, яка являє собою флогістон»
Г. Кавендіш виділив водень взаємодією цинку, олова або заліза із сульфатною 1766 р. або хлоридною кислотою. Кавендіш вперше докладно описав способи добуван-
ня й специфічні ознаки водню
А. Лавуазьє і Ж. Меньє здійснили термічний розклад води і встановили, що 1783—1784 рр. вона складається з кисню і водню у співвідношенні 85 на 15 частин (за су-
часними даними, 88,9 % О і 11,2 % Н)
1787 р.
А. Гітон де Морво запропонував латинську назву гідрогеніум, від грецьких гідро і геннао, що означають «який народжує воду»
Розповсюдження Гідрогену в природі
У складі сполук |
У вигляді простої речовини |
||
|
|
|
|
Входить до складу ба- |
Входить до складу ор- |
Зустрічається в невели- |
Міститься в деяких |
гатьох мінералів, води |
ганічних сполук |
ких кількостях у верх- |
природних горючих |
|
|
ніх шарах атмосфери |
газах |
|
|
|
|
Фізичні властивості водню
Газ без кольору і запаху. У 14,5 разів легший за повітря, малорозчинний у воді. За температури –253 °C й атмосферного тиску переходить у рідкий стан, за –259 °C твердне. За підвищеної температури добре розчиняється в багатьох металах (наприклад нікелі, платині та ін.).
Тема 2. Прості речовини. Повітря |
27 |
Добування водню в лабораторних умовах
|
Спосіб добування |
|
Рівняння реакції |
|
|
|
|
|
|
1. |
Електроліз води |
ел. струм |
|
|
2H2 O →2H2↑ + O2↑ |
||||
|
|
|
|
|
2. |
Взаємодія цинку з кислотою |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Взаємодія активних металів з водою: |
2Na +2H |
O →2NaOH+H ↑ |
|
2 |
натрій |
2 |
||
|
|
|
гідроксид |
|
|
|
|
|
|
Хімічні властивості водню
H взаємодіє 2
з киснем |
2H2 +O2 →2H2 O |
||
|
вода |
||
|
|
||
|
|
|
|
з хлором |
|
|
|
|
|
|
|
з сіркою |
|
|
|
|
|
|
|
з оцтом |
|
|
|
|
|
|
|
з металами |
2K + H2 |
|
t |
→2KH Ca + H2 → CaH2 |
|||
|
|
t |
|
|
|
калій |
кальцій |
|
|
гідрид |
гідрид |
|
|
|
|
з оксидами металів |
|
t |
+H2 O; WO3 +3H2 →W +3H2 O |
CuO +H2 →Cu |
|||
|
|
|
|
Схема окиснення і відновлення
(на прикладі відновлення купрум(II) оксиду)
Купрум(II) оксид |
|
Мідь |
|
||
|
відновлення |
|
|
міді |
|
+ |
+ |
|
|
окиснення |
|
|
водню |
|
Водень |
|
Вода |
|
||
Мідь, взаємодіючи з киснем, окиснюється з утворенням купрум (ІІ) оксиду. Водень, взаємодіючи з купрум (ІІ) оксидом, відновлює мідь.
28 |
Розділ I |
Застосування водню
Добування амоніаку |
|
Екологічно чисте паливо |
|
|
|
Перетворення рослинних |
|
H2 |
Синтез хлороводню |
|||
олій на тверді жири |
|
|||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Різання й зварювання |
|
Синтез метанолу |
||||
металів (автоген) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У металургії для |
|
|
|
|
|
|
отримання металів |
|
Добування вуглеводнів |
|
||
|
і неметалів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОБ’ЄМНІ СПІВВІДНОШЕННЯ ГАЗІВ У ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЯХ. ЗАКОН АВОГАДРО. МОЛЯРНИЙ ОБ’ЄМ ГАЗІВ
Молярний об’єм (Vm) — об’єм 1 моль речовини за заданих умов.
Число (стала) Авогадро (NA) — кількість частинок в 1 моль речовини. Приблизне значення цієї сталої дорівнює 6,02•1023 моль–1.
Нормальні умови (н. у.) — температура 0 °C і тиск 1 атм. (101,3 кПа).
Закон об’ємних відношень (закон Гей-Люссака): об’єми реагую-
чих газоподібних речовин співвідносяться між собою і з об’ємами газоподібних продуктів, що утворюються, як невеликі цілі числа.
Закон Авогадро: однакові об’єми всіх газів за однакових температури й тиску містять однакове число молекул.
Гази
|
Одноатомні |
|
Двоатомні |
||
|
|
|
|
|
|
Гази, молекули яких складаються з одного ато- |
Гази, молекули яких складаються з двох атомів |
||||
ма (He, Ne, Ar) |
(H2, O2, N2, Cl2, Br2, I2) |
||||
|
Гелій |
|
Водень |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тема 2. Прості речовини. Повітря |
29 |
Закон об’ємних відношень
Коефіцієнти в хімічному рівнянні перед формулами газоподібних речовин відповідають співвідношенню об’ємів газів, що вступають у реакцію речовин й утворюються в результаті реакції.
|
|
|
|
|
HCl |
|
Cl2 |
+ |
|
|
= |
|
|
|
H2 |
|
|
|
1 об’єм хлору |
|
1 об’єм водню |
2 об’єми хлороводню |
|
|
|
|
|
|
|
|
Закон Авогадро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наслідки із закону Авогадро |
|
||
Однакове число молекул |
|
|
Об’єм 1 моль будь-якого газу за нормальних |
||
будь-яких газів за однакових умов |
|
умов завжди дорівнює 22,4 л |
|||
займають однаковий об’єм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H2 |
O2 |
CO2 |
|
|
NH3 |
1 моль водню — |
1 моль кисню — |
1 моль |
|
|
1 моль амоніаку — |
6,02•1023 молекул. |
6,02•1023 молекул. |
вуглекислого газу — |
|
6,02•1023 молекул. |
|
Молярний об’єм |
Молярний об’єм |
6,02•1023 молекул. |
|
Молярний об’єм |
|
22,4 л (за н. у.) |
22,4 л (за н. у.) |
Молярний об’єм |
|
22,4 л (за н. у.) |
|
|
|
22,4 л (за н. у.) |
|
|
|
Розрахунок молярного об’єму газу |
|
|
|
|
|
V = V , |
|
Vm |
= M , |
||
m |
n |
|
|
|
ρ |
|
|
|
|
|
|
де V — об’єм газу (н. у.); n — кількість речовини |
де М — молярна маса газу; ρ — густина |
||||
Якщо 0,5 моль азоту за н. у. займає об’єм 11,2 л, то |
Молярний об’єм азоту, узятого в кількості |
||||
молярний об’єм дорівнюватиме: |
1 моль, за густини азоту 1,25 г/л, дорівнюва- |
||||
Vm (N2 )= 11,2 |
=22,4 л/моль |
тиме 22,4 л/моль: |
|
|
|
0,5 моль |
|
Vm (N2 )= |
28 г/моль |
=22,4 л/моль |
|
|
|
1,25 г/л |
|||
|
|
|
|
||
30 |
Розділ I |