- •СОДЕРЖАНИЕ
- •Предисловие
- •Введение
- •§ 1. Закон химических элементов
- •§ 2. Строение атома и структура вещества
- •§ 3. Классы неорганических соединений
- •§ 4. Растворы электролитов
- •§ 5. Химические реакции вокруг нас
- •§ 2. Элементы шестой вертикали
- •§ 3. Путешествие по пятой группе
- •§ 5. Металлы
- •ОТВЕТЫ и ПОЯСНЕНИЯ к заданиям
- •Глава I, § 2
- •Глава I, § 4
- •Глава II, § 2
- •Глава II, § 5
- •Глава III, § 2
- •Глава IV
- •Что еще прочитать?
Глава II, |
§§ 4, |
5 |
|
|
|
|
|
|
атомами |
углерода |
в |
алмазе: |
713/4 = |
||
|
= 178,2 |
кДж/моль, а усредненная энергия связи |
|||||
|
атомов |
углерода |
в |
графите: |
715/3 |
= |
|
|
|
|
|
||||
|
= 238,3 |
кДж/моль. |
|
|
О |
|
|
|
(2). |
О |
|
+1 |
+4 |
|
|
54. |
Si+ SNaOH+ |
H2O |
= Na2SiO3 + 2Н2|. |
|
|||
|
|
|
(окислитель) |
|
|
||
55. |
Mg; |
SiO2 + SMg = Si + 2А^О; |
|
|
|||
углеродом; SiO2 + 2С = Si + 2С0.
56.(3).
57.(3).
58.(1) Si+ O2 = SiO2;
(2)SiO2+ 2№0Н = Na2SiO3+ H2O;
(3)Na2SiO3 + H2SO4 = H2SiOuj + Na2SO4;
(4)H2SiO3 -L SiO2+ H2O.
59.(1) C+ O2 = CO2;
(2)Ca(OH)2 + CO2 = Ca CO3; + H2O;
(3)CaCO3 -L CaO+ CO2;
(4)CaO + SC-L CaC2 + СО.
60.(1) Фотосинтез;
(2)пищеварение животных и человека;
(3)дыхание, брожение, гниение, горение;
(4)гниение, горение;
(5), (6) разложение без доступа воздуха остат¬
ков древних животных и растений;
(7)обмен CO2 между атмосферой и океаниче¬
ским резервуаром;
(8)разложение известняка.
Глава II, § 5
1. (3). Содержание алюминия в земной коре состав¬
ляет 8,8 % по массе.
2.(3).
3.К, Ca, Li, Mg (плотность меньше 5 г/см3);
Cd, Со, Mn, Au, Zn, Cu (плотность больше
5 г/см3).
233
Глава IL § 5
4. (1) |
осмий (плотность 22,5 г/см3) и литий |
(плот¬ |
|||
(2) |
ность 0,53 |
г/см3; почти |
вдвое |
легче |
воды); |
вольфрам |
(Г = 3410 0C) |
и |
цезий |
(Тпл~ |
|
|
= 28,5°С), |
если не считать |
ртути |
(Тпл = |
|
= -38,9 0C);
(3)хром (им можно резать стекло) и цезий
(легко режется ножом).
5. Кальция. Этот вывод сделан на основании ана¬
лиза положения указанных элементов в перио¬
дической системе Д. И. Менделеева и электрон¬
ных структур их атомов. Действительно, значения
энергий ионизации (эВ) у атомов элементов:
К—4,3, Rb-4,17, Ca-6,1, Sr-5,6.
6.LiH + H2O = LiOH + Н2|.
7.(1). Кристаллическая структура указанных ще¬
лочных металлов объемно центрированный куб.
8. |
(4). |
|
|
|
|
1,49 г А взаимодействуют с |
6,44 г В |
||
|
58,71гА |
» |
с |
2- Ar (В) |
|
|
|||
|
Отсюда Ar (В) = 126,87. Формула соединения NiI2. |
|||
9. |
(4); (4). Температура |
плавления вольфрама |
||
10. |
33800C. |
|
|
|
(4). |
|
|
0,448 л |
|
|
3,42 г |
|
|
|
|
2Ме + 2Н2О = 2МеОН + |
H2 . |
||
|
V(H2) = 0,448/22,4 = 0,02 |
(моль); |
||
|
V(Me) = 0,04 моль (по |
реакции). |
||
|
Af(Me) = 3,42/0,04 = 85,5 |
(г/моль). |
||
|
Металл — рубидий. |
|
|
|
11. Na2O2, пероксид ^Na + O2 = Na2O2);
T
Fe3O4 (ЗРе 4-2О2 = Fe3O4).
234
Глава IL § 5
12. Co(LiH) = 19,7.
LiH +H2O = LiOHH-H2I (I),
8 г/моль
(0,850—а) г |
+ 2Н2О = Ca(OH)2 + 2Н2| (2). |
|||||||
CaH2 |
|
|||||||
42 г/моль |
|
|
|
|
|
|
||
Объем (л) водорода, выделившегося по реакции |
||||||||
(1): а-22,4/8. Объем |
(л) водорода, выделивше¬ |
|||||||
гося по реакции |
(2): 2(0,850— а) -22,4/42. |
|||||||
Далее решаем алгебраическое уравнение с вве¬ |
||||||||
денными неизвестными: |
|
а = п ,йо |
||||||
22,4а |
|
44,8 (0,850 |
— |
а) |
= |
о |
||
—g |
. |
|
|
|
|
|
. |
0,168, |
1 |
|
42 |
|
|
|
1,2, отсюда |
||
0,850-а = 0,682. |
|
|
|
|
||||
W(LiH) = Ojes • 100/0,850 = 19,7(%). |
|
|||||||
13. Cu2O. Масса кислорода |
в оксиде: 11,66—10,36 = |
|||||||
= 1,3 |
(г); |
CuxOy; |
х:у = 10,36/63,5 |
: 1,3/16 = |
||||
=0,16:0,08 = 2:1; формула оксида Cu2O.
14.(1).
17.Галогенами; 2К + Br2 = 21\Вг.
18.(3). Уменьшение температур плавления галоген
нидов щелочных металлов от фторидов к иоди¬ дам связано с уменьшением прочности этих со¬
единений, которая зависит, в частности, от рас¬ стояния между ионами в кристаллической решет¬ ке: чем оно больше, тем прочность меньше. По¬ этому закономерное увеличение радиуса иона
щелочного металла при переходе от Lib к Cs+,
атакже увеличение радиуса иона галогена при
переходе от F*" к I” приводит к закономерному
увеличению суммы радиусов катиона и аниона
236
Глава II, § 5
(г+ + г-, нм), которое представлено ниже в таб-
лице: |
|
|
|
|
|
|
Li+ |
Na+ |
K+ |
Rb+ |
Cs+ |
F" |
0,201 |
0,231 |
0,266 |
0,282 |
0,298 |
СГ |
0,249 |
0,279 |
0,314 |
0,330 |
0,346 |
Br' |
0,264 |
0,294 |
0,329 |
0,345 |
0,361 |
I* |
0,288 |
0,318 |
0,353 |
0,369 |
0,385 |
19.BiF3 и BiF5
20.(2). 0,6 г углерода соответствуют 5 г соли и 2г
металла, тогда 12 г углерода соответствуют:
12-5/0,6 = 100 г соли А и 12-2/0,6 = 40 г метал¬
ла Б.
Всоли содержится кислород, его масса: 100 —
-(12-{- 40) = 48 г; металл Ca, соль СаСОз.
21. |
(1). |
|
22. |
(4). |
|
23. |
(2). |
|
|
0,142 моль |
0,104 моль |
|
Fe |
+ 2НС1 =FeCl2+ H2. |
/п(НС1) = 60 • 0,1 = 6 г (0,164 моль), V(Fe) = 8/56=
= 0,142 (моль).
Для полного растворения железа в соляной кис¬
лоте |
требуется не меньше 0,142-2 = 0,248 |
моль |
HCl, |
т. е. имеющееся количество HCl в |
недо¬ |
статке. Тогда, даже если образовавшийся ион
Fe2+ будет окисляться частично кислородом воз¬
духа в Fe3+, избыток железных опилок будет его восстанавливать: Fe3++ Fe—>2Ре2+; в то же
время будет идти гидролиз: Fe^++ HOH
Fe(OH)+ + H+, и отсутствие избытка HCl не
сможет его подавлять и сдвигать равновесие гидро¬
лиза влево. Таким образом, продукт — Fe(OH)Cl.
24.Cu + 2РеС13 = 2РеС12 + CuCl2.
25.(2).
т г |
0,25 г |
Fe + 2НС1 = FeCl2 + |
H2T. |
56 г 73 г |
2 г |
т(НС1)= 182,5-0,1 = 18,25 (г.). По массе выде¬ лившегося водорода находим массу прореагиро
236
Глава II, § S
вавшего железа (по реакции):
т(Fe) = 56-0,25/2 = 7 (г).
Тогда масса продукта окисления железа равна
16-7 = 9 (г.).
На растворение железа пошло соляной кислоты:
73-0,25/2 = 9,125 (г) (по реакции).
Оксидами могут быть: FeO, Fe2Os и Fe3O4. В об¬
щем случае — FeaOb:
FeaOo + 26НС1 = аРеС12ь/а + 6Н2О.
На 9 г оксида пошло 18,25 —9,125 = 9,125 (г) HCl.
Тогда: 9/(56а + 166) = 9,125/(26 • 36,5);
56а + 166 = 726; 56а = 566, т. е. а = 6 и оксид FeO.
26.(2).
27.(Me)-Pb; (A)-PbO; (B)-Pb3O4; (C)-PbO2.
Схемы реакций: Pb-FO2 —* PbO; PbO-FO2 —►
—* Pb3O4; PbO2 |
-O2 |
> Pb3O4; PbO-FPbO2 —> |
|
—> Pb3O4. |
|
28.(2). 2А1-F Ca(OH)2-F 2Н2О = Ca(AlO2)2-F ЗН2.
29.(1). C цинком водорода выделяется примерно в
2,5 раза меньше.
Mg -F 2НС1 = MgCl2 -F H2F,
Zn-F 2НС1 = ZnCl2-F H2*;
Ar(Mg) = 24; Ar (Zn) = 65;
65/24 ~ 2,5 раза.
30. (1). Газ, выделяющийся при взаимодействии про¬
дукта растворения металла в азотной кислоте с
избытком щелочи — аммиак. Значит, в качестве
одного из продуктов растворения металла в кис¬ лоте может быть нитрат аммония. Тогда уравне¬
ния реакций в общем виде можно записать так:
8Ме -F IOnHNO3 = SMe(NO3)n + /INH4NO3-FSnH2O;
nNH4NO3 -F nNaOH = пИН3 + пН2О + nNaNOa.
Отсюда схема:
13 г |
1,12 л |
8Ме —> nNHa.
8 А г |
22,4 л |
237
Глава II, |
§ |
5 |
|
|
|
13 г |
Me |
соответствуют |
1,12 л |
NH3 |
|
8 Л г |
Me |
« |
22,4п л |
NH3 |
|
A = 13 • 22,4п/(8 • 1,12) = 32,5п.
Если H= 1, Ar = 32,5 — такого металла нет,
«п = 2, Ar = 65 — цинк,
«п = 3, Ar = 97,5 — такого металла нет.
Металл: цинк. Уравнение реакции:
42п + IOHNO3 = 47п(КО3)2 + NH4NO3 + ЗН2О.
31.(3). 2Cu 4- O2 —> 2СиО.
32.(4).
33.(2).
34. (4). Титан |
впервые получен русским ученым |
Д. К. Кирилловым в 1875 г., результаты его ис¬ |
|
следований |
опубликованы в брошюре «Исследо¬ |
вания над титаном».
35.Ртуть, легкоплавкость (температура плавления
-39 0C).
36. |
Вольфрама; |
меди; алюминия. |
|
где X |
— |
|||||
37. |
(3); |
|
KO2. MeX + CO2—>■ O2 + Me2CO3, |
|
||||||
|
кислород |
|
или |
углерод, но при взаимодействии |
||||||
|
карбидов с CO2 не образуется кислород. В со¬ |
|||||||||
|
единении металла с кислородом на 16 г кисло¬ |
|||||||||
|
рода приходится 55 % Me, т. е. 16-55/45= 19,6 г |
|||||||||
|
металла, но такого щелочного металла нет; тогда |
|||||||||
|
2-19,6 |
= |
39,2 |
г (это калий); 3-19,6— |
58,8 |
г (та¬ |
||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
кого |
нет). |
Таким образом, металл |
К, |
а |
соеди¬ |
||||
нение — KO2.
38.(3).
39.(3). Карат — дольная единица массы, применяе¬
мая в ювелирном деле; это мера содержания зо¬
лота в сплавах, равная V24 массы сплава. Чистое
|
золото соответствует |
24 карат, |
Таким образом: |
|
O(Au)= 18- 100/24 = 75(%). |
H++ HSO3'. |
|
40. |
(4). SO2+ H2O |
H2SO3 |
|
41. |
(1). |
|
|
42. |
(1). |
|
|
43. |
(3); 2Си + О2 = 2СиО. |
|
|
44.(3). 2Ыа + 2Н,0 = 2ИаОН + H2K
45.(3).
46.(1).
238
Глава Ilr § 5
47. |
AI0-Зё —► Al3+ (например, 2А1 + 6НС1 —* |
|
48. |
—* 2А1С13 + ЗН,|). |
|
(4). |
E = 4-0,80 -(-0,74)= 1,54 (В). |
|
49. |
(3), |
раствор медного купороса; CuSO4 -р Fe = |
= FeSO4 4- Си.
50.42,75; 57,25.
|
2КЬ |
4- 2Н2О = 2ЯЬОН 4- Н2|; |
|||
85,5 г/моль |
|
|
|
||
(10 |
х) |
г |
|
|
b л |
|
Zn |
4- 2КЬ0Н 4- 2Н2О = ЕЬ2[2п(ОН)4] 4- Н2|. |
|||
65 г/моль |
|
|
|
||
В принципе, могут быть два случая. |
|||||
1-й случай: весь Zn |
растворился. Пусть в смеси |
||||
х г Rb; |
(10 |
х) г Zn. |
|
|
|
При 2-85,5 г Rb |
выделяется 22,4 л |
H2 |
|||
« |
х |
г Rb |
« |
а л |
H2 |
а =22,4-х/171 (л).
По второй реакции объем выделившегося водо¬
рода составляет:
b =22,4 (10 —х) /65.
а 4- b = 1,12; -171 |
■ 4 |
65 |
= 1,12, отсюда |
х= 10,9 г, |
|
|
|
но этого быть не может, так как масса всей смеси
10 г.
2-й случай: по второму уравнению реакции цинк
прореагировал не полностью. Тогда расчет сле¬ дует вести по RbOH, и объем H2 составляет:
д = 22,4х/171; 2 • 22,4х/171 = 1,12,
отсюда: х = 4,275 (42,75 %) Rb; (10 — х) =
=5,725(57,25 %)Zn.
51.Ni2+4-2ё = Ni (выделяется металлический никель); Ni0-2ё = Ni2+ (анодное растворение металла).
52.(2).
„ |
электролиз |
ISJ г |
4" Cl2T. |
CuCl2 |
>- |
Cu |
|
|
|
|
63,5 г/моль
V(Cu) = 12,7/63,5 = 0,2 моль. По реакции хлора
выделилось 0,2 моль, т. е. 4,48 л (при н. у.).
239
Глава II, § |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
53. (3). |
Кислород — окислитель, |
CO2 + H2O |
||||||
ч=^ H2CO3 ч=± |
H++ НСОз. |
|
олова, P-Sn |
|||||
54. (1). Кроме металлической |
|
формы |
||||||
(белое |
олово), |
известна |
другая |
модификация, |
||||
Oc-Sn (серое олово), имеющая алмазоподобную |
||||||||
структуру |
и |
обладающая |
полупроводниковыми |
|||||
свойствами. |
Эта |
кристаллическая модификация |
||||||
устойчива |
при температурах |
ниже |
13,2 oC. Серое |
|||||
олово, |
в |
отличие от белого, |
твердое и хрупкое. |
|||||
При низкой температуре белое олово находится в метастабильном состоянии; наличие «затравки»—
кристаллика серого |
олова — способствует перехо¬ |
||
ду P-Sn —► O-Sn, |
и тогда |
металл |
превращается |
в серый порошок. |
|
|
|
Этому же способствует и |
низкая |
температура. |
|
Скорость перехода сильно повышается с пониже¬
нием температуры, достигая максимума при
—33 oC.
Превращение гораздо легче наступает при сопри¬ косновении обычного олова с уже превращенным.
Поэтому возможно «заражение» оловянных пред¬
метов друг от друга и распространение таким об¬ разом «болезни», очень метко названной «оловян¬ ной чумой». C оловянной чумой приходится осо¬
бенно считаться при хранении запасов олова.
Существует еще и третья модификация олова,
Y-Sn, устойчива при температурах выше 161 oC.
55.(2); (1).
56.(3).
57.(2).
58.(1).
59.(2).
60.(2). Прильем к порошкам в пробирках соляную
кислоту. Серебро не прореагирует. При растворе¬
нии железа будет выделяться газ: |
Ре-|-2НС1 = |
|
= FeCl2H-H2. Оксид |
железа (III) |
и оксид ме¬ |
ди (II) растворятся без |
выделения |
газа, образуя: |
Fe2O3 + 6НС1 = 2РеС13 + ЗН2О (желто-коричневый
раствор);
CuO + 2НС1 = CuCl2-FH2O (сине-голубой раствор).
240
Глава Ilr § 5
H2O
61. |
Алюминия: |
иода; 2А1 + 312 |
|
► 2АП3. |
|||
62. |
(4). Fe 4- CuCl2 = FeCl2 + Си. |
|
|
|
|||
63. |
(4). |
|
|
|
2,24 л |
|
|
|
13,7 г |
+ 2Н2О = Me(OH)2 + |
|
||||
|
Me |
H2. |
|
||||
|
M г/моль |
|
|
22,4 л/моль |
|||
|
M (Me) = 13,7 • 22,4/2,24 = 137 |
г/моль, |
что соот¬ |
||||
|
ветствует Ba. |
|
|
|
|
||
64. |
(3). |
|
|
|
0,2 |
|
|
|
0,1 моль |
|
|
|
моль |
||
|
Си |
+ 4НМО3 = Cu(NO3)2 + 2ИО2| + 2Н2О. |
|||||
|
63,5 г/моль |
|
|
|
|
|
|
|
V (Си) = V2V (NO2) = 4,48/(2 • 22,4) = 0,1 |
(моль), |
|||||
|
т (Си) = 0,1- 63,5 = 6,35 (г). |
|
|
|
|||
|
0,1 моль |
+ 2НС1 = FeCl2 + |
0,1 моль |
|
|
||
|
Fe |
H2. |
|
|
|||
|
56 г/моль |
|
|
|
|
|
|
|
V (Fe) = V (H2) = 2,24/22,4 = 0,1 |
(моль), |
Fe) = 5,6 + |
||||
|
Zn(Fe) = O,! • |
56 = 5,6 (г); |
Zn (Си |
и |
|||
+ 6,35= 11,95 (г).
65.(2).
66.(1)-г; (2)-а; (3) - в; (4) б.
67.(3).
68.(1). Чем выше кислотность электролита (т. е.
меньше pH), а также чем больше содержание в
нем окислителей, тем быстрее протекает корро¬
зия; она значительно возрастает с увеличением
температуры.
69. Электрозащита; протекторная защита; покрытие
поверхности металлами, покрытие поверхности
лаками и красками.
70.(4).
71.(2).
72.(I)-Mn; (2)-Сг, V; (S)-Cr1Ni.
73.94 % Al, 4 % Си, 0,5 % Мп, 0,5 % Mg, 0,5 % Fe, 0,5 Si.
74.(1) SHgCl2 + 2А1 = 2AlCl3 + SHg
(2)XHg+ Al= AlHgx
амальгама
алюминия
(3) 4А1Нёх + ЗО2 = 2А12О3 + 4хНё
241
Глава Ilr § 5; глава IIL § 1
75.(2).
2СгС13 + Zn = ZnCl2 + 2СгС12;
ZnCI2 + 4ЦаОН = Na2IZn(OH)4] + 2ЫаС1; CrCl2 + 2Ка0Н = Cr(OH)2; + 2НаС1.
76. (1) Латунь |
(3) Бронза |
(2)Мельхиор (4) Монетный сплав
77. «Царской водке»; ЗР1 + 4НМО3 + 18НС1 =
= SH2IPtCl6] + 4Ы0| + 8Н2О.
78.(2).
79.(4).
80. |
IA |
AA Ш8 IVB VB VIB H |
Vllt |
18 |
OB IIlA |
IVA |
VA |
VIA VNA |
|
Al |
|
|
Ga |
Ge |
|
In |
Sn |
Sb |
|
“вУ |
Bi |
Tl |
Pb |
Глава Illr § 1
1. |
(2); |
(б); |
(4); |
4Г4О2 + 2Н2О + O2 ч=* 4НЫО3 + Q. |
2. |
2МО + O2 |
«=* |
21\О2 + Q; (2). |
|
3. (2). |
Уравнение реакции каталитического окисле¬ |
|||
|
ния |
аммиака: |
|
|
катализатор
4ЦН3 + 5О2
Соотношение молей
-> 4ЫО + 6Н2О.
по уравнению реакции 4:5
или 1 : 1,25. Таким образом, кислород по условию
задачи имеется в избытке.
4. 4Ре82 + 1IO2 = 2Ре2О3 + SSO2;
28О2 + О2 = 28О3; V2O5; олеума.
5.(2). Для решения используем формулу: O(H2SO4)=
=т (H2SO4)Zm (р-ра); тогда т (H2SO4) = 500 • 0,05=
=25 (г). Пересчитываем на 96 %-ный раствор,
242
