- •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 HL §§ 1» J |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
используя |
ту |
же формулу: т (р-ра) = 25/0,96 = |
||||||||
= 26,04 (г), |
т. |
е. |
примерно 26 г. |
Значит, |
для при¬ |
|||||
готовления |
5 %-ного |
раствора |
кислоты |
необхо¬ |
||||||
димо 26 г 96 %-ной серной кислоты и 500 — 26 = |
||||||||||
= 474 (г) |
воды. |
Зная |
плотность |
воды |
р (H2O) = |
|||||
= 1 |
г/см3 |
и |
кислоты |
P(H2SO4) = 1,84 |
г/см3, нахо¬ |
|||||
дим |
объемы: |
У(Н2О) = 474 см3 |
и |
V(H2SOi) = |
||||||
=26/1,84= 14,15 см3, т. е. примерно 14 см3.
6.N2 + ЗН2 5=^ 2ИН3 + Q; 450 - 500 0C; 15 • IO3 кПа;
Fe (с добавкой Al2O3); (1).
7.Ca3(PO4)2 + SH2SO4 = SCaSO4I + 2Н3РО4.
8.Ca3(PO4)2 + SSiO2 + 5С = SCaSiO3 + 5СО + 2Р.
9.H2, Cl2 (H2 + Cl2 = 2НС1);
2ЫаС1 (тв.) + H2SO4 (конц.) —Na2SO4 + 2НС1|. 10. (3). SiO2H-C = Si-I-CO2; примеси карбида SiC.
11.(2). 2ИаНСО3 Na2CO3H-CO2H-H2O.
12.(2).
13. B2O3 Н-ЗМе = 2В H-SMgO; (2). 2Н3ВО3 = B2O3+
+ ЗН2О.
14.(3); Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3I + SNaOH.
15.Ca3(PO4)2 + 2Н25О4 = 2Са8О4| + Ca(H2PO4)2.
16.CaJ (PO4)2 + 4Н3РО4 = SCa(H2PO4)2.
17.H3PO4 H-Ca(OH)2 = CaHPO4 • 2Н2О.
18.(2).
19.(3).
20.CO-I-H2O — CO2H-H2.
Глава III, § 2
1. (1)-г; (2) —б; (3) —а; (4) - в.
2.(3).
3.(2).
4.(1) Li2O • Al2O3 • 45Ю2 + H2SO4 —> Li2SO4 + + Al2O3 ^SiO2 +H2O
(2)Li2SO4H-Na2CO3 —> Li2CO3IH-Na2SO4
(3)Li2CO3 Н-2НС1 —► 2LiCl + CO2T + H2O
(4) 2ОС1 |
20 + Cl2T |
243
Глава III, § 2
5.(3).
6.Al, С, СО, H2.
7.(3). Согласно ряду напряжений алюминий нахо¬
дится значительно правее калия, а следовательно,
не может восстанавливать его из расплава соли.
8. (4).
234 г |
электролиз |
2ЫаС1 |
>• |
58,5 г/моль
2Иа + С12|.
23 г/моль
V(Na) = V (NaCi) = 234/58,5 = 4 (моль), Wi(Na) =
= 23 • 4 = 92 (г).
9.Доломита MgCO3-CaCOa. Из перечисленных ми¬
нералов: боксита Al2O3-H2O, куприта—Cu2O,
гипса — Са5О4-2Н2О, |
доломита — |
MgCO3-CaCO3 |
|||
и пирита |
— |
|
|
|
|
|
FeS3, магний содержится только в доло¬ |
||||
мите. Прокаленный доломит (MgCO3 • CaCO3 —► |
|||||
•—► MgO • |
CaO + 2СО2|) |
металлотермическим |
|||
способом восстанавливают в электропечах в ва¬ |
|||||
кууме при |
1200—1300 0C |
ферросилицием (либо |
|||
алюмосилицием) по схеме: |
|
|
|||
2(МеО • CaO) +Si = Ca2SiO4 + 2Mg. |
|||||
ю. (3). Mgci2 |
электролиз |
Mg+ Ci2;. |
|
||
> |
|
||||
11.(1) Mg2t+ CaO+ H2O —> Mg(OH)2I + Ca2+
(2)Mg(OH)2 + 2НС1 — MgCl2 + 2Н2О
(3)Са!+ +H2SO4 —> CaSO4J+ 2Н+
|
электролиз |
|
(4) MgCl2 |
2 |
>■ Mg + Cl2 |
|
||
12.Ca; Cl2.
13.(4). Электролиз раствора гидроксида калия сво¬
дится к электролизу воды:
2 |
2Н2О + 2ё = H2T -L- |
201+ |
|
1 |
40Н4<? = O2J + 2Н2О |
||
|
2н2о |
электролиз |
. _ . |
|
> 2н2; + о2; |
||
244
Глава Illr § 2
На катоде выделяется водорода в 2 раза больше,
чем на аноде, т. е. 500-2 = 1000 см3.
14. |
(4). |
Температура |
плавления Al2O3 равна 2072 oC, |
||||
|
использование |
криолита |
позволяет проводить |
||||
15. |
электролиз при температурах менее IOOOoC. |
||||||
(1) |
Al(OH)3; |
(2) |
HAlO2. |
|
|||
16. |
(2). |
т |
|
|
|
|
|
|
1 |
электролиз |
4А1 |
+ЗО2|. |
|||
|
2 Al2O3 |
|
! |
>- |
|||
|
102 г/моль |
|
|
|
27 г/моль |
|
|
V (Al2O3) = IO6/102 = 9807 (моль); т (Al) =
= 2 • 9807 • 27 « 530 • IO3 (г) = 530 кг.
17.Al(OH)3 + SNaOH + CHF = Na3AIF6 + CH2O.
18. ZnCO3; ZnS;
T
ZnCO3 —> ZnO + СО2|,
7’
ZnO +C —> Zn+ COf;
2гп5 + ЗО2 --> 22пО + 250+,
ZnO+ C -A Zn+ COt-
19.Cu2(OH)2CO3 —> 2СиО + H2O + CO2I;
CuO + H2-A Cu + H2O.
20.Cu2S + 2О2 = 2СиО + SO+; 2СиО + Cu2S = 4Си + SO+.
21.(2); 2СиРе52 + 5О2 + 25Ю2 = 2Си + 2Ре5Ю3+•
+ 450+. |
|
|
шлак |
|
|
|
|
||
JW(CuFeS2) = 183,5 |
г/моль; |
Al(Cu) = 63,5 г/моль. |
||
Из 183,5 г CuFeS2 получаются 63,5 г |
Cu |
|||
« |
IOOO г CuFeS2 |
« |
х г |
Cu |
|
|
|
|
|
X = IOOO • 63,5/183,5 « 346 (г) Си.
22. (4). Анод: Cu0 2ё--=Си+ катод: Cu2++ 2«? = Cu0.
245
Глава Illr § 2
23. (3).
79 rS г |
г г |
CuO +H2= |
Cu +H2O. |
79,5 г/моль |
63,5 г/моль |
По уравнению реакции видно, что из 79,5 г CuO
образуются 63,5 г Си.
24. (1).
X МОЛЬ X МОЛЬ X моль
CuO |
+H2= |
Си |
|
+ H2O. |
|
||
79,5 г/моль |
2у моль |
Зу |
|
|
|||
у моль |
+ ЗН2 = |
моль |
|
||||
Fe2O3 |
2Ре |
+ ЗН2О. |
|
||||
160 г/моль |
|
|
|
|
|
|
|
V (H2O) = 9/18 = 0,5 |
(моль). |
Составим |
систему |
||||
уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
( х + Зу = 0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
( 79,5%+ 160//= E 1,9, |
|
|
|
|
|||
решая |
которую, |
получим: |
у = 0,1 (моль); х = |
||||
= 0,5 |
3-0,1 = 0,2 |
(моль). |
Таким |
образом, |
|||
имеем: |
0,1 моль |
Cu |
и |
2-0,2 |
моль = 0,4 |
моль Fe |
|
(см. уравнения реакций).
|
Отсюда |
m |
(Cu) |
= 0,1 |
• 63,5 = 6,35 |
(г), |
а |
Zn(Fe) |
= |
|||||||
|
= 0,4 |
• |
|
|
|
т. |
е. |
|
|
|
|
|||||
|
|
56 = 22,4 (г), |
22 |
(%) и |
со (Fe) |
|
|
|||||||||
|
со (Cu) |
|
• |
6,35 100/28,75 |
« |
= |
|
|||||||||
|
|
|
= |
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
= 22,4 |
|
100/28,75 ~ 78 %. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
25. |
(2). |
2СиЗО4 + 2Н2О |
|
1 |
(3) |
>■ 2Си+О2Ц-2Н28О4. |
||||||||||
26г |
(1) |
Fe2O3-H2O |
|
|
|
Fe3O4 |
|
|
|
|
||||||
|
(2) |
Fe2O3 |
|
|
|
|
(4) |
FeCO3 |
|
|
|
|
||||
27. |
(2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fe3O4: |
|
|
|
O(Fe)=I 68/232 = 0,724; |
|
|
|
|
|||||||
|
Fe2O3: |
|
|
|
(о (Fe) = 112/160 = 0,70; |
|
|
|
|
|||||||
|
Fe2O3-H2O: |
O(Fe)= 112/178 = 0,63; |
|
|
|
|
||||||||||
|
FeCO3: |
|
|
со (Fe) = 56/116 = 0,49. |
|
|
|
|
|
|||||||
Таким образом, выгоднее добывать железо из магнитного железняка.
246
Глава III, § 2
28. (4). Для получения 1000 кг сплава железа тре¬
буется:
1000-95/100 = 950 (кг) чистого железа.
M(Fe2O3) = 160 г/моль; Al(Fe) = SG г/моль.
Из 160 кг Fe2O3 получаются 2 • 56 кг Fe
Из х кг Fe2O3 |
« |
950 кг Fe |
|
|
х= 1357 кг Fe2O3; массовая доля Fe2O3 в руде
78%, следовательно, |
масса |
руды |
равна |
1357/0,78 « 1740 кг.
29.С, Si, S, P, Мп.
30.(1) SFe2O3 + СО = 2Ре3О4 + CO2
(2)Fe3O4 + СО = SFeO + CO2
(3)FeOH-CO = FeH-CO2
(4)FeOH-C = FeH-CO 31.(1) SiO2 + 2С = Si + 2СО;
(2)MiiOH-C = MnH-CO;
(3)Ca3(PO4)2 + 5С = 2Р + ЗСаО + 5С0.
32.(4). FeS хорошо растворяется в жидком чугуне.
33.(3).
34.O2, FeO (окислители); С, P, Mn, Si (восстано¬
вители).
35.Si + 2РеО = SiO2 + 2Ре.
36.CaO; ЗСаО + P2O5 = Ca3(PO4)2.
37.(4). Обычно 0,1—0,2 %.
38.(3).
CaCO3 |
= |
CaO |
+ С02|. |
IOO г/моль |
56 г/моль |
|
|
Из IOO г CaCO3 образуются 56 г CaO |
|||
Из 180 т CaCO3 |
« |
т т CaO |
|
tn(CaO) = 56 |
• 180/100= IOO (т); т (примеси) = |
||
=350—100 = 250 (.); со (примеси) = 250-100/1000 =
=25 %.
39. |
|
Fe |
+ 5СО |
Fe(CO)5 |
|
(неочищенное) |
|
|
|
|
—* |
Fe |
+ 5СО. |
|
|
|
|
||
(очищенное)
247
Глава Illr § 2
40. (1). |
M (Fe(CO)5) |
196 г/моль; |
уравнение |
реакции |
||||
см. |
№ 39. |
|
|
|
|
|
|
|
Для |
получения |
56 кг |
Fe |
(чистого) |
требуется |
196 кг |
Fe(CO)5 |
|
« |
« |
2 кг |
Fe |
« |
« |
т |
кг |
Fe(CO)5 |
т = 196 • 2/56 = 7 (кг).
41.Н. Н. Бекетов. 1865 г., заложил основы алюмо¬
термии.
42.(3).
43.(4).
44.2А1 4- CroO3 -Д 2Сг +Al2O3.
45.(2).
46.Хромистый железняк; Fe(CrO2)2 (или FeO-Cr2O3).
47.(2). В феррохроме соотношение Fe : Cr = 1 : 2, т. е.
В (2 • 52 + 56) г феррохрома содержатся 2 • 52 г Cr
В IOO г |
« |
« |
т г Cr |
т (Cr) = 2.52 • 100/(2 • 52 + 56) = 65 (г), т. е.
со(Cr) = 65 %. 48. (3).
ЗСаО + 2А1 = ЗСа +Al2O3.
27 г/моль |
40 г/моль |
Для получения 3 • 40 кг Ca требуются 2 • 27 кг Al
« |
« |
IOO кг Ca |
« |
т кг Al |
т (Al) = 2 • 27 • 100/(3 • 40) = 45 (кг).
49.3,38.
Co3(AsO4)2 • 8Н2О —► |
ЗСо |
|||
599 г/моль |
177 кг Со |
50 г/моль |
||
Для получения |
надо |
599 кг руды |
||
« |
« |
1 кг Со |
« |
т кг « |
т= 1- 599/177 = 3,38 (кг). |
|
|||
50. V2O5; |
V2O5 +5Са =2У +5СаО. |
|||
Масса |
т (O2) = 1,82 — 1,02 = 0,8 (г); OkchaVxOiz; |
|||
Ar(V) = Sl, |
Ar(O)= 16; |
51 х : 16 г/= 1,02:0,8; |
||
х: у = 0,02 : |
0,05 = 2:5, значит V2O5. |
|||
51. (4). |
|
|
|
|
52. (3). Сила тока в 1 А соответствует прохождению
1 Кл/с; за все время через растворы прошло
248
Глава Illr § 2
50-60-20 = 6000 (Кл). Таким образом, выде¬
лится:
т(Ag) = 107,9 • 6000/(1 • 96500) « 6,7 (г);
т(Cu) = 63,5 • 6000/(2 • 96 500) « 2 (г);
т(Au) = 197,0 • 6000/(3 • 96 500) « 4 (г).
53.TiO2 + 2С + 2С12 = TiCl4 + 2СО; (2); TiCl4 + Mg = 2МеС12 + Ti.
54.Галенит; 2РЬ5 + ЗО2 = 2РЬО + 25О2;
|
PbO + СО = Pb + СО2(2С + O2 |
2СО). |
|
55. |
Касситерит; (1); |
SnO2 + 2С = Sn + 2СО. |
|
56. |
WO3+ ЗН2 |
W + ЗН2О. |
|
57.(4).
58.(2).
59. HgS; HgS + O2 —>■ Hg + SO2.
60. (1) 4Аи + SKCN + O2 + 2Н,0 = 4К[Аи(СИ)2] +
+4КОН;
(2)2К[Аи(СМ)21 + Zn = K2IZn(CN)4] + 2Аи.
61.(3).
М. В. Ломоносов (1711—1765).
Великий русский ученый. Труд¬
но |
даже |
перечислить |
те области |
|||
науки |
и |
искусства, |
в |
которых |
||
М. |
В. |
Ломоносов оставил |
след. |
|||
А. |
С. |
Пушкин написал |
о |
нем: |
||
«Историк, ритор, химик, мине¬
ралог, |
художник и |
стихотво¬ |
рец, он |
все испытал |
и все про¬ |
ник». |
|
|
Работы М. В. Ломоносова в
области геологии, физики, |
хи¬ |
мии нашли свое логическое |
за¬ |
вершение в его занятиях вопро¬ сами металлургии, роль и значе¬
ние которой в жизни и развитии
страны он оценивал так высоко.
Поэтому |
и неудивительно, что |
статей, а |
|
Ломоносов пишет по этому вопросу ряд |
неза¬ |
||
долго до |
смерти создает большую книгу |
«Первые |
начала |
металлургии рудных дел». Эта книга не только обобщила
опыт практиков и теоретические исследования по вопросам
металлургии, но и дала возможность поставить производство
на научную основу.
249
Глава III, § 3
1. (б); (2).
2.(2).
3.Na2CO3 + CaCO3 + GSiO2 = 2С02| +
+Na2O • CaO • GSiO2.
4.Na2SO4 + C + CaCO3 + GSiO2 = Na2O • CaO • GSiO2 +
+COt +SO2T + со+
5.1,6; 7,8; !,GNa2O-T1SSiO2-CaO.
Оксид |
Массовая |
Молярная |
Число |
доля. % |
масса, |
молей |
|
|
г/моль |
||
|
|
|
|
SiO2 |
75 |
60 |
1,25 |
CaO' |
9 |
56 |
0,16 |
Na2O |
16 |
62 |
0,26 |
Число
молей на
1 моль CaO
7,8
1,0
1,6
O1SNa2O •-MgO • 1,4 (B2O3 • Al2O3) • 2,8СаО • OSiO2.
Оксид |
Массовая |
Число молей на |
|||
доля, |
Число молей |
1 |
моль |
MgO |
|
|
% |
|
|||
SiO2 |
54,0 |
54/60 = 0,9 |
|
9,0 |
|
Al2O3 |
14,0 |
14/102 = 0,14 |
|
1,4 |
|
B2O3 |
10,0 |
10/70 = 0,14 |
|
1,4 |
|
CaO |
16,0 |
16/56 = 0,28 |
|
2,8 |
|
MgO |
4,0 |
4/40 = 0,1 |
|
1,0 |
|
Na2O |
2,0 |
2/62 = 0,03 |
|
0,3 |
|
7.(1) Оксид KoOaibTa(II)
(2)Оксид хрома(Ш)
(3)Оксид марганца(П)
(4)Соединения железа(П)
8. (1) 2МаС1 + H2SO4 = Na2SO4 + 2НС1|;
(2)Na2SO4+ 2С = Na2S+ 2СО2;
(3)Na2S+ CaCO3 = Na2CO3+ CaS.
9.(1) NH3+ CO2+ H2O —* NH4HCO3;
(2)NH4HCO3+ NaCl —* NaHCO3 + NH4Cl;
(3)2ИаНСО3 Na2CO3 + С02| + H2O.
10. SiO2; 2ИаОН + SiO2 = Na2SiO3 + H2O.
11.Na2O • CaO • GSiO2 + 28НР = 2Иар + CaF2 + + GSiF4+ MH2O.
12.(4).
13.(1) AgCl = Ag+ Cl;
(2)Ag+ Cl = AgCl.
250