Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:А ты хочешь знать химию. Учебно-справочное пособие для старшеклассников и абитуриентов
.pdf
Решите задачи:
1. Определите молекулярную формулу углеводорода, плотность паров которого по водороду — 39. Углеводород содержит 92,31%углерода и 7,69% водорода.
2. Установите молекулярную формулу вещества, содержащего 8% углерода и 92% хлора, если плотность паров этого
вещества по водороду равна 77.
3. Углеводород содержит 20% водорода. Относительная
плотность его по водороду равна 15. Выведите молекулярную
формулу этого вещества.
4. Вещество содержит 77,4% углерода, 7,5% водорода и
15,1% азота. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 3,21. Определите молекулярную формулу вещества
5. Определите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 85,7%; плотность
этого вещества по водороду равна 28.
6. Найдите молекулярную формулу вещества, содержащего по массе 82,8% углерода и 17,2% водорода; плотность вещества по воздуху равна 2.
Вывод молекулярных формул на основании данных
качественного и количественного анализа
и относительной плотности газов
Задача: при сгорании 2,3 г вещества образуется 4,4 г окси-
да углерода (IV) и 2,7 г воды.
Плотность по воздуху — 1,59. Какова молекулярная фор-
мула вещества?
Решение задачи:
1. Предполагаем, что при сгорании вещества образуются
1 моль оксида углерода (IV) — CO
и 1 моль воды Н2О. Чтобы
2
вычислить массу 1 моль оксида углерода (IV) и массу 1 моль
воды по формуле: m
= М , необходимо предварительно вы-
числить относительную молекулярную массу оксида углерода (IV) :
ную массу воды:М
(CO2)=12 + 16 2 = 44 и относительную молекуляр-
Мr
О) = 1 2 + 16 = 18; соответственно мо-
r(Н2
лярные массы оксида углерода (IV) и воды будут следующие:
М(СО
) = 44 г/моль и М(Н2О) = 18 г/моль. А теперь по
2
формуле вычисляем массу 1моль оксида углерода (IV)
m (СО
m (Н
)= М = 44 г/моль 1 моль = 44 г и массу 1 моль воды
2
О) = М = 18 г/моль 1 моль = 18 г.
2
331
2. Используя вышеприведённые вычисления, находим те
массы углерода и водорода, которые содержались в 2,3 г сгоревшего вещества и которые пошли на образование 4,4 г оксида углерода (IV) и 2,7 г воды соответственно.
Рассуждаем так:
а) если образуется 44 г СО
если образуется 4,4 г СО
, то сгорает 12 г С,
2
, то сгорает х г С.
2
Составляем пропорцию
44 : 4,4 = 12 : х; х =
4,4
12
44
= 1,2 г (С)
Следовательно, масса углерода в сгоревшем веществе
m(С)
= 1,2 г;
б) если образуется 18 г Н
если образуется 2,7 г Н
О, то сгорает 2 г Н,
2
О, то сгорает х г Н.
2
Составляем пропорцию
18 : 2,7
= 2 : х; х = = 0,3 г (Н)
2,7
18
2
Следовательно, масса водорода в сгоревшем веществе
m(H)
= 0,3 г.
3. Находим сумму масс углерода и водорода (1,2 г + 0,3 г
=
= 1,5 г), а затем вычитаем эту сумму из массы сгоревшего вещества: 2,3 г – 1,5 г
ещё и кислород, масса которого равна 0,8 г, m(O)
= 0,8 г. Следовательно, в состав вещества входил
= 0,8 г.
4. Определяем молярные массы углерода, водорода и кислорода, используя таблицу относительных атомных масс.
М(С)
=12 г/моль; М(Н) = 1 г/моль; М(О) = 16 г/моль.
5. Определяем количество углерода, водорода и кислорода
(определяем число молей углерода, водорода и кислорода
в массе сгоревшего вещества), содержащихся в вычисленных
массах углерода, водорода и кислорода, используя формулу:
m
=
M
(C) = = 0,1 моль;
1,2 г
(Н) = = 0,3 моль;
0,3 г
(О) = = 0,05 моль.
0,8 г
12 г
1 г
16 г
моль
моль
моль
332
6. Производим следующие действия, помня, что отношение атомов в молекуле вещества равно отношению молей элементов, из которых состоит данное вещество.
Отношение атомов углерода (х), водорода (у) и кислорода
(z) в молекуле вещества равно отношению молей элементов
углерода,водорода и кислорода в данном веществе:
х : у : z
= 0,1 : 0,3 : 0,05.
Разделив все три числа на наименьшее число, получаем
отношение целых чисел:
х : у : z
0,1 0,3 0,05
= : : ; х : у : z = 2 : 6 : 1
0,05 0,05 0,05
7. Зная отношение молей элементов в веществе, можем записать простейшую формулу вещества, которая показывает
только отношение атомов в молекуле вещества: С
2Н6
О.
8. Подсчитываем относительную молекулярную массу вещества по простейшей формуле М
О) = 12 2 + 1 6 + 16 = 46.
r(С2Н6
9. Подсчитываем относительную молекулярную массу вещества, используя данные условия задачи, т.е.относительную
плотность по воздуху D
молекулярная масса воздуха М
= М
(возд.) D
r
= 29 1,59 = 46.
возд
— 1,59 и зная, что относительная
возд
(возд.) = 29. Мr(СхНу Оz) =
r
10. Сравнивая относительные молекулярные массы, вычисленные по относительной плотности газов (46) и по простейшей формуле (46), приходим к выводу, что истинная формула совпадает с простейшей формулой, т. е. истинная фор-
мула данного вещества — С
2Н6
О.
Краткая запись решения задачи:
m(C) = 1,2 г
m(H)
= 0,3 г
m(O)
= 0,8 г
М(С) = 12 г/моль
М(Н)
= 1 г/моль
М(О)
= 16 г/моль
(C) = = 0,1 моль
(Н) = = 0,3 моль
(О) = = 0,05 моль
1,2 г
моль
12 г
0,3 г моль
1 г
0,8 г моль
16 г
х : у : z = 0,1 : 0,3 : 0,05. Разделив все три числа на наи-
меньшее число, получаем отношение целых чисел:
х : у : z
Простейшая формула С
0,1 0,3 0,05
= : : ; х : у : z = 2 : 6 : 1
0,05 0,05 0,05
О. Мr(С2Н6О) = 12 2 + 1 6 + 16 =
2Н6
= 46.
М
r(СхНу Оz
) = Мr(возд.) D
= 29 1,59 = 46.
возд
333
46 1
= , т. е. истинная формула такая же, как и
46 1
Ответ: С
простейшая формула.
О.
2Н6
Решите задачи:
1. При сгорании 2,3 г вещества образуется 4,4 г оксида
углерода (IV) и 2,7 г воды. Плотность вещества по воздуху —
1,59. Какова молекулярная формула вещества?
2. При сжигании 9,2 г вещества образуется 8,8 г углекислого газа и 3,6 г воды. Плотность вещества по воздуху — 1,6.
Определите молекулярную формулу вещества.
3. При сжигании 6 г вещества образуется 8,8 г оксида углерода (IV) и 3,6 г воды. Плотность этого вещества по водороду равна
30. Определите молекулярную формулу данного вещества.
4. При сжигании 12,4 г вещества образуется 17,6 г оксида
углерода (IV) и 10,8 г воды. Плотность этого вещества по водороду
равна 31. Определите молекулярную формулу этого вещества.
5. Определите молекулярную формулу вещества, если его
плотность по кислороду равна 1,69, а при сгорании 10,8 г данного вещества образуется 35,2 г оксида углерода (IV) и 10,8 г
водяных паров.
6. При сжигании 4,4 г органического вещества получено
13,2 г оксида углерода (IV) и 7,2 г воды. Плотность вешества
по водороду равна 22. Определите молекулярную формулу
данного вещества.
Задачи на объёмные отношения газов
при химических реакциях
При решении задач данного типа используем закон объём-
ных отношений газов при химических реакциях: отношение
объёмов газов равно отношению молей.
Задача. Сколько азота и водорода потребуется для получе-
ния 600 л аммиака ?
Необходимо найти объёмы азота и водорода, которые пойдут на образование 600 л аммиака (NH
ние реакции образования аммиака, обозначив необходимые
объёмы азота и водорода соответственно V
также данный объём аммиака над химическими формулами
указанных веществ:
334
). Записываем уравне-
3
и записав их, а
1 и V2
V
1 V2
N
+ 3H2 = 2NH
2
600 л
3
1 : 3 : 2 — отношение молей.
Задачу будем решать, составляя пропорции. Напоминаем, что
пропорция — это равенство двух отношений. Составляем первую пропорцию: V
: 600 = 1 : 2; находим V1 (объём азота) как
1
крайний член пропорции, который равен произведению средних
членов, делённому на известный крайний член пропорции:
600
V
= = 300 л (N
1
1
1
).
2
Точно также находим объём водорода из пропорции:
V
: 600 = 3 : 2; V
2
600
= = 900 л (H
2
3
2
).
2
Ответ: для получения 600 л аммиака необходимо израсходовать 300 л азота и 900 л водорода.
Решите задачи на объёмные отношения газов с учётом того,
что все объёмы газов берутся в пересчете на нормальные условия:
1. Сколько азота и водорода потребуется для получения
600 л аммиака?
2. Какой объём кислорода израсходуется на сжигание 200 м
3
метана? Какой объём углекислого газа при этом образуется?
3. При газовой сварке было израсходовано 11,2 л кислорода (при н. у.). Сколько литров ацетилена было сожжено и
сколько литров углекислого газа при этом образовалось?
4. Сколько литров ацетилена сгорело и сколько литров
кислорода затрачено на его горение,если при этом получилось
20 л оксида углерода (IV)?
5. Какой объём воздуха (н. у.) необходим для сжигания
3
10 м
метана и какой объём оксида углерода (IV) при этом по-
лучится?
6. Определите объём хлороводорода, образовавшегося при
взрыве смеси, состоящей из 15 л водорода и 20 л хлора. Какой газ был
взят в избытке и какой объём этого газа остался после реакции?
7. Сколько литров воздуха потребуется для сжигания 50 л
пропена (н. у.)?
8. Определите объём кислорода, необходимого для полного сжигания 16 л сероводорода.
9. Вычислите объём углекислого газа, образующегося при
сжигании 20 м
3
этана.
10. Вычислите объём кислорода, необходимого для окисления 80 м
3
оксида серы (IV) в оксид серы (VI).
335
Физические величины и их единицы измерения
Физические величины Единицы измерения
Основные величины:
длина, s
время, t
масса, m
количество вещества
Количество вещества — это физическая величина, которая характеризует данную порцию вещества числом
структурных частиц (молекул, атомов,
ионов)
Производные величины:
скорость, v
молярная масса, М
m m
M =
; v = ; m = M v
v M
Молярная масса — это физическая
величина, которая характеризует вещество числом граммов, соответствующих массе 1 моль данного вещества.
Молярная масса (М) имеет одно и то
же цифровое значение с относительной
молекулярной массой (Mr)
молярный объем V
V V
Vm = ; v = ; V = Vm
V
Молярный объём газов (Vm) — это физическая величина, которая характеризует любое газообразное вещество
тем объёмом, который занимает моль
любого газа при н.у.
Молярный объём, Vm = 22,4 л/моль
(при н.у.)
Нормальные условия: давление 760 мм
рт. ст.; температура 0 °С
Относительная плотность газов (D) —
это безразмерная величина, которая
показывает во сколько раз один газ
легче или тяжелее другого
(O2) M(O2) 32
D
= ; D
H
2
(H2) M(H2) 2
Относительная плотность кислорода
по водороду равна 16. D
m
m
= = = 16
H
2
= 16
H
2
Приложение
км, м, см, мм и т.д.
сутки, часы, минуты
кг, г, мг
моль; моль любого вещества содержит
1023 структурных частиц.
6,02
Моль — единица измерения количества вещества, которая содержит
столько структурных частиц, сколько
атомов содержится в 12 г углерода
км/ч, м/с
г/ моль
Mr(H2SO4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98
M(H2SO4) = 98 г/моль
л/моль
Закон Авогадро: одинаковые объёмы
газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул.
Одинаковое число молекул (1 моль любого газа) при одинаковых условиях
занимает одинаковый объём.
V = Vm ; V = 22,4 л/моль 1 моль =
= 22,4 л
Отношение плотностей газов равно отношению их относительных молекулярных масс
(O2) M(O2) (O2)
= ; D
(H2) M(H2) (H2)
M(O2) M(CxHy)
D
= ; D
H
2
M(H2) M(H2)
Mr(CxHy) = D
H
H
=
H
2
Mr(H2)
2
=
2
336
Литература
1. Агафошин Н.П. Избранные главы общей химии. М., 1959.
2. Агафошин Н.П. Периодический закон и периодическая си-
стема элементов Д.И. Менделеева. М., 1982.
3. Андреев Е.Д. Диалектическая логика. М., 1985.
4. Астафуров В.И., Бусев А.И. Строение вещества. М., 1983.
5. Барков С.А. Галогены и подгруппа марганца. М., 1976.
6. Глориозов П.А., Рысс В.Л. Проверочные работы по химии
для 7–8 классов. М., 1984.
7. Кедров Б.М. Микроанатомия великого открытия. М., 1970.
8. Колесов В.В. Л.В. Щерба. М., 1987.
9. Кузьменко Н.Е., Чуранов С.С. Общая и неорганическая хи-
мия. М., 1977.
10. Мартыненко Б.В. Кислоты-основания. М., 1988.
11. Немчанинова Г.Л. Путешествие по шестой группе. М.,
1976.
12. Николаев А.Л. Первые в рядах элементов. М., 1983.
13. Павлов Н.Н. Неорганическая химия. М., 1986.
14. Пособие по химии. М., 1978.
15. Петров М.М., Михилев Л.А., Кукушкин Ю.Н. Неорганиче-
ская химия. Химия. Л., 1989.
16. Пурмаль А.П., Цирельников В.И. Рождённые электриче-
ством. М., 1983.
17. Савицкий С.Н., Твердовский Н.П. Сборник задач и упраж-
нений по неорганической химии. М., 1981.
18. Сухомлинский В.А. О воспитании. М., 1985.
19. Фадеев Г.Н. Пятая вертикаль периодической системы. М.,
1973.
20. Формальная логика. Л., 1977.
21. Цитович И.К., Протасов П.Н. Методика решения расчёт-
ных задач по химии. М.,1983.
22. Чернобельская Г.М., Чертков И.Н. Химия. М., 1985.
23. Шаталов В.Ф. Куда и как исчезли тройки. М., 1979.
24. Шептулин А.П. Диалектический метод познания. М.,
1983.
25. Щерба Л.В. Языковая система и речевая деятельность. Л.,
1974.
337
ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть I
Глава 1. Первоначальные химические понятия
в свете атомно-молекулярного учения ...................................3
§ 1. Вещества и их свойства ..........................................3
§ 2. Чистые вещества и смеси ........................................4
§ 3. Химические элементы и химические знаки. ..............4
§ 4. Химическая формула .............................................6
§ 5. Простые и сложные вещества ..................................8
§ 6. Металлы и неметаллы ............................................9
§ 7. Химический элемент и простое вещество ................ 10
§ 8. Образование названий веществ, состоящих
из двух элементов .....................................................12
§ 9. Валентность. Определение валентности
элементов по формулам их соединений. Составление
формул веществ ( соединений ) по валентности
элементов ................................................................ 13
§ 10. Относительная атомная масса элемента ................17
§ 11. Относительная молекулярная масса
вещества .................................................................. 18
§ 12. Массовая доля элемента в сложном
веществе (
) ............................................................. 18
§ 13. Физические и химические явления ...................... 20
§ 14. Химические уравнения ...................................... 21
§ 15. Типы химических реакций .................................24
Глава 2. Кислород. Водород. Формы существования
элементов в природе на примерах водорода и кислорода ........ 28
§ 16. Кислород — химический элемент. Нахождение
в природе ................................................................. 28
§ 17. Кислород — простое вещество ............................. 28
§ 18. Получение кислорода и его применение ................ 30
338
§ 19. Водород — химический элемент. Нахождение
в природе ................................................................. 34
§ 20. Водород — простое вещество ............................... 35
Глава 3. Сложные вещества. Оксиды. Кислоты. Соли.
Основания ....................................................................... 40
§ 21. Кислоты и соли ................................................. 40
§ 22. Общие химические свойства растворов
кислот ..................................................................... 45
§ 23. Основания ........................................................48
Глава 4. Понятие «гидроксид». Гидроксиды
и соответствующие им оксиды ............................................ 50
§ 24. Гидроксиды. Классификация гидроксидов ............ 50
§ 25. Гидроксиды и соответствующие им оксиды ........... 51
§ 26. Реакция нейтрализации ..................................... 55
§ 27. Химические свойства оснований ..........................56
§ 28. Химические свойства кислотных оксидов .............58
§ 29. Химические свойства основных оксидов ............... 59
§ 30. Понятие «элемент-металл» .................................61
§ 31. Понятие «элемент-неметалл» .............................. 62
§ 32. Амфотерные гидроксиды и соответствующие им
оксиды, их свойства. Понятие «переходный»
элемент ................................................................... 63
§ 33. Понятие «элемент-типичный металл» ..................70
§ 34. Понятие «элемент-типичный неметалл» ............... 71
Глава 5. Периодический закон и периодическая система
химических элементов Д.И. Менделеева .............................. 74
§ 35. Предпосылки открытия периодического
закона ..................................................................... 74
§ 36. История открытия периодического закона ............ 78
§ 37. Периодическая система химических элементов
Д.И. Менделеева ....................................................... 84
Глава 6. Строение атома. Периодический закон
и периодическая система химических элементов
Д.И. Менделеева в свете теории строения атома .................... 86
§ 38. Состав атома .....................................................86
§ 39. Строение электронных оболочек атомов ................ 87
§ 40. Состояние электронов в атоме .............................. 92
§ 41. Электронная формула элемента ........................... 95
339
§ 42. Заполнение электронных оболочек в атомах
элементов малых и больших периодов
(цветовая гамма периодической системы
химических элементов) ............................................. 97
§ 43. Значение периодического закона .........................98
Глава 7. Строение вещества .............................................. 105
§ 44. Химическая связь ............................................ 105
§ 45. Ковалентная химическая связь .......................... 106
§ 46. Ионная химическая связь ................................. 110
§ 47. Металлическая связь ....................................... 112
§ 48. Кристаллические решётки ................................ 112
Глава 8. Степень окисления. Окислительно-
восстановительные реакции ............................................. 117
§ 49. Степень окисления ........................................... 117
§ 50. Окислительно-восстановительные
реакции ................................................................. 119
Глава 9. Количественные отношения в химии .................... 123
§ 51. Количество вещества. Моль — единица
измерения количества вещества. Молярная
масса ..................................................................... 123
§ 52. Закон Авогадро. Молярный объём газов .............. 126
§ 53. Относительная плотность газов .......................... 128
§ 54. Объёмные отношения газов при химических
реакциях ............................................................... 130
Глава 10. Основные закономерности течения химических
реакций. Производство серной кислоты ............................. 133
§ 55. Скорость химической реакции ........................... 133
§ 56. Факторы, влияющие на скорость химической
реакции ................................................................. 134
§ 57. Химическое равновесие .................................... 137
§ 58. Смещение химического равновесия
и факторы, влияющие на смещение химического
равновесия ............................................................. 141
§ 59. Производство серной кислоты ........................... 148
Часть II
Глава 1. Вода. Растворы (водные)...................................... 156
§ 1. Вода — важнейший растворитель на Земле.
Растворы ............................................................... 156
340
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]