Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия (Для студентов-иностранцев). Учебное пособие
.pdf
4. Определяют количество вещества кислорода, который
миния, количеством вещества
, какое вещество реагирует полностью, а какое
полностью вступает в реакцию, а хлороводородная кислота взята в
расходуется на горение алю
12 моль. На основании уравнения реакции составляют
пропорцию:
по уравнению: 4 моль Al – 3 моль O2;
по условию: 12 моль Al – x моль O2;
x = 9 моль O2.
5. Объем кислорода определяют по формуле
V(O2) = n(O2) · Vm = 9 · 0,0224 = 0,202 м3.
Ответ: m(Al2O3) = 0,612 кг;
V(О2) = 0,202 м3.
Пример 3. К карбонату кальция СаСО3 массой 0,05 кг при-
бавили хлороводородную кислоту HCl массой 0,1095 кг. Определите объем образующегося при реакции углекислого газа:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑.
Дано:
Решение
m(CaCO3) = 0,05 кг
m(HCl) = 0,1095 кг
1. Определяют количество вещества
карбоната кальция и хлороводородной
Найти:
кислоты по формулам
V(CO2)
0,05
)HCl(
)HCl(
)CaCO(
3
)CaCO(
3
10950,
0,0365
0,1
моль;0,5
===
моль.3,0
m
n
n
3
)HCl( ===
)CaCO(
M
m
M
2. Определяют
взято в избытке. По уравнению 1 моль СаСО3 реагирует с 2 молями
HCl (отношение равно 1/2). По условию задачи к 0,5 молям CaCO
прибавили 3 моля HCl или 1/6. Значит, карбонат кальция CaCO
избытке и часть кислоты в реакцию не вступает.
3
3
31
3. Рассчитывают количество
углекислого газа, который
, что составляет
образовался в результате реакции, по количеству вещества, которое полностью вступает в реакцию, т. е. по карбонату кальция.
По уравнению из 1 моля CaCO3 образуется 1 моль CO2, зна-
чит, из 0,5 моля CaCO3 образуется 0,5 моль CO
2
22,4 · 0,5 = 11,2 дм3.
Ответ: V(CO2) = 11,2 дм3.
Химические реакции лежат в основе многих производств,
например, производства металлов, красителей, удобрений, лекарств, стекла и др. Обычно в производстве получают меньше
продукта, чем рассчитывают по уравнению реакции.
Отношение массы продуктов, получаемых в производстве
(m
практическая
акции (m
), к массе продуктов, рассчитанных по уравнению ре-
теоретическая
), называют массовой долей выхода продукта от
теоретически возможного:
m
=
w
m
аяпрактическ
.
каятеоретичес
Например, согласно расчету по уравнению реакции должны
были получить 100 кг продукта. На практике получили 93 кг.
Массовая доля выхода продукта от теоретически возможного
равна 93 / 100 = 0,93 или в процентах: 0,93 ∙100 = 93 %.
Пример 4. Рассчитайте массовую долю выхода оксида се-
ры (VI) SO3, если из оксида серы (IV) SO2 массой 320 т и избытка
кислорода (О2) получили оксид серы (VI) SO3массой 392 т:
2SO2 + O2 = 2SO3.
Дано:
Решение
m(SO2) = 320 т
m(SO3) = 392 т
Найти:
ω(SO3)
n
1. Рассчитывают количество вещества оксида серы (IV) SO2, который
вступает в реакцию:
3
==
10320
×
0,064
6
моль.105
×=
)SO(
m
M
2
)(SO
2
)SO(
2
2. Определяют количество вещества оксида серы (VI)
SO3, которое должно получиться согласно уравнению реакции.
32
Из 2 молей SO2 получается 2 моля SO3, следовательно, из
5·106 молей SO2 должно образоваться 5·106 молей SO3.
3. Переходят от количества вещества SO3 к его массе:
m(SO3) = M(SO3) · n(SO3) = 0,08 · 5·106 = 4·105 = 400 т.
4. Рассчитывают массовую долю выхода оксида
серы (VI) SO3:
m
w
m
)(SO
практ.3
)(SO
теорет.3
392
400
.98,0
===
Ответ. ω(SO3) = 0,98 или 98 %.
Пример 5. Рассчитайте массу оксида азота (II), который
получается при сжигании 34 кг аммиака, если выход оксида
азота (II) равен 98 %:
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.
Дано:
m(NH3) = 34 кг
ω(NO) = 98 %
Найти:
m(NO)
1. Определяют количество вещества ам-
миака (NH3), который вступает в реакцию:
m
n
M
Решение
)(NH
3
0,017
)(NH
3
34
3
×===
2. Рассчитывают количество вещества оксида азота (II), ко-
торый должен получиться согласно уравнению реакции:
по уравнению: 4 моля NH3 - 4 моля NO;
по условию: 2·103 моля NH3 - х моля NO;
х = 2 ·103 моля NO.
3. Потом определяют массу NO:
m(NO) = n(NO) ∙ M(NO) = 2∙103 ∙ 0,030 = 60 кг.
4. Рассчитывают массу оксида азота (II), которая получает-
ся практически:
m(NO)
практ.
= m(NO)
∙ ω(NO) = 60 ∙ 0,98 = 58,8 кг.
теорет.
Ответ: масса оксида азота(II) равна 58,8 кг.
.моль102
33
Задачи и упражнения для самостоятельной работы
1. Какова масса смеси, содержащей при н.у. 1,12 дм3 азота и
4,48 дм3 кислорода?
2. Оксид кальция массой 14 г обработали раствором, содержащим 35 г азотной кислоты. Установите массу образовавшейся соли.
3. Определите объем образующегося углекислого газа
(н. у.), образовавшегося в результате реакции 6 дм3 оксида углерода (II) и 2 дм3 кислорода.
4. Какой объем углекислого газа (н. у.) получится при сжигании 3,2 г метана в 9,6 дм3 кислорода?
5. При полном растворении 2,24 дм3 аммиака (н. у.) в азотной кислоте получили нитрат аммония массой 7,5 г. Определите
выход продукта реакции от теоретически возможного.
6. Смесь кальция и серебра массой 8 г обработали достаточным количеством хлороводородной кислоты. При этом выделилось 3,36 дм3 водорода (н. у.). Рассчитайте массовые доли металлов в смеси.
7. При нагревании 30 г смеси оксида магния и карбоната
магния выделился газ объемом 5,6 дм3. Определите массовую
долю карбоната магния в смеси.
8. Какой объем азота и водорода (при н. у.) потребуется для
получения 17 г аммиака, если выход его составляет 50 % от теоретического возможного?
9. Сколько молекул содержится в 1 дм3 воды?
10. Определите элемент, если известно, что он находится в
VI группе периодической системы и высшее кислородное соединение его имеет относительную молекулярную массу 127.
11. Какой объем занимают 3,01∙1023 молекул аммиака при н. у.?
12. Чему равна молекулярная масса газа, если масса 3 дм
его равна 9,51 г (н.у.)? Какой это газ?
13. Рассчитайте массу серной кислоты, которая получается
при взаимодействии 40 г оксида серы (VI) с 18 см3 воды. Массовая доля выхода серной кислоты составляет 0,95.
14. Найдите простейшую формулу оксида ванадия, зная,
что 2,73 г оксида содержит 1,53 г металла.
3
34
15. Определите плотность по водороду газовой смеси, состоящей из аргона объёмом 28 дм3 и азота объёмом 14 дм3.
16. Какой объём при нормальных условиях займёт сероводород H2S массой 51,0 г?
17. Определите массу газовой смеси, состоящей из 1, 12 дм
кислорода и 2,24 дм3 оксида серы (IV) при н. у.
18. Какая масса гидроксида кальция Са(ОН)2 потребуется
для нейтрализации раствора, содержащего 7,3 г НСl?
19. Определите массу магния, если в результате реак-
ции с серной кислотой выделяется 11,2 дм3 водорода при н.у.?
20. Какая масса железа содержит столько атомов, сколько
их содержится в молекулярном кислороде массой 8 г?
21. Сколько атомов водорода содержится в 72 г воды Н2O?
22. Чему равна молекулярная масса газа, если масса 2 дм
его равна 1,52 г (н.у.)? Какой это газ?
23. Определите плотность триоксида серы (SO3) при н.у.
24. Какая масса оксида кальция CaO, и какой объем оксида
углерода (IV) CO2 (н.у.) образуется при разложении 200 кг карбоната кальция CaCO3?
25. Какая масса гидроксида натрия NaOH и какой объем
водорода (н.у.) образуется в результате соединения 23 г натрия с
водой?
26. Определите массу гидроксида натрия NaOH, необходимую для полной нейтрализации 41 г сернистой кислоты H2SO3.
27. Какой объем оксида углерода (IV) СO2 (н.у.) можно получить при взаимодействии 106 г карбоната натрия Na2CO3 и 144 г
хлороводородной кислоты HCl?
28. Определите массовую долю выхода йода, если в результате реакции 332 кг йодида калия KI с пероксидом водорода Н2О
получается 241,3 кг I2.
29. Рассчитайте массу оксида серы (IV), которая получается
из сероводорода массой 17 г окислением его в кислороде, если
массовая доля выхода SO2 составляет 0,98.
30. Определите массу нитрата железа (III) Fe(NO3)3, которую можно получить из 214 г гидроксида железа (III) Fe(OH)3 и
315 г азотной кислоты HNO3?
3
3
2
35
ГЛАВА 2. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА. СТРОЕНИЕ АТОМА
2.1. Химические элементы.
Строение периодической системы
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
периодический periodic périodique يرود
система system système(m) مﺎﻈﻧ
сравнить t o compar e сomparer ﺔﻧرﺎﻘﻣ
изменение changing changement(m) ﺮﯿﯿﻐﺗ ،ﺮﯿﻐﺗ
сходный similar analogue, pareil, ﺊﻓﺎﻜﺘﻣ ، ﮫﺑﺎﺸﺘﻣ
правильный correct j u ste, cor rect,
jumeau
интервал interval i ntervalle( m) ﺔﻠﺻﺎﻓ
повторяться t o r e cur,
to repeate (itself)
период period période(f) ةرود ، ﺔﻠﺣﺮﻣ
группа group groupe(m) ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ
подгруппа subgroup sous-groupe(m) ﺔﯿﻋﺮﻓ ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ
главный principal principal ﻲﺳﺎﺳأ
побочный secondary secondaire ﻲﺿرﺎﻋ ، يﻮﻧﺎﺛ
se repeater رﺮﻜﺗ
ﺢﯿﺤﺻ
В конце XVIII века было известно около 30 химических
элементов, в середине XIX века – более 60. Многие ученые (английские У. Одлинг и Дж. Ньюлэндс, немецкие И. Деберейнер и
Л. Мейер, французские Ж. Дюма и А. Шанкуртуа и др.) пытались
классифицировать химические элементы. Они сравнивали только
сходные элементы, а потому не смогли открыть периодический
закон. Эту задачу решил русский ученый Дмитрий Иванович
Менделеев в 1869 году.
Д.И. Менделеев сравнивал между собой несходные естественные группы элементов. Он обнаружил периодическое изменение свойств элементов с изменением значений их атомных масс.
Расположив все известные тогда элементы в порядке возрастания
их атомных масс, Менделеев открыл, что сходные в химическом
36
отношении элементы встречаются через правильные интервалы и
что, таким образом, в ряду элементов многие их свойства периодически повторяются. Эта закономерность получила свое выражение в периодическом законе.
Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от
величины атомных масс элементов.
The properties of simple substances, as well as the forms and proper-
ties of compounds of elements, are in a periodic dependence on the magnitude of the atomic masses of the elements.
Les propriétés des substances simples, ainsi que les formes et les
propriétés des composés d'éléments, dépendent périodiquement de la grandeur des masses at omiques des éléments.
ﻞﻜﺸﺑ ، ﺮﺻﺎﻨﻌﻟا تﺎﺒﻛﺮﻣ ﺺﺋﺎﺼﺧو لﺎﻜﺷأ ﻚﻟﺬﻛو ، ﺔﻄﯿﺴﺒﻟا داﻮﻤﻟا ﺺﺋﺎﺼﺧ ﺪﻤﺘﻌﺗ
.ﺮﺻﺎﻨﻌﻠﻟ ﺔﯾرﺬﻟا ﻞﺘﻜﻟا ﻢﺠﺣ ﻰﻠﻋ يرود
Весь ряд элементов Д. И. Менделеев разбил на периоды.
Внутри каждого периода закономерно изменяются свойства элементов (например, от щелочного металла до галогена). Размещая
периоды так, чтобы выделить сходные элементы, Д. И. Менделеев создал периодическую систему химических элементов, которая является графическим (табличным) изображением периодического закона.
Современная периодическая система содержит 118 химических элементов. Каждый химический элемент имеет определенное место (клетку) и свой порядковый номер в периодической
системе. В каждой клетке кроме химического знака элемента и
его названия указываются его порядковый номер и относительная
атомная масса.
Из многих вариантов построения периодической системы
применяются две формы: короткая (короткопериодная) и современная длинная (длиннопериодная). В современном варианте
системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу. Эта форма была
утверждена в 198 9 году Международным союзом теоретической
и прикладной химии (IUPAC) в качестве основной.
37
Период – это горизонтальный ряд (строка), который начи-
нается щелочным металлом и оканчивается инертным элементом
(благородным газом).
A period is a horizontal row (line) that begins with an alkali metal
and ends with an inert el ement (nobl e gas).
Une pér i ode es t un e r an gée horiz ont al e (l i gn e) qu i comm en ce p ar un
méta l alcalin et se term ine par un élément inerte (gaz rare).
.(ﻞﯿﺒﻧ زﺎﻏ) ﻞﻣﺎﺧ ﺮﺼﻨﻌﺑ ﻲﮭﺘﻨﺗو يﻮﻠﻗ نﺪﻌﻤﺑ أﺪﺒﺗ (ﺔﻠﺴﻠﺳ) ﺔﯿﻘﻓأ ﺔﻠﺴﻠﺳ ﻲھ ةﺮﺘﻔﻟا
Щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.
Инертные элементы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og.
В периодах свойства элементов изменяются от металлических до неметаллических. В короткой форме первый (2 элемента,
начинается с водорода), второй и третий (по 8 элементов) периоды состоят из одной строки и называются малыми. Четвертый,
пятый (по 18 элементов) и шестой, седьмой (по 32 элемента) периоды занимают по две строки каждый и называются большими.
В шестом периоде после лантана (№ 57) расположено
14 элементов (№ 58–71), подобных лантану. Их называют лантаноидами, их место в системе отмечено в клетке лантана.
В седьмом периоде после актиния (№ 89) аналогично расположено 14 элементов, подобных актинию. Их называют актиноидами, их место в системе отмечено в клетке актиния.
Химические знаки, порядковые номера, относительные
атомные массы и названия лантаноидов и актиноидов расположены под таблицей.
Свойства простых веществ и соединений элементов постепенно изменяются в каждом периоде и скачкообразно на границе
периодов. Такой характер изменения свойств элементов составляет смысл периодической зависимости.
Группа периодической системы (вертикальный столбец,
колонка) содержит элементы, свойства которых подобны.
The gr oup of the per i odi c system (v er ti cal colu mn , colu mn ) con ta in s
elements whose properti es are similar.
Le group e du système péri odique (colonn e verticale, colonne) con-
tient des éléments dont les propr iétés sont similaires.
.ﺎﮭﺼﺋﺎﺼﺧ ﺔﮭﺑﺎﺸﺘﻣ ﺮﺻﺎﻨﻋ ﻰﻠﻋ (دﻮﻤﻋ ، يدﻮﻤﻋ دﻮﻤﻋ) يروﺪﻟا لوﺪﺠﻟا ﺔﻋﻮﻤﺠﻣ يﻮﺘﺤﺗ
38
В короткой форме каждая группа состоит из двух подгрупп: главной и побочной.
Подгруппы, которые содержат элементы и малых, и больших периодов, называются главными (A).
Subgroups that contain elements of both small and large periods are
called main (A).
Les sous-groupes qui contiennent des éléments de petites et de
grandes périodes sont appelés principaux (A).
و ةﺮﯿﻐﺼﻟا تاﺮﺘﻔﻟا ﻦﻣ ﻞﻛ ﻦﻣ ﺮﺻﺎﻨﻋ ﻰﻠﻋ يﻮﺘﺤﺗ ﻲﺘﻟا ﺔﯿﻋﺮﻔﻟا تﺎﻋﻮﻤﺠﻤﻟا ﻰﻤﺴﺗ
.(A) ﺔﯿﺴﯿﺋﺮﻟا ةﺮﯿﺒﻜﻟا
Подгруппы, которые содержат элементы только больших
периодов, называются побочными (В).
Subgr oup s that contain elements of onl y large periods a re call ed sec-
ondary (B).
Les sous-groupes qui contiennent uniquement des éléments de
grandes périodes sont appelés secondaires (B).
.(В) ﻂﻘﻓ ﺔﻠﯾﻮﻃ تاﺮﺘﻓ ﻦﻣ ﺮﺻﺎﻨﻋ ﻰﻠﻋ يﻮﺘﺤﺗ ﺔﯿﻋﺮﻓ تﺎﻋﻮﻤﺠﻣ ﺀﺎﻋﺪﺘﺳا ﻢﺘﯾ
Например, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr – это элементы главной подгруппы первой группы; V, Nb, Ta, Db – элементы побочной подгруппы пятой группы.
Современная форма периодической системы элементов состоит из 18 групп: щелочные, щелочноземельные и переходные
металлы, металлы и полуметаллы (металлоиды), неметаллы, галогены, инертные газы, лантаноиды и актиноиды.
Все элементы одной группы (кроме водорода и гелия - исключения) расположены вертикально в одну колонку и имеют в
принципе одинаковые электронные структуры атомов. Формат
современной формы периодической системы не предусматривает
деление элементов в группах на подгруппы и на ряды.
На основе периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеев пришел к выводу о существовании новых, не
открытых еще в то время, элементов. Свойства трех из них он
подробно описал и дал им условные названия – экабор, экаалюминий и экасилиций. Эти три элемента были открыты еще при
жизни Менделеева: галлий, скандий и германий, а предсказанные
им свойства этих элементов точно совпали со свойствами, определенными опытным путем.
39
Пример 1. Какой элемент III группы периодической систе-
w
мы образует высшее кислородное соединение, в котором массовая доля кислорода составляет 0,47.
Дано: Решение:
ЭxOy
ω(O) = 0,47
Найти:
элемент
1. Элемент находится в III группе, по-
этому высшая валентность равна III и
формула его оксида будет иметь вид
Э2O3.
2. Массовую доля элемента определяют по формуле
ω(Э) = 1 - ω(O) = 1- 0,47 = 0,53.
3. Для нахождения относительной атомной массы элемента
следует воспользоваться следующим соотношением:
(O)
)Э(
ω
y:x
:
(O)
)(
ЭA
0,53
3:2;
==
АA
rrr
0,47
:
16
)Э(
Ar(Э)= 27.
Ответ: алюминий.
Пример 2. Найдите в периодической системе элемент,
высшее кислородное соединение которого имеет относительную
молекулярную массу 108. Высшая валентность этого элемента
равна V.
Дано: Решение:
ЭxO
y
Mr(ЭxOy) = 108
Найти:
элемент
1. Элемент имеет высшую валентность V, поэтому формула его оксида
будет иметь вид Э2O5.
2. Относительную молекулярную массу кислородного
соединения определяют по формуле
Mr(Э2O5) = 2·Ar(Э) + 5· Ar(О),
следовательно, Ar(Э) = Mr(Э2O5) – 5·Ar(О) = 108 - 5·16 / 2 = 14.
Ответ: азот.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]