Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА НАДЛИШОК
Ви знаєте, що речовини взаємодіють у певних співвідношеннях. Але часто одна з вихідних речовин береться у надлишку, щоб забезпечити повнішу взаємодію іншої речовини. Реакція між речовинами відбувається доти, доки повністю прореагує одна з них, а надлишок іншої речовини залишається. Він участі в реакції не бере. Тому, розв'язуючи задачі цього типу, потрібно: 1) з'ясувати насамперед, яка саме з вихідних речовин узята у надлишку, бо надлишок не реагуватиме; 2) дальші обчислення робити за тією речовиною, яка прореагувала повністю. Зверніть увагу, що пвд час розв'язування задач можливі різні варіанти. Для прикладу розглянемо розв'язування конкретних задач. Задача 1. До розчину, який містить 1,42 г сульфату натрію, долили розчин, що містить 2,8 г нітрату барію. Утворений осад відфільтрували. Які речовини містяться у фільтраті? Дано: m (Na2SO4) =1,42 г m (Ba(NO3)2) = 2,8 г Речовини у фільтраті = ?
Аналізуючи умову задачі, бачимо, що для обох солей, які реагують одна з одною, зазначена певна маса, яка може бути стехіометричною. Але, як правило, це ознака того, що задача на надлишок, а він не реагуватиме. Тому визначаємо передусім, яка з вихідних речовин узята у надлишку. Для цього складаємо рівняння реакції: 1,42 г 2,8 г Na2SO4 + Ba (NO3)2 = BaSo4¯ + 2NaNO3 ______________________ ____________________________ М = 46+32+64 = М =137+28+96 = = 142 г/моль = 261 г/моль m = 142 г m = 261 г З рівняння реакції видно, що 142 г Na2SO4 взаємодіє із 261 г Ва(NO3)2, а якщо Nа2SO4 узято 1,42 г, тобто у 100 раз менше, то й маса Ва(NO3)2, що реагуватиме, буде у 100 раз меншою —2,61 г. Отже, нітрат барію Ва(NO3)2 узято у надлишку. Цей надлишок становитиме: 2,8 г - 2,61 г = 0,19 г, і міститиметься він у фільтраті разом з нітратом натрію NaNO3, який залишився в розчині, коли осад ВаSO4 відфільтрували. Відповідь: у фільтраті містяться нітрат натрію NаNОз і надлишок нітрату барію Ва(NO3)2 . Задача 2. У розчин, що містить їдкий натр масою 20 г, пропустили оксид сульфуру (IV) об'ємом 15 л (н.у.). Визначте масу солі, яка утворилась внаслідок реакції. Дано: m (NaOH) =20 г V (SO2) = 15 л m(солі) = ?
Ознакою того, що дана задача на надлишок, є зазначення в її умові даних обох речовин, що взаємодіють між собою. Тож потрібно спочатку з'ясувати, яка речовина узята у надлишку. Для цього слід скласти рівняння реакції. Але як це зробити, якщо ми не знаємо, яка сіль утворилась? Адже може бути або середня, або кисла сіль. Якщо надлишок їдкого натру, то утворюється середня сіль, а якщо надлишок оксиду сульфуру (ІV), то—кисла сіль (чому? Обґрунтуйте). Припускаємо, що утворилася середня сіль, тоді... Перший спосіб 1) Яка з вихідних речовин у надлишку, якщо утворюється середня сіль? 2NaOH + SO2 = Na2So4 + H2O ______________________ ____________________________ v = 2 моль v = 1 моль M = 40 г/моль Vm = 22,4 л/моль m = 40 × 2 = 80 г V = 22,4 л
Дізнаємось, яку кількість речовини становлять 20 г NаОН: V(NaOH) = = 0,25 моль
З'ясовуємо мольне співвідношення речовин, які взаємодіють. З рівняння реакції видно, що v(NaOH): v(SO2)= 2:1, тобто кількість речовини SO2 вдвічі менша, отже, якщо взаємодіє 0,25 моль NаОН, то SO2 — вдвічі менше, а саме 0,125 моль: 2:1 = 0,25:0,125. Обчислюємо, яку кількість речовини становлять 15 л SO2:
V(NaOH) = = 0,25 моль
0,67 > 0,125, отже, SO2 у надлишку. А ми вже знаємо, якщо SO2 у надлишку, то утворюється кисла сіль (чому?). Складаємо інше рівняння реакції і за ним перевіряємо, чи справді сіль кисла, й обчислюємо її масу:
NaOH + SO2 = Na2SO4 ___________________ ________________________ _____________________ v = 1 моль v = 1 моль M = 104 г/моль M = 40 г/моль Vm = 22,4 л/моль m = 104 г m = 40 г V = 22,4 л
V(NaOH) = = 0,5 моль
v(NaOH) : v(SO2) = 1 : 1; 1 : 1 = 0,5 : 0,5; v(SO2) = = 0,67 моль
0,67>0,5, отже, SO2 у надлишку, сіль—кисла. Це означає, що подальші розрахунки треба проводити за Їдким натром, оскільки він прореагував повністю. 2) Яка маса утвореної солі? m = M · v m(NаНSO3) =104 г/моль · 0,5 моль = 52 г. Відповідь: m(NаНSO3) = 52 г. Другий спосіб 1) Яка з вихідних речовин у надлишку, якщо утворюється середня сіль? 20г 15л 2NaOH + SO2 = Na2SO4 + H2O ___________________ ________________________ v = 2 моль v = 1 моль M = 40 г/моль Vm = 22,4 л/моль m = 80 г V = 22,4 л
З рівняння реакції видно, що 80 г NаОН повністю взаємодіють з 22,4 л SO2, а 20 г NаОН —з х л SO2, отже: 80 : 20 = 22,4 : х; x = =5,6 л(SO2)
За умовою задачі пропускали 15 л SO2, а прореагувало лише 5,6 л. Отже, оксид сульфуру (ІV) взято у надлишку. Це означає, що сіль, яка утворюється, кисла. У такому разі треба скласти інше хімічне рівняння і за ним перевірити, чи справді утворюється кисла сіль: NaOH + SO2 = NaHSO3 ___________________ ________________________ _____________________ v = 1 моль v = 1 моль M = 104 г/моль M = 40 г/моль Vm = 22,4 л/моль m = 104г m = 40 г V = 22,4 л 40 : 20 = 22,4 : х; х = = 11,2 ( SO 2 ) Сіль кисла NаНSO3, і у даному разі SO2 у надлишку. 2) Тепер можна обчислювати масу утвореної солі. Ви пам'ятаєте, що розрахунок ведеться за речовиною, яка прореагувала повністю, тобто за гідроксидом натрію NаОН. З рівняння реакції видно, якщо взаємодіє SO2 i 40 г NаОН, то утворюється 104г NаНSO3, а якщо з SO2 взаємодіє 20 г NаОН, то —х г солі гідросульфіту натрію: 40 : 20 = 104 : х; x = = 52 г.
Відповідь: m(NаНSO3) = 52 г.
СУЛЬФАТНА КИСЛОТА Сульфатна кислота H2SO4 (безводна, 100 %-ва) —важка безбарвна оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H2SO4) == 98 %) за звичайних умов 1,84 г/см3. Вона нелетка, запаху не має. Надзвичайно гігроскопічна. Активно вбирає вологу. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Розчинення сульфатної кислоти у воді супроводжується виділенням великої кількості теплоти, що може призвести до закипання води і розбризкування кислоти. Сульфатна кислота—їдка рідина, тому треба остерігатись, щоб вона не потрапила на шкіру й одяг. А якщо це сталося, треба швидко змити її великою кількістю води, після чого нейтралізувати розчином соди і знову змити водою. Пам'ятайте таке правило: не можна воду доливати до концентрованої сульфатної кислоти! Для розбавляння кислоту треба доливати до води невеликими порціями.
Хімічні властивості сульфатної кислоти багато в чому залежать від її концентрації. В лабораторіях та промисловості використовують розбавлену і концентровану сульфатну кислоту, хоча такий поділ дещо умовний. Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот. 1. Дисоціація кислоти. Сульфатна кислота двохосновна, належить до сильних кислот. У водних розчинах вона дисоціює на йони за двома ступенями (за першим — практично повністю): І ступінь Н2SO4 H+ + HSO4- — гідросульфат-іон
II ступінь НSO4- H++SO4 2- — сульфат-іон Ось чому в процесі нейтралізації розчинів сульфатної кислоти H2SO4 утворюються два ряди солей: середні солі — сульфати і кислі солі —гідросульфати. 2. Взаємодія з основами. Якщо у пробірку з розбавленою сульфатною кислотою добавити дві-три краплі фіолетового лакмусу, розчин набуває червоного забарвлення (кисле середовище). Потім у цю пробірку доливатимемо краплями розчин гідроксиду натрію доти, доки вміст пробірки набуде фіолетового забарвлення (нейтральне середовище): 2NаОН + Н2SO4 = Nа2SO4 + 2Н2O сульфат натрію Якщо ж розчину лугу NаОН не вистачає для нейтралізації усієї кислоти, то сіль, що утворюється, буде кислою: NаОН + Н2SO4 = NаНSO4 + H2O гідросульфат натрію Отже, гідросульфати утворюються тоді, коли кислота береться у надлишку. Більшість сульфатів добре розчиняються у воді. Малорозчинним є сульфат кальцію СаSO4, ще менше розчиняється сульфат плюмбуму РbSO4 і практично нерозчинним є сульфат барію ВаSO4 (див. таблицю розчинності). 3. Взаємодія з оксидами металів. Сульфатна кислота реагує з оснбвними та амфотерними оксидами, утворюючи солі, наприклад: МgО + Н2SO4 = МgSO4 + Н2О ZnO + Н2SO4 = ZnSO4 + H2O 4. Взаємодія з солями. Сульфатна кислота сильна і нелетка, одна з найстійкіших із відомих мінеральних кислот. Вона може вступати в реакцію обміну з солями, утвореними слабкішими або леткими кислотами і навіть сильними кислотами, якщо вони менш стійкі: Na2СО3 + Н2SO4 = NаSO4 + СО+ Н2О 2КNО3 + Н2SO4 = К2SO4 + 2НNО3 2КСlO4 + Н2SO4 = К2SO4 + 2НС1O4 ВаСІ2 + Н2SO4 = ВаSO4¯ + 2НС1 Останнє рівняння відображує якісну реакцію на кислоту та її солі, бо утворюється нерозчинний у воді сульфат барію ВаSO4.
Сульфатна кислота може взаємодіяти із своїми солями — сульфатами. При цьому середні солі — сульфати перетворюються на кислі солі — гідросульфати: Na2SO4+H2SO4=2NaHSO4 Лабораторна робота 2 |
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-19; Просмотров: 135; Нарушение авторского права страницы