Шпаргалка по "Химии"

(Здесь мы используем  различную растворимость соли  и песка в воде)

3.      Выпарить соль из раствора в фарфоровой чашке.

Прекратить выпаривание  при появлении кристаллов соли, иначе  чашка может треснуть. С горячей  чашкой обращаться осторожно!!! Спиртовку  тушить, накрывая колпачком. Спички чиркать  «от себя».

 

 

Билет № 12

1. Амфотерные гидроксиды, их химические свойства: взаимодействие  с кислотами, щелочами, разложение  при нагревании (на примере гидроксида  цинка).

Амфотерные гидроксиды – вещества, состоящие из металла (цинка, алюминия и некоторых других) и гидроксогрупп OH.

Могут быть получены действием щелочей на растворы солей  цинка:

ZnCl₂ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + 2NaCl

Способны в зависимости  от условий проявлять как основные, так и кислотные свойства. Т.е. реагируют как с кислотами, так  и со щелочами.

С кислотами амфотерные гидроксиды реагируют так же, как  и основания, с образованием соли и воды. Например, гидроксид цинка, нерастворимый в воде, взаимодействует  с соляной кислотой и осадок исчезает:

Zn(OH)₂ + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂O

(полученная соль  – хлорид цинка)

Чтобы записать реакцию  гидроксида цинка со щелочью, его  удобно записать, как кислоту –  водород в начале.

Осадок растворяется и в избытке щёлочи.

При взаимодействии гидроксида цинка со щелочами образуются соли – цинкаты:

H₂ZnO₂ + 2NaOH = Na₂ZnO₂ + 2H₂O

Строго говоря, образование цинката натрия в  водном растворе происходит при участии  гидроксид-ионов, но обычно для простоты записывают это уравнение.

Нерастворимые гидроксиды разлагаются при нагревании, образуется оксид металла и вода:

Zn(OH)₂ = ZnO + H₂O

2.  Опыт.  Получение и собирание водорода. Доказательство наличия водорода в пробирке.

Водород можно получить взаимодействием цинка с соляной  кислотой:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Водород легче воздуха, поэтому его собирают в пробирку, перевернутую дном кверху.

Чтобы доказать наличие  водорода в пробирке и проверить  его на чистоту, пробирку с водородом  подносят к пламени спиртовки (пробирку держим держателем для пробирок!). Чистый водород сгорает со звонким хлопком.

Если водород  смешан с воздухом, звук будет визгливый, говорят «сгорает со свистом».

Опыт доказательства наличия водорода не всегда получается, особенно без тренировки – нужно  накопить довольно много водорода. При этом не забывайте отверстие  пробирки направлять в сторону, где  никого нет – «от людей».

Для получения водорода на экзамене вряд ли будет использоваться аппарат Киппа. Скорее, предложат  пробирку с газоотводной трубкой  или колбу, накрытую перевернутой воронкой. Желательно уточнить этот момент на консультации перед экзаменом и обговорить с учителем меры безопасности.

Ни в коем случае не зажигайте  спички и спиртовку поблизости от сосуда, в котором получаете водород. Если он собран герметично или закрыт пробкой, при возгорании водорода взрыв разорвет сосуд, осколки могут поранить лицо.

Водород можно получить и взаимодействием натрия, кальция  с водой, но этот опыт не вполне безопасен (если взять слишком большой кусочек  натрия, может произойти взрыв).

2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑

 

 

Билет № 13

1. Щелочи в свете  представлений об электролитической  диссоциации. Химические свойства  щелочей: взаимодействие с кислотами,  кислотными оксидами, солями (на  примере гидроксида натрия или  гидроксида кальция).

Щёлочи – это  растворимые основания.

С точки зрения теории электролитической диссоциации  основаниями являются вещества, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов, т.е. основные гидроксиды:

NaOH → Na⁺ + OH^-

Более строгая формулировка: отщепляющие в качестве анионов (отрицательных ионов) только гидроксид-ионы.

Растворы щелочей  окрашивают индикатор фенолфталеин (сокращенно ф-ф) в малиновый цвет.

Лакмус окрашивают в синий, метилоранж – в желтый, но это в школьной лаборатории  видно плохо, не дает возможности  отличить от нейтрального раствора.

Щёлочи реагируют  с кислотами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

Щёлочи реагируют  с кислотными оксидами с образованием соли и воды:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃↓ + H₂O (известковое тесто при неправильном хранении поглощает углекислый газ, образуется карбонат кальция)

Щелочи реагируют  с растворами солей, если в результате реакции образуется осадок:

CuSO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + Cu(OH)↓

Например, при сливании с растворимыми солями меди (II) выпадает синий осадок гидроксида меди (II).

При нагревании солей  аммония со щелочами выделяется газообразный аммиак:

Ca(OH)₂ + 2NH₄Cl = CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

2.  Задача. Вычисление массы исходного вещества, если известно количество вещества одного из продуктов реакции.

Пример:

Сколько граммов  соляной кислоты  необходимо для получения 4 моль хлорида цинка?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом): 
   x моль      4 моль 
   Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑ 
   2 моль      1 моль
3. Составляем пропорцию: 
   x моль – 4 моль 
   2 моль – 1 моль
4. Находим x: 
   x = 4 моль • 2 моль / 1 моль = 8 моль
5. Находим молярную массу соляной кислоты: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль) 
   (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице  под знаком элемента и округляем до целых, кроме хлора, который берется 35,5)
6. Находим требуемую массу соляной кислоты: m (HCl) = M • n = 36,5 г/моль • 8 моль = 292 г

Ответ: 292 г.

 

 

Билет № 14

1. Водород: положение  этого химического элемента в  периодической системе, строение  его атома и молекулы. Физические  и химические свойства водорода, получение и применение.

Водород находится  в 1-м периоде, I группе, главной (А) подгруппе.  Химический знак водорода обычно проставляют и в VII группе.

Это связано с  тем, что ядро атома водорода представляет из себя протон (элементарную частицу), заряд его равен +1. Электронная  оболочка имеет один уровень, на котором  расположен один электрон. Водород, как  и металлы I группы, легко окисляется. Валентность водорода равна I.

В то же время водороду недостает только одного электрона, чтобы заполнить внешний электронный  уровень (т.к. на I уровне может разместиться только 2 электрона). В этом он сходен с галогенами. Водород-простое вещество, как и галогены, является неметаллом. Поэтому химический знак водорода помещают также в VII группу.

Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных  ковалентной неполярной связью.

Водород – газ, без цвета и запаха, легче воздуха. Растворимость в воде очень мала.

Химические свойства:

1. Водород горит, образуется вода; смесь водорода с воздухом сгорает со взрывом: 
   2H₂ + O₂ = 2H₂O
2. Водород продолжает гореть в атмосфере хлора (т.е. реагирует с хлором при нагревании), образуется хлороводород: 
   H₂ + Cl₂ = 2HCl 
   Сходным образом протекают реакции со многими неметаллами.
3. Водород восстанавливает металлы из их оксидов: 
   H₂ + CuO = Cu + H₂O 
   В этих трех реакциях водород является восстановителем.

Водород может выступать  в роли окислителя при нагревании со щелочными металлами: 
2Na + H₂ = 2NaH (образуется гидрид натрия)

В лаборатории водород  получают взаимодействием цинка  с соляной кислотой:

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Водород собирают в сосуд, перевернутый кверху дном.

Чтобы проверить  его на чистоту, пробирку с водородом  подносят к пламени спиртовки. Чистый водород сгорает со звонким хлопком. Если водород смешан с воздухом, сгорает со взрывом.

Водород можно получить взаимодействием натрия, кальция  с водой:

2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑

При отсутствии этих реактивов практикуется получение  водорода взаимодействием алюминиевой  стружки и воды (с добавлением  щелочи, чтобы разрушить оксидную пленку).

В промышленности водород получают при разложении природного газа.

Перспективным считается  получение водорода при разложении воды электрическим током, но этот метод  дорого обходится из-за больших затрат электроэнергии.

Применение водорода:

1. Синтез аммиака NH₃ (производство азотной кислоты и азотных удобрений), соляной кислоты
2. Получение металлов высокой чистоты (например, порошка железа для школьной химической лаборатории)
3. Газовая резка и сварка металлов

Водород считается  перспективным экологически чистым топливом для автомобильного и воздушного транспорта. Запасы нефти и газа на Земле исчерпаемы, а водород  можно получать из воды.

2. Задача. Вычисление  количества вещества газа, необходимого  для реакции с определенным  количеством вещества  другого газа.

Пример:

Какое количество вещества водорода прореагирует с 4 моль кислорода?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции.
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом): 
   x моль   4 моль  
   2H₂   +   O₂   =   2H₂O 
   2 моль  1 моль
3. Составляем пропорцию: 
   x моль – 4 моль 
   2 моль – 1 моль
4. Находим x: 
   x = 4 моль • 2 моль / 1 моль = 8 моль

Ответ: 8 моль.

 

 

 

Билет № 15

1. Вода: ее состав, строение молекулы, физические свойства. Химические свойства воды: разложение, отношение к натрию, оксиду кальция,  оксиду серы(IV). Основные загрязнители  природной воды.

Состав воды можно выяснить с помощью реакции разложения электрическим током. Образуется два  объема водорода на один объем кислорода (объем газа пропорционален количеству вещества):

2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑

Вода состоит из молекул. Каждая молекула содержит два атома  водорода, соединенные ковалентными связями с одним атомом кислорода. Угол между связями около 105º: 
O – H 
l 
H

Поскольку кислород является более электроотрицательным элементом (сильным окислителем), общая электронная  пара ковалентной связи смещается  к атому кислорода, на нем образуется частичный отрицательный заряд  δ^-, на атомах водорода – частичный положительный δ⁺. Соседние молекулы притягиваются друг к другу противоположными зарядами – это обуславливает сравнительно высокую температуру кипения воды.

Вода при комнатной  температуре – бесцветная прозрачная жидкость. Температура плавления 0º C, температура кипения при атмосферном  давлении – 100º С. Чистая вода не проводит электрический ток.

Интересной особенностью воды является то, что она имеет  наибольшую плотность  1 г/см³ при температуре около 4º С. При дальнейшем понижении температуры плотность воды снижается. Поэтому с наступлением зимы верхние замерзающие слои воды становятся легче и не погружаются вниз. Лед образуется на поверхности. Промерзания водоема до дна обычно не происходит (к тому же лед тоже имеет плотность меньше воды и плавает на поверхности).

Химические свойства:

1. Вода разлагается при пропускании электрического тока на водород и кислород: 
   2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑
2. Вода взаимодействует с натрием и некоторыми другими активными металлами, которые вытесняют из нее водород, образуется щелочь (гидроксид натрия): 
   2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑
3. Оксид кальция (негашеная известь) бурно взаимодействует с водой (гасится) с выделением большого количества тепла, что может быть даже причиной пожара. Образуется гидроксид кальция (гашеная известь): 
   CaO + H₂O = Ca(OH)₂ + Q
4. Большинство оксидов неметаллов реагируют с водой с образованием кислот. Оксид серы (IV) взаимодействует с водой с образованием сернúстой кислоты: 
   SO₂ + H₂O = H₂SO₃

К основным загрязнителям  природной воды относятся сточные  воды промышленных предприятий, содержащие соединения ртути, мышьяка и других токсичных элементов.  Стоки животноводческих комплексов, городов  могут содержать отходы, вызывающие бурное развитие бактерий. Большую опасность для природных водоемов представляет неправильное хранение (не обеспечивающее защиту от атмосферных осадков) или применение удобрений и ядохимикатов, смываемых в водоемы. Транспорт, особенно водный, загрязняет водоемы нефтепродуктами и бытовым мусором, выбрасываемым недобросовестными людьми прямо в воду.

Для охраны вод необходимо вводить замкнутое водоснабжение  промышленных предприятий, комплексную  переработку сырья и отходов, строительство очистных сооружений, экологическое воспитание населения.

2.  Опыт. Распознавание соли угольной кислоты среди трех предложенных солей.

Качественной реакцией на карбонаты служит взаимодействие с  кислотами, сопровождающееся бурным выделением углекислого газа:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

или, в ионном виде:

CO₃^2- + 2H⁺ = H₂O + CO₂↑

Доказать, что выделяется именно оксид углерода (II), можно, пропуская  его через раствор известковой  воды, что вызывает её помутнение:

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O