Глава II. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии. § 14. Оксиды — с. 72
§ 14. Примените свои знания.
4. Оксид некоторого химического элемента имеет формулу Э₂O₃, массовая доля кислорода в нём составляет 63,2 %. Определите этот химический элемент.
Дано: Э₂O₃; w(O) = 63,2 % = 0,632.
Найти: элемент Э.
Решение: в формуле Э₂O₃ три атома кислорода, их масса в одном моле равна 3·16 = 48 г.
w(O) = 48 / Mr(Э₂O₃), откуда Mr(Э₂O₃) = 48 / 0,632 = 75,95 ≈ 76.
Тогда 2·Ar(Э) = 76 − 48 = 28, Ar(Э) = 14. Это азот N.
Проверка: Mr(N₂O₃) = 28 + 48 = 76; w(O) = 48/76 = 0,6316 ≈ 63,2 %.
Ответ: азот N; оксид азота(III) N₂O₃.
Найти: элемент Э.
Решение: в формуле Э₂O₃ три атома кислорода, их масса в одном моле равна 3·16 = 48 г.
w(O) = 48 / Mr(Э₂O₃), откуда Mr(Э₂O₃) = 48 / 0,632 = 75,95 ≈ 76.
Тогда 2·Ar(Э) = 76 − 48 = 28, Ar(Э) = 14. Это азот N.
Проверка: Mr(N₂O₃) = 28 + 48 = 76; w(O) = 48/76 = 0,6316 ≈ 63,2 %.
Ответ: азот N; оксид азота(III) N₂O₃.
§ 14. Примените свои знания.
5. В природе встречаются оксид меди(II) (минерал тенорит) и оксид меди(I) (минерал куприт). Какая масса тенорита содержит столько же меди, сколько 160 г куприта?
Дано: m(Cu₂O) = 160 г (куприт); тенорит — CuO.
Найти: m(CuO), содержащую столько же меди.
Решение:
1) M(Cu₂O) = 2·64 + 16 = 144 г/моль; n(Cu₂O) = 160 / 144 = 1,111 моль.
2) В 1 моль Cu₂O содержится 2 моль Cu, поэтому n(Cu) = 2·1,111 = 2,222 моль (m(Cu) = 2,222·64 = 142,2 г).
3) В 1 моль CuO — 1 моль Cu, значит, n(CuO) = n(Cu) = 2,222 моль.
4) M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль; m(CuO) = 2,222·80 = 177,8 г.
Ответ: m(CuO) ≈ 178 г тенорита.
Оговорка: в списке «Ответов» в конце учебника указано 176 г; расчёт по условию (160 г куприта, Ar(Cu) = 64 или 63,5) даёт ≈ 178 г.
Найти: m(CuO), содержащую столько же меди.
Решение:
1) M(Cu₂O) = 2·64 + 16 = 144 г/моль; n(Cu₂O) = 160 / 144 = 1,111 моль.
2) В 1 моль Cu₂O содержится 2 моль Cu, поэтому n(Cu) = 2·1,111 = 2,222 моль (m(Cu) = 2,222·64 = 142,2 г).
3) В 1 моль CuO — 1 моль Cu, значит, n(CuO) = n(Cu) = 2,222 моль.
4) M(CuO) = 64 + 16 = 80 г/моль; m(CuO) = 2,222·80 = 177,8 г.
Ответ: m(CuO) ≈ 178 г тенорита.
Оговорка: в списке «Ответов» в конце учебника указано 176 г; расчёт по условию (160 г куприта, Ar(Cu) = 64 или 63,5) даёт ≈ 178 г.
§ 14. Используйте дополнительную информацию.
6. Используя ресурсы Интернета, найдите все возможные названия веществ, формулы которых: H₂O, CO₂, SiO₂. У какого вещества больше названий?
Подготовьте сообщение об одном из этих оксидов.
Названия веществ.
H₂O: вода, оксид водорода, дигидрогенмонооксид (систематическое название), лёд (твёрдое состояние), водяной пар (газообразное состояние).
CO₂: углекислый газ, оксид углерода(IV), диоксид углерода, двуокись углерода, угольный ангидрид, сухой лёд (твёрдое состояние).
SiO₂: оксид кремния(IV), диоксид кремния, кремнезём, кварц, песок (кварцевый), горный хрусталь, аметист, агат, халцедон, яшма, опал, морион, цитрин.
Больше всего названий у SiO₂, так как этот оксид образует множество природных разновидностей, различающихся окраской и примесями.
Сообщение об оксиде кремния(IV) SiO₂. Оксид кремния(IV) — твёрдое тугоплавкое вещество (tпл ≈ 1713 °C), нерастворимое в воде. В природе он встречается в виде кварца, песка, кремня и драгоценных и полудрагоценных камней: горного хрусталя (бесцветный), аметиста (фиолетовый), агата, яшмы, халцедона. Это самое распространённое соединение земной коры: на кремний и кислород приходится около трёх четвертей её массы. Строение — атомная кристаллическая решётка, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, поэтому SiO₂ очень твёрд и прочен. Химически он инертен: не реагирует с водой и большинством кислот, но реагирует с плавиковой кислотой и при сплавлении со щелочами и основными оксидами, образуя силикаты: SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O (при сплавлении, t). Применение: производство стекла, керамики, цемента, кирпича, бетона, оптических волокон, кварцевых часов и приборов, кремния для электроники.
H₂O: вода, оксид водорода, дигидрогенмонооксид (систематическое название), лёд (твёрдое состояние), водяной пар (газообразное состояние).
CO₂: углекислый газ, оксид углерода(IV), диоксид углерода, двуокись углерода, угольный ангидрид, сухой лёд (твёрдое состояние).
SiO₂: оксид кремния(IV), диоксид кремния, кремнезём, кварц, песок (кварцевый), горный хрусталь, аметист, агат, халцедон, яшма, опал, морион, цитрин.
Больше всего названий у SiO₂, так как этот оксид образует множество природных разновидностей, различающихся окраской и примесями.
Сообщение об оксиде кремния(IV) SiO₂. Оксид кремния(IV) — твёрдое тугоплавкое вещество (tпл ≈ 1713 °C), нерастворимое в воде. В природе он встречается в виде кварца, песка, кремня и драгоценных и полудрагоценных камней: горного хрусталя (бесцветный), аметиста (фиолетовый), агата, яшмы, халцедона. Это самое распространённое соединение земной коры: на кремний и кислород приходится около трёх четвертей её массы. Строение — атомная кристаллическая решётка, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, поэтому SiO₂ очень твёрд и прочен. Химически он инертен: не реагирует с водой и большинством кислот, но реагирует с плавиковой кислотой и при сплавлении со щелочами и основными оксидами, образуя силикаты: SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O (при сплавлении, t). Применение: производство стекла, керамики, цемента, кирпича, бетона, оптических волокон, кварцевых часов и приборов, кремния для электроники.
§ 15. Вопрос в начале параграфа. Водород — самый лёгкий газ. Предложите способ его собирания в сосуд и распознавания на основе анализа названия этого вещества.
Водород — самый лёгкий газ (M(H₂) = 2 г/моль, воздуха ≈ 29 г/моль), поэтому он поднимается вверх. Собирать его надо вытеснением воздуха в сосуд, перевёрнутый вверх дном: газоотводную трубку подводят снизу и надевают на неё перевёрнутую пробирку. Можно собирать и вытеснением воды, так как водород почти нерастворим в воде. Название «водород» (лат. hydrogenium) означает «рождающий воду»: при горении водорода в воздухе образуется вода 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Поэтому для распознавания можно поджечь газ у отверстия пробирки (он сгорает с лёгким хлопком) и подержать над пламенем сухое холодное стекло: на нём конденсируются капли воды.
§ 15. Лабораторный опыт 13. Соберите прибор для получения газов, проверьте его герметичность. В пробирку поместите 1—2 гранулы цинка и добавьте 2 мл соляной кислоты. Закройте пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Что наблюдаете?
На конец газоотводной трубки, обращённой вверх, наденьте пустую пробирку. Через 1—2 минуты поднимите её и, не переворачивая, поднесите к пламени спиртовки. Что наблюдаете? Что можно сказать о чистоте собранного водорода? Запишите уравнения реакций.
На конец газоотводной трубки, обращённой вверх, наденьте пустую пробирку. Через 1—2 минуты поднимите её и, не переворачивая, поднесите к пламени спиртовки. Что наблюдаете? Что можно сказать о чистоте собранного водорода? Запишите уравнения реакций.
Наблюдения: на поверхности гранул цинка выделяются пузырьки бесцветного газа без запаха; цинк постепенно растворяется, пробирка слегка нагревается.
Уравнение реакции: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Баланс: Zn 1=1, H 2=2, Cl 2=2.
Собранный в пробирку-приёмник (она надета отверстием вниз на трубку, направленную вверх, так как водород лёгкий) газ поднесли к пламени спиртовки, держа пробирку отверстием вниз.
Наблюдения: если водород собран с примесью воздуха, раздаётся громкий хлопок со свистом («лающий» звук); если водород чистый, слышен тихий глухой хлопок «п-п».
Уравнение горения: 2H₂ + O₂ → 2H₂O (баланс: H 4=4, O 2=2).
Вывод: цинк вытесняет водород из соляной кислоты; водород легче воздуха и горюч; по звуку хлопка судят о чистоте. Чистоту проверяют всегда, так как смесь водорода с воздухом (гремучий газ) взрывоопасна.
Уравнение реакции: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑. Баланс: Zn 1=1, H 2=2, Cl 2=2.
Собранный в пробирку-приёмник (она надета отверстием вниз на трубку, направленную вверх, так как водород лёгкий) газ поднесли к пламени спиртовки, держа пробирку отверстием вниз.
Наблюдения: если водород собран с примесью воздуха, раздаётся громкий хлопок со свистом («лающий» звук); если водород чистый, слышен тихий глухой хлопок «п-п».
Уравнение горения: 2H₂ + O₂ → 2H₂O (баланс: H 4=4, O 2=2).
Вывод: цинк вытесняет водород из соляной кислоты; водород легче воздуха и горюч; по звуку хлопка судят о чистоте. Чистоту проверяют всегда, так как смесь водорода с воздухом (гремучий газ) взрывоопасна.