Сборгник задач по химии

№81. Определите, где содержится большее число молекул: в 2 г кислорода или 2 г оксида углерода (IV)?

№82. Газометр вместимостью 20 л наполнен газом. Плотность этого газа по воздуху 0,40, давление 103,3 кПа (774,8

мм.рт.ст.), температура 17 °С. Вычислить массу газа.

№83. Масса 0,001 м3 некоторого газа равна 0,0052 кг, а масса азота составляет 0,00125 кг. Вычислить молярную массу газа (н.у.).

№84. Газовая смесь состоит из 2 л водорода при давлении 700 мм. рт.ст. и 5 л метана при 840 мм. рт.ст. Объем смеси равен сумме объемов взятых газов. Используя закон Дальтона, определить парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси.

№85. Сосуд вместимостью 1 л заполнен кислородом при н.у. Какое число молекул содержится в сосуде? Какова масса газа в сосуде?

№86. Сосуд вместимостью 1 л заполнен оксидом углерода (IV) при нормальных условиях. Какое число молекул газа содержится в сосуде? Какова масса газа в сосуде?

№87. Замкнутый сосуд с оксидом серы (IV) содержит. 2,1

·1022 молекул этого газа (н.у.). Определите вместимость сосуда и массу находящегося в нем газа.

№88. Определите относительную плотность по водороду и по воздуху оксида углерода (IV).

№89. Какой объем занимает одна тонна водорода при 17

°С, если он находится под давлением 1000 кПа?

№ 90. В стальном баллоне емкостью 25 л находится водород при 15 °С под давлением 810,4 кПа. Определить массу водорода.

1.7.4. Закон сохранения массы веществ. Расчеты по химическим уравнениям

31

№91. Через раствор, содержащий 5,6 г гидроксида калия, пропустили избыток хлороводорода. Чему равно количество образовавшейся соли?

№92. При взаимодействии водорода и кислорода образовалось 450 г воды. Чему равна масса газов?

№93. Какой объем водорода надо затратить, (при н.у), чтобы восстановить 125 г оксида магния до металла? У.

№94. Какой объем углекислого газа требуется для получения 134,4 г гидрокарбоната натрия, если выход продукта реакции составляет 80%?

№95. Определить массу карбоната магния, прореагировавшего с соляной кислотой, если при этом получено 8,96 л оксида углерода (IV), что составляет 80% от теоретически возможного.

№96. Определить объем азота, использованного для синтеза аммиака, если получено 8,5 г продукта реакции, что составляет 90% от теории.

№97. В ходе реакции Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO из 32 г оксида железа (III) образовалось 20,81 г железа. Вычислить выход железа (%).

№98. Через раствор, содержащий 7,4 г гидроксида кальция, пропустили 3,36 л диоксида углерода, взятого при н.у. Найти массу вещества, образовавшегося в результате реакции.

№99. Определить массу гидросульфата калия, образующегося при нейтрализации серной кислотой раствора, содержащего 10 г КОН.

№100. При прокаливании известняка (карбонат кальция) образуется оксид кальция и углекислый газ. Какую массу известняка надо взять, чтобы получить 7 кг оксида кальция?

№101. К раствору, содержащему 6,8 г хлорида алюминия, прилили раствор, содержащий 5,0 г гидроксида калия. Найти количество образовавшегося осадка.

№102. При разложении карбоната кальция выделилось

11,2 л СО2.(н.у.). Чему равна масса КОН, необходимая для связывания выделившегося газа в карбонат?

32

№103. Рассчитайте массу оксида фосфора (V), который образуется при взаимодействии с О2 фосфора массой 3,72 г.

№104. Металл вытеснил из кислоты 16,8 мл водорода (н.у.). Какой объем N2 необходим для связывания H2 в аммиак?

№105. Оксид ртути (II) массой 43,4 г подвергли разложению. Вычислить количество вещества кислорода, образовавшегося в результате реакции.

№106. Определить количество H3PO4, полученной при взаимодействии 0,2 моль оксида фосфора (V) с 14,4 г воды.

№107. Сера массой 8 г прореагировала с кислородом массой 12 г. Определить массу и количество полученного оксида серы (IV).

№108. Вычислить массу хлорида железа(III), полученного при взаимодействии 22,4 г железа с 0,6 моль хлора Cl2.

№109. К раствору, содержащему 0,20 моль хлорида железа (III) прибавили 0,24 моль гидроксида натрия. Сколько моль гидроксида железа образовалось в результате реакции?

№110. Каков объем сероводорода (н.у.), который получится при обработке 0,88 г сульфида железа (II) избытком соляной кислоты?

№111. Вычислите расход воздуха, необходимого для окисления 1000 м3 (н.у.) SO2 в SO3.

№112. Вычислить массы соды и хлорида кальция, необходимые для получения 1кг CaCO3.

№113. Какой объем аммиака (н.у.) можно получить, нагревая смесь 20 г хлорида аммония с 20 г гидроксида кальция?

№114. Гидрокарбонат аммония используют при выпечке кондитерских изделий. Какой объем газов (аммиака и углекислого газа) образуется в результате термического разложения этой соли, если в тесто ее внесено 50 г?

№115. Сколько моль азотной кислоты пойдет на нейтрализацию 11,1 г гидроксида кальция?

№116. Сколько литров водорода (н.у.) можно получить при действии 13 г цинка на соляную кислоту, имеющуюся в избытке? Сколько граммов соли образуется?

33

№117. Определите количество вещества диоксида углерода, который образуется при сгорании 3 г углерода.

№118. В воде растворили 54 г хлорида меди (II). Какую массу меди можно получить при действии железа на полученный раствор?

№119. Магний количеством вещества 1,5 моль сожгли в кислороде. Определите массу полученного оксида магния.

№120. Смесь, состоящую из 3 г магния и 3,9 г цинка, сплавили с серой, которая имелась в избытке. Рассчитайте массу полученной смеси сульфидов металлов.

1.7.5. Валентность. Молекулярные

иструктурные формулы веществ

№121. Показать с помощью структурных формул валентность элементов в соединениях: HNO3; Al2O3; NaHSO4; Cu(OH)2.

№122. Определить валентность серы в соединениях: H2S;

SO2; H2SO3; SO3; H2SO4; CS2.

№123. Показать с помощью структурных формул валентность элементов в соединениях: H2SO4; Cl2O7; Al(OH)2Cl; Ca(OH)2.

№124. Определить валентность азота в соединениях: NH3;

N2O; NO; N2O5; HNO2; HNO3.

№125. Показать с помощью структурных формул валентность элементов в соединениях: HClO3; SO3; Ba(HCO3)2; PF3.

№126. Определить валентность азота в соединениях: NO2;

HNO3; N2H4; Na3N; NH4OH; NaNO2.

№127. Руководствуясь положением элементов в периодической системе, написать формулы соединений алюминия с водородом, кислородом, серой, фтором, азотом, углеродом.

№128. Показать с помощью структурных формул валентность элементов в соединениях: HClO4; CrO3; KHSO4; H2O2.

34

№129. Руководствуясь положением элементов в периодической системе, написать формулы соединений фосфора с водородом, кислородом, натрием, серой, фтором.

№130. Написать формулы оксидов азота (I, II, III, IV, V) и оксидов хрома (II, III, VI).

№131. По положению элементов в периодической системе написать формулы хлоридов и сульфидов бора, кремния, фосфора, олова и магния.

№132. Показать с помощью структурных формул валентность элементов в соединениях: H2S; N2O5; Fe(OH)2Cl; NH3; N2.

№133. Определить валентность хлора в соединениях: NaCl; CaCl2; HClO4; HClO3; Cl2O7; Cl2O.

№134. Написать графические формулы следующих соединений: Н3РО4; Н3РО3; НРО3.

№135. Определить валентность марганца в соединениях:

MnO; Mn2O3; MnO2; MnO3; Mn2O7; HМnO4.

№ 136. Укажите валентности металлов в соединениях:

Li2O; SnO2; CrO3; Cr2S3; PbCl2; Mn2O7.

№137. Написать структурные формулы соединений: HNO2; Mn2O7; Cd3(PO4)2; Cu(OH)2.

№138. Определить валентность неметаллов в кислотах:

H2CO3; H3PO4; HNO3; HI; H2S.

№ 139. Написать структурные формулы соединений: H2CO3; MоO3; Zn3(PO4)2; Ni(OH)2.

№140. Написать структурные формулы соединений: H2SO3;

ОsO4; Cu3(PO4)2; Cr(OH)3.

№141. Руководствуясь периодической системой, составить формулы высших оксидов ванадия, хрома, марганца, азота, осмия.

№142. Написать структурные формулы соединений: H3BO3;

P2O5; CaSO4; Al(OH)3.

№143. Определить валентность неметаллов в кислотах: H2SiO3; HClO; H3AsO4; H2S; HBr; HNO2.

№144. Как изменяется максимальная валентность химических элементов в периодах? Привести примеры соединений

35

мышьяка, хрома, марганца, железа, в которых эти элементы проявляют максимальную валентность.

№145. Написать структурные формулы соединений: H2CO3; Fe2O3; ZnOHCl; CH4.

№146. Определите валентность кислотных остатков в сле-

дующих кислотах: H3AsO4, HCN, H2CrO4, HClO3, HMnO4, H4P2O7, H3PO3. Дайте названия этих кислот и соответствующих им солей.

№147. Как изменяется максимальная валентность химических элементов с увеличением их атомного номера? Привести примеры соединений алюминия, кремния, фосфора, серы, хлора,

вкоторых эти элементы проявляют максимальные валентности.

№148. Написать структурные формулы соединений: H2SiO3; Mn2O7; (CaOH)2SO4; Cr(OH)3.

№149. С помощью структурных формул отразить валентность элементов в соединениях: NaCl; CaCl2; HClO4; HClO3; Cl2O7.

№150. Чему равна максимальная валентность химических элементов, расположенных в одной группе периодической системы? Показать на примере соединений, образуемых элементами (VI) периода.

Контрольные вопросы

1.Что такое моль, молярная масса, количество вещества?

2.Какие законы используют для расчета молярных масс газов при условиях нормальных и отличных от нормальных?

3.Какой объем называют молярным? Что представляет относительная плотность одного газа по другому?

4.Эквивалент, фактор эквивалентности, закон эквивалентов, эквивалентный объем.

5.Какие формулы применяют для расчета молярных масс эквивалентов сложных веществ?

6.Что называют химическим уравнением?

7.В чем состоит закон сохранения массы? Объясните принцип решения задач на «избыток – недостаток».

36

Тема 2. Классы неорганических соединений

2.1. Классификация неорганических веществ. Номенклатура оксидов, кислот, оснований, солей

Все химические вещества подразделяют на простые и сложные. Простые вещества состоят из атомов одного элемента (Н2, С, Cl2 и др.), в состав сложных веществ входят атомы двух или более элементов (HCl, MgSO4, Al(OH)3 и др.).

Сложные неорганические вещества классифицируют на оксиды, гидроксиды и соли. Их взаимосвязь представлена в виде схемы (Приложение 1, схема 1).

Оксиды – соединения, состоящие из двух элементов, один из которых – кислород. В формуле оксида кислород располагают справа, а элемент, образующий оксид – слева (например, FeO,

Cu2O).

По химическим свойствам оксиды подразделяют на безразличные (несолеобразующие) и солеобразующие. Безразличными оксиды называют потому, что при обычных условиях такие оксиды солей не образуют. Солеобразующие оксиды, в зависимости от

37

их химических свойств, (т.е. способности реагировать с другими веществами) классифицируют на основные, кислотные и амфотерные (Приложение 1, схема).

Основные оксиды образуют металлы, степень окисления которых +1, +2; амфотерные оксиды образуют некоторые металлы, проявляющие степень окисления +2 (Be, Zn, Sn ,Pb) и металлы, степень окисления которых +3, +4 (Al, Cr, Mn и др.). Кислотные оксиды образуются неметаллами, кроме фтора (SO2, N2O5 и др.), и металлами, если их степень окисления от + 5 до

+7 (Mn2O7, CrO3 и др.).

Химические свойства оксидов приведены в виде таблицы (Приложение 1, табл. 2).

Степень окисления – условный заряд атома в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что оно состоит только из ионов. Степень окисления может иметь положительное, отрицательное и нулевое значение, которое выражают арабскими циф-

рами с соответствующим знаком и располагают справа от символа элемента. Например, Al2+3O3–2; Н20.

При определении степени окисления учитывают следующие положения:

1.Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю, в сложном ионе – заряду иона.

2.Степень окисления гидроксильной группы равна «–1» (ОН–), водорода – «+1» (Н+), кислорода – «–2» (O–2) (за исключением водорода в составе гидридов металлов и кислорода в составе перекисей, в которых водород и кислород проявляют степень окисления (–1), например: NaH – гидрид водорода;

Н2O2 – перекись водорода).

Номенклатура оксидов

Согласно международной номенклатуре названия оксидов составляют из слова «оксид» и русского названия элемента, образующего оксид, в родительном падеже. Если элемент образует несколько оксидов, то после названия оксида в скобках указывается степень окисления этого элемента. Например, MgO –

38

оксид магния; MnO2 – оксид марганца (IV); Mn2O7 – оксид мар-

ганца (VII).

Гидроксиды – гидратные соединения оксидов, т.е. соединения оксидов с водой. По химическим свойствам гидроксиды классифицируют на основные, кислотные и амфотерные.

Гидроксиды основного характера относятся к классу оснований, кислотного характера – являются кислородосодержащими кислотами, амфотерные гидроксиды обладают двойственностью свойств.

Основные химические свойства гидроксидов приведены в таблице (Приложение, табл. 3).

Основные гидроксиды (основания) – вещества, молекулы которых в растворах (расплавах) диссоциируют, из отрицательно заряженных ионов образуя только ионы гидроксила (OH-). Хорошо растворимые в воде гидроксиды щелочных металлов называют щелочами.

Номенклатура гидроксидов

Название основных гидроксидов образуется из слова гид-

роксид и названия элемента в родительном падеже, после которого, (если элемент имеет несколько степеней окисления), римскими цифрами в скобках указывают его степень окисления в данном соединении. Например, Cr(OH)3 – гидроксид хрома (III). Количество (OH-) групп в основании называют кислотностью основания. Так, КОН – однокислотное основание, Cr(OH)3 – многокислотное (трехкислотное).

Кислотные гидроксиды (кислоты) – вещества, молекулы которых в растворах или расплавах диссоциируют, из положительно заряженных ионов образуя только ионы водорода (H+). Молекулы кислот состоят из атомов водорода (способных замещаться на металл) и кислотного остатка. Кислотным остатком называется атом (группа атомов) – кроме водорода – которые при химических реакциях сохраняются, как единое целое.

По наличию кислорода в их составе кислоты классифици-

руют на кислородсодержащие (например, HСlO3; H2SO4) и бес-

кислородные (H2S; HCl); по количеству атомов водорода – на

39

одно- (HI, HF) и многоосновные (H2SO4 – двухосновная кислота, H3PO4 – трёхосновная).

Названия Названия кислот образуют от названия элемен-

та, образующего кислоту. В случае бескислородных кислот к

названию элемента (или группы элементов, например, CN – циан), образующего кислоту, добавляют суффикс «о» и слово «водород»: HF – фтороводород, H2S – сероводород, HCN – циановодород.

кислородсодержащих кислот образуют от названия кисло-

тообразующего элемента, прибавляя окончания «-ная», «-вая», если степень его окисления соответствует номеру группы, т.е. является максимальной для этого элемента. По мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: «-оватая», «-истая», «-оватистая», например: HCIO4 – хлорная; HCIO3 – хлорноватая; HCIO2 – хлористая; HCIO – хлорноватистая.

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим количеством атомов кислорода добавляют приставку «мета», с наибольшим количеством – «орто» (HPO3 – метафосфорная кислота; H3PO4 – ортофосфорная).

Ряд кислот имеет исторически сложившиеся названия (например, HCI – кроме систематического названия (хлороводород) называется и по другому – соляная).

Список важнейших кислот приведен в приложении, табл. 3.

Амфотерные гидроксиды (амфолиты) диссоциируют и по типу основания, и по типу кислоты:

Н+ ОН–

Zn+2 + 2OH– ↔ Zn(OH)2 ↔ 2H+ + ZnO2–2

кислая среда щелочная среда

В насыщенном растворе амфотерного гидроксида все эти ионы находятся в состоянии равновесия. В зависимости от реакции среды равновесие смещается. В приведенном примере в кислой среде равновесие смещается влево и Zn(OH)2 ведёт себя, как основание (т.е. может реагировать с кислотами или кислотными

40