26. Класифікація та властивості неорганічних речовин (§30)

• Назад до змісту

26.1. Запишіть формули оксидів у відповідні стовпчики таблиці.

Які з наведених оксидів реагують із водою? Запишіть відповідні рівняння й назвіть продукти реакцій.

Із водою реагують оксиди лужних і лужноземельних елементів, а також кислотні оксиди (крім $\mathrm{SiO_2}$):

$\mathrm{K_2O + H_2O = 2KOH}$
Продукт: калій гідроксид.

$\mathrm{CaO + H_2O = Ca(OH)_2}$
Продукт: кальцій гідроксид.

$\mathrm{P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4}$
Продукт: ортофосфатна кислота.

$\mathrm{SO_3 + H_2O = H_2SO_4}$
Продукт: сульфатна кислота.

26.2. Запишіть рівняння реакцій хлоридної кислоти зі сполуками:

а) хром(3+) гідроксидом:
$\mathrm{Cr(OH)_3 + 3HCl = CrCl_3 + 3H_2O}$

б) ферум(2+) сульфідом:
$\mathrm{FeS + 2HCl = FeCl_2 + H_2S\uparrow}$

в) літій оксидом:
$\mathrm{Li_2O + 2HCl = 2LiCl + H_2O}$

г) магній гідроксидом:
$\mathrm{Mg(OH)_2 + 2HCl = MgCl_2 + 2H_2O}$

д) калій карбонатом:
$\mathrm{K_2CO_3 + 2HCl = 2KCl + CO_2\uparrow + H_2O}$

е) цинк оксидом:
$\mathrm{ZnO + 2HCl = ZnCl_2 + H_2O}$

26.3. З якими з-поміж наведених речовин реагує калій гідроксид? Підтвердіть свою думку рівняннями відповідних реакцій.

Калій гідроксид як луг реагує з амфотерними гідроксидами, кислотами, кислотними оксидами та розчинними солями, якщо утворюється осад. З переліку сполук реакція відбувається з такими речовинами: цинк гідроксид, сульфатна кислота, нітроген(V) оксид, сульфідна кислота, купрум(2+) бромід, карбон(IV) оксид.

1. Реакція з амфотерним гідроксидом у розчині:
   $\mathrm{Zn(OH)_2 + 2KOH = K_2[Zn(OH)_4]}$

2. Реакція нейтралізації з кислотою:
   $\mathrm{H_2SO_4 + 2KOH = K_2SO_4 + 2H_2O}$

3. Взаємодія з кислотним оксидом:
   $\mathrm{N_2O_5 + 2KOH = 2KNO_3 + H_2O}$

4. Взаємодія зі слабкою кислотою:
   $\mathrm{H_2S + 2KOH = K_2S + 2H_2O}$

5. Взаємодія із сіллю з утворенням осаду:
   $\mathrm{CuBr_2 + 2KOH = Cu(OH)_2\downarrow + 2KBr}$

6. Взаємодія з кислотним оксидом:
   $\mathrm{CO_2 + 2KOH = K_2CO_3 + H_2O}$

26.4. З якими з-поміж наведених речовин реагує натрій сульфіт? Запишіть відповідні молекулярні та йонно-молекулярні рівняння реакцій.

Натрій сульфіт $\mathrm{Na_2SO_3}$ у розчині вступає в реакції обміну з солями, сильними кислотами та основами, якщо утворюється осад або газ. Серед наданого ряду сполука взаємодіє з трьома речовинами: $\mathrm{Cu(NO_3)_2}$, $\mathrm{HCl}$, $\mathrm{Ca(OH)_2}$.

1. Взаємодія з купрум(2+) нітратом:
   Молекулярне рівняння:
   $\mathrm{Na_2SO_3 + Cu(NO_3)_2 = CuSO_3\downarrow + 2NaNO_3}$
   Повне йонне рівняння:
   $\mathrm{2Na^+ + SO_3^{2-} + Cu^{2+} + 2NO_3^- = CuSO_3\downarrow + 2Na^+ + 2NO_3^-}$
   Скорочене йонне рівняння:
   $\mathrm{Cu^{2+} + SO_3^{2-} = CuSO_3\downarrow}$

2. Взаємодія з хлоридною кислотою:
   Молекулярне рівняння:
   $\mathrm{Na_2SO_3 + 2HCl = 2NaCl + SO_2\uparrow + H_2O}$
   Повне йонне рівняння:
   $\mathrm{2Na^+ + SO_3^{2-} + 2H^+ + 2Cl^- = 2Na^+ + 2Cl^- + SO_2\uparrow + H_2O}$
   Скорочене йонне рівняння:
   $\mathrm{SO_3^{2-} + 2H^+ = SO_2\uparrow + H_2O}$

3. Взаємодія з кальцій гідроксидом:
   Молекулярне рівняння:
   $\mathrm{Na_2SO_3 + Ca(OH)_2 = CaSO_3\downarrow + 2NaOH}$
   Повне йонне рівняння:
   $\mathrm{2Na^+ + SO_3^{2-} + Ca^{2+} + 2OH^- = CaSO_3\downarrow + 2Na^+ + 2OH^-}$
   Скорочене йонне рівняння:
   $\mathrm{Ca^{2+} + SO_3^{2-} = CaSO_3\downarrow}$

26.5. Запишіть рівняння реакцій:

а) цинк гідроксиду з надлишком нітратної кислоти:
$\mathrm{Zn(OH)_2 + 2HNO_3 = Zn(NO_3)_2 + 2H_2O}$

б) алюміній оксиду із барій оксидом за сплавляння:
$\mathrm{Al_2O_3 + BaO \xrightarrow{t^\circ} Ba(AlO_2)_2}$

в) цинк гідроксиду із розчином калій гідроксиду:
$\mathrm{Zn(OH)_2 + 2KOH = K_2[Zn(OH)_4]}$

г) алюміній гідроксиду з надлишком концентрованого розчину калій гідроксиду:
$\mathrm{Al(OH)_3 + 3KOH = K_3[Al(OH)_6]}$

д) алюміній гідроксиду з надлишком розчину сульфатної кислоти:
$\mathrm{2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 = Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O}$

26.6. Доповніть схеми реакцій, запишіть назви утворених продуктів. Для пар речовин, що не реагують, зазначте причину.

а) $\mathrm{2FeCl_3 + 3Zn = 3ZnCl_2 + 2Fe}$
Продукти: цинк хлорид, залізо.

б) $\mathrm{Cu + HBr \rightarrow \text{не реагує}}$
Причина: мідь розташована в ряду активності металів праворуч від водню і не витісняє його з кислот-неокисників.

в) $\mathrm{MnSO_4 + Ni \rightarrow \text{не реагує}}$
Причина: нікель менш активний за манган, тому не може витіснити його з розчину солі.

г) $\mathrm{3K_2O + 2H_3PO_4 = 2K_3PO_4 + 3H_2O}$
Продукти: калій ортофосфат, вода.

д) $\mathrm{Mg(OH)_2 + 2HNO_3 = Mg(NO_3)_2 + 2H_2O}$
Продукти: магній нітрат, вода.

е) $\mathrm{K_2S + FeBr_2 = 2KBr + FeS\downarrow}$
Продукти: калій бромід, ферум(II) сульфід.

ж) $\mathrm{BaCO_3 + KOH \rightarrow \text{не реагує}}$
Причина: барій карбонат є нерозчинною сіллю, а взаємодія солей із лугами можлива лише тоді, коли обидві вихідні речовини розчинні у воді.

и) $\mathrm{AlCl_3 + 3AgNO_3 = Al(NO_3)_3 + 3AgCl\downarrow}$
Продукти: алюміній нітрат, аргентум(I) хлорид.

26.7. У кожному рядку визначте формулу зайвої речовини. До якого класу неорганічних сполук вона належить? Чи існує кілька варіантів відповіді? Аргументуйте свою думку.

а) $\mathrm{K_2O}$, $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{Ca(OH)_2}$, $\mathrm{LiOH}$
Існує два варіанти вибору:

• Зайва речовина — $\mathrm{HNO_3}$ (нітратна кислота), належить до класу кислот. Інші три сполуки є речовинами з основними властивостями ($\mathrm{K_2O}$ — основний оксид, $\mathrm{Ca(OH)_2}$ та $\mathrm{LiOH}$ — основи).
• Зайва речовина — $\mathrm{K_2O}$ (калій оксид), належить до класу оксидів. Інші три речовини є гідроксидами (гідратами оксидів).

б) $\mathrm{Zn(OH)_2}$, $\mathrm{N_2O_5}$, $\mathrm{Ba(OH)_2}$, $\mathrm{H_2SO_4}$
Існує три варіанти вибору:

• Зайва речовина — $\mathrm{Ba(OH)_2}$ (барій гідроксид), належить до класу основ (лугів) і виявляє лише основні властивості. Інші сполуки виявляють кислотні властивості ($\mathrm{N_2O_5}$ — кислотний оксид, $\mathrm{H_2SO_4}$ — кислота) або амфотерні властивості ($\mathrm{Zn(OH)_2}$).
• Зайва речовина — $\mathrm{N_2O_5}$ (нітроген(V) оксид), належить до класу оксидів. Решта сполук у рядку є гідроксидами.
• Зайва речовина — $\mathrm{Zn(OH)_2}$ (цинк гідроксид), належить до амфотерних гідроксидів і є єдиною нерозчинною у воді сполукою в цьому ряду.

26.8. До розчину, що містить ферум(3+) бромід масою 4,44 г, додали розчин калій гідроксиду достатньої маси для повного осадження йонів ферум(3+). Утворений осад відфільтрували, промили й прожарили. Обчисліть масу утвореного твердого залишку.

Дано:
$m(\mathrm{FeBr_3}) = 4{,}44\text{ г}$

Знайти:
$m(\mathrm{Fe_2O_3}) - ?$

Розв’язання:

1. Складемо рівняння хімічних реакцій:
   $\mathrm{FeBr_3 + 3KOH = Fe(OH)_3\downarrow + 3KBr}$
   $\mathrm{2Fe(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Fe_2O_3 + 3H_2O}$

2. Обчислимо молярну масу та кількість речовини ферум(3+) броміду:
   $M(\mathrm{FeBr_3}) = 56 + 3 \cdot 80 = 296\text{ г/моль}$
   $n(\mathrm{FeBr_3}) = \dfrac{m(\mathrm{FeBr_3})}{M(\mathrm{FeBr_3})} = \dfrac{4{,}44\text{ г}}{296\text{ г/моль}} = 0{,}015\text{ моль}$

3. За рівняннями реакцій з $2\text{ моль}$ $\mathrm{FeBr_3}$ утворюється $2\text{ моль}$ $\mathrm{Fe(OH)_3}$, а з $2\text{ моль}$ $\mathrm{Fe(OH)_3}$ утворюється $1\text{ моль}$ $\mathrm{Fe_2O_3}$.
   Звідси співвідношення кількості речовин:
   $n(\mathrm{Fe_2O_3}) = \dfrac{1}{2} n(\mathrm{FeBr_3}) = \dfrac{0{,}015\text{ моль}}{2} = 0{,}0075\text{ моль}$

4. Обчислимо молярну масу та масу твердого залишку $\mathrm{Fe_2O_3}$:
   $M(\mathrm{Fe_2O_3}) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 160\text{ г/моль}$
   $m(\mathrm{Fe_2O_3}) = n(\mathrm{Fe_2O_3}) \cdot M(\mathrm{Fe_2O_3}) = 0{,}0075\text{ моль} \cdot 160\text{ г/моль} = 1{,}2\text{ г}$

Відповідь: $m(\mathrm{Fe_2O_3}) = 1{,}2\text{ г}$.

26.9. Обчисліть масу розчину з масовою часткою натрій гідроксиду 8 %, який потрібно використати для нейтралізації розчину, що містить сульфатну кислоту масою 3,43 г. Запропонуйте спосіб (способи) доведення нейтральності утвореного розчину.

Дано:
$m(\mathrm{H_2SO_4}) = 3{,}43\text{ г}$
$w(\mathrm{NaOH}) = 8\%$ (або $0{,}08$)

Знайти:
$m(\text{р-ну NaOH}) - ?$

Розв’язання:

1. Складемо рівняння реакції нейтралізації:
   $\mathrm{2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O}$

2. Обчислимо молярну масу та кількість речовини сульфатної кислоти:
   $M(\mathrm{H_2SO_4}) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98\text{ г/моль}$
   $n(\mathrm{H_2SO_4}) = \dfrac{m(\mathrm{H_2SO_4})}{M(\mathrm{H_2SO_4})} = \dfrac{3{,}43\text{ г}}{98\text{ г/моль}} = 0{,}035\text{ моль}$

3. За рівнянням реакції обчислимо кількість речовини та масу чистого $\mathrm{NaOH}$:
   $n(\mathrm{NaOH}) = 2 \cdot n(\mathrm{H_2SO_4}) = 2 \cdot 0{,}035\text{ моль} = 0{,}07\text{ моль}$
   $M(\mathrm{NaOH}) = 23 + 16 + 1 = 40\text{ г/моль}$
   $m(\mathrm{NaOH}) = n(\mathrm{NaOH}) \cdot M(\mathrm{NaOH}) = 0{,}07\text{ моль} \cdot 40\text{ г/моль} = 2{,}8\text{ г}$

4. Обчислимо масу вихідного розчину натрій гідроксиду:
   $m(\text{р-ну NaOH}) = \dfrac{m(\mathrm{NaOH})}{w(\mathrm{NaOH})} = \dfrac{2{,}8\text{ г}}{0{,}08} = 35\text{ г}$

Способи доведення нейтральності отриманого розчину:

1. Застосування кислотно-основних індикаторів: універсальний індикаторний папірець у нейтральному середовищі зберігає жовто-зелене забарвлення, а фіолетовий лакмус не змінює свій колір, що підтверджує значення $\mathrm{pH} = 7$.
2. Використання цифрового pH-метра: занурений у розчин електрод приладу покаже рівно $7{,}0$.

Відповідь: $m(\text{р-ну NaOH}) = 35\text{ г}$.

Підпишіть види діяльності на уроці й оцініть за ними свою роботу.