Завдання №1
a) Виходячи із заліза, добудьте ферум(II) хлорид двома способа- ми (берете речовини з переліку реактивів).
Складіть рівняння реакцій з електронним балансом.
Завдання №2
б) Виходячи з магнію, добудь- те магній сульфат двома спосо- бами (берете речовини з переліку реактивів).
Складіть рівняння реакцій з електронним балансом.
Завдання для перевірки знань
1.) Дописати можливі рівняння реакцій, користуючись рядом активності металів та урівняти за допомогою електронного балансу.
Mg + FeSO4 (
Fe + MgCl2 (
Cu + AgNO3 (
Ag + Hg(NO3)2 ( 2. Скласти рівняння реакцій,необхідних для здійснення таких перетворень, назвати продукти реакцій:
a) Al → AlCl3 → Al(OH)3 → Al2O3→ Al2(SO4)3
6) Fe2O3 → Fe → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → FeCl3.
3. Задача. Який об'єм водню (н.у.), потрібний для відновлен- ня феруму з феруму(III) оксиду масою 120 г?
4. Задача. Скільки моль алюмі- нію прореагувало з киснем, як- що утворилося 0,2 моль алюмі- ній оксиду?
5. Задача. Аналізуючи сталь на вміст вуглецю (карбону), спали- ли її зразок масою 2,5 г і добули 0,1 г карбон(IV) оксиду. Визначте масову частку вуглецю в сталі.
6. Задача. Суміш порошків міді та заліза за загальною масою 4г обробили надлишком розчину хлоридної кислоти. При цьому виділилося 0,56 л водню. Обчислити масу кожного металу в суміші.
Ответы
Завдання №1
Спосіб 1:
Залізо реагує з соляною кислотою (HCl), утворюючи хлорид заліза (FeCl2) і газоподібний водень (H2):
Fe + 2HCl → FeCl2 + H2
Спосіб 2:
Хлорид заліза (II) (FeCl2) можна окислити до хлориду заліза (FeCl3) за допомогою газоподібного хлору (Cl2):
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
Щоб збалансувати перенесення електронів у цих реакціях, ми можемо використати метод напівреакцій:
Fe → Fe2+ + 2e- (напівреакція окиснення)
2H+ + 2e- → H2 (напівреакція відновлення)
В цілому: Fe + 2H+ + 2Cl- → FeCl2 + H2
Ця реакція показує, що два електрони передаються від заліза до двох іонів водню з утворенням газоподібного водню, в той час як два хлорид-іони з'єднуються з залізом, утворюючи хлорид заліза.
2Fe2+ → 2Fe3+ + 2e- (напівреакція окислення)
Cl2 + 2e- → 2Cl- (напівреакція відновлення)
Загалом: 2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3
Ця реакція показує, що два електрони передаються від двох іонів заліза(II) до однієї молекули хлору, утворюючи два іони феруму та два іони хлориду.
Завдання №2
Спосіб 1:
Магній може реагувати з сірчаною кислотою (H2SO4), утворюючи сульфат магнію (MgSO4) і газоподібний водень (H2):
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
Щоб збалансувати перенесення електронів у цій реакції, ми можемо використати метод напівреакції:
Mg → Mg2+ + 2e- (напівреакція окиснення)
H+ + e- → 1/2H2 (напівреакція відновлення)
В цілому: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2
Ця реакція показує, що два електрони передаються від магнію до двох іонів водню з утворенням газоподібного водню, тоді як сульфат-іон з'єднується з магнієм, утворюючи сульфат магнію.
Спосіб 2:
Оксид магнію (MgO) може реагувати з сірчаною кислотою (H2SO4), утворюючи сульфат магнію (MgSO4) і воду (H2O):
MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
Щоб збалансувати перенесення електронів у цій реакції, ми можемо використати метод напівреакції:
MgO + 2H+ → Mg2+ + H2O (напівреакція окиснення)
H2SO4 → 2H+ + SO42- (напівреакція відновлення)
В цілому: MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O
Ця реакція показує, що оксид магнію втрачає два електрони до двох іонів водню, утворюючи іони магнію і воду, тоді як сульфат-іон з'єднується з іонами магнію, утворюючи сульфат магнію.
Молярна маса ферум оксиду становить 159,69 г/моль. Отже, кількість молей ферум оксиду в 120 г можна обчислити за формулою
n = m/M = 120 г/159,69 г/моль = 0,752 моль
Це означає, що для відновлення ферум оксиду нам знадобиться 3 × 0,752 = 2,256 моль газоподібного водню.
V = n × 22,4 л/моль = 2,256 моль × 22,4 л/моль ≈ 50,46 л
Отже, для відновлення 120 г ферум оксиду до металевого заліза потрібно приблизно 50,46 л газоподібного водню.
4 Al + 3 O2 → 2 Al2O3
Зі збалансованого рівняння ми бачимо, що 4 моля алюмінію реагують з 3 молями кисню з утворенням 2 молів алюмінієвого оксиду. Отже, молярне співвідношення алюмінію до алюміній оксиду становить 4:2 або 2:1.
Якщо утворилося 0,2 моль алюміній оксиду, то кількість моль алюмінію, що прореагував, можна обчислити за формулою
n(Al) = 0,2 моль × (2 моль Al / 2 моль Al2O3) = 0,2 моль
Отже, 0,2 моль алюмінію прореагувало з киснем з утворенням 0,2 моль алюміній оксиду.
Масу вуглецю в зразку можна обчислити наступним чином:
Маса вуглецю = Маса утвореного вуглекислого газу × Молярна маса вуглецю / Молярна маса вуглекислого газу
Маса вуглецю = 0,1 г × 12,01 г/моль / 44,01 г/моль = 0,027 г
Масова частка вуглецю в зразку сталі становить:
Масова частка вуглецю = Маса вуглецю в зразку / Загальна маса зразка
Масова частка вуглецю = 0,027 г / 2,5 г = 0,0108 або 1,08%.
Отже, масова частка вуглецю в зразку сталі становить 1,08%.
Cu + 2 HCl → CuCl2 + H2
Враховуючи, що було утворено 0,56 л водню, ми можемо обчислити кількість молей утвореного водню за формулою
n(H2) = V(H2) / Vm = 0,56 л / 22,4 л/моль = 0,025 моль
Масова частка заліза = 0,025 моль × 55,85 г/моль / 4 г = 0,348 або 34,8%.
Масова частка міді = 0,025 моль × 63,55 г/моль / 4 г = 0,398 або 39,8%.
Отже, масова частка заліза в суміші становить 34,8%, а масова частка міді - 39,8%.
Mg + FeSO4 (
Fe + MgCl2 (
Cu + AgNO3 (
Ag + Hg(NO3)2 (
2 Al + 6 HCl → 2 AlCl3 + 3 H2↑
AlCl3 + 3 NaOH → Al(OH)3↓ + 3 NaCl
2 Al(OH)3 → Al2O3 + 3 H2O↑
Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O
Кінцевим продуктом є сульфат алюмінію (Al2(SO4)3).
(b) Fe2O3 → Fe → Fe2(SO4)3 → Fe(OH)3 → FeCl3.
Fe2O3 + 3 C → 2 Fe + 3 CO
4 Fe + 3 O2 → 2 Fe2O3
Fe2O3 + 3 SO3 → Fe2(SO4)3
Fe2(SO4)3 + 3 NaOH → 2 Fe(OH)3↓ + 3 Na2SO4
2 Fe(OH)3 + 6 HCl → 2 FeCl3 + 6 H2O
Кінцевим продуктом є хлорид заліза(ІІІ) (FeCl3).