Генетические связи между классами неорганических соединений

 

Генетические связи между классами неорганических соединений. Расчеты по химическим уравнениям массы, объема, количества вещества реагентов и продуктов реакций


С веществ одного класса можно получить вещества другого класса. Такая связь между классами неорганических соединений называют генетическим. Рассмотрим его более подробно. Из простых веществ можно получить сложное вещество, например:

2Ca + O2 = 2CaO

С сложного вещества можно получить простые вещества, например:

2H2O 2H2 + O2

Из металла реакцией горения можно получить основной оксид, который с водой образует основу. При воздействии на основу кислотой реакцией нейтрализации можно получить соль. Рассмотрим такой генетическую связь на примере металла бария. Составим схему:

Ba  BaO  Ba (OH)2   Ba3 (PO4)2

Составим уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

1) 2Ba + O2 = 2BaO

2) BaO + H2O = Ba (OH)2

3) 3Ba (OH) 2 + 2H3PO4 = Ba3 (PO4)2 ¯ + 6H2O

С неметалла реакцией горения можно получить кислотный оксид, который с водой образует кислоту. При действии на кислоту основой реакцией нейтрализации можно получить соль. Рассмотрим такой генетическую связь на примере неметалла фосфора. Составим схему:


 P2O5  H3PO4  Ba3 (PO4) 2

Составим уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

1) 4P + 5O2 = 2P2O5

2) P2O5 + 3H2O = 2H3PO4

3) 2H3PO4 + 3Ba (OH)2 = Ba3 (PO4)2 ¯ + 6H2O

Приведенные выше схемы генетических связей можно представить в общем виде следующей схеме:
металл → основной оксид → основа →
соль


|

неметалл → кислотный оксид →
кислота


Рассмотрим примеры задач, связанных с расчетами по химическим уравнениям массы, объема, количества вещества реагентов и продуктов реакций.

Решение задач такого типа надо начинать с составления уравнения или нескольких уравнений тех реакций, о которых говорится в задаче. Расчеты можно проводить только по уравнению реакции, поэтому необходимо внимательно проверить все коэффициенты. Коэффициенты показывают не только число молекул исходных веществ и продуктов реакции, но и число моль веществ, участвующих в реакции. Имея такую информацию и зная массу, количество вещества (или в случае газов объем одного из веществ, реагирующих), можно определить число моль, массу (или в случае газов объем) любой другой вещества.

Задача № 1. Определите массу гидроксида натрия, необходимое для полной нейтрализации 19,6 г серной кислоты.

Решение: Серная кислота H2SO4 является двух основных кислотой. Для полной нейтрализации одного моль этой кислоты необходимо два моль гидроксида натрия NaOH, что видно из уравнения химической реакции: H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2 H2O

По известной массе серной кислоты определим количество вещества по формуле:

Молярная масса серной кислоты равна:

M (H2SO4) = 2 · Ar (H) + Ar (S) + 4 · Ar (O) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98 

Количество вещества серной кислоты равна:

Коэффициент перед формулой гидроксида натрия в уравнении реакции в два раза больше коэффициента перед формулой серной кислоты, поэтому:

ν (NaOH) = 2 · ν (H2SO4) = 2 · 0,2 моль = 0,4 моль

Определим массу гидроксида натрия, который соответствует этому количеству вещества, по формуле: m = ν · M

Молярная масса гидроксида натрия равен:

M (NaOH) = Ar (Na) + Ar (O) + Ar (H) = 23 + 16 + 1 = 40 

Масса гидроксида натрия равен:

m (NaOH) = 0,4 моль · 40  = 16 г

Ответ: для полной нейтрализации 19,6 г серной кислоты необходимо 16 г гидроксида натрия.

Задача № 2. Определите объем водорода (н. у.), Который выделится при действии соляной кислоты на 13,5 г алюминия.

Решение: Составим уравнение химической реакции взаимодействия металла алюминия с соляной кислотой с образованием соли хлорида алюминия и газообразного водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

По известной массе алюминия определим количество вещества по формуле:

Молярная масса алюминия равна: M (Al) = Ar (Al) = 27 

Количество вещества алюминия равна:

Коэффициент перед формулой водорода в уравнении реакции в 1,5 раза больше коэффициента перед формулой алюминия, поэтому:

ν (H2) = 1,5 · ν (Al) = 1,5 · 0,5 моль = 0,75 моль

Объем газообразного водорода при нормальных условиях (н.у.) определяем по формуле: V = ν · Vm.

Объем водорода равна:

V (H2) = 0,75 моль · 22,4  = 16,8 л.

Ответ: при действии соляной кислоты на 13,5 г алюминия выделится 16,8 л водорода при нормальных условиях.


Лекция добавлена 27.02.2014 в 16:49:17