Материал: Альонкіна К. В., Сотниченко Т. Д Хімія. Підготовка до ЗНО
тема 9. оксиген і сульфуР
Реагує вона й з металами, які перебувають у ряді стандартних електродних потенціалів до водню:
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2 ↑.
Аот із залізом концентрована сульфатна кислота ( 75%) не реагує, тому її зазвичай перевозять
усталевих бочках та цистернах. Сульфатна кислота не реагує також і зі свинцем, оскільки поверхня ме-
талу покривається міцною плівкою нерозчинного плюмбум(ІІ) сульфату PbSO4, і на цьому процес зупиняється.
Окисні властивості сульфатної кислоти
У концентрованих розчинах при нагріванні сульфатна кислота реагує з багатьма металами, навіть із деякими з тих, які перебувають в електрохімічному ряді напруг правіше водню:
4Zn + 5H2SO4(к) → 4ZnSO4 + H2S ↑ +4H2O,
2Ag + 2H2SO4(к) → Ag2SO4 + SO2 ↑ +2H2O .
Сульфатна кислота— це найважливіший продукт хімічної промисловості. Світове виробництво сульфатної кислоти за рік складає сотні мільйонів тонн.
Сульфатну кислоту використовують для виробництва різних летких кислот, наприклад, хлоридної, оцтової, ортофосфатної, нітратної та інших, а також для виробництва азотних і фосфатних добрив (суперфосфату, амоній фосфату тощо). Сульфатна кислота необхідна у виробництві пластмас, паперу, будівельних матеріалів, тканин, лакофарбових виробів та мийних засобів. Її застосовують для очищення нафти, нафтопродуктів і продуктів коксохімічного виробництва (бензену й толуену) від шкідливих домішок. Для виробництва ефірів, ангідридів органічних кислот і різних сульфопохідних також необхідна сульфатна кислота. У металургійній промисловості її застосовують для очищення поверхні металів перед нанесенням покриття. Розчин сульфатної кислоти використовують як електроліт у кислотних акумуляторах.
Сульфатна кислота незамінна в народному господарстві.
Сульфати
Солі сульфатної кислоти, сульфати, зазвичай являють собою кристалічні речовини, добре розчинні у воді (окрім PbSO4 та BaSO4). Безводні сульфати безбарвні, але деякі їхні сполуки з водою (кристалогідрати) мають колір: NiSO4 . 7H2O — інтенсивно зелений, FeSO4 . 7H2O — блідо-зелений, а CuSO4 . 5H2O — синій. Кристалогідрати сульфатів металів називають купоросами.
Зазвичай сульфати добувають шляхом дії на карбонати або гідрогенкарбонати металів сульфатною кислотою:
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + H2O + CO2 ↑,
2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 +2CO2 ↑ + 2H2O.
При прожарюванні сульфатів лужних і лужноземельних металів до високих температур розкладу сполуки не відбувається аж до плавлення (близько 2000 °С). При нагріванні сульфатів менш активних металів відбувається розклад на оксиди:
ZnSO4 →t ZnO + SO3 ,
4FeSO4 7H2O t→2Fe2O3 + 4SO2 ↑ +O2 ↑ +28H2O.
65
www.e-ranok.com.ua
тема 9. оксиген і сульфуР
Сульфати металів, що перебувають в електрохімічному ряді потенціалів правіше водню, розкладаються на метал, сульфур оксид та кисень:
Ag2SO4 t→2Ag + SO2 ↑ + O2 ↑, HgSO4 →t Hg + SO2 ↑ + O2.
Кристалогідрати подвійних сульфатів, які містять одновалентний і тривалентний катіон, мають назву галуни. Наприклад: K2SO4 Al2 (SO4 )3 24H2O — алюмокалієві галуни, K2SO4 Cr2 (SO4 )3 24H2O — хромокалієві галуни, (NH4 )2 SO4 Fe2 (SO4 )3 24H2O — залізоамонійні галуни. Галуни використовують як дубильний засіб у шкіряному виробництві, при виготовленні паперу, у фотографії, у медицині.
Застосування сульфатів у промисловості
Назва сполуки |
формула сполуки |
Сфера застосування |
|||||||
Калій сульфат |
K2SO4 |
|
|
|
|
Добриво, виробництво галунів |
|||
Натрій сульфат |
Na2SO4 |
|
|
|
У целюлозно-паперовій, миловарній про- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мисловості та при виробництві скла |
Амоній сульфат |
(NH4 )2 SO4 |
Добриво |
|||||||
Мідний купорос |
CuSO |
4 |
. 5H |
2 |
O |
У сільському господарстві, у фотографії, |
|||
|
|
|
|
|
|
|
для травлення металів |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Барій сульфат |
BaSO4 |
|
|
|
|
У медицині |
|||
Сульфати кальцію — |
CaSO |
. |
2H |
2 |
O та |
У будівництві |
|||
гіпс та алебастр |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
2CaSO |
. H |
|
O |
|
|||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
|
|
якісна реакція на сульфатіон
В аналітичній хімії використовують реакцію взаємодії хлориду або нітрату Барію із утворенням барій сульфату. При цьому утворюється білий дрібнокристалічний осад, який не розчиняється в кислотах та лугах:
H2SO4 + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2HCl,Na2SO4 + Ba(NO3 )2 → BaSO4 ↓ + 2NaNO3,
Ba2+ + SO24− → BaSO4 ↓.
Отриманий осад розчиняється тільки в концентрованій сульфатній кислоті:
BaSO4 + H2SO4 → Ba(HSO4 )2 .
Приклади розв’язання задач
Задачі на вихід продукту Задача 9.1. До розчину, що містить купрум(ІІ) хлорид масою 27 г, додали розчин натрій гідроксиду
(взятий у надлишку) одержали купрум(ІІ) гідроксиду 5 г. Визначити його вихід.
Дано: |
|
Розв’язання: |
m(CuCl2) = 27 г |
1. Визначаємо кількість речовини купрум(ІІ) хлориду, що міститься у ви- |
|
mp(Cu(OH)2) = 5 г |
хідному розчині: |
m(CuCl2) |
η(Сu(ОН) ) — ? |
|
|
2 |
n(CuCl2) = M(CuCl ); M(CuCl2) = 135 г/моль; |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
27 г |
|
n(CuCl2) = |
135 г/моль = 0,2 моль. |
66
www.e-ranok.com.ua
тема 9. оксиген і сульфуР
Складаємо рівняння реакцій між купрум(ІІ) хлоридом та натрій гідроксидом:
CuCl2 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + 2NaCl.
Із цього рівняння випливає, що:
n(CuCl2) = n(Cu(OH)2); n(CuCl2) = 0,2 моль. |
||||||
3. Визначаємо масу купрум(ІІ)гідроксиду, що міг би утворитися внаслідок кількісного виходу цьо- |
||||||
го продукту реакції: |
|
|
|
|
|
|
m(Cu(OH)2 = n(Cu(OH)2) ∙ M(Cu(OH)2); |
|
|||||
M(Cu(OH)2) = 98 г/моль; m(Cu(OH)2) = 0,2 моль ∙ 98 г/моль = 19,6 г. |
||||||
4. Визначаємо масову частку виходу купрум(ІІ) гідроксиду, застосовуючи формулу: |
||||||
|
η(X) = |
mp(X) ∙ 100% |
, |
|
||
|
m(X) |
|
|
|||
де η(Х) – масова частка виходу (вихід продукту); |
|
|
|
|||
mp (X) – маса реального добутку продукту; |
|
|
|
|
||
m(X) – маса продукту, розрахована теоретично |
|
5 ∙ 100% |
|
|||
η(Cu(OH)2) = |
mp (Cu(OH)2) ∙ 100% |
= |
= 25,5% |
|||
m(Cu(OH)2) |
19,6 |
|||||
|
|
|
||||
Відповідь: масова частка виходу купрум(ІІ) гідроксиду дорівнює 25,5%.
виконайте контрольний тест
На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися слов никами, підручниками, посібниками, довідниками тощо.
тест 18 (контрольний)
1. |
Укажіть продукти реакції взаємодії сульфатної кислоти з натрій карбонатом. |
|
|||
|
А натрій гідрогенсульфат |
В карбонатна кислота і натрій гідрогенкарбонат |
|||
|
Б натрій сульфат, вуглекислий газ і вода |
Г калій карбонат і натрій сульфат |
|||
2. |
Укажіть йони в розчині барій сульфіду. |
В Ba2+ та SO32– |
|
||
|
А Ba2+ та SO42– |
|
|
||
|
Б Ba2+ та S2– |
|
Г Ba+ та S– |
|
|
3. |
З якою кислотою буде реагувати мідь? |
|
|
|
|
|
А сульфатна (конц.) |
|
В сульфітна |
|
|
|
Б сульфатна (розб.) |
|
Г сульфідна |
|
|
4. |
Установіть відповідність назви кислоти і її формули. |
|
|||
|
А H2S |
|
1 |
хлоридна |
|
|
Б H2SO3 |
|
2 |
сульфідна |
|
|
В H2SO4 |
|
3 |
сульфітна |
|
|
Г HCl |
|
4 |
сульфатна |
|
5. |
Установіть генетичний ланцюг добування натрій сульфата. |
|
|||
|
А SO2 |
Б S |
В SO3 |
Г Na2SO4 |
|
6. Знайти вихід сульфатної кислоти, якщо з 800 т сірчаного колчедану з масовою часткою сірки 50% отримали її масою 1200 т.
67
www.e-ranok.com.ua
тема 10. неметали. нітРоген і фосфоР
Тема 10. Неметали. Нітроген і Фосфор
Перевірте свої знання
Виконайте тест 19. На його виконання відводиться 15 хвилин. Під час роботи над тестом не можна користуватися словниками, підручниками, посібниками, довідниками тощо.
тест 19 (вступний)
1. Метал у вільному стані утворюється при термічному розкладі солі:
А NaNO3 |
В Zn(NO3)2 |
Б Ca(NO3)2 |
ГAgNO3 |
2. Укажіть ряд речовин, у якому приведені тільки солі ортофосфатної кислоти.
А KCl, K3PO4, NaPO3
Б Na3PO4,AlPO4, K3PO4
В NaNO3, NaCl, KPO3
Г K3PO4, Li3PO4, MgCl2
3. Визначте речовини, що у водних розчинах взаємодіють за рівнянням реакції у скороченому йонному вигляді:
3Ag+ + PO43– →Ag3PO4.
А аргентум нітрат та метафосфатна кислота Б аргентум хлорид та барій ортофосфат В аргентум нітрат та натрій ортофосфат
Гаргентум хлорид та амоній ортофосфат
4.Установіть відповідальність між реагентами і продуктами реакції.
А HNO3 + Cu→ 1 Cu(NO |
2 |
3)2 |
+ H2O |
|
Б HNO3(конц.) + CuS→ |
Cu(NO3)2 |
+ NO + H2O |
||
В HNO3 + CuО→ |
3 Cu(NO3)2 |
+ NO2 |
+ H2O |
|
Г HNO3(розб.) + Cu→ 4 Cu(NO |
|
3)2 |
+ H2S |
|
5.Установіть генетичний ланцюг добування ортофосфатної кислоти.
Афосфор
Б фосфор (V) оксид В фосфор (ІІІ) оксид
Гметафосфатна кислота
6.Який об’єм амоніаку потрібний для реакції з 24,5 г сульфатної кислоти при добуванні амоній гідрогенсульфату?
68
www.e-ranok.com.ua
тема 10. неметали. нітРоген і фосфоР
теоретична частина
фіЗичні ВлАСтиВОСті ПРОСтиХ РечОВин
Властивості |
Нітроген |
фосфор білий |
фосфор червоний |
Формула сполуки |
N2 |
Зовнішній вигляд |
Газ |
у звичайних умовах |
|
Колір |
Безбарвний |
P4
Воскоподібна тверда речовина
Білий
P∞
Порошкоподібна тверда речовина 
Залежно від умов одержання змінюється від темно-коричневого до червоно-фіолетового
Температура плав- |
–209 °С |
+44 °С |
+585 ÷ 600 C° (при підвищено- |
лення |
|
|
му тиску); |
|
|
|
+429 °С — сублімація |
Температура кипіння |
–196 °С |
+275 °С |
+800 ÷ 850 C° |
Густина за н. у. |
1,2506 г/л |
1,8 г/см3 |
2 2,4 г/см3 |
Розчинність у воді |
2 об’єми азоту |
Не розчиняється |
Не розчиняється |
|
в 100 об’ємах води |
|
|
Хімічні властивості азоту
За рахунок високої стійкості молекули проста речовина поводиться досить пасивно. За звичайних умов азот вступає в реакцію тільки з металічним літієм:
6Li + N2 →2Li3N.
При нагріванні азот взаємодіє з деякими металами та неметалами, при цьому утворюються нітриди, сполуки, в яких Нітроген проявляє ступінь окиснення –3:
3Mg +N2 →t Mg3N2 ,
3Cl2 +N2 →t 2NCl3 .
В електричному розряді азот реагує з киснем, при цьому утворюються оксиди Нітрогену II та IV. За рахунок цього під час грози повітря, а згодом і ґрунт, збагачується складними сполуками Нітрогену:
N2 +O2 електророзряд→2NO,
N2 +2O2 електророзряд→2NO2.
Хімічні властивості фосфору
Хімічні властивості всіх алотропних модифікацій фосфору однакові, за винятком того, що бі - лий фосфор активніший, ніж червоний, а червоний активніший, ніж чорний. Таким чином, речови - ну фосфор при складанні хімічних реакцій будемо записувати просто як P. Червоний і чорний фос - фор реагують із киснем повітря при підвищеній температурі, а білий — навіть при кімнатній тем - пературі:
4P +5O2 →t 2P2O5.
69
www.e-ranok.com.ua