Тема 2 Неметалічні елементи та їх сполуки.

Заняття 10 Розв’язання задач на надлишок.

Вид заняття практичне заняття 3

Навчальні питання:

1. Окисно-відновні реакції.

2. Задачі на надлишок.

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Таблиця молекулярні маси неорганічних сполук.

2. Таблиця розчинність основ, кислот, солей у воді.

3. Періодична система елементів Менделєєва.

Навчальна література.

Л-1 с 29 – 34

1.Яку масу сірчистого газу можна отримати з 10 грам сірки і 5,6 літрів кисню.

1. Запиши умову та рівняння реакції.

Д ано

m(S)= 10 г S + O₂ = SO₂

V(O₂) =5,6л

m (SO₂) = ?

2. Над рівнянням реакції зазначимо які речовини дано і що необхідно знайти

Д ано 10 г 5,6л х г

m(S)= 10 г S + O₂ = SO₂

V(O₂) =5,6л

m (SO₂) = ?

3. Під рівнянням зазначимо кількості речовин (за коефіцієнтами) та переведемо ці кількості у відповідно масу чи об’єм.

Д ано 10 г 5,6л х г

m(S)= 10 г S + O₂ = SO₂

V (O₂) =5,6л 1 моль × 1 моль × 1моль × 64г/моль = 64г

m (SO₂) = ? 32г/моль 22,4л/моль

=32 г = 22,4л

4. Оскільки нам дано дві речовини ло реакції , то необхідно визначити яка речовина є в надлишку , для цього одну із речовин ( за вишим бажанням ) приймаємо за «у»

Д ано (10 г)у 5,6л х г

m(S)= 10 г S + O₂ = SO₂

V (O₂) =5,6л 1 моль × 1 моль × 1моль × 64г/моль = 64г

m (SO₂) = ? 32г/моль 22,4л/моль

=32 г = 22,4л

5. Знайдемо у та порівняємо з тим що нам дано.

Д ано (10 г)у 5,6л х г

m(S)= 10 г S + O₂ = SO₂

V (O₂) =5,6л 1 моль × 1 моль × 1моль × 64г/моль = 64г

m (SO₂) = ? 32г/моль 22,4л/моль

=32 г = 22,4л

у/ 32=5,6/ 22,4

у= 32 ×5,6/22,4 =8.(г)

Отже, для реакції необхідно сірки 8 грам , а нам дано 10 грам. Отже ,сірка в надлишку, а кисень прореагує повністю. Для знаходження маси сірчистого газу нам потрібно взяти ту речовину , що реагує повністю. Тому друга пропорція буде мати такий вигляд

5,6 / 22,4 = х/64

Х= 64 ×5,6 /22,4 = 16 (г). відповідь: 16 грам.

Самостійна робота студентів.

2.який об’єм газу утвориться при дії на 25 грам крейди 45 грамами хлоридної кислоти.

3.яка маса осаду утвориться при взаємодії 30 грам арґентум нітрату та 25 грам натрій ортофосфату.

4.Які маси солі утворяться при взаємодії 1 моль натрій гідроксиду і 1,5 моль ортофосфатної кислоти.

5. Допишіть та урівняйте за допомогою електронного балансу.

Mg + HNO_{3 k}= KNO₃ + t =

Hg + HNO_3p = Co + H₂SO_{4 p} =

Тема 3. Металічні елементи та їх сполуки.

Заняття 1.Загальна характеристика металічних елементів. Метали як прості речовини. Металічний зв'язок. Корозія металів. Лужні та лужноземельні елементи та їх сполуки. Біологічна роль металів.

Навчальні питання:

1.Місце металічних елементів у періодичній системі, особливості будови

і властивостей. металічний зв'язок.

2.Корозія металів , способи захисту від корозії.

3.Лужні метали та лужноземельні метали, оксиди, гідроксиди, солі

Натрію і Калію. Калійні добрива.

4. Кальцій і магній .Оксиди і гідроксиди, солі Кальцію і Магнію, застосування

найважливіших сполук . Біологічна роль металів.

Навчальна література

Л-5 с 141-148, 162-164.

1.місце елементів металів у періодичній системі

У періодичній системі елементів металів 88 штук. Вони розташовані у нижній лівій частині п.с. та у побічних підгрупах. У періодах із зростанням порядкового номера металічні властивості зменшуються , а у групах навпаки зростають. Це явище пов’язане з радіусам атома, чим далі від ядра знаходиться зовнішні електрони , тим більше виражені металічні властивості.

Фізичні властивості

Тверді речовини ( крім ртуті), непрозорі, мають металічний блиск, добре відбивають світло( найкраще срібло та індій) , всі метали білі чи сірі( крім міді і золота - червоні ), всі метали добре проводять електричний струм ( найкраще срібло і золото). За густиною метали поділяють на легкі ρ< 5 г/см³ (Li, Na, K , Mg, Al) та важкі ρ > 5 г/см³ (Zn, Fe, Au,Cu),за температурою плавлення метали поділяють на легкоплавкі і тугоплавкі t _{пл Hg} = - 38,8 ⁰С t _{пл W}= 3410 ⁰С, всі метали мають добру теплопровідність.

Будова атомів металів.

N a Ca Al

2 8 1 2 8 8 2 2 8 3

Зовнішній енергетичний рівень атомів металів містить невелику кількість електронів які досить слабо зв’язані з ядром, тому їх атоми в реакції віддають електрони Ме⁰ –n е = Ме^+ne . наслідки будови: 1) у реакціях метали є відновниками; 2) між атомами металів виникає металічний зв’язок в наслідок чого метали добре проводять тепло і струм.

Металічна кристалічна градка

+

+

-

+

- +

++

+

+++

- - +

У вузлах кристала металів знаходяться атоми металу та катіони металу , що утворились в результаті втрати атомами електронів зовнішнього шару, між цими катіонами та атомами хаотично рухаються електрони , що належать всьому кристалу – електронний газ. Оскільки електрони – це вільні заряджені частинки то ,при прикладанні напруги + та – ,електрони будуть впорядковано рухатись від + до – , тобто виникає електричний струм. Крім того, якщо електрони вільні ,то ці частинки рухаючись добре пере дають тепло.

Загальні хімічні властивості металів (таблиця)

1. Взаємодіють з неметалами Ca + S = CaS; 3Mg+2P =Mg₃P₂ ; Zn+O₂=ZnO;

2. Взаємодіють з водою.

активні MeOH +H₂

H ₂O середньоактивні MeO + H₂

малоактивні Не реагують

3. Взаємодіють з кислотами

активні сіль+H₂

H Зал середньоактивні сіль+ H₂

малоактивні Не реагують

4. Взаємодіють з солями

Активніші метали витісняють менш активні метали з їх сполук

Mg + ZnCl₂ = MgCl₂ +Zn

5. Взаємодіють з основними оксидами

Активніші метали витісняють менш активні метали з їх сполук

Al+ Fe₂O₃ = Fe + Al₂O₃

Метали в природі.

У вільному стані - самородки в природі зустрічаються лише метали малоактивні : золото, мідь, срібло ,ртуть ,платина. Всі інші метали зустрічаються в природі лише у вигляді сполук: оксидів ( FeO ,Fe₂O₃ - магнітний і бурий залізняк), сульфідів (FeS₂,ZnS, PbS - пірит, цинкова обманка, свинцевий блиск), сульфатів(CaSO₄ *H₂O - гіпс), карбонатів(CaCO₃,MgCO₃ - вапняк, мармур), фосфатів( (Ca₃(PO₄)₂ - апатит) , нітратів(KNO₃,NaNO₃ - чилійська селітра).

Лужні метали.

Будова атома і знаходження у періодичній системі.

Li Na K Rb Cs Fr s ¹ p⁰

м еталічні властивості зростають

Всі лужні метали знаходяться у І групі головній підгрупі періодичної системи Менделєєва . На зовнішньому енергетичному рівні у них є по 1 електрону , тому в сполуках вони проявляють валентність І. Всі ці елементи легко віддають свій валентний електрон , тому є дуже активними відновниками Ме⁰ – 1 е = Ме⁺¹.

Фізичні властивості

Мякі, легкі, сріблясто-білі, легкоплавкі Т _пл.Li= 179 ⁰C, Т _пл.Na= 63,5 ⁰C, Т _пл.K= 97,8⁰C.

Поширення в природі.

В природі зустрічаються тільки у вигляді сполук . ω(Na) – 2,6%, ω(К) – 2,6%,

NaCl - Кам’яна сіль

Na₂SO₄×10H₂O - Глауберова сіль

NaNO₃ - Чилійська селітра

Na₃AlF₆ - Кріоліт

Na₂B₄O₇ - Бура

KCl×NaCl - сальвініт

K₂CO₃ - поташ

Хімічні властивості

1. Самозагораються, горять

4Na + O₂= 2Na₂O оксид ; 2 Na + O₂= Na₂O₂ пероксид

2. Взаємодіють з галогенами

2K +Cl₂ =2KCl хлорид

3. Взаємодіють з сіркою при нагріванні і розтиранні

2 Li +S =Li₂S сульфід

4. Взаємодіють з водою

2K+2H₂O =2KOH +H₂

5. Взаємодіють з воднем

2Cs +H₂ =2CsH гідрид

Якісна реакція на натрій – горіння – колір полум’я – жовтий, на калій – горіння – колір полум’я – фіолетове.

Добування.

Електролізом розплавів солей і лугів

4КОН = 4К +О₂+2Н₂О

Застосування

Натрій	Калій
Теплоносій в ядерних реакторах Каталізатор в органічних реакціях Відновник у металургії Наповнювач газорозрядних ламп	Теплоносій у ядерних реакторах Матеріал електродів у хімічних джерелах електричного струму Фотоелемент В органічному синтезі

Найважливіші сполуки лужних металів.

Основи - луги	пероксиди	Солі
NaOH-їдкий натр, каустична сода: виробництво мила, очистка нафтопродуктів, у текстильній промисловості, в органічному синтезі KOH	Регенерація повітря 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2	NaCl – кухонна сіль KCl – мінеральне добриво Na2SO4 –виробництво соди і скла Na2CO3 –кальцинована сода, очистка води NaHCO3 – сода харчова

Лужноземельні метали

Будова атома і положення у періодичній системі

Be Mg Ca Sr Ba Ra s² p⁰

м еталічні властивості зростають

всі лужноземельні метали знаходяться у 2 групі , головній підгрупі періодичної системи елементів. Отже, у них на зовнішньому енергетичному рівні міститься по 2 електрони які легко відриваються . Тому всі ці елементи виявляють валентність ІІ.

Чим більший порядковий номер елемента , тим легше відриваються зовнішні електрони, тому зростають металічні властивості. Ці метали є активними відновниками Ме⁰ – 2 е = Ме⁺²

Поширення в природі

ω(Са) = 3,4% . зустрічаються в природі лише у вигляді сполук.

CaCO₃ - Крейда, вапняк, ракушняк

CaSO₄×2H₂O - Гіпс

Ca₃(PO₄)₂ - Фосфорит

CaCO₃ ×MgCO₃ - Доломіт

MgCO₃ - Мармур, граніт

CuCO₃ - малахіт

Фізичні властивості

Са – сріблясто-сірий , пластичний метал, твердий. Т_пл = 851 ⁰С

Хімічні властивості

1. Горить

2Ca+O2=2CaO

2. Взаємодіє з галогенами

Ca+Cl₂=CaCl₂

3. Взаємодіє з водою

Mg+H₂O=MgO+H₂; Ba+2H₂O=Ba(OH)₂ +H₂

4. Взаємодіє з неметалами

Ba+S=BaS; Ca +2C=CaC₂

5. Взаємодіє з кислотами

Mg+2HCl=MgCl₂ +H₂;

Якісна реакція на кальцій – горіння – червоний колір полум’я

Добування

Електроліз розплаву CaCl₂

CaCl₂ = Ca+Cl₂

Застосування

1. Виробництво чавуну і сталі

2. У сплаві з свинцем – підшипники

3. Відновник тугоплавких металів

Найважливіші сполуки кальцію

СаО– негашене (палене) вапно	Са(ОН)2 – гашене вапно	Солі кальцію
Добування гашеного вапна СаО +Н2О=Са(ОН)2 Добування карбіду СаО+4С= СаС2+СО2	Очищення цукру Будівництво Виробництво скла Пом’якшення води Вапнування грунтів	СаСО3 – будівельний матеріал, ракушняк, крейда CaSO4×2H2O - гіпс: штукатурка, художні вироби, гіпс у медицині Ca3(PO4)2 - Фосфорит: добриво, добування ортофосфатної кислоти.

Корозія металів.

Корозія металів – це самочинне руйнування металів внаслідок їх взаємодії з навколишнім середовищем.

Розрізняють хімічну і електрохімічну корозію.

Хімічна корозія – це руйнування металу внаслідок взаємодії з середовищем, яке не проводить електричний струм.

Електрохімічна корозія – це руйнування металу , що знаходиться в контакті з іншим металом і електролітом або водою.

На поверхні будь-якого металу на повітрі конденсується вода в якій розчинені атмосферні гази, тобто розчин електроліту. Якщо метал містить домішки , або стикається з іншим метало , то утворюється гальванічна пара і починається електрохімічна корозія. Чисті метали не зазнають корозії.

Корозія завдає великих збитків народному господарству. За рік приблизно 20 % обсягу світового щорічного виробництво сталі руйнується в результаті корозії.

Методи захисту від корозії

1. Захист поверхні металу за допомогою покриттів:металічних – нікелю , цинку, олова, хрому золота іт.д.; неметалічних – лаки, фарби, смоли, гума, емалі.; плівки оксиду – оксидування.

2. Обробка середовища. З середовища , де знаходяться метали видаляють речовини, які викликають корозії, або додають такі , що сповільнюють корозію – інгібітори.

3. Електрохімічні методи – катодний і протекторний захисти.

Зараз розробляються нові методи захисту металів від корозії, а також створюються речовини замінники металів – пластмаси, кислототривкі цементи тощо.

Самостійна робота студентів.

1.Дописати і урівняти за допомогою електронного балансу:

Zn + CuCl₂= Al + PbO₂ =

Mg + HNO3k= K+H2O =

2.Здійснити перетворення

MgO – MgCl2 – Mg(OH)2 – MgO – Mg – MgCl₂ – Mg(NO₃)₂

3.Визначте об’єм газу що утвориться при взаємодії 25 грам алюмінію в якому є 10% домішок з водою.

4. Визначте масу осаду , що утвориться при пропусканні через розчин барій гідроксиду масою 40 грам 22,4 л вуглекислого газу.

5. Визначте масу заліза , що можна отримати при взаємодії 45 грам ферум(ІІ)оксиду з алюмінієм.