Готовимся к экзаменам

Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций с участием органических веществ

В связи с введением в качестве единственной формы итоговой аттестации выпускников средней школы единого государственного экзамена (ЕГЭ) и переходом старшей школы на профильное обучение все большую актуальность приобретает подготовка старшеклассников к выполнению наиболее “дорогих” в балльном отношении заданий части “С” теста ЕГЭ по химии. Несмотря на то, что пять заданий части “С” считаются разными: химические свойства неорганических веществ, цепочки превращений органических соединений, расчетные задачи, – все они в той или иной мере связаны именно с окислительно-восстановительными реакциями (ОВР). Если усвоены основные знания теории ОВР, то можно правильно выполнить первое и второе задания полностью, а третье – частично. На наш взгляд, значительная часть успеха при выполнении части “С” заключается именно в этом. Опыт показывает, что если, изучая неорганическую химию, ученики достаточно хорошо справляются с заданиями по написанию уравнений ОВР, то аналогичные задания по органической химии вызывают у них большие трудности. Поэтому на протяжении изучения всего курса органической химии в профильных классах мы стараемся сформировать у старшеклассников навыки составления уравнений ОВР.

При изучении сравнительной характеристики неорганических и органических соединений мы знакомим учащихся с использованием степени окисления (с.о.) (в органической химии прежде всего углерода) и способами ее определения:

1) вычисление средней с.о. углерода в молекуле органического вещества;

2) определение с.о. каждого атома углерода.

Уточняем, в каких случаях лучше использовать тот или иной способ.

При изучении темы “Алканы” показываем, что процессы окисления, горения, галогенирования, нитрования, дегидрирования, разложения относятся к окислительно-восстановительным процессам. При написании уравнений реакций горения и разложения органических веществ лучше использовать среднее значение с.о. углерода. Например:

Обращаем внимание на первую половину электронного баланса: у атома углерода в дробном значении с.о. знаменатель равен 4, поэтому расчет передачи электронов ведем по этому коэффициенту.

В остальных случаях при изучении темы “Алканы” определяем значения с.о. каждого атома углерода в соединении, обращая при этом внимание учащихся на последовательность замещения атомов водорода у первичных, вторичных, третичных атомов углерода:

Таким образом мы подводим учащихся к выводу, что в начале протекает процесс замещения у третичных, затем – у вторичных, и, в последнюю очередь – у первичных атомов углерода.

При изучении темы “Алкены” рассматриваем процессы окисления в зависимости от строения алкена и среды протекания реакции.

При окислении алкенов концентрированным раствором перманганата калия KMnO4 в кислой среде (жесткое окисление) происходит разрыв - и -связей с образованием карбоновых кислот, кетонов и оксида углерода(IV). Эта реакция используется для определения положения двойной связи.

Если двойная связь находится на конце молекулы (например, у бутена-1), то одним из продуктов окисления является муравьиная кислота, легко окисляющаяся до углекислого газа и воды:

Подчеркиваем, что если в молекуле алкена атом углерода при двойной связи содержит два углеродных заместителя (например, в молекуле 2-метилбутена-2), то при его окислении происходит образование кетона, т. к. превращение такого атома в атом карбоксильной группы невозможно без разрыва C–C-связи, относительно устойчивой в этих условиях:

Уточняем, что если молекула алкена симметрична и двойная связь содержится в середине молекулы, то при окислении образуется только одна кислота:

Сообщаем, что особенностью окисления алкенов, в которых атомы углерода при двойной связи содержат по два углеродных радикала, является образование двух кетонов:

Рассматривая окисление алкенов в нейтральной или слабощелочной средах, акцентируем внимание старшеклассников на том, что в таких условиях окисление сопровождается образованием диолов (двухатомных спиртов), причем гидроксильные группы присоединяются к тем атомам углерода, между которыми существовала двойная связь:

В аналогичном плане рассматриваем окисление ацетилена и его гомологов в зависимости от того, в какой среде протекает процесс. Так, уточняем, что в кислой среде процесс окисления сопровождается образованием карбоновых кислот:

Реакция используется для определения строения алкинов по продуктам окисления:

В нейтральной и слабощелочной средах окисление ацетилена сопровождается образованием соответствующих оксалатов (солей щавелевой кислоты), а окисление гомологов – разрывом тройной связи и образованием солей карбоновых кислот:

Все правила отрабатываются с учащимися на конкретных примерах, что приводит к лучшему усвоению ими теоретического материала. Поэтому при изучении окисления аренов в различных средах ученики могут самостоятельно высказать предположения, что в кислой среде следует ожидать образования кислот, а в щелочной – солей. Учителю останется только уточнить, какие продукты реакции образуются в зависимости от строения соответствующего арена.

Показываем на примерах, что гомологи бензола с одной боковой цепью (независимо от ее длины) окисляются сильным окислителем до бензойной кислоты по -углеродному атому. Гомологи бензола при нагревании окисляются перманганатом калия в нейтральной среде с образованием калиевых солей ароматических кислот.

5C6H5–CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 = 5C6H5COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14H2O,

5C6H5–C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 = 5C6H5COOH + 5CO2 + 12MnSO4 + 6K2SO4 + 28H2O,

C6H5–CH3 + 2KMnO4 = C6H5COOK + 2MnO2 + KOH + H2O.

Подчеркиваем, что если в молекуле арена несколько боковых цепей, то в кислой среде каждая из них окисляется по a-углеродному атому до карбоксильной группы, в результате чего образуются многоосновные ароматические кислоты:

Полученные навыки составления уравнений ОВР для углеводородов позволяют использовать их при изучении раздела “Кислородсодержащие соединения”.

Так, при изучении темы “Спирты” учащиеся самостоятельно составляют уравнения окисления спиртов, используя следующие правила:

1) первичные спирты окисляются до альдегидов

3CH3–CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 =  3CH3–CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O;

2) вторичные спирты окисляются до кетонов

3) для третичных спиртов реакция окисления не характерна.

В целях подготовки к ЕГЭ учителю целесообразно дать дополнительные сведения к указанным свойствам, что, несомненно, будет полезным для учащихся.

При окислении метанола подкисленным раствором перманганата калия или дихромата калия образуется CO2, первичные спирты при окислении в зависимости от условий протекания реакции могут образовать не только альдегиды, но и кислоты. Например, окисление этанола дихроматом калия на холоду заканчивается oбразованием уксусной кислоты, а при нагревании – ацетальдегида:

3CH3–CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 = 3CH3–COOH + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O,

3CH3–CH2OH + K2Cr2O7 + 4H2SO4 3CH3–CHO + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7H2O.

Вновь напомним учащимся о влиянии среды на продукты реакций окисления спиртов, а именно: горячий нейтральный раствор KMnO4 окисляет метанол до карбоната калия, а остальные спирты – до солей соответствующих карбоновых кислот:

При изучении темы “Альдегиды и кетоны” акцентируем внимание учащихся на том, что альдегиды легче, чем спирты, окисляются в соответствующие карбоновые кислоты не только под действием сильных окислителей (кислород воздуха, подкисленные растворы KMnO4 и K2Cr2O7), но и под действием слабых (аммиачный раствор оксида серебра или гидроксида меди(II)):

5CH3–CHO + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5CH3–COOH + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O,

3CH3–CHO + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3CH3–COOH + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O,

CH3–CHO + 2[Ag(NH3)2]OH CH3–COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O.

Особое внимание уделяем окислению метаналя аммиачным раствором оксида серебра, т.к. в этом случае образуется карбонат аммония, а не муравьиная кислота:

HCHО + 4[Ag(NH3)2]OH = (NH4)2CO3 + 4Ag + 6NH3 + 2H2O.

Как показывает наш многолетний опыт, предложенная методика обучения старшеклассников составлению уравнений ОВР с участием органических веществ повышает их итоговый результат ЕГЭ по химии на несколько баллов.

Обзор методических пособий по химии для подготовки к Единому государственному экзамену в 11-м классе и итоговой аттестации в 9-м классе. 2013 год.

Предлагаем Вашему вниманию информацию о пособиях для подготовки к Единому государственному экзамену и итоговой аттестации, разработанные с учетом требований нового Федерального образовательного стандарта общего образования.

Доронькин В.Н., Бережная А.Г., Сажнева Т.В., Февралева В.А.

Химия. Подготовка к ЕГЭ – 2013. Учебно-методическое пособие. Ростов-на-Дону: Легион, 2012. -320 стр. (Готовимся к ЕГЭ).

Пособие  предназначено для подготовки к ЕГЭ по химии. Оно включает:

- 20 вариантов учебно-тренировочных тестов, составленных по спецификации ЕГЭ с учетом опыта экзамена 2012 года;

- 3 демонстрационных варианта с подробными решениями;

-  методические материалы.

Доронькин В.Н., Бережная А.Г., Сажнева Т.В., Февралева В.А.

Химия. 10-11 классы. Подготовка к ЕГЭ. Тематические тесты. Базовый и повышенный уровни. Учебно-методическое пособие. Ростов-на-Дону: Легион, 2012. -478 стр. (Готовимся к ЕГЭ).

Доронькин В.Н., Бережная А.Г., Сажнева Т.В., Февралева В.А.

Химия. Тематические тесты для подготовки к ЕГЭ. Задания высокого уровня сложности. (С1-С5). Учебно-методическое пособие. Ростов-на-Дону: Легион, 2012. -233 стр. (Готовимся к ЕГЭ).

Лидин Р.А.

Химия. ЕГЭ – 2013.Полный курс А,Б,С. Универсальные материалы с методическими рекомендациями, решениями и ответами. Учебное пособие. Экзамен», 2013. 351 стр. (Серия «ЕГЭ. Полный курс А,В,С»).

Пособие  содержит материалы для подготовки к сдаче ЕГЭ по химии. Оно содержит 43 темы программы ЕГЭ.  В каждой теме представлены теоретические положения, вопросы и упражнения, тесты  с множественным выбором или ответом. Книга адресована учителям и ученикам.

Медведев Ю.Н.

Химия. ЕГЭ – 2013.Типовые тестовые задания. Экзамен», 2013. 159 стр. (Серия «ЕГЭ. Типовые тестовые задания»).

Пособие  включает  10 вариантов заданий, ответы, комментарии к ответам. Пособие предназначено учителям для подготовки учащихся к экзамену по химии, а также участникам старшеклассникам и абитуриентам для самоподготовки и самоконтроля.

Добротин В.Ю., Бережная А.Г., Сажнева Т.В., Февралева В.А.

Химия. Подготовка к ГИА – 2013. Учебно-методическое пособие. Ростов-на-Дону: Легион, 2012. -176 стр. (ГИА - 9).

Учебно-методическое пособие  предназначено для подготовки к ГИА  по химии. Оно включает:

- 20 вариантов учебно-тренировочных тестов, составленных по спецификации ГИА с учетом опыта экзамена 2012 года;

- 3 демонстрационных варианта с подробными решениями;

- эталоны ответов ко всем заданиям;

- методические рекомендации для учащихся.

Издание адресовано девятиклассникам , готовищимся к ГИА по химии, учителям и методистам.

Добротин В.Ю., Каверина А.А.

Химия. ГИА – 2013. Экзамен в новой форме.  М: Астрель, 2013. - 59 стр. (Федеральный институт педагогических измерений).

Данный сборник включает тренировочные варианты экзаменационных работ для проведения итоговой государственной итоговой аттестации в новой форме. Издание адресовано выпускникам, кто планирует  сдавать экзамены по предмету в форме ГИА, учителям.

Решение задач

Билет №1

Опыт. Проведение реакций, подтверждающих химические свойства хлороводородной кислоты.

Хлороводородная кислота:

1. Окрашивает растворы индикаторов лакмуса и метилового оранжевого в красный цвет, вследствие диссоциации в водном растворе:
   HCl → H+ + Cl−
2. Взаимодействует с металлами, находящимися в ряду напряжений левее водорода, например, с цинком, с образованием соли и газообразного водорода:
   Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
3. Взаимодействует с оснóвными оксидами с образованием соли и воды:
   CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
   (при проведении реакции с оксидом меди (II), пробирку желательно слегка подогреть)
4. Взаимодействует с основаниями с образованием соли и воды:
   NaOH + HCl = NaCl + H2O
5. Вытесняет слабые кислоты из растворов их солей:
   Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
6. Качественная реакция на хлорид-ион — при сливании с раствором соли серебра, образуется белый творожистый осадок, нерастворимый в концентрированной азотной кислоте:
   AgNO3 + HCl = HNO3 + AgCl↓

Билет №2

Рассчитайте массовую долю растворенного вещества, если при выпаривании 20 г раствора было получено 4 г соли.

Решение:

m растворенного вещества = 4г

m раствора = 20г

ω = 4г/20г = 0,2 = 20%
Ответ: 0,2 или 20%.

Билет №3

Какое количество вещества водорода выделится при взаимодействии цинка
с соляной кислотой массой  146 г?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
2. Находим молярную массу соляной кислоты: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
   (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице  под знаком элемента и округляем до целых, кроме хлора, который берется 35,5)
3. Находим количество вещества соляной кислоты: n (HCl) = m/M = 146 г / 36,5 г/моль = 4 моль
4. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
           4 моль           x моль
   Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
          2 моль            1 моль
5. Составляем пропорцию:
   4 моль — x моль
   2 моль — 1 моль
   (или с пояснением:
   из 4 моль соляной кислоты получится x моль водорода,
   а из 2 моль — 1 моль)
6. Находим x: 
   x = 4 моль • 1 моль / 2 моль = 2 моль

Ответ: 2 моль.

Билет №4

Опыт. Получение и собирание кислорода. Доказательство наличия кислорода в сосуде.

В школьной лаборатории кислород чаще получают разложением перекиси водорода
в присутствии оксида марганца (IV):

2H2O2 = 2H2O + O2↑

или разложением перманганата калия при нагревании:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑

Чтобы собрать газ, сосуд закрывают пробкой с газоотводной трубкой.

Чтобы доказать наличие кислорода в сосуде, вносят в него тлеющую лучинку — она ярко вспыхивает.

Билет №5

Сколько литров водорода выделится при разложении электрическим током воды массой 72 г?

Решение:

1. M (H2O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль
2. Находим количество вещества воды по условию задачи:
   n = m / M = 72 г : 18 г/моль = 4 моль
3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   4 моль   x моль
   2H2O = 2H2↑ + O2↑
   2 моль   2 моль 
4. Составляем пропорцию:
   4 моль — x моль
   2 моль — 2 моль
   (или с пояснением:
   из 4 моль воды получится x моль водорода,
   а из 2 моль — 2 моль) 
5. Находим x:
   x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль
6. Находим объем водорода:
   v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Можно подставлять над и под уравнением непосредственно массу и объем веществ:
72 г        x л
2H2O = 2H2↑ + O2↑
36 г      44,8 л 

В этом случае нужно следить, чтобы друг под другом располагались одинаковые единицы измерения — граммы под граммами, литры под литрами.

Билет №6

Получение и собирание аммиака.

Для получения и собирания аммиака в лаборатории насыпаем в пробирку хлорид или сульфат аммония, смешанный с известью Ca(OH)2, затыкаем пробкой с газоотводной трубкой. Трубку вставляем в колбу, перевернутую вверх дном, — аммиак легче воздуха. Отверстие колбы закрываем куском ваты.

Осторожно нагреваем пробирку на спиртовке. Уравнение реакции:

2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑

Аммиак обнаруживаем по характерному резкому запаху (нюхать осторожно!) или поднеся к трубке бумажку, смоченную раствором фенолфталеина (ф-ф). Бумажка розовеет вследствие образования гидроксид-ионов:

NH3 + HOH NH4+ + OH− 

Билет №7     

Сколько литров кислорода необходимо для сгорания 89,6 литров водорода?

Решение:

1. Объем газа пропорционален количеству вещества:
   v = 22,4 л/моль • n,
   где 22,4 — молярный объем, т.е. объем одного моля любого газа,
   n — количество вещества (моль)
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   89,6 л     x л
        2H2 + O2 = 2H2O
   2 моль     1 моль 
3. Составляем пропорцию:
   89,6 л — x л
   2 моль — 1 моль
   (или с пояснением:
   для сгорания 89,6 л водорода требуется x л кислорода,
   а для 2 моль — 1 моль) 
4. Находим x:
   x = 89,6 л • 1 моль / 2 моль = 44,8 л

Ответ: 44,8 л.

Билет №8

Проведение реакций, подтверждающих качественный состав предложенной соли, например сульфата меди(II).

Качественный состав соли доказывают с помощью реакций, сопровождающихся выпадением осадка или выделением газа с характерным запахом или цветом. Образование осадка происходит в случае получения нерастворимых веществ (определяем по таблице растворимости). Газы выделяются при образовании слабых кислот (для многих требуется нагревание) или гидроксида аммония.

Наличие иона меди можно доказать добавлением гидроксида натрия, выпадает синий осадок гидроксида меди (II):

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Дополнительно можно провести разложение гидроксида меди (II) при нагревании, образуется черный оксид меди (II):

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Наличие  сульфат-иона доказывается выпадением белого кристаллического осадка, нерастворимого в концентрированной азотной кислоте, при добавлении растворимой соли бария:

CuSO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + CuCl2 

Билет №9

Сколько граммов хлорида цинка получится при растворении избытка цинка в 20 граммах 10%-ного раствора соляной кислоты?

Решение:

1) Находим массу HCl в растворе:

m HCl = 20г • 10% : 100% = 2 г

2) Находим количество вещества HCl:

M (HCl) = 35,5 + 1 = 36,5 г/моль

n = m/M = 2 г : 36,5 г/моль = 0,055 моль

3) Подписываем данные над уравнением реакции, а число моль согласно уравнению (равно коэффициентам) под ним:
0,055 моль   x моль
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
     2 моль  1 моль

Составляем пропорцию:
0,055 моль — x моль
2 моль — 1 моль

Находим x:

x = 0,055 моль • 1 моль / 2 моль = 0,028 моль

4) Находим массу соли:

M (ZnCl2) = 65 + 35,5 • 2 = 136 г/моль

m = M • n = 136 г/моль • 0,028 моль = 3,8 г

Ответ: 3,8 г.

Билет №10

Рассчитайте массовую долю элементов в оксиде серы (VI) SO3.

Решение:

Mr (SO3) = 32 + 16 • 3 = 80

ω (S) = 32 : 80 = 0,4 = 40%

ω (O) = 16 • 3 : 80 = 0,6 = 60%

проверка: 40% + 60% = 100%

Ответ: 40%; 60%.

Билет №11

Выделение поваренной соли из ее смеси с речным песком.

1.      Добавить к смеси немного воды, перемешать. Соль растворится, песок осядет на дно.

2.      Профильтровать полученную смесь. Если нет фильтра, дать отстояться и слить верхнюю часть воды с растворенной солью.

(Здесь мы используем различную растворимость соли и песка в воде)

3.      Выпарить соль из раствора в фарфоровой чашке.

Прекратить выпаривание при появлении кристаллов соли, иначе чашка может треснуть. С горячей чашкой обращаться осторожно!!! Спиртовку тушить, накрывая колпачком. Спички чиркать «от себя».

Билет №12

Получение и собирание водорода. Доказательство наличия водорода в пробирке.

Водород можно получить взаимодействием цинка с соляной кислотой:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑

Водород легче воздуха, поэтому его собирают в пробирку, перевернутую дном кверху.

Чтобы доказать наличие водорода в пробирке и проверить его на чистоту, пробирку с водородом подносят к пламени спиртовки (пробирку держим держателем для пробирок!). Чистый водород сгорает со звонким хлопком.

Если водород смешан с воздухом, звук будет визгливый, говорят «сгорает со свистом».

Опыт доказательства наличия водорода не всегда получается, особенно без тренировки — нужно накопить довольно много водорода. При этом не забывайте отверстие пробирки направлять в сторону, где никого нет — «от людей».

Для получения водорода на экзамене вряд ли будет использоваться аппарат Киппа. Скорее, предложат пробирку с газоотводной трубкой или колбу, накрытую перевернутой воронкой. Желательно уточнить этот момент на консультации перед экзаменом и обговорить с учителем меры безопасности.

Ни в коем случае не зажигайте спички и спиртовку поблизости от сосуда, в котором получаете водород. Если он собран герметично или закрыт пробкой, при возгорании водорода взрыв разорвет сосуд, осколки могут поранить лицо.

Водород можно получить и взаимодействием натрия, кальция с водой, но этот опыт не вполне безопасен (если взять слишком большой кусочек натрия, может произойти взрыв).

2Na + 2HOH = 2NaOH + H2↑ 

Билет №13

Сколько граммов соляной кислоты  необходимо для получения 4 моль хлорида цинка?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   x моль      4 моль
   Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
   2 моль      1 моль
3. Составляем пропорцию:
   x моль — 4 моль
   2 моль — 1 моль
4. Находим x:
   x = 4 моль • 2 моль / 1 моль = 8 моль
5. Находим молярную массу соляной кислоты: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
   (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице  под знаком элемента и округляем до целых, кроме хлора, который берется 35,5)
6. Находим требуемую массу соляной кислоты: m (HCl) = M • n = 36,5 г/моль • 8 моль = 292 г

Ответ: 292 г.

Билет №14

Какое количество вещества водорода прореагирует с 4 моль кислорода?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции.
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   x моль   4 моль
   2H2   +   O2   =   2H2O
   2 моль  1 моль
3. Составляем пропорцию:
   x моль — 4 моль
   2 моль — 1 моль
4. Находим x:
   x = 4 моль • 2 моль / 1 моль = 8 моль

Ответ: 8 моль.

Билет №15

Распознавание соли угольной кислоты среди трех предложенных солей.

Качественной реакцией на карбонаты служит взаимодействие с кислотами, сопровождающееся бурным выделением углекислого газа:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑

или, в ионном виде:

CO32− + 2H+ = H2O + CO2↑

Доказать, что выделяется именно оксид углерода (IV), можно, пропуская его через раствор известковой воды, что вызывает её помутнение:

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O

Чтобы распознать соль угольной кислоты, добавляем во все три пробирки немного кислоты (чтобы не вылилась через край при «вскипании»). Где будет выделяться бесцветный газ без запаха, там находится карбонат.

Билет №16

Проведение реакций, подтверждающих свойства гидроксида кальция.

1. Гидроксид кальция (гашеная известь) – малорастворимое вещество. Взбалтываем немного извести в 2 мл воды (около 2 см по высоте пробирки), даем постоять несколько минут. Большая часть извести не растворится, осядет на дно.
2. Сливаем раствор, фильтруем (если нет фильтра, ждем пока отстоится). Прозрачный раствор гидроксида кальция называется известковой водой. Делим на 2 пробирки. В одну капаем индикатор фенолфталеин (ф-ф), он окрашивается в малиновый цвет, что доказывает осно́вные свойства извести:
   Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH−
3. Во вторую пробирку пропускаем углекислый газ, известковая вода мутнеет в результате образования нерастворимого карбоната кальция (это качественная реакция для обнаружения углекислого газа):
   Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

Если придется делать эти реакции на практике, углекислый газ можно получить в пробирке с газоотводной трубкой, добавив соляную или азотную кислоту в мел или соду.

Можно несколько раз пропустить выдыхаемый воздух через трубочку от коктейля или сока, принесенную с собой. Не стоит шокировать комиссию — дуть в трубку из лабораторного оборудования — в кабинете химии ничего нельзя пробовать на вкус!

Билет №17

Сколько г хлорида цинка можно получить, имея 0,5 моль соляной кислоты?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции.
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
          0,5 моль x моль
   Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
          2 моль   1 моль
3. Составляем пропорцию:
   0,5 моль — х моль
   2 моль — 1 моль
4. Находим x:
   x = 0,5 моль • 1 моль / 2 моль = 0,25 моль
5. Находим молярную массу хлорида цинка:
   M(ZnCl2) = 65 + 35,5 • 2 = 136 (г/моль)
6. Находим массу соли:
   m (ZnCl2) = M • n = 136 г/моль • 0,25 моль = 34 г

Ответ: 34 г.

Билет №18

Распознавание раствора соли соляной (хлороводородной) кислоты среди трех предложенных растворов.

Качественная реакция на хлорид-ион — при сливании с раствором соли серебра, образуется белый творожистый осадок, нерастворимый в концентрированной азотной кислоте.

Добавляем во все три пробирки немного нитрата серебра. В которой выпадет белый творожистый  осадок — находится соль соляной кислоты (хлорид):
AgNO3 + NaCl = NaNO3 + AgCl↓

или в ионном виде:

Ag+ + Cl− = AgCl↓

Если в одной из пробирок к тому же имеется соляная кислота (даст такой же осадок), сначала

1. Делим каждый раствор на две пробирки (получаем два набора по три)
2. Капаем по очереди в первые три — индикатор метилоранж или лакмус. Где покраснеет индикатор, там кислота — отмечаем эту пробирку.
3. В оставшиеся две пробирки капаем нитрат серебра.

Ион серебра дает осадок со многими солями (смотрите таблицу растворимости). Чтобы творожистый характер осадка был лучше виден, не следует трясти пробирку, перемешивать растворы. При наличии хлорида осадок выпадает сразу очень заметный, похожий на простоквашу.

Если возникают сомнения, можно было бы попробовать растворить осадок в концентрированной азотной кислоте, но учащимся работать с концентрированными кислотами ЗАПРЕЩЕНО.

Билет №19

Сколько моль хлорида цинка можно получить, имея 365 г соляной кислоты?

Решение:

1. Записываем уравнение реакции.
2. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — массу и число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
          10 моль x моль
   Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
          2 моль   1 моль
   Количество вещества соляной кислоты по условию задачи находим так:
   M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
   n = m / M = 365 г : 36,5 г/моль = 10 моль
3. Составляем пропорцию:
   10 моль  — х моль
   2 моль  — 1 моль
4. Находим x:
   x = 10 моль • 1 моль / 2 моль = 5 моль

Ответ: 5 моль.

  Билет №20

Опыт. Распознавание среди трех предложенных веществ кислоты и щелочи.

1.Разделяем каждый раствор пополам, т.е. получаем два набора по три пробирки.

2.Чтобы распознать среди трех растворов кислоту, капаем в первые три пробирки индикатор лакмус синий или метилоранж (метиловый оранжевый). В пробирке с кислотой индикатор покраснеет.

3.Чтобы распознать щелочь, капаем в оставшиеся три пробирки индикатор фенолфталеин (ф-ф). В пробирке со щелочью он станет малиновым.

Можно воспользоваться универсальным индикатором: капаем исследуемый раствор на полоску индикаторной бумаги и сравниваем со шкалой, делаем вывод о наличии кислоты или щелочи.

Билет №21

Опыт Получение и собирание углекислого газа. Доказательство наличия этого газа в сосуде.    Углекислый газ в лаборатории получают, приливая

1. соляную кислоту к мелу:
   CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑
2. соляной или серной кислоты к соде:
   Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑

Закрываем пробирку, где идет реакция, пробкой с газоотводной трубкой. Трубку опускаем в колбу (углекислый газ тяжелее воздуха), горлышко желательно прикрыть куском ваты.

Доказываем наличие углекислого газа, приливая в колбу прозрачный раствор известковой воды, взбалтываем. Известковая вода мутнеет вследствие образования нерастворимого карбоната кальция:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

Билет №22

Осуществление превращения:  соль → нерастворимое основание → оксид металла.

Для получения нерастворимого основания, к раствору соли добавляем гидроксид натрия. Полученный осадок нагреваем на спиртовке, он разлагается с образованием оксида.

Лучше взять сульфат или хлорид меди (II):

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4

Выпадает синий осадок гидроксида меди (II). При нагревании осадок чернеет в результате образования черного оксида меди (II):

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Билет №23

Сколько литров водорода сгорело, если образовалось 72 г воды?
Решение:

1. M (H2O) = 1 • 2 + 16 = 18 г/моль
2. Находим количество вещества воды по условию задачи:
   n = m / M = 72 г : 18 г/моль = 4 моль
3. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   x моль       4 моль
   2H2 + O2 = 2H2O
   2 моль       2 моль
4. Составляем пропорцию:
   x моль — 4 моль
   2 моль — 2 моль
   Находим x:
   x = 4 моль • 2 моль / 2 моль = 4 моль
5. Находим объем водорода:
   v = 22,4 л/моль • 4 моль = 89,6 л

Ответ: 89,6 л.

Билет №24

Опыт.  Распознавание раствора соли серной кислоты среди трех предложенных растворов солей.

Для распознавания соли серной кислоты капаем в каждую пробирку раствор хлорида бария. Там, где находится сульфат, выпадет белый кристаллический осадок, нерастворимый в концентрированной азотной кислоте:

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2NaCl

или в ионном виде:    Ba2+ + SO42−= BaSO4↓

Если среди растворов будет карбонат (тоже выпадает в осадок с Ba2+):

1. Делим каждый раствор на две порции и капаем в первую тройку соляную кислоту. В пробирке с карбонатом выделится газ.
2. Оставшиеся два раствора испытываем на сульфат.

Билет №25

Сколько литров кислорода потребуется для сгорания 10 моль водорода?
Решение:

1. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
   10 моль x моль
       2H2 + O2 = 2H2O
   2 моль  1 моль
2. Составляем пропорцию:
   10 моль — x моль
   2 моль — 1 моль
   Находим x:
   x = 10 моль • 1 моль / 2 моль = 5 моль
3. Находим требуемый объем:
   v = 22,4 л/моль • 5 моль = 112 л (где 22,4 — молярный объем газов)

Ответ: 112 л.

При взаимодействии 7,1 г оксида фосфора(V) с избытком раствора гидроксида натрия получили 164 г раствора средней соли. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

При взаимодействии избытка карбоната магния со 146 г раствора хлороводорода было получено 2,24 л углекислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю хлороводорода в исходном растворе

При добавлении к раствору гидроксида калия с массовой долей щёлочи 10% избытка раствора нитрата меди(II) образовался осадок массой 9,8 г. Определите массу исходного раствора щёлочи.

После пропускания 5,6 л аммиака через раствор серной кислоты с массовой долей 10% получили раствор средней соли. Определите массу исходного раствора серной кислоты.

При взаимодействии алюминия с соляной кислотой получили 6,72 л водорода и 178 г раствора соли. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе

После пропускания 5,6 л сернистого газа через 400 г раствора гидроксида натрия получили раствор средней соли. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в растворе.

При взаимодействии 8,0 г оксида серы(VI) с избытком раствора гидроксида калия получили 174 г раствора средней соли. Вычислите массовую долю соли в полученном раств

К раствору карбоната калия массой 27,6 г и массовой долей 20% прилили избыток раствора нитрата кальция. Вычислите массу образовавшегося осадка.

К раствору сульфата алюминия массой 34,2 г и массовой долей 10% прилили избыток раствора нитрата бария. Вычислите массу образовавшегося осадка.

К раствору хлорида алюминия массой 53,2 г и массовой долей 5% прилили избыток раствора нитрата серебра. Вычислите массу образовавшегося осадка.

Раствор азотной кислоты массой 25,2 г и массовой долей 10% прилили к избытку карбоната магния. Вычислите объём выделившегося газа.

К раствору сульфита натрия массой 25,2 г и массовой долей 5% прилили избыток раствора соляной кислоты. Вычислите объём выделившегося газа.

Через раствор серной кислоты пропустили 0,224 л аммиака. Образовалось  13,2 г раствора сульфата аммония. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

К раствору карбоната натрия массой 84,8 г и массовой долей соли 5% прилили избыток раствора нитрата бария. Вычислите массу образовавшегося осадка

Через раствор гидроксида кальция пропустили углекислый газ. Образовалось 324 г раствора гидрокарбоната кальция с массовой долей 1%. Вычислите объём прореагировавшего газа.

Через 175 г раствора серной кислоты с массовой долей 14% пропустили аммиак до образования сульфата аммония. Вычислите объём (н. у.) вступившего в реакцию газа.

Через раствор гидроксида бария пропустили хлороводород. Образовалось 41,6 г раствора хлорида бария с массовой долей 15%. Вычислите объём прореагировавшего газа.

170 г раствора нитрата серебра смешали с избытком раствора хлорида натрия. Выпал осадок массой 8,61 г. Вычислите массовую долю соли в растворе нитрата серебра.

При взаимодействии 9,8 г гидроксида меди(II) с соляной кислотой получили 67 г раствора хлорида меди(II). Вычислите массовую долю соли в полученном растворе

При взаимодействии металлического натрия с водой образовалось 100 г раствора гидроксида натрия и 1,12 л водорода. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в растворе.

К 80 г раствора хлорида бария с массовой долей растворённого вещества 6,5% добавили избыток раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка.

Вычислите объём аммиака (н.у.), необходимого для полной нейтрализации соляной кислоты массой 146 г и массовой долей HCl 10%.

В 36,5 г соляной кислоты поместили порцию карбоната кальция. При этом выделилось 0,448 л газа. Вычислите массовую долю HCl в исходном растворе соляной кислоты.

Вычислите массу осадка, образовавшегося в результате добавления избытка гидроксида калия к 19 г раствора хлорида магния с массовой долей соли 5%.

Вычислите массу 5%-ного раствора нитрата серебра, с которым может прореагировать медь массой 3,2 г.

Вычислите массу карбоната натрия, который потребуется для полной нейтрализации 49 г 20%-ного раствора серной кислоты

К 34,2 г раствора гидроксида бария с массовой долей щёлочи 5% прилили избыток раствора карбоната калия. Вычислите массу выпавшего осадка.

В результате реакции оксида натрия с водой было получено 80 г 10%-ного раствора щёлочи. Определите массу прореагировавшего оксида натрия.

Вычислите объём (н.у.) газа, выделившегося в результате взаимодействия избытка магния со 146 г соляной кислоты с массовой долей HCl 20%.

Вычислите массу алюминия, который может прореагировать с 480 г 10%-ного раствора сульфата меди(II).

Вычислите массу раствора азотной кислоты с массовой долей 15%, необходимой для полной нейтрализации раствора, содержащего 3,7 г гидроксида кальция.

После пропускания через раствор гидроксида калия 0,896 л сероводорода (н.у.) получили 220 г раствора сульфида калия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе

После пропускания через раствор гидроксида калия 0,448 л сернистого газа (н.у.) получили 79 г раствора сульфита калия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Вычислите массу осадка, образовавшегося в результате пропускания углекислого газа через 370 г раствора гидроксида кальция с массовой
долей 0,2%.

Вычислите объём углекислого газа, который был поглощён 740 г
0,2%-ного раствора гидроксида кальция, если после окончания реакции был получен прозрачный раствор гидрокарбоната кальция (Ca(HCO3)2).

В 73 г соляной кислоты с массовой долей HCl 5% поместили избыток цинка. Вычислите объём выделившегося газа (н.у.).

Вычислите массу оксида меди(II), который может прореагировать с 73 г 20%-ного раствора соляной кислоты.

Алюминий массой 5,4 г может прореагировать с 219 г раствора соляной кислоты. Определите процентную концентрацию кислоты в растворе.

Вычислите массу раствора гидроксида натрия с массовой долей 10%, необходимого для полной нейтрализации раствора, содержащего 4,9 г серной кислоты

В результате взаимодействия растворов нитрата серебра и хлорида калия, взятого в избытке, выпал осадок массой 2,87 г. Вычислите массу исходного раствора нитрата серебра с массовой долей 17%, взятого для реакции

Оксид меди(II) массой 32 г может прореагировать с 146 г раствора соляной кислоты. Определите массовую долю кислоты в растворе

Вычислите объём углекислого газа (н.у.), который выделится при действии на избыток карбоната кальция 730 г 20%-ного раствора соляной кислоты.

Вычислите объём газа (н.у.), который выделится при действии избытка сульфида железа(II) на 490 г 10%-ного раствора серной кислоты.

В 98 г раствора серной кислоты с массовой долей 4% поместили избыток цинка. Вычислите объём выделившегося газа (н.у.).

Вычислите массу осадка, который образуется при действии раствора хлорида кальция на 424 г 5%-ного раствора карбоната натрия.

При пропускании 2,24 л оксида углерода(IV) через раствор гидроксида калия получили 138 г раствора карбоната калия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Вычислите массу раствора азотной кислоты с массовой долей 7%, необходимого для реакции с 6,42 г гидроксида железа(III).

Вычислите объём сероводорода (н.у.), который потребуется для полного осаждения ионов меди из 320 г 20%-ного раствора сульфата меди(II).

284 г раствора сульфата натрия с массовой долей растворённого вещества 10% смешали с избытком раствора нитрата бария. Вычислите массу выпавшего осадка.

После пропускания через раствор гидроксида калия 4,48 л сернистого газа (н.у.) получили 252,8 г раствора сульфита калия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

Раствор соляной кислоты массой 116,8 г и массовой долей 10% добавили к избытку сульфида магния. Вычислите объём (н.у.) выделившегося газа.

К раствору карбоната калия массой 110,4 г и массовой долей 5% прилили избыток раствора нитрата кальция. Вычислите массу образовавшегося осадка.

Через 40 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 8% пропустили сернистый газ. При этом образовался сульфит натрия. Вычислите объём (н.у.) вступившего в реакцию газа.

Вычислите массу 10%-ного раствора соляной кислоты, который потребуется для полного растворения 21,4 г гидроксида железа(III).

раствору хлорида алюминия массой 399 г и массовой долей 10% прилили избыток раствора нитрата серебра. Вычислите массу образовавшегося осадка

Вычислите объём аммиака (н.у.), необходимого для полного взаимодействия со 196 г раствора серной кислоты с массовой долей 2,5%.

В результате взаимодействия раствора хлорида кальция с массовой долей растворённого вещества 12% и раствора карбоната натрия выпал осадок массой 8 г. Вычислите массу исходного раствора хлорида кальция, взятого для реакции