- Задание 33
- Марганец
- Недостаток (дефицит) цинка в растениях
- Сернистый газ, химические свойства, получение
- Способы получения
- Сульфид цинка кислород
- Тест на свойства соединений кислорода и серы. часть 1.
- Упражнения типа «мысленный эксперимент» по химии цинка (тренажер задания 32 егэ по химии)
- Химические свойства
- Химические свойства сульфидов
Задание 33
Алюминиевую пластинку поместили на некоторое время в 200 г 5%-ного раствора гидроксида натрия. После выделения 6,72 л (н.у.) газа пластинку извлекли, а через раствор пропустили избыток углекислого газа. Определите массовую долю соли в образовавшемся растворе.
Решение:
2Al 2NaOH 6H2O → 2Na[Al(OH)4] 3H2 (I)
Na[Al(OH)4] CO2 → NaHCO3 Al(OH)3 (II)
NaOH CO2 → NaHCO3 (III)
Вычислим массу и количество вещества гидроксида натрия в исходном растворе:mисх.(NaOH) = 200 г ⋅ 5%/100% = 10 г; nисх.(NaOH) = 10 г/40 г/моль = 0,25 моль.
Вычислим количество вещества и массу выделившегося водорода:n(H2) = V/Vm = 6,72 л/22,4 л/моль = 0,3 моль; m(H2) = n ⋅ M = 0,3 моль ⋅ 2 г/моль = 0,6 г.
Исходя из уравнения реакции (I), количество вещества и масса алюминия, вступившего в реакцию (I), равно:n(Al) = 2/3n(H2) = 2/3 ⋅ 0,3 моль = 0,2 моль; m(Al) = n ⋅ M = 0,2 моль ⋅ 27 г/моль = 5,4 г,
а количество прореагировавшего гидроксида натрия составляет:nреаг.(NaOH) = n(Al) = 0,2 моль.
Количество гидроксида натрия, оставшегося после реакции (I), будет равно:nост.(NaOH) = nисх.(NaOH) − nреаг.(NaOH) = 0,25 моль − 0,2 моль = 0,05 моль.
Вычислим массу раствора, образовавшегося в результате реакции (I):mI(р-ра) = mр-ра(NaOH) m(Al) − m(H2) = 200 г 5,4 г − 0,6 г = 204,8 г.
Поскольку через образовавшийся раствор пропускают избыток углекислого газа, то в результате реакций (II) и (III) образуется кислая соль − гидрокарбонат натрия.
Количество вещества гидроксоалюмината натрия, образовавшегося в результате реакции (I) составляет:
n(Al) = n(Na[Al(OH)4]) = 0,2 моль, следовательно, в результате реакции (II) количество вещества и массы прореагировавшегося углекислого газа и образовавшихся гидрокарбоната натрия и гидроксида алюминия равны:
n(Na[Al(OH)4]) = nII(CO2) = n(Al(OH)3) = nII(NaHCO3) = 0,2 моль;mII(CO2) = M ⋅ n = 44 г/моль ⋅ 0,2 моль = 8,8 г;m(Al(OH)3) = M ⋅ n = 78 г/моль ⋅ 0,2 моль = 15,6 г;mII(NaHCO3) = M ⋅ n = 84 г/моль ⋅ 0,2 моль = 16,8 г.
Вычислим массу раствора, образовавшегося в результате реакции (II):mII(р-ра) = mI(р-ра) mII(CO2) − m(Al(OH)3) = 204,8 г 8,8 г − 15,6 г = 198 г.
Вычислим количество вещества и массы реагирующего углекислого газа и образовавшегося гидрокарбоната натрия в результате реакции (III):nост.(NaOH) = nIII(NaHCO3) = nIII(CO2) = 0,05 моль, следовательно,mIII(CO2)
Общая масса гидрокарбоната натрия равна:mобщ.(NaHCO3) = mII(NaHCO3) mIII(NaHCO3) = 16,8 г 4,2 г = 21 г.
Конечная масса раствора составляет:mконеч.(р-ра) = mII(р-ра) mIII(CO2) = 198 г 2,2 г = 200,2 г.
wконечн.(NaHCO3) = mобщ.(NaHCO3)/mконеч.(р-ра) ⋅ 100% = 21 г/200,2 г ⋅ 100% ≈ 10,5%.
Ответ: wконечн.(NaHCO3) = 10,5%
Марганец
Содержится в количестве 0,03% по массе в земной коре. Наряду с железом и его сплавами относится к черным металлам.
Для соединений марганца характерны степени окисления 2, 3, 4, 6 7. В соединения 2 и 3 марганец проявляет основные свойства, 4 —
амфотерные, 6, 7 — кислотные.
Наиболее известными минералами, в которых содержится марганец, являются:
- MnO2 — пиролюзит
- MnO(OH) — бурая марганцевая руда, манганит
- 3Mn2O3*MnSiO3 — браунит
Получают марганец алюминотермией, восстановлением коксом, электролизом.
MnO2 Al = (t) Al2O3 Mn
MnO2 C = (t) Mn CO
MnSO4 H2O = (электролиз) Mn O2 H2SO4
Химические свойства
Соединения марганца (II)
Для соединений марганца (II) характерны основные свойства. Оксид марганца (II) может быть получен разложением карбоната марганца, либо
восстановлением оксида марганца (IV) до оксида марганца (II).
При растворении (и нагревании!) марганца в воде образуется гидроксид марганца (II).
Mn H2O = (t) Mn(OH)2 H2↑
MnSO4 KOH = (t) Mn(OH)2 K2SO4
Соединения марганца (II) на воздухе неустойчивы, Mn(OH)2 быстро буреет, превращаясь в оксид-гидроксид марганца (IV).
Mn(OH)2 O2 = MnO2 H2O
Оксид и гидроксид марганца (II) проявляют основные свойства. При реакции с кислотами дает соответствующие
соли.
Mn(OH)2 HCl = MnCl2 H2O
Соли марганца (II) получаются при его растворении в разбавленных кислотах. Эти соли способны вступать в реакции с другими солями, кислотами, если
выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит.
Mn HCl = MnCl2 H2
MnSO4 (NH4)2S = MnS↓ (NH4)2SO4
При действии сильных окислителей ион Mn2 способен переходить в ион Mn7
MnSO4 PbO2 HNO3 = HMnO4 PbSO4 Pb(NO3)2 H2O
Соединения марганца (IV) проявляют амфотерный характер. Оксид марганца (IV) можно получить разложением нитрата марганца (II).
Mn(NO3)2 = (t) MnO2 NO2
Кислород в продуктах реакции не указываем, так как он участвует в окислении MnO до MnO2.
В реакциях с щелочами марганец переходит в СО 6, в кислой среде — принимает СО 2.
MnO2 Na2CO3 NaNO3 = Na2MnO4 NaNO2 CO2 (гидролиз карбоната натрия идет по аниону, среда — щелочная)
MnO2 HCl = MnCl2 Cl2 H2O
Соединения марганца (VI) — MnO3, H2MnO4 — неустойчивы, в свободном виде не получены. Обладают кислотными свойствами.
Наиболее устойчивые соли — манганаты, окрашивающие раствор в зеленый цвет.
Манганаты получают в ходе разложения перманганатов, а также реакциями в щелочной среде.
KMnO4 = (t) K2MnO4 MnO2 O2↑ (способ получения кислорода)
Li2SO3 KMnO4 LiOH = Li2SO4 K2MnO4 H2O
MnO2 NaOH NaNO3 = Na2MnO4 NaNO2 H2O
MnSO4 KClO3 KOH = K2MnO4 KCl K2SO4 H2O
В водной среде манганаты разлагаются на с.о. 7 и 4. Манганаты окисляют хлором.
K2MnO4 H2O = KMnO4 MnO2 KOH
K2MnO4 Cl2 = KMnO4 KCl
Соединения марганца (VII) — неустойчивый Mn2O7, и относительно устойчивая в разбавленных растворах HMnO4 — проявляют
кислотные свойства. Соли марганцовой кислоты — перманганаты.
В различных средах — кислотной, нейтральной и щелочной — марганец принимает различные степени окисления. Внимательно изучите таблицу ниже.
Оксид марганца (VII) получают в реакции перманганата с сильными кислотами.
KMnO4 H2SO4 = Mn2O7 K2SO4 H2O
При растворении оксида марганца (VII) (кислотного оксида) в щелочи образуются соли марганцовой кислоты — перманганаты.
Mn2O7 KOH = KMnO4 H2O
Марганцовая кислота получается в реакциях сильных окислителей с солями марганца (II).
Mn(NO3)2 PbO2 HNO3 = HMnO4 Pb(NO3)2 H2O
В растворах с концентрацией марганцовой кислоты более 20% происходит ее разложение.
HMnO4 = MnO O2 H2O
При нагревании перманганата калия (в быту — марганцовка) разлагается с образованием бурого MnO2, выделением кислорода.
KMnO4 = (t) K2MnO4 MnO2 O2↑
При стоянии в растворе постепенно разлагается водой.
KMnO4 H2O = MnO2 KOH O2↑
В кислой среде марганец принимает наиболее устойчивую (для кислой среды) — Mn2 , в щелочной — Mn6 .
KMnO4 H2O2 H2SO4 = MnSO4 O2↑ K2SO4 H2O
KMnO4 KOH = K2MnO4 O2 H2O
Недостаток (дефицит) цинка в растениях
Дефицит цинка в растениях проявляется чаще всего на кислых почвах, подверженных сильному выветриванию, на карбонатных и переизвесткованных почвах. На карбонатных почвах недоступность этого элемента обусловлена адсорбцией его глинистыми минералами и карбонатом кальция.
Основные причины дефицита цинка:
Повышенной чувствительностью к недостатку цинка характеризуются хмель, гречиха, картофель, свекла, клевер луговой, картофель. Содержание данного металла в сорных растениях выше, чем в культурных. Кроме того, повышенным его содержанием отличаются хвойные породы.
Недостаток цинка приводит к высокой концентрации неорганического фосфора в растениях. Горох и томат при дефиците увеличивают поглощение фосфора, но вследствие этого нарушается его утилизация. При этом, содержание неорганического фосфора возрастает, и снижается содержание фосфора в составе нуклеотидов, а также липидов и нуклеиновых кислот. Добавление цинка в питательный раствор приводит к нормализации использования поглощенного фосфора.
При цинковом дефиците в два-три раза подавляется деление клеток. Это приводит к изменению внешнего строения листьев, нарушению растяжения клеток и дифференциации тканей, меристематические клетки гипертрофируются, продольное растяжение столбчатых клеток льна угнетается, уменьшается размер хлоропластов, уменьшается количество митохондрий.[10]
Наиболее чувствительны к недостатку цинка плодовые культуры, особенно цитрусовые. У всех растений его дефицит приводит к задержке роста.[10]
Характерные внешние признаки недостатка цинка – заторможенный рост, короткие междоузлия, маленькая площадь поверхности листовой пластинки. Эти симптомы могут сочетаться с хлорозом и проявляться в большей степени при увеличении освещенности.Надо учитывать, что хлороз и некроз старых листьев обычно имеют вторичное происхождение и являются причиной токсичности бора или фосфора.
Кроме того, при дефиците цинка рост побега подавляется больше, чем рост корней, а урожай семян снижается сильнее, чем урожайность вегетативных органов.[2]
Данные в таблице представлены согласно:[10][8][2]
Сернистый газ, химические свойства, получение
1
H
1,008
1s1
2,2
Бесцветный газ
t°пл=-259°C
t°кип=-253°C
2
He
4,0026
1s2
Бесцветный газ
t°кип=-269°C
3
Li
6,941
2s1
0,99
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=180°C
t°кип=1317°C
4
Be
9,0122
2s2
1,57
Светло-серый металл
t°пл=1278°C
t°кип=2970°C
5
B
10,811
2s2 2p1
2,04
Темно-коричневое аморфное вещество
t°пл=2300°C
t°кип=2550°C
6
C
12,011
2s2 2p2
2,55
Прозрачный (алмаз) / черный (графит) минерал
t°пл=3550°C
t°кип=4830°C
7
N
14,007
2s2 2p3
3,04
Бесцветный газ
t°пл=-210°C
t°кип=-196°C
8
O
15,999
2s2 2p4
3,44
Бесцветный газ
t°пл=-218°C
t°кип=-183°C
9
F
18,998
2s2 2p5
4,0
Бледно-желтый газ
t°пл=-220°C
t°кип=-188°C
10
Ne
20,180
2s2 2p6
Бесцветный газ
t°пл=-249°C
t°кип=-246°C
11
Na
22,990
3s1
0,93
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=98°C
t°кип=892°C
12
Mg
24,305
3s2
1,31
Серебристо-белый металл
t°пл=649°C
t°кип=1107°C
13
Al
26,982
3s2 3p1
1,61
Серебристо-белый металл
t°пл=660°C
t°кип=2467°C
14
Si
28,086
3s2 3p2
1,9
Коричневый порошок / минерал
t°пл=1410°C
t°кип=2355°C
15
P
30,974
3s2 3p3
2,2
Белый минерал / красный порошок
t°пл=44°C
t°кип=280°C
16
S
32,065
3s2 3p4
2,58
Светло-желтый порошок
t°пл=113°C
t°кип=445°C
17
Cl
35,453
3s2 3p5
3,16
Желтовато-зеленый газ
t°пл=-101°C
t°кип=-35°C
18
Ar
39,948
3s2 3p6
Бесцветный газ
t°пл=-189°C
t°кип=-186°C
19
K
39,098
4s1
0,82
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=64°C
t°кип=774°C
20
Ca
40,078
4s2
1,0
Серебристо-белый металл
t°пл=839°C
t°кип=1487°C
21
Sc
44,956
3d1 4s2
1,36
Серебристый металл с желтым отливом
t°пл=1539°C
t°кип=2832°C
22
Ti
47,867
3d2 4s2
1,54
Серебристо-белый металл
t°пл=1660°C
t°кип=3260°C
23
V
50,942
3d3 4s2
1,63
Серебристо-белый металл
t°пл=1890°C
t°кип=3380°C
24
Cr
51,996
3d5 4s1
1,66
Голубовато-белый металл
t°пл=1857°C
t°кип=2482°C
25
Mn
54,938
3d5 4s2
1,55
Хрупкий серебристо-белый металл
t°пл=1244°C
t°кип=2097°C
26
Fe
55,845
3d6 4s2
1,83
Серебристо-белый металл
t°пл=1535°C
t°кип=2750°C
27
Co
58,933
3d7 4s2
1,88
Серебристо-белый металл
t°пл=1495°C
t°кип=2870°C
28
Ni
58,693
3d8 4s2
1,91
Серебристо-белый металл
t°пл=1453°C
t°кип=2732°C
29
Cu
63,546
3d10 4s1
1,9
Золотисто-розовый металл
t°пл=1084°C
t°кип=2595°C
30
Zn
65,409
3d10 4s2
1,65
Голубовато-белый металл
t°пл=420°C
t°кип=907°C
31
Ga
69,723
4s2 4p1
1,81
Белый металл с голубоватым оттенком
t°пл=30°C
t°кип=2403°C
32
Ge
72,64
4s2 4p2
2,0
Светло-серый полуметалл
t°пл=937°C
t°кип=2830°C
33
As
74,922
4s2 4p3
2,18
Зеленоватый полуметалл
t°субл=613°C
(сублимация)
34
Se
78,96
4s2 4p4
2,55
Хрупкий черный минерал
t°пл=217°C
t°кип=685°C
35
Br
79,904
4s2 4p5
2,96
Красно-бурая едкая жидкость
t°пл=-7°C
t°кип=59°C
36
Kr
83,798
4s2 4p6
3,0
Бесцветный газ
t°пл=-157°C
t°кип=-152°C
37
Rb
85,468
5s1
0,82
Серебристо-белый металл
t°пл=39°C
t°кип=688°C
38
Sr
87,62
5s2
0,95
Серебристо-белый металл
t°пл=769°C
t°кип=1384°C
39
Y
88,906
4d1 5s2
1,22
Серебристо-белый металл
t°пл=1523°C
t°кип=3337°C
40
Zr
91,224
4d2 5s2
1,33
Серебристо-белый металл
t°пл=1852°C
t°кип=4377°C
41
Nb
92,906
4d4 5s1
1,6
Блестящий серебристый металл
t°пл=2468°C
t°кип=4927°C
42
Mo
95,94
4d5 5s1
2,16
Блестящий серебристый металл
t°пл=2617°C
t°кип=5560°C
43
Tc
98,906
4d6 5s1
1,9
Синтетический радиоактивный металл
t°пл=2172°C
t°кип=5030°C
44
Ru
101,07
4d7 5s1
2,2
Серебристо-белый металл
t°пл=2310°C
t°кип=3900°C
45
Rh
102,91
4d8 5s1
2,28
Серебристо-белый металл
t°пл=1966°C
t°кип=3727°C
46
Pd
106,42
4d10
2,2
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1552°C
t°кип=3140°C
47
Ag
107,87
4d10 5s1
1,93
Серебристо-белый металл
t°пл=962°C
t°кип=2212°C
48
Cd
112,41
4d10 5s2
1,69
Серебристо-серый металл
t°пл=321°C
t°кип=765°C
49
In
114,82
5s2 5p1
1,78
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=156°C
t°кип=2080°C
50
Sn
118,71
5s2 5p2
1,96
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=232°C
t°кип=2270°C
51
Sb
121,76
5s2 5p3
2,05
Серебристо-белый полуметалл
t°пл=631°C
t°кип=1750°C
52
Te
127,60
5s2 5p4
2,1
Серебристый блестящий полуметалл
t°пл=450°C
t°кип=990°C
53
I
126,90
5s2 5p5
2,66
Черно-серые кристаллы
t°пл=114°C
t°кип=184°C
54
Xe
131,29
5s2 5p6
2,6
Бесцветный газ
t°пл=-112°C
t°кип=-107°C
55
Cs
132,91
6s1
0,79
Мягкий серебристо-желтый металл
t°пл=28°C
t°кип=690°C
56
Ba
137,33
6s2
0,89
Серебристо-белый металл
t°пл=725°C
t°кип=1640°C
57
La
138,91
5d1 6s2
1,1
Серебристый металл
t°пл=920°C
t°кип=3454°C
58
Ce
140,12
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=798°C
t°кип=3257°C
59
Pr
140,91
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=931°C
t°кип=3212°C
60
Nd
144,24
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1010°C
t°кип=3127°C
61
Pm
146,92
f-элемент
Светло-серый радиоактивный металл
t°пл=1080°C
t°кип=2730°C
62
Sm
150,36
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1072°C
t°кип=1778°C
63
Eu
151,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=822°C
t°кип=1597°C
64
Gd
157,25
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1311°C
t°кип=3233°C
65
Tb
158,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1360°C
t°кип=3041°C
66
Dy
162,50
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1409°C
t°кип=2335°C
67
Ho
164,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1470°C
t°кип=2720°C
68
Er
167,26
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1522°C
t°кип=2510°C
69
Tm
168,93
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1545°C
t°кип=1727°C
70
Yb
173,04
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=824°C
t°кип=1193°C
71
Lu
174,96
f-элемент
Серебристый металл
t°пл=1656°C
t°кип=3315°C
72
Hf
178,49
5d2 6s2
Серебристый металл
t°пл=2150°C
t°кип=5400°C
73
Ta
180,95
5d3 6s2
Серый металл
t°пл=2996°C
t°кип=5425°C
74
W
183,84
5d4 6s2
2,36
Серый металл
t°пл=3407°C
t°кип=5927°C
75
Re
186,21
5d5 6s2
Серебристо-белый металл
t°пл=3180°C
t°кип=5873°C
76
Os
190,23
5d6 6s2
Серебристый металл с голубоватым оттенком
t°пл=3045°C
t°кип=5027°C
77
Ir
192,22
5d7 6s2
Серебристый металл
t°пл=2410°C
t°кип=4130°C
78
Pt
195,08
5d9 6s1
2,28
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=1772°C
t°кип=3827°C
79
Au
196,97
5d10 6s1
2,54
Мягкий блестящий желтый металл
t°пл=1064°C
t°кип=2940°C
80
Hg
200,59
5d10 6s2
2,0
Жидкий серебристо-белый металл
t°пл=-39°C
t°кип=357°C
81
Tl
204,38
6s2 6p1
Серебристый металл
t°пл=304°C
t°кип=1457°C
82
Pb
207,2
6s2 6p2
2,33
Серый металл с синеватым оттенком
t°пл=328°C
t°кип=1740°C
83
Bi
208,98
6s2 6p3
Блестящий серебристый металл
t°пл=271°C
t°кип=1560°C
84
Po
208,98
6s2 6p4
Мягкий серебристо-белый металл
t°пл=254°C
t°кип=962°C
85
At
209,98
6s2 6p5
2,2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=302°C
t°кип=337°C
86
Rn
222,02
6s2 6p6
2,2
Радиоактивный газ
t°пл=-71°C
t°кип=-62°C
87
Fr
223,02
7s1
0,7
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
t°пл=27°C
t°кип=677°C
88
Ra
226,03
7s2
0,9
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=700°C
t°кип=1140°C
89
Ac
227,03
6d1 7s2
1,1
Серебристо-белый радиоактивный металл
t°пл=1047°C
t°кип=3197°C
90
Th
232,04
f-элемент
Серый мягкий металл
91
Pa
231,04
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
92
U
238,03
f-элемент
1,38
Серебристо-белый металл
t°пл=1132°C
t°кип=3818°C
93
Np
237,05
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
94
Pu
244,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
95
Am
243,06
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
96
Cm
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
97
Bk
247,07
f-элемент
Серебристо-белый радиоактивный металл
98
Cf
251,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
99
Es
252,08
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
100
Fm
257,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
101
Md
258,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
102
No
259,10
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
103
Lr
266
f-элемент
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
104
Rf
267
6d2 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
105
Db
268
6d3 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
106
Sg
269
6d4 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
107
Bh
270
6d5 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
108
Hs
277
6d6 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
109
Mt
278
6d7 7s2
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
110
Ds
281
6d9 7s1
Нестабильный элемент, отсутствует в природе
Металлы
Неметаллы
Щелочные
Щелоч-зем
Благородные
Галогены
Халькогены
Полуметаллы
s-элементы
p-элементы
d-элементы
f-элементы
Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.
Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.
Способы получения
1. Серную кислоту в промышленностипроизводят из серы, сульфидов металлов, сероводорода и др. Один из вариантов — производство серной кислоты из пирита FeS2.
Основные стадии получения серной кислоты :
- Сжигание или обжиг серосодержащего сырья в кислороде с получением сернистого газа.
- Очистка полученного газа от примесей.
- Окисление сернистого газа в серный ангидрид.
- Взаимодействие серного ангидрида с водой.
Рассмотрим основные аппараты, используемые при производстве серной кислоты из пирита (контактный метод):
| Аппарат | Назначение и уравненяи реакций |
| Печь для обжига | 4FeS2 11O2 → 2Fe2O3 8SO2 Q Измельченный очищенный пирит сверху засыпают в печь для обжига в «кипящем слое». Снизу (принцип противотока) пропускают воздух, обогащенный кислородом, для более полного обжига пирита. Температура в печи для обжига достигает 800оС |
| Циклон | Из печи выходит печной газ, который состоит из SO2, кислорода, паров воды и мельчайших частиц оксида железа. Такой печной газ очищают от примесей. Очистку печного газа проводят в два этапа. Первый этап — очистка газа в циклоне. При этом за счет центробежной силы твердые частички ссыпаются вниз. |
| Электрофильтр | Второй этап очистки газа проводится в электрофильтрах. При этом используется электростатическое притяжение, частицы огарка прилипают к наэлектризованным пластинам электрофильтра). |
| Сушильная башня | Осушку печного газа проводят в сушильной башне – снизу вверх поднимается печной газ, а сверху вниз льется концентрированная серная кислота. |
| Теплообменник | Очищенный обжиговый газ перед поступлением в контактный аппарат нагревают за счет теплоты газов, выходящих из контактного аппарата. |
| Контактный аппарат | 2SO2 O2 ↔ 2SO3 Q В контактном аппарате производится окисление сернистого газа до серного ангидрида. Процесс является обратимым. Поэтому необходимо выбрать оптимальные условия протекания прямой реакции (получения SO3):
Как только смесь оксида серы и кислорода достигнет слоев катализатора, начинается процесс окисления SO2 в SO3. Образовавшийся оксид серы SO3 выходит из контактного аппарата и через теплообменник попадает в поглотительную башню. |
| Поглотительная башня | Получение H2SO4 протекает в поглотительной башне. Однако, если для поглощения оксида серы использовать воду, то образуется серная кислота в виде тумана, состоящего из мельчайших капелек серной кислоты. Для того, чтобы не образовывался сернокислотный туман, используют 98%-ную концентрированную серную кислоту. Оксид серы очень хорошо растворяется в такой кислоте, образуя олеум: H2SO4·nSO3. nSO3 H2SO4 → H2SO4·nSO3 Образовавшийся олеум сливают в металлические резервуары и отправляют на склад. Затем олеумом заполняют цистерны, формируют железнодорожные составы и отправляют потребителю. |
Общие научные принципы химического производства:
- Непрерывность.
- Противоток
- Катализ
- Увеличение площади соприкосновения реагирующих веществ.
- Теплообмен
- Рациональное использование сырья
Сульфид цинка кислород
Реакция взаимодействия сульфид цинка кислород протекает при повышенных температурах (
) и приводит к образованию оксида цинка и выделению газообразного диоксида серы. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:
![[ 2ZnSO_4 3O_2 rightarrow 2ZnO 2SO_2_{gas}.]](https://ru.solverbook.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-b2eb45e7507211c8ee99da282bf30a58_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Трехфазное титрование, флотационное титрование применяют при осадительном титровании в водных растворах (первая фаза). Осадок (вторая фаза), находящийся во взвешенном состоянии, мешает правильному течению процесса, либо не позволяет заметить момент окончания титрования. Введение органических растворителей, несмешивающихся с водой (третья фаза) и взбалтывание приводят к флотации осадка, водная фаза становится почти прозрачной.
При титриметрическом определении хлоридов по Фольгарду суспензия AgCl заметно реагирует с тиоцианатом. Эта побочная реакция является источником ошибок. Введение нитробензола, октанола, циклогексанола и других реагентов и взбалтывание приводят к коагуляции AgCl и уменьшению его взаимодействия с 
.
Окончание осадительной реакции можно установить по прекращению образования осадка. Однако этому мешает сам осадок, выпавший в начале процесса. Удаление взвешенного осадка из водной фазы путем флотации решает задачу. Например, для титрования 
.
Окончание осадительной реакции можно установить по прекращению образования осадка. Однако этому мешает сам осадок, выпавший в начале процесса. Удаление взвешенного осадка из водной фазы путем флотации решает задачу. Например, для титрования раствор подщелачивают аммиаком, добавляют немного 
и титруют при взбалтывании стандартным этанольным раствором диметилглиоксима. Образуюшийся красный осадок диметилглиоксимата никеля флотируется и собирается в слое и титруют при взбалтывании стандартным этанольным раствором диметилглиоксима. Образуюшийся красный осадок диметилглиоксимата никеля флотируется и собирается в слое , водная фаза становится прозрачной, в ней можно заметить образование осадка при прибавлении очередной порции титранта. В течение титрования слой обновляют. К концу процесса титруют медленно до прекращения образования и флотации осадка.
Тест на свойства соединений кислорода и серы. часть 1.
Задание №78
Установите соответствие между формулой/названием вещества и набором реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Ответ: 312
Задание №79
Установите соответствие между формулой/названием вещества и набором реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Ответ: 241
Задание №80
Установите соответствие между формулой/названием вещества и набором реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Ответ: 421
Задание №81
Установите соответствие между формулой/названием вещества и набором реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Ответ: 321
Задание №82
Установите соответствие между формулой/названием вещества и набором реагентов, с каждым из которых оно может взаимодействовать.
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Решение
Ответ: 241
Задание №90
Навеску сульфида цинка подвергли обжигу в токе кислорода, при этом образовалось 1,12 л газа. Определите массу 10% раствора гидроксида натрия, в котором можно полностью растворить полученный твердый остаток. Ответ укажите в граммах и округлите до целых.
Решение
Ответ: 40 г
Пояснение:
Уравнение реакции:
2ZnS 3O2 = 2ZnO 2SO2
2NaOH ZnO H2O = Na2[Zn(OH)4]
ν(SO2) = 1,12/22,4 = 0,05 моль
ν(NaOH) = 2ν(SO2) = 2⋅0,05 = 0,1 моль
m(NaOH) = M⋅n = 40⋅0,1 = 4 г
mр-ра(NaOH) = 4 г/0,1 = 40 г
Задание №94
При взаимодействии 100 г раствора хлорида железа(III) с избытком сульфида калия выпало 4,16 г осадка. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе. Ответ укажите в процентах и округлите до десятых.
Решение
Ответ: 6,5
Пояснение:
Запишем уравнение реакции:
2FeCl3 3K2S = 2FeS S 6KCl
Как видно из уравнения осадок представляет из себя смесь сульфида железа (II) и серы.
Пусть
ν(S) = x моль, тогда
ν(FeS) = 2ν(S) = 2x моль, а
масса серы будет равна:
m(S) = ν(S)⋅M(S) = 32x г, а масса m(FeS) = ν(FeS)⋅M(FeS) = 88⋅2x = 176x г, а суммарная масса осадка:
m(S FeS) = 32x 176x = 208x г
В то же время из условия m(S FeS) = 4,16 г
Тогда,
208x = 4,16
x = 0,02
Тогда
ν(FeCl3) = 2ν(S) = 2⋅0,02 = 0,04 моль
m(FeCl3) = M⋅n = 162 ⋅ 0,04 = 6,48 г
ω(FeCl3) = 100% ⋅ m(FeCl3)/ m(р-ра) = 100% ⋅ 6,48 / 100 ≈ 6,5 %
Задание №97
Рассчитайте массу осадка, который можно получить при взаимодействии 10 мл 5% раствора нитрата серебра (плотность 1,05 г/см3) и 20 мл 1% раствора сульфида лития (плотность 1,0 г/см3). Ответ укажите в граммах и и округлите до десятых.
Решение
Ответ: 0,4
Пояснение:
mр-ра(AgNO3) = Vр-ра(AgNO3)⋅ρ(р-ра(AgNO3) = 10 мл⋅1,05 г/мл = 10,5 г
m(AgNO3) = mр-ра(AgNO3)⋅ω(AgNO3)/100% = 10,5 г⋅0,05 = 0,525 г
ν(AgNO3) = m(AgNO3)/M(AgNO3) = 0,525 г/170 г/моль = 0,0031 моль
mр-ра(Li2S) = Vр-ра(Li2S)⋅ρ р-ра(Li2S) = 20 мл ⋅ 1,0 г/мл = 20 г
m(Li2S) = mр—ра(Li2S) ⋅ ω(Li2S) / 100% = 20 г ⋅ 0,01 = 0,2 г
ν(Li2S) = m(Li2S) / M(Li2S) = 0,2 г / 46 г/моль = 0,00435 моль
Li2S 2AgNO3 = Ag2S 2LiNO3
Найдем избыток и недостаток
ν(AgNO3)/2 = 0,00155 < ν(Li2S)/1 = 0,00435 моль
т.е. в недостатке у нас нитрат серебра, расчет ведем по нему
ν(Ag2S) = ν(AgNO3)/2 = 0,00155 моль
m(Ag2S) = M(Ag2S) ⋅ ν(Ag2S) = 248 г/моль ⋅ 0,00155 моль ≈ 0,4 г
Упражнения типа «мысленный эксперимент» по химии цинка (тренажер задания 32 егэ по химии)
- Оксид цинка растворили в растворе хлороводородной кислоты и раствор нейтрализовали, добавляя едкий натр. Выделившееся студенистое вещество белого цвета отделили и обработали избытком раствора щелочи, при этом осадок полностью растворился. нейтрализация полученного раствора кислотой, например, азотной, приводит к повторному образованию студенистого осадка. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте и в полученный раствор добавили избыток щелочи, получив прозрачный раствор. Напишите уравнения описанных реакций.
- Соль, полученную при взаимодействии оксида цинка с серной кислотой, прокалили при температуре 800°С. Твердый продукт реакции обработали концентрированным раствором щелочи, и через полученный раствор пропустили углекислый газ. Напишите уравнения описанных реакций.
- Нитрат цинка прокалили, продукт реакции при нагревании обработали раствором едкого натра. Через образовавшийся раствор пропустили углекислый газ до прекращения выделения осадка, после чего обработали избытком концентрированного нашатырного спирта, при этом осадок растворился. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в очень разбавленной азотной кислоте, полученный раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Продукты реакции смешали с коксом и нагрели. Напишите уравнения описанных реакций.
- Несколько гранул цинка растворили при нагревании в растворе едкого натра. В полученный раствор небольшими порциями добавляли азотную кислоту до образования осадка. Осадок отделили, растворили в разбавленной азотной кислоте, раствор осторожно выпарили и остаток прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
- В концентрированную серную кислоту добавили металлический цинк. образовавшуюся соль выделили, растворили в воде и в раствор добавили нитрат бария. После отделения осадка в раствор внесли магниевую стружку, раствор профильтровали, фильтрат выпарили и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
- Сульфид цинка подвергли обжигу. Полученное твердое вещество полностью прореагировало с раствором гидроксида калия. Через полученный раствор пропустили углекислый газ до выпадения осадка. Осадок растворили в соляной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.
- Некоторое количество сульфида цинка разделили на две части. Одну из них обработали соляной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество. Это вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, причем выделился бурый газ. Напишите уравнения описанных реакций.
- Цинк растворили в растворе гидроксида калия. Выделившийся газ прореагировал с литием, а к полученному раствору по каплям добавили соляную кислоту до прекращения выпадения осадка. Его отфильтровали и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.
ZnO 2HCl = ZnCl2 H2O
ZnCl2 2NaOH = Zn(OH)2↓ 2NaCl
Zn(OH)2 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] 2HNO3(недостаток) = Zn(OH)2↓ 2NaNO3 2H2O
4Zn 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 NH4NO3 3H2O
HNO3 NaOH = NaNO3 H2O
NH4NO3 NaOH = NaNO3 NH3↑ H2O
Zn(NO3)2 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] 2NaNO3
ZnO H2SO4 = ZnSO4 H2O
2ZnSO4 2ZnO 2SO2 O2
ZnO 2NaOH H2O = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] 2CO2 = Zn(OH)2↓ 2NaHCO3
2Zn(NO3)2 2ZnO 4NO2 O2
ZnO 2NaOH H2O = Na2[Zn(OH)4]
Na2[Zn(OH)4] 2CO2 = Zn(OH)2↓ 2NaHCO3
Zn(OH)2 4(NH3 · H2O) = [Zn(NH3)4](OH)2 4H2O
4Zn 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 NH4NO3 3H2O
2Zn(NO3)2 2ZnO 4NO2 O2
NH4NO3 N2O 2H2O
ZnO C Zn CO
Zn 2NaOH 2H2O = Na2[Zn(OH)4] H2↑
Na2[Zn(OH)4] 2HNO3 = Zn(OH)2↓ 2NaNO3 2H2O
Zn(OH)2 2HNO3 = Zn(NO3)2 2H2O
2Zn(NO3)2 2ZnO 4NO2 O2
4Zn 5H2SO4 = 4ZnSO4 H2S↑ 4H2O
ZnSO4 Ba(NO3)2 = Zn(NO3)2 BaSO4
Zn(NO3)2 Mg = Zn Mg(NO3)2
2Mg(NO3)2 → 2MgO 4NO2 O2↑
2ZnS 3O2 = 2ZnO 2SO2↑
ZnO 2KOH H2O = K2[Zn(OH)4]
K2[Zn(OH)4] CO2 = Zn(OH)2 K2CO3 H2O
(также возможная версия: K2[Zn(OH)4] 2CO2 = Zn(OH)2 2KHCO3)
Zn(OH)2 2HCl = ZnCl2 2H2O
ZnS 2HCl = ZnCl2 H2S↑
2ZnS 3O2 = 2ZnO 2SO2↑
2H2S SO2 = 3S 2H2O
S 6HNO3 = H2SO4 6NO2 2H2O
10)
Zn 2KOH 2H2O = K2[Zn(OH)4] H2
H2 2Li = 2LiH
K2[Zn(OH)4] 2HCl = 2KCl Zn(OH)2↓ 2H2O
Zn(OH)2 = ZnO H2O
Химические свойства
При нормальных условиях чистый кислород — очень активное вещество, сильный окислитель. В составе воздуха окислительные свойства кислорода не столь явно выражены.
1. Кислород проявляет свойства окислителя(с большинством химических элементов) и свойства восстановителя(только с более электроотрицательным фтором). В качестве окислителя кислород реагирует и с металлами, и с неметаллами. Большинство реакций сгорания простых веществ в кислороде протекает очень бурно, иногда со взрывом.
1.1. Кислород реагирует с фтором с образованием фторидов кислорода:
O2 2F2 → 2OF2
С хлором и бромом кислород практически не реагирует, взаимодействует только в специфических очень жестких условиях.
1.2. Кислород реагирует с серой и кремниемс образованием оксидов:
S O2 → SO2
Si O2 → SiO2
1.3.Фосфоргорит в кислороде с образованием оксидов:
При недостатке кислорода возможно образование оксида фосфора (III):
4P 3O2 → 2P2O3
Но чаще фосфор сгорает до оксида фосфора (V):
4P 5O2 → 2P2O5
1.4.С азотомкислород реагирует при действии электрического разряда, либо при очень высокой температуре (2000оС), образуя оксид азота (II):
N2 O2→ 2NO
1.5. В реакциях с щелочноземельными металлами, литием и алюминием кислород также проявляет свойства окислителя. При этом образуются оксиды:
2Ca O2 → 2CaO
Однако при горении натрияв кислороде преимущественно образуется пероксид натрия:
2Na O2→ Na2O2
А вот калий, рубидий и цезий при сгорании образуют смесь продуктов, преимущественно надпероксид:
K O2→ KO2
Переходные металлы окисляются кислород обычно до устойчивых степеней окисления.
Цинк окисляется до оксида цинка (II):
2Zn O2→ 2ZnO
Железо, в зависимости от количества кислорода, образуется либо оксид железа (II), либо оксид железа (III), либо железную окалину:
2Fe O2→ 2FeO
4Fe 3O2→ 2Fe2O3
3Fe 2O2→ Fe3O4
1.6. При нагревании с избытком кислорода графит горит, образуя оксид углерода (IV):
C O2 → CO2
при недостатке кислорода образуется угарный газ СО:
2C O2 → 2CO
Алмаз горит при высоких температурах:
Горение алмаза в жидком кислороде:
Графит также горит:
Графит также горит, например, в жидком кислороде:
Графитовые стержни под напряжением:
2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:
2.1. Кислород окисляет бинарные соединения металлов и неметаллов: сульфиды, фосфиды, карбиды, гидриды. При этом образуются оксиды:
4FeS 7O2→ 2Fe2O3 4SO2
Al4C3 6O2→ 2Al2O3 3CO2
Ca3P2 4O2→ 3CaO P2O5
2.2. Кислород окисляет бинарные соединения неметаллов:
- летучие водородные соединения (сероводород, аммиак, метан, силан гидриды. При этом также образуются оксиды:
2H2S 3O2→ 2H2O 2SO2
Аммиакгорит с образованием простого вещества, азота:
4NH3 3O2→ 2N2 6H2O
Аммиакокисляется на катализаторе (например, губчатое железо) до оксида азота (II):
4NH3 5O2→ 4NO 6H2O
- прочие бинарные соединения неметаллов — как правило, соединения серы, углерода, фосфора (сероуглерод, сульфид фосфора и др.):
CS2 3O2→ CO2 2SO2
- некоторые оксиды элементов в промежуточных степенях окисления (оксид углерода (II), оксид железа (II) и др.):
2CO O2→ 2CO2
2.3. Кислород окисляет гидроксиды и соли металлов в промежуточных степенях окисления в водных растворах.
Например, кислород окисляет гидроксид железа (II):
4Fe(OH)2 O2 2H2O → 4Fe(OH)3
Кислород окисляет азотистую кислоту:
2HNO2 O2 → 2HNO3
2.4. Кислород окисляет большинство органических веществ. При этом возможно жесткое окисление (горение) до углекислого газа, угарного газа или углерода:
CH4 2O2→ CO2 2H2O
2CH4 3O2→ 2CO 4H2O
CH4 O2→ C 2H2O
Также возможно каталитическое окисление многих органических веществ (алкенов, спиртов, альдегидов и др.)
2CH2=CH2 O2 → 2CH3-CH=O
Химические свойства сульфидов
1. Растворимые сульфиды гидролизуютсяпо аниону, среда водных растворов сульфидов щелочная:
K2S H2O ⇄ KHS KOHS2– H2O ⇄ HS– OH–
2. Сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа (включительно), растворяются в сильных минеральных кислотах.
Например, сульфид кальция растворяется в соляной кислоте:
CaS 2HCl → CaCl2 H2S
А сульфид никеля, например, не растворяется:
NiS HСl ≠
3. Нерастворимые сульфиды растворяются в концентрированной азотной кислоте или концентрированной серной кислоте. При этом сера окисляется либо до простого вещества, либо до сульфата.
Например, сульфид меди (II) растворяется в горячей концентрированной азотной кислоте:
CuS 8HNO3 → CuSO4 8NO2 4H2O
или горячей концентрированной серной кислоте:
CuS 4H2SO4(конц. гор.) → CuSO4 4SO2 4H2O
4.Сульфиды проявляют восстановительныесвойства и окисляются пероксидом водорода, хлором и другими окислителями.
Например, сульфид свинца (II) окисляется пероксидом водорода до сульфата свинца (II):
PbS 4H2O2 → PbSO4 4H2O
Еще пример: сульфид меди (II) окисляется хлором:
СuS Cl2 → CuCl2 S
5.Сульфиды горят(обжиг сульфидов). При этом образуются оксиды металла и серы (IV).
Например, сульфид меди (II) окисляется кислородом до оксида меди (II) и оксида серы (IV):
2CuS 3O2 → 2CuO 2SO2
Аналогично сульфид хрома (III) и сульфид цинка:
2Cr2S3 9O2 → 2Cr2O3 6SO2
2ZnS 3O2 → 2SO2 ZnO
6. Реакции сульфидов с растворимыми солями свинца, серебра, меди используют как качественныена ион S2−.
Сульфиды свинца, серебра и меди — черные осадки, нерастворимые в воде и минеральных кислотах:
Na2S Pb(NO3)2 → PbS↓ 2NaNO3
Na2S 2AgNO3 → Ag2S↓ 2NaNO3
Na2S Cu(NO3)2 → CuS↓ 2NaNO3
7.Сульфиды трехвалентных металлов (алюминия и хрома) разлагаются водой (необратимый гидролиз).
Например, сульфид алюминия разлагается до гидроксида алюминия и сероводорода:
Al2S3 6H2O → 2Al(OH)3 3H2S
Разложение происходит и взаимодействии солей трехвалентных металлов с сульфидами щелочных металлов.
Например, сульфид натрия реагирует с хлоридом алюминия в растворе. Но сульфид алюминия не образуется, а сразу же необратимо гидролизуется (разлагается) водой:
3Na2S 2AlCl3 6H2O → 2Al(OH)3 3H2S 6NaCl