Тест на скорость реакции и ее зависимость от различных факторов.

Подгруппа кислорода

Знать: план изучения подгруппы
элементов и отдельных веществ; аллотропные
модификации кислорода и серы; физические и
химические свойства, получение и применение
кислорода, серы, воды, оксидов серы(IV) и серы(VI),
cерной кислоты, сульфатов; качественные реакции
на сульфат- и сульфид-ионы; химические реакции,
лежащие в основе производства серной кислоты;
общие научные принципы химического
производства.

Уметь: давать характеристику подгруппе
элементов; предсказывать свойства веществ по их
строению; рассматривать в сравнении аллотропные
модификации; записывать уравнения реакций,
характеризующие свойства кислорода, серы и их
соединений; рассматривать химические свойства
веществ с точки зрения
окислительно-восстановительных и ионных
представлений; на основе знаний о скорости
химических реакций и химическом равновесии
обосновывать выбор условий течения реакций,
лежащих в основе производства серной кислоты;
определять на практике сульфат- и сульфид-ионы;
решать расчетные задачи на все ранее изученные
типы.

Контрольные вопросы

1. Каково строение атома серы?
2. Каковы возможные степени окисления серы в
соединениях?
3. Назовите важнейшие минералы серы.
4. Где в природе встречается сера?
5. Как получают серу в промышленности?
6. Каковы физические свойства серы?
7. Какие аллотропные формы серы вам известны?
8. В какие реакции может вступать сера? Напишите
уравнения реакций.
9. Где применяется сера?
10. Каковы физические свойства сероводорода?
11. Как расположены атомы в молекуле сероводорода,
какого типа связь между ними и каковы их степени
окисления?
12. Как получают сероводород? Приведите не менее
двух уравнений реакций получения H₂S.
13. Почему сероводород является сильным
восстановителем?
14. Как происходит полное и неполное окисление
сероводорода? Составьте уравнения
соответствующих реакций.
15. Что образуется при растворении сероводорода в
воде?
16. Какие реакции без изменения степени окисления
серы S возможны для сероводорода? Напишите
уравнения таких реакций.
17. Как распознать сульфиды? Где они применяются?
18. Какие оксиды образует сера? Каковы степени
окисления серы в них?
19. Как можно получить диоксид серы? Назовите не
менее трех способов получения SO₂.
20. Почему диоксид серы может быть и окислителем, и
восстановителем?
21. Какие реакции возможны для диоксида серы?
Напишите уравнения реакций восстановления и
окисления SO₂.
22. Где применяется диоксид cеры?
23. Что образуется при растворении диоксида серы в
воде?
24. Что вы знаете о сернистой кислоте?
25. Как можно получить триоксид серы? Напишите
уравнение реакции.
26. Что образуется при растворении триоксида серы
в воде?
27. Что такое олеум?
28. Каковы физические свойства серной кислоты?
29. Как правильно растворять концентрированную
серную кислоту в воде?
30. Как в промышленности получают серную кислоту?
31. Каковы химические свойства разбавленной
серной кислоты? Напишите уравнения реакций
замещения и обмена с участием H₂SO₄
(разб.).
32. Какая качественная реакция на сульфат-ион?
Составьте уравнения реакций в молекулярном и
сокращенном ионном видах.
33. Почему концентрированная серная кислота
является сильным окислителем?
34. Каковы особые свойства концентрированной
серной кислоты?
35. Как концентрированная серная кислота
взаимодействует с металлами?
36. Где применяются серная кислота и ее соли?

1. Некоторые соединения кислорода и серы,их свойства

4.1.1. Лабораторные способы
получения кислорода

В лаборатории кислород получают разложением
перманганата калия. В сухую пробирку насыпают
перманганат калия, герметично закрывают
пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Далее
нагревают пламенем спиртовки сначала всю
пробирку, а потом только ту ее часть, где
находится перманганат калия.

4.1.2. Пероксид водорода

Соли, соответствующие пероксиду водорода, –
пероксиды: 

4.1.3. Cоединения серы в степени
окисления 4

Окислители и восстановители: SO2 и Na2SO3.

Установка для получения диоксида серы состоит
из колбы, пробки с газоотводной трубкой,
пробирки-сборника, штатива и горелки. В колбу
помещают сульфит натрия и заливают раствором
серной кислоты. Далее колбу закрепляют в штативе
и нагревают, сернистый газ будет поступать в
пробирку-сборник с водой (рис. 2). (Сернистый газ
ядовит, и его необходимо нейтрализовать.)

4.1.4. Свойства
концентрированной серной кислоты

Концентрированная серная кислота реагирует
даже с металлами, расположенными в ряду
напряжений правее Н с выделением SO2:

C активными металлами кислота H2SO4 (конц.)
восстанавливается до S, H2S и SO2:

8Na 5Н₂SO₄ (конц.) = 4Na₂SO₄
4H₂O H₂S

На холоду Н2SO4 (конц.) пассивирует
металлы Fe, Al, Cr.Кислота Н2SO4 (конц.) не действует на Au,
Pt даже при нагревании.Реакции серной кислоты с неметаллами:

Серная кислота хорошо растворяется в воде, при
этом выделяется большое количество теплоты.
Поэтому, смешивая серную кислоту с водой, нужно
обязательно вливать кислоту в воду, а не наоборот
(рис. 3). Химики говорят: «Не плюй в кислоту» – и
имеют на это очень серьезные основания.

4.1.5. Свойства сероводорода

Разложение при нагревании:

H2S = Н2 S.

Горение полное (избыток О2):

2Н2S 3O2 = 2SO2 2Н2O.

Горение неполное (недостаток О2):

2Н2S O2 = 2S 2Н2O.

Взаимодействие с галогенами:

Н2S I2 = 2НI S.

Окисление азотной кислотой:

Н2S 2НNО3 = S 2NO2 2Н2O.

Взаимодействие со слабыми окислителями:

Н2S 2FeCl3 = 2FeCl2 2НСl S.

Установка для получения сероводорода состоит
из штатива с закрепленной пробиркой, резиновой
пробки с отверстием и стеклянной трубки. В
пробирку помещают сульфид железа(II) и доливают
разбавленную хлороводородную кислоту, пробирку
закрывают пробкой с газоотводной трубкой.
Сероводород будет выделяться по трубке (рис. 4).

2. Решение задач по теме«Подгруппа кислорода»

Правило смешивания: массы
смешиваемых растворов m1 и m2
обратно пропорциональны разностям массовых
долей:

где ₁ и ₂ – массовые
доли веществ в смешиваемых растворах,₃ –
массовая доля вещества в смеси, причем ₁ > ₃ > ₂.

Для облегчения использования этого правила
можно применять правило креста, или квадрат
Пирсона:

В точке пересечения двух прямых помещают
массовую долю вещества в смеси ₃. У концов этих прямых слева
от точки пересечения указывают массовые доли ₁ и ₂, а справа – разности
массовых долей вещества в смеси и смешиваемых
растворах: ₃
– ₂ и ₁ –₃.

Задача 1. Определите массы исходных
растворов с массовыми долями серной кислоты 60% и
7,5%, если при их смешивании образовался раствор
массой 350 г с массовой долей серной кислоты 15%.

Решение

Обозначим через m₁ массу исходного
раствора с ₁
= 60% и через m₂ массу раствора с ₂ = 7,5%.
Воспользуемся правилом креста:

7,5/45 = m1/(350 – m1),m1 = 50 г, m2 = 300 г.

Ответ. 50 г 60%-го раствора Н2SO4и 300 г 7,5%-го раствора Н2SO4.

Задача 2. В раствор, содержащий 15,9 г
смеси сульфатов калия и магния, прибавили
избыток хлорида бария. В результате образовалось
25,63 г сульфата бария. Определите массовые доли
сульфата калия и сульфата магния в исходной
смеси.

Решение

1. Запишем уравнения реакций:

2. Вычислим массы компонентов смеси.

Согласно условию задачи х y = 15,9 г и a
b = 25,63 г.

Выразим a и b через х и y: a
= 233x/174, b = 233y/120.

Составим систему уравнений и решим ее:

Отсюда х = 8,74 г К2SO4, y = 7,16 г
MgSO4.

3. Вычислим массовые доли солей в исходной
смеси:

₂SO₄)
= 8,74/15,9 = 0,55, или 55%,
₄) = 1 – 0,55
= 0,45, или 45%.

Ответ. 55% К2SO4 и 45% MgSO4.

Задача 3. Железная пластинка массой 18 г
опущена в раствор сульфата меди(II). Когда она
покрылась медью, ее масса стала равной 20 г. Какая
масса железа перешла в раствор?

Решение

Обозначим х =

56х – масса железа, перешедшего в раствор,64х – масса меди, выделившейся на пластинке,

18 – 56х 64х = 20.

Отсюда х = 0,25 моль.m(Fe) = 0,25•56 = 14 г – перешло в раствор.

Ответ. 14 г Fe.

Задания для
самоконтроля

1. Допишите уравнения практически осуществимых
реакций:

а) Na₂SO₄ KCl
б) SO₂ Cа(ОН)₂
б) SO₂ Cа(ОН)₂
в) Al O₂
г) KOH H₂SO₄
г) KOH H₂SO₄
д) Сu(OH)₂ SO₃
е) Ba(OH)₂ H₂S
е) Ba(OH)₂ H₂S
ж) H₂SO₄ Cu
з) CaSO₄ Ba(NO₃)₂
з) CaSO₄ Ba(NO₃)₂
и) Na₂SO₃ H₂SO₄
к) Al H₂SO₄ (разб.)
к) Al H₂SO₄ (разб.)

2. Какие из предложенных веществ реагируют
между собой:

Мg, Ва(ОН)2, SO3, Н2О, Сu(ОН)2,
К2SO4, Н2SO4, Сu?

Напишите молекулярные и ионные уравнения
реакций.

3. С какими веществами реагирует оксид серы(IV):

H2O, H2SO4, NаСl, NаОН, СаО, О2,
Аl(ОН)3?

4. Напишите уравнения реакций следующих
превращений:

Установите формулы веществ А и Х.

5. Составьте схемы электронного баланса,
расставьте коэффициенты в уравнениях реакций:

а) H₂S НNO₂₂O;
б) Н₂О₂ FeSO₄ Н₂SO₄₂O;
б) Н₂О₂ FeSO₄ Н₂SO₄₂₍SO₄)₃ Н₂О;
в) Na₂O- NaI Н₂SO₄₂ Na₂SO₄ Н₂О;
г) Н₂SO₄ КВr ₂ Na₂SO₄ Н₂О;
г) Н₂SO₄ КВr ₂SO₄
Вr₂ SO₂ Н₂О;
д) Н₂SO₄ NaI NаNО₃₂ NO Na₂SO₄ Н₂О.

6. Через раствор массой 280 г, содержащий 0,02
массовые доли гидроксида калия, пропустили 2,24 л
оксида серы(IV). Какая соль (кислая или средняя)
образовалась? Какова ее масса?

Ответ. Кислая соль KHSO3 массой
12 г.

7. Какова массовая доля гидроксида натрия в
растворе массой 200 г, если известно, что при
пропускании сернистого газа через раствор
образуется сульфит натрия массой 25,2 г?

Ответ. 8%.

8. Рассчитайте массу серной кислоты,
содержащейся в растворе объемом 2 л с массовой
долей кислоты 0,98, плотность раствора 1,84 г/см3.

Ответ. 3,6 кг.

9. Какой объем раствора серной кислоты
концентрацией 0,25 моль/л вступает в реакцию с
цинком, если при этом выделяется водород объемом
6,72 л (н. у.)?

Ответ. 1,2 л.

10. Оксид серы(VI) в промышленности получают
согласно уравнению

2SO₂ O₂₃ Q.

Известно, что в состоянии равновесия
концентрации [SO2] = 0,4 моль/л, [O2] = 0,2
моль/л, [SO3] = 0,8 моль/л. Вычислить исходную
концентрацию [SO2].

Ответ. 1,2 моль/л.

11. При полном разложении 56,1 г смеси хлората
калия и перманганата калия образовалось 8,96 л
кислорода. Определите состав исходной смеси в %
по массе.

Ответ. ₄) = 56,3%,
₃) = 43,7%.

12. При нагревании 63,2 г перманганата калия
получено 3,36 л кислорода. Определите степень
разложения перманганата калия (в %) и
количественный состав твердого остатка.

Ответ. Степень разложения KMnO₄
– 75%,
₂MnO₄)
= 50,6%,
₂) = 22,3%,
₄) = 27,1%.13. Вычислите объем раствора серной кислоты с
массовой долей Н₂SO₄ 96% (= 1,84 г/мл), необходимого
для приготовления 2 л раствора с молярной
концентрацией 0,25 моль/л.

Ответ. 27,74 мл.

Ответы на задания для
самоконтроля

4.2. Решение задач по теме
«Подгруппа кислорода»

И.М.ХАРЧЕВА,М.А.АХМЕТОВА

9 класс

Продолжение. См. 21, 22, 23, 24, 25-26/2003

Вопрос 19

В школьной лаборатории получили газ X нагревая в пробирке перманганат калия. Заполнив газом большую колбу, туда внесли зажжённую серу. Сера горела ярким голубым пламенем. Известно, что большие количества этого газа используют в металлургии для производства одного из сплавов железа. Какой газ был получен? Приведите  название газа. (в именительном падеже с заглавной буквы)

Задание 30

K2SiO3 2HNO3 = 2KNO3 H2SiO3

2K SiO32- 2H 2NO3- = 2K 2NO3- H2SiO3

SiO32- 2H = H2SiO3

Задание 31

1) S 2H2SO4 = 3SO2 2H2O

2) 2SO2 Ba(OH)2 = Ba(HSO3)2

3) Ba(HSO3)2 2Br2 2H2O = BaSO4 H2SO4 4HBr

4) BaSO4 4H2 = BaS 4H2O

Задание 33

Навеску нитрата меди(II) и нитрата серебра массой 31,55 г растворили в 400 мл воды и подвергли полученный раствор электролизу с инертными электродами. Процесс остановили, когда в растворе не осталось катионов металла. В ходе электролиза через цепь прошло 0,275 моль электронов.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).

Решение:

Запишем уравнения химических реакций:

4AgNO3 2H2O = 4Ag O2 4HNO32Cu(NO3)2 2H2O = 2Cu O2 4HNO3

Пусть в изначальной смеси было х моль нитрата серебра и у моль нитрата меди (II). Тогда справедливы следующие рассуждения:

m(AgNO3) = n(AgNO3)·M(AgNO3) = 170x гm(Cu(NO3)2) = n(Cu(NO3)2)·M(Cu(NO3)2) = 188у г

При прохождении электронов через цепь электролизера они расходуются на восстановление серебра и меди и в том же самом количестве получаются при окислении воды с образованием кислорода. На катоде протекают следующие полуреакции:

Ag 1e- → Ag0Cu2 2e- → Cu0

Согласно данным записям, количество катионов меди будет вдвое меньше количества электронов, затраченных на их восстановление, а в случае катионов серебра количества будут равны. Тогда можно записать следующее:

n(e) = 2n(Cu2 ) n(Ag )n(e) = n(AgNO3) 2n(Cu(NO3)2)

Составим систему уравнений:

170х 188у = 31,55х 2у = 0,275170х 188у = 31,55х = 0,275 — 2у170(0,275 — 2у) 188у = 31,55х = 0,275 — 2у46,75 — 340у 188у = 31,55х = 0,275 — 2у152у = 15,2х = 0,275 — 2уу = 0,1х = 0,075

Далее вычислим количество и массу азотной кислоты, которая образовалась в ходе реакции:

n(HNO3) = 2n(Cu(NO3)2) n(AgNO3) = 2·0,1 0,075 = 0,275 (моль)m(HNO3) = n(HNO3)·M(HNO3) = 0,275·63 = 17,325 (г)

Масса конечного раствора сложится из масс навески солей и воды за вычетом меди, серебра и кислорода. Проведем необходимые вычисления:

n(Cu) = n(Cu(NO3)2) = 0,1 мольm(Cu) = n(Cu)·M(Cu) = 0,1·64 = 6,4 г

n(Ag) = n(AgNO3) = 0,075 мольm(Ag) = n(Ag)·M(Ag) = 0,075·108 = 8,1 г

n(O2) = n(Cu(NO3)2)/2 n(AgNO3)/4 = 0,1/2 0,075/4= 0,06875 мольm(O2) = n(O2)·M(O2) = 0,06875·32 = 2,2 г

m(р-ра конечн) = m(навески) m(воды) — m(Cu) — m(Ag) — m(O2) = 31,55 400 — 6,4 — 8,1 — 2,2 = 414,85 (г)

Вычислим массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе:

ω(HNO3) = m(HNO3)/m(р-ра конечн)·100% = 17,325/414,85·100% = 4,18%

Ответ: 4,18%

Задание 34

Неизвестное органическое соединение состоит из трех элементов и содержит 60% углерода по массе. При этом массовая доля кислорода в 4 раза больше, чем водорода. Известно, что данное соединение при гидролизе дает единственный продукт, обладающий линейным строением.

На основании данных условия задания:1) проведите необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин) и установите молекулярную формулу исходного органического вещества;2) составьте структурную формулу этого вещества, которая однозначно отражает порядок связи атомов в его молекуле;3) напишите уравнение взаимодействия этого вещества с гидроксидом калия.

Решение:

Исходя из описания, можно сделать вывод, что вещество содержит в своем составе углерод, водород, кислород. Тогда запишем его формулу в виде CxHyOz. Пусть мы взяли порцию вещества массой 100 г, тогда справедливы следующие записи:

m(C) = m(CxHyOz)·ω(C)/100% = 100·60%/100% = 60 гn(C) = m(C)/M(C) = 60/12 = 5 моль

m(H) m(O) = m(CxHyOz) — m(C) = 100 — 60 = 40 г

m(H) = х гm(O) = 4х г

5х = 40х = 8 

m(H) = 8 гn(H) = m(H)/M(H) = 8/1 = 8 моль

m(O) = 32 г

n(O) = m(O)/M(O) = 32/16 = 2 моль

Определим простейшую формулу неизвестного вещества:

x : y : z = 5 : 8 : 2

Пусть C₅H₈O₂ — молекулярная формула, тогда попытаемся определить структуру данного вещества. Поскольку по описанию оно может гидролизоваться, логично предложить для него наличие сложноэфирной группы. Два атома кислорода и один атом углерода таким образом войдут в состав карбоксильного фрагмента. Остаток в С₄Н₈, вероятно, алкильная цепь, но обратим внимание на то, что продукт гидролиза только один и он имеет линейное строение. Тогда приходим к структуре циклического сложного эфира:

Задание №29

Fe(CH3COO)2 4HNO3 = Fe(NO3)3 NO2 2CH3COOH H2O

железо в степени окисления 2 (или ацетат железа (II)) является восстановителем;азот в степени окисления 5 (или азотная кислота) – окислителем.

Решу егэ

Самостоятельная работа по теме "сера и ее соединения" для 11 класса (профильный уровень) | материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс): | образовательная социальная сеть

Тест на скорость реакции и ее зависимость от различных факторов.