Învățarea rezolvării problemelor pe un amestec de substanțe organice

Generalizarea experienței de predare a chimiei organice la clase de specialitate biologice și chimie

Unul dintre principalele criterii pentru stăpânirea chimiei ca disciplină academică este capacitatea studenților de a rezolva probleme computaționale și calitative. În procesul de predare în clase de specialitate cu studiu aprofundat al chimiei, acest lucru are o relevanță deosebită, deoarece toate examenele de admitere în chimie oferă sarcini de un nivel crescut de complexitate. Cea mai mare dificultate în studiul chimiei organice este cauzată de sarcinile de determinare a compoziției cantitative a unui amestec multicomponent de substanțe, recunoașterea calitativă a unui amestec de substanțe și separarea amestecurilor. Acest lucru se datorează faptului că, pentru a rezolva astfel de probleme, este necesar să se înțeleagă profund proprietățile chimice ale substanțelor studiate, să fie capabil să analizeze, să compare proprietățile substanțelor din diferite clase și, de asemenea, să aibă un fundal matematic bun. . Un punct foarte important în învățare este generalizarea informațiilor despre clasele de substanțe organice. Să luăm în considerare metodele metodologice de dezvoltare a capacității elevilor de a rezolva probleme pe un amestec de compuși organici.

hidrocarburi

• Unde este ce substanță (compoziția calitativă)?
• Câtă substanță este în soluție (compoziția cantitativă)?
• Cum se separă amestecul?

ETAPA 1. Rezumarea cunoștințelor despre proprietățile chimice ale hidrocarburilor folosind un tabel(Tabelul 1).

PASUL 2. Rezolvarea problemelor de calitate.

Sarcina 1. Amestecul gazos conține etan, etilenă și acetilenă. Cum se dovedește prezența fiecăruia dintre gaze într-un amestec dat? Scrieți ecuațiile pentru reacțiile necesare.

Decizie

Dintre gazele rămase, doar etilena va decolora apa cu brom:

C 2 H 4 + Br 2 \u003d C 2 H 4 Br 2.

Al treilea gaz, etanul, arde:

2C2H6 + 7O24CO2 + 6H2O.

tabelul 1

Proprietățile chimice ale hidrocarburilor

Reactiv	Reprezentanți ai hidrocarburilor
	CH3CH3etan	CH 2 \u003d CH 2 etilenă	CHCH acetilenă	C6H6 benzen	C6H5CH3toluen	C 6 H 5 CH \u003d CH 2 stiren	C6H10 ciclohexenă
Br 2 (apă)	–	+	+	–	–	+	+
KMnO 4	–	+	+	–	+	+	+
Ag2O (soluție în NH3 ap.)	–	–	+	–	–	–	–
N / A	–	–	+	–	–	–	–
O2	+	+	+	+	+	+	+

Sarcina 2. Izolați în formă pură componentele amestecului constând din acetilenă, propenă și propan. Scrieți ecuațiile pentru reacțiile necesare.

Decizie

Când amestecul este trecut printr-o soluție de amoniac de oxid de argint, numai acetilena este absorbită:

C 2 H 2 + Ag 2 O \u003d C 2 Ag 2 + HOH.

Pentru a regenera acetilena, acetilenida de argint rezultată este tratată cu acid clorhidric:

C2Ag2 + 2HCl \u003d C2H2 + 2AgCl.

Când gazele rămase sunt trecute prin apa cu brom, propena va fi absorbită:

C 3 H 6 + Br 2 \u003d C 3 H 6 Br 2.

Pentru regenerarea propenei, dibromopropanul rezultat este tratat cu praf de zinc:

C 3 H 6 Br 2 + Zn \u003d C 3 H 6 + ZnBr 2.

ETAPA 3. Rezolvarea problemelor de calcul.

Sarcina 3. Se știe că 1,12 l (n.o.) dintr-un amestec de acetilenă cu etilenă la întuneric se leagă complet cu 3,82 ml de brom (= 3,14 g/ml). De câte ori va scădea volumul amestecului după trecerea lui printr-o soluție de amoniac de oxid de argint?

Decizie

Ambele componente ale amestecului reacţionează cu bromul. Să compunem ecuațiile reacției:

C 2 H 4 + Br 2 \u003d C 2 H 4 Br 2,

C 2 H 2 + 2Br 2 \u003d C 2 H 2 Br 4.

Să notăm cantitatea de substanță etilenă prin X mol și cantitatea de substanță acetilenă prin
y mol. Din ecuațiile chimice se poate observa că cantitatea de substanță brom care reacţionează va fi în primul caz X aluniță, iar în al doilea - 2 y mol. Cantitatea de substanță din amestecul de gaze:

= V/V M \u003d 1,12 / 22,4 \u003d 0,05 mol,

și cantitatea de substanță brom:

(Br2) = V/M\u003d 3,82 3,14 / 160 \u003d 0,075 mol.

Să compunem un sistem de ecuații cu două necunoscute:

Rezolvând sistemul, obținem că cantitatea de substanță etilenă din amestec este egală cu cantitatea de substanță acetilenă (0,025 mol fiecare). Doar acetilena reacţionează cu o soluţie de amoniac de argint, prin urmare, atunci când amestecul gazos este trecut printr-o soluţie de Ag 2 O, volumul gazului va scădea exact cu un factor de doi.

Sarcina 4. Gazul eliberat în timpul arderii unui amestec de benzen și ciclohexenă a fost trecut printr-un exces de apă barită. Aceasta a dat 35,5 g de sediment. Aflați compoziția procentuală a amestecului inițial dacă aceeași cantitate din acesta poate decolora 50 g dintr-o soluție de brom în tetraclorură de carbon cu o fracție de masă de brom de 3,2%.

Decizie

C 6 H 10 + Br 2 \u003d C 6 H 10 Br 2.

Cantitatea de substanță ciclohexenă este egală cu cantitatea de substanță brom:

(Br2) = m/M= 0,032 50/160 = 0,01 mol.

Masa ciclohexenei este de 0,82 g.

Să scriem ecuațiile pentru reacțiile de ardere a hidrocarburilor:

C 6 H 6 + 7,5O 2 \u003d 6CO 2 + 3H 2 O,

C 6 H 10 + 8,5O 2 \u003d 6CO 2 + 5H 2 O.

0,01 moli de ciclohexenă formează 0,06 moli de dioxid de carbon când sunt arse. Dioxidul de carbon eliberat formează un precipitat cu apa baritică conform ecuației:

CO 2 + Ba (OH) 2 \u003d BaCO 3 + H 2 O.

Cantitatea de substanță a sedimentului de carbonat de bariu (BaCO 3) \u003d m/M\u003d 35,5 / 197 \u003d 0,18 mol este egal cu cantitatea de substanță a întregului dioxid de carbon.

Cantitatea de substanță dioxid de carbon formată în timpul arderii benzenului este:

0,18 - 0,06 \u003d 0,12 mol.

Folosind ecuația reacției de ardere a benzenului, calculăm cantitatea de substanță benzenică - 0,02 mol. Masa benzenului este de 1,56 g.

Greutatea întregului amestec:

0,82 + 1,56 = 2,38 g

Fracțiile de masă ale benzenului și ciclohexenei sunt de 65,5% și, respectiv, 34,5%.

Conțin oxigen
compusi organici

Rezolvarea problemelor privind amestecurile din subiectul „Compuși organici care conțin oxigen” se întâmplă într-un mod similar.

ETAPA 4. Alcătuirea unui tabel rezumativ comparativ(Masa 2).

PASUL 5. Recunoașterea substanțelor.

Sarcina 5. Utilizați reacții calitative pentru a demonstra prezența fenolului, acidului formic și acidului acetic în acest amestec. Scrieți ecuațiile reacției, indicați semnele apariției lor.

Decizie

Dintre componentele amestecului, fenolul reacţionează cu apa de brom pentru a forma un precipitat alb:

C 6 H 5 OH + 3Br 2 \u003d C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr.

Prezența acidului formic poate fi stabilită folosind o soluție de amoniac de oxid de argint:

HCOOH + 2Ag (NH 3) 2 OH \u003d 2Ag + NH 4 HCO 3 + 3NH 3 + HOH.

Argintul este eliberat sub formă de precipitat sau acoperire cu oglindă pe pereții eprubetei.

Dacă, după adăugarea unui exces de soluție de amoniac de oxid de argint, amestecul fierbe cu o soluție de bicarbonat de sodiu, atunci se poate argumenta că acidul acetic este prezent în amestec:

CH 3 COOH + NaHCO 3 \u003d CH 3 COOHa + CO 2 + H 2 O.

masa 2

Proprietățile chimice ale conținutului de oxigen
materie organică

Reactiv	Reprezentanți ai compușilor care conțin oxigen
	CH3OH metanol	C6H5OH fenol	HCHO metanal	acid formic HCOOH	CH 3 CHO acet- aldehidă	HCOCH 3 metil- format	C6H12O6 glucoză
N / A	+	+	–	+	–	–	+
NaOH	–	+	–	+	–	+	–
NaHC03	–	–	–	+	–	–	–
Ba 2 (apa)	–	+	+	+	+	+	+
Ag2O (soluție în NH3 ap.)	–	–	+	+	+	+	+

Sarcina 6. Patru tuburi neetichetate conțin etanol, acetaldehidă, acid acetic și acid formic. Ce reacții pot fi folosite pentru a distinge substanțele din eprubete? Scrieți ecuațiile de reacție.

Decizie

Analizând caracteristicile proprietăților chimice ale acestor substanțe, ajungem la concluzia că pentru a rezolva problema, ar trebui să folosiți o soluție de bicarbonat de sodiu și o soluție de amoniac de oxid de argint. Acetaldehida reacționează numai cu oxidul de argint, acidul acetic doar cu bicarbonatul de sodiu și acidul formic cu ambele. O substanță care nu reacționează cu niciunul dintre reactivi este etanolul.

Ecuații de reacție:

CH 3 CHO + 2Ag (NH 3) 2 OH \u003d CH 3 COOHNH 4 + 2Ag + 3NH 3 + HOH,

CH 3 COOH + NaHCO 3 \u003d CH 3 COOHa + CO 2 + HOH,

HCOOH + 2Ag (NH 3) 2 OH \u003d 2Ag + NH 4 HCO 3 + 3NH 3 + HOH,

HCOOH + NaHCO 3 \u003d HCOOHa + CO 2 + HOH.

PASUL 6. Determinarea compoziției cantitative a amestecului.

Sarcina 7. Pentru a neutraliza 26,6 g dintr-un amestec de acid acetic, acetaldehidă și etanol, s-au folosit 44,8 g de soluție de hidroxid de potasiu 25%. Când aceeași cantitate de amestec a interacționat cu un exces de sodiu metalic, s-au eliberat 3,36 litri de gaz la n.o. Calculați fracțiunile de masă ale substanțelor din acest amestec.

Decizie

Acidul acetic și etanolul vor reacționa cu Na metalic și numai acidul acetic va reacționa cu KOH. Să compunem ecuațiile reacției:

CH 3 COOH + Na \u003d CH 3 COONa + 1 / 2H 2, (1)

C 2 H 5 OH + Na \u003d C 2 H 5 ONa + 1/2H 2, (2)

Sarcina 8. Un amestec de piridină și anilină cântărind 16,5 g a fost tratat cu 66,8 ml de acid clorhidric 14% (= 1,07 g/ml). Pentru a neutraliza amestecul, a fost necesar să se adauge 7,5 g de trietilamină. Calculați fracțiunile de masă ale sărurilor din soluția rezultată.

Decizie

Să compunem ecuațiile reacției:

C 5 H 5 N + HCl \u003d (C 5 H 5 NH) CI,

C 6 H 5 NH 2 + HCl \u003d (C 6 H 5 NH 3) Cl,

(C 2 H 5) 3 N + Hcl \u003d ((C 2 H 5) 3 NH) CI.

Calculați cantitatea de substanțe - participanți la reacții:

(HCI) = 0,274 mol,

((C2H5)3N) = 0,074 mol.

Pentru neutralizarea trietilaminei s-au consumat 0,074 moli de acid, iar pentru reacția cu amestecul: 0,274 - 0,074 = 0,2 moli.

Folosim aceeași tehnică ca în problema 3. Notă X este numărul de moli de piridină și y este numărul de anilină din amestec. Să facem un sistem de ecuații:

Rezolvând sistemul, obținem că cantitatea de piridină este de 0,15 moli, iar anilină este de 0,05 moli. Să calculăm cantitățile de substanțe ale sărurilor clorhidrice de piridină, anilină și trietilamină, masele și fracțiunile de masă ale acestora. Ele sunt, respectiv, 0,15 mol, 0,05 mol, 0,074 mol; 17,33 g, 6,48 g, 10,18 g; 18,15%, 6,79%, 10,66%.

LITERATURĂ

Kuzmenko N.E., Eremin V.V. Chimie. 2400 de sarcini pentru școlari și candidați la universitate. Moscova: Dropia, 1999;
Ushkalova V.N., Ioanidis N.V.. Chimie: sarcini competitive și răspunsuri. Indemnizație pentru intrarea în universități. M.: Educație, 2000.

dizolvarea apei. Soluția obținută după trecerea gazelor prin apă a avut o reacție acidă. Când această soluţie a fost tratată cu azotat de argint, au precipitat 14,35 g de precipitat alb. Determinați compoziția cantitativă și calitativă a amestecului inițial de gaze. Decizie.

Gazul care arde pentru a forma apă este hidrogenul, care este ușor solubil în apă. Reacționează în lumina soarelui cu o explozie hidrogen cu oxigen, hidrogen cu clor. Evident, în amestecul cu hidrogen era clor, pentru că. HC1 rezultat este foarte solubil în apă și dă un precipitat alb cu AgNO3.

Astfel, amestecul este format din gaze H2 și C1:

1 mol 1 mol

HC1 + AgN03 -» AgCI4-HN03.

x mol 14,35

La prelucrarea a 1 mol de HC1, se formează 1 mol de AgCl, iar la prelucrarea x mol, 14,35 g sau 0,1 mol. Mr(AgCl) = 108 + 2 4- 35,5 = 143,5, M(AgCl) = 143,5 g/mol,

v \u003d - \u003d \u003d 0,1 mol,

x = 0,1 mol de HC1 a fost conținut în soluție. 1 mol 1 mol 2 mol H2 4-C12 2HC1 x mol y mol 0,1 mol

x \u003d y \u003d 0,05 mol (1,12 l) de hidrogen și clor au reacționat pentru a forma 0,1 mol

HC1. Amestecul conținea 1,12 litri de clor, iar hidrogen 1,12 litri + 1,12 litri (exces) = 2,24 litri.

Exemplul 6 Un laborator are un amestec de clorură de sodiu și iodură. 104,25 g din acest amestec au fost dizolvate în apă și un exces de clor a fost trecut prin soluția rezultată, apoi soluția a fost evaporată la sec și reziduul a fost calcinat la greutate constantă la 300 °C.

Masa de substanță uscată s-a dovedit a fi 58,5 g. Determinați compoziția amestecului inițial în procente.

Mr(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5, M(NaCl) = 58,5 g/mol, Mr(Nal) = 127 + 23 = 150 M(Nal) = 150 g/mol.

În amestecul inițial: masa NaCl - x g, masa Nal - (104,25 - x) g.

Când trece printr-o soluție de clorură și iodură de sodiu, iodul este deplasat de acestea. La trecerea reziduului uscat, iodul s-a evaporat. Astfel, numai NaCl poate fi o substanță uscată.

În substanța rezultată: masa de NaCl a originalului x g, masa rezultatului (58,5-x):

2 150 g 2 58,5 g

2Nal + C12 -> 2NaCI + 12

(104,25 - x)g (58,5 - x)g

2 150 (58,5 - x) = 2 58,5 (104,25 x)

x = - = 29,25 (g),

acestea. NaCI în amestec a fost 29,25 g, iar Nal - 104,25 - 29,25 = 75 (g).

Găsiți compoziția amestecului (în procente):

w(Nal) = 100% = 71,9%,

©(NaCl) = 100% - 71,9% = 28,1%.

Exemplul 7 Se dizolvă în apă 68,3 g dintr-un amestec de nitrat, iodură şi clorură de potasiu şi se tratează cu apă cu clor. Ca rezultat, s-au eliberat 25,4 g de iod (neglijându-se solubilitatea în apă). Aceeași soluție a fost tratată cu azotat de argint. Au căzut 75,7 g de sediment. Determinați compoziția amestecului inițial.

Clorul nu interacționează cu nitratul de potasiu și clorura de potasiu:

2KI + C12 -» 2KS1 + 12,

2 mol - 332 g 1 mol - 254 g

Mg (K1) \u003d 127 + 39 - 166,

x = = 33,2 g (KI a fost în amestec).

v(KI) - - = = 0,2 mol.

1 mol 1 mol

KI + AgN03 = Agl + KN03.

0,2 mol x mol

x = = 0,2 mol.

Mr(Agl) = 108 + 127 = 235,

m(Agl) = Mv = 235 0,2 = 47 (r),

atunci va fi AgCl

75,7 g - 47 g = 28,7 g.

74,5 g 143,5 g

KCI + AgN03 = AgCI + KN03

X \u003d 1 L_ \u003d 14,9 (KCl).

Prin urmare, amestecul a conținut: 68,3 - 33,2 - 14,9 = 20,2 g KN03.

Exemplul 8. Pentru a neutraliza 34,5 g de oleum, se consumă 74,5 ml de soluție de hidroxid de potasiu 40%. Câți moli de oxid de sulf (VI) reprezintă 1 mol de acid sulfuric?

Acidul sulfuric 100% dizolvă oxidul de sulf (VI) în orice raport. Compoziția exprimată prin formula H2S04*xS03 se numește oleum. Să calculăm cât hidroxid de potasiu este nevoie pentru a neutraliza H2SO4:

1 mol 2 mol

H2S04 + 2KOH -> K2S04 + 2H20 xl mol y mol

y - 2*x1 mol de KOH este folosit pentru a neutraliza SO3 în oleum. Să calculăm cât de mult KOH este necesar pentru a neutraliza 1 mol de SO3:

1 mol 2 mol

S03 4- 2KOH -> K2SO4 + H20 x2 mol z mol

z - 2 x 2 moli de KOH merg pentru a neutraliza SOg în oleum. Pentru neutralizarea oleum-ului se folosesc 74,5 ml de soluție de KOH 40%, adică. 42 g sau 0,75 mol KOH.

Prin urmare, 2 xl + 2x 2 \u003d 0,75,

98 xl + 80 x2 = 34,5 g,

xl = 0,25 mol H2SO4,

x2 = 0,125 mol SO3.

Exemplul 9 Există un amestec de carbonat de calciu, sulfură de zinc și clorură de sodiu. Dacă 40 g din acest amestec sunt tratate cu un exces de acid clorhidric, se vor elibera 6,72 litri de gaze, a căror interacțiune cu un exces de oxid de sulf (IV) eliberează 9,6 g de sediment. Determinați compoziția amestecului.

Când este expus la un amestec de acid clorhidric în exces, monoxid de carbon (IV) și hidrogen sulfurat ar putea fi eliberat. Doar hidrogenul sulfurat interacționează cu oxidul de sulf (IV), prin urmare, în funcție de cantitatea de precipitat, volumul acestuia poate fi calculat:

CaC03 + 2HC1 -> CaC12 + H20 + C02t(l)

100 g - 1 mol 22,4 l - 1 mol

ZnS + 2HC1 -> ZnCl2 + H2St (2)

97 g - 1 mol 22,4 l - 1 mol

44,8 l - 2 mol 3 mol

2H2S + S02 -» 3S + 2H20 (3)

xl l 9,6 g (0,3 mol)

xl = 4,48 L (0,2 mol) H2S; din ecuațiile (2 - 3) se poate observa că ZnS a fost de 0,2 mol (19,4 g):

2H2S + S02 -> 3S + 2H20.

Evident, monoxidul de carbon (IV) din amestec a fost:

6,72 l - 4,48 l \u003d 2,24 l (CO2).

Sarcinile pentru amestecuri și aliaje sunt un tip foarte comun de sarcini pentru examenul de chimie. Ele necesită o idee clară despre care dintre substanțe intră în reacția propusă în problemă și care nu.

O amestecuri spunem când nu avem una, ci mai multe substanțe (componente) „turnate” într-un singur recipient. Aceste substanțe nu ar trebui să interacționeze între ele.

Concepții greșite și greșeli tipice în rezolvarea problemelor pe un amestec.

Adesea în astfel de probleme se folosește reacția metalelor cu acizi. Pentru a rezolva astfel de probleme, este necesar să știm exact care metale interacționează cu ce acizi și care nu.

Informații teoretice necesare.

Metode de exprimare a compoziției amestecurilor.

Seria electrochimică de tensiuni ale metalelor.

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

Reacțiile metalelor cu acizii.

Produse de recuperare a acidului azotic.

Cu cât metalul este mai activ și cu cât concentrația de acid este mai mică, cu atât mai mult azotul este redus.
Nemetale + conc. acid	Metale inactive (în dreapta fierului) + dil. acid	Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + conc. acid	Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + acid de diluție medie	Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + foarte dil. acid
Pasivare: nu reacționează cu acidul azotic concentrat la rece:
nu reactioneaza cu acid azotic la orice concentrare:

Produse de recuperare a acidului sulfuric.

Metale inactive (în dreapta fierului) + conc. acid Nemetale + conc. acid	Metale alcalino-pământoase + conc. acid	Metale alcaline și zinc + acid concentrat.	Acidul sulfuric diluat se comportă ca un acid mineral normal (cum ar fi acidul clorhidric)
Pasivare: nu reactioneaza cu acid sulfuric concentrat la rece:
nu reactioneaza cu acid sulfuric la orice concentrare:

Reacțiile metalelor cu apa și alcalii.

Atenţie! Multe greșeli în rezolvarea problemelor USE din chimie se datorează faptului că școlarii au o cunoaștere slabă a matematicii. Mai ales pentru tine - material despre cum rezolva probleme pe procente, aliaje si amestecuri.

Exemple de rezolvare a problemelor.

Luați în considerare trei exemple de probleme cu care reacționează amestecurile de metale clorhidric acid:

Exemplul 1Când un amestec de cupru și fier cu o greutate de 20 g a fost expus la un exces de acid clorhidric, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În primul exemplu, cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric, adică hidrogenul este eliberat atunci când acidul reacționează cu fierul. Astfel, cunoscând volumul de hidrogen, putem afla imediat cantitatea și masa fierului. Și, în consecință, fracțiunile de masă ale substanțelor din amestec.

Exemplul 1 soluție.

Răspuns: fier, cupru.

Exemplul 2Sub acțiunea unui exces de acid clorhidric asupra unui amestec de aluminiu și fier cu o greutate de 11 g, s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al doilea exemplu, reacția este ambii metal. Aici, hidrogenul este deja eliberat din acid în ambele reacții. Prin urmare, calculul direct nu poate fi utilizat aici. În astfel de cazuri, este convenabil să se rezolve folosind un sistem foarte simplu de ecuații, luând pentru - numărul de moli ai unuia dintre metale și pentru - cantitatea de substanță a celui de-al doilea.

Exemplul 2 soluție.

1. Aflați cantitatea de hidrogen: mol.
2. Lăsați cantitatea de aluminiu să fie o aluniță, iar fierul o aluniță. Apoi putem exprima prin și cantitatea de hidrogen eliberată:

   - raport molar

3. Cunoaștem cantitatea totală de hidrogen: mol. Deci (aceasta este prima ecuație din sistem).
4. Pentru un amestec de metale, trebuie să exprimi mase prin cantităţi de substanţe. Deci masa aluminiului

   masa de fier

   și masa întregului amestec

   (aceasta este a doua ecuație din sistem).

5. Deci avem un sistem de două ecuații:
   
   Este mult mai convenabil să rezolvi astfel de sisteme prin metoda scăderii, înmulțind prima ecuație cu 18: și scăzând prima ecuație din a doua:

   respectiv,

Răspuns: fier, aluminiu.

Exemplul 316 g dintr-un amestec de zinc, aluminiu și cupru au fost tratate cu un exces de soluție de acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 5,6 l de gaz (n.o.) și 5 g de substanță nu s-au dizolvat. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

În al treilea exemplu, două metale reacționează, dar al treilea metal (cuprul) nu reacționează. Prin urmare, restul de 5 g este masa cuprului. Cantitățile celor două metale rămase - zinc și aluminiu (rețineți că masa lor totală este 16 - 5 = 11 g) pot fi găsite folosind un sistem de ecuații, ca în exemplul nr. 2.

Răspuns la Exemplul 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminiu, 31,25% cupru.

Următoarele trei exemple de sarcini (nr. 4, 5, 6) conțin reacțiile metalelor cu acizii azotic și sulfuric. Principalul lucru în astfel de sarcini este să determinați corect ce metal se va dizolva în el și care nu.

Exemplul 4Un amestec de fier, aluminiu și cupru a fost tratat cu un exces de acid sulfuric concentrat la rece. În același timp, o parte din amestec s-a dizolvat și s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Amestecul rămas a fost tratat cu un exces de soluţie de hidroxid de sodiu. Au degajat 3,36 litri de gaz și au rămas 3 g de reziduu nedizolvat. Determinați masa și compoziția amestecului inițial de metale.

În acest exemplu, amintiți-vă că concentrat la rece acidul sulfuric nu reacționează cu fierul și aluminiul (pasivare), ci reacționează cu cuprul. În acest caz, se eliberează oxid de sulf (IV).

Cu alcali reactioneaza numai aluminiu- metal amfoter (pe lângă aluminiu, zincul și staniul se dizolvă și în alcalii, iar beriliul poate fi încă dizolvat în alcalii concentrate fierbinți).

Exemplul 4 soluție.

1. Doar cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, numărul de moli de gaz: mol

   (conc.)
   (nu uitați că astfel de reacții trebuie egalizate folosind o balanță electronică)

   Deoarece raportul molar dintre cupru și dioxid de sulf, atunci cuprul este, de asemenea, un mol.
   Puteți găsi masa cuprului:

2. Aluminiul reacționează cu o soluție alcalină și se formează un hidroxocomplex de aluminiu și hidrogen:
3. Numărul de moli de hidrogen: mol, raportul molar dintre aluminiu și hidrogen și, prin urmare

   Molie.

   Greutate aluminiu:

4. Restul este fier, cântărind 3 g. Puteți găsi masa amestecului: g.
5. Fracțiile de masă ale metalelor:

Răspuns: cupru, aluminiu, fier.

Exemplul 521,1 g dintr-un amestec de zinc şi aluminiu au fost dizolvate în 565 ml de soluţie de acid azotic conţinând 20 gr. % HNO3 şi având o densitate de 1,115 g/ml. Volumul gazului eliberat, care este o substanță simplă și singurul produs al reducerii acidului azotic, a fost de 2.912 l (n.o.). Determinați compoziția soluției rezultate în procente de masă. (RCTU)

Textul acestei probleme indică clar produsul reducerii azotului - „substanță simplă”. Deoarece acidul azotic nu produce hidrogen cu metale, este azot. Ambele metale dizolvate în acid.

Problema se referă nu la compoziția amestecului inițial de metale, ci la compoziția soluției obținute în urma reacțiilor. Acest lucru face sarcina mai dificilă.

Exemplul 5 soluție.

1. Determinați cantitatea de substanță gazoasă: mol.
2. Determinăm masa soluției de acid azotic, masa și cantitatea de substanță dizolvată:

   cârtiță

   Vă rugăm să rețineți că, deoarece metalele s-au dizolvat complet, înseamnă - doar suficient acid(aceste metale nu reactioneaza cu apa). În consecință, va fi necesar să se verifice Există prea mult acid?, și cât de mult rămâne după reacție în soluția rezultată.

3. Compunem ecuațiile de reacție ( nu uita de balanta electronica) și, pentru comoditatea calculelor, luăm ca - cantitatea de zinc și pentru - cantitatea de aluminiu. Apoi, în conformitate cu coeficienții din ecuații, azotul din prima reacție va fi un mol, iar în a doua - un mol:
4. Apoi, ținând cont de faptul că masa amestecului de metale este g, masele lor molare sunt g/mol pentru zinc și g/mol pentru aluminiu, obținem următorul sistem de ecuații:

   
   - cantitatea de azot
   este masa unui amestec de două metale

   Este convenabil să rezolvi acest sistem înmulțind prima ecuație cu 90 și scăzând prima ecuație din a doua.

   Deci cârtiță

   Deci cârtiță

   Să verificăm masa amestecului:

   G.
   

5. Acum să trecem la compoziția soluției. Va fi convenabil să rescrieți din nou reacțiile și să scrieți peste reacții cantitățile tuturor substanțelor reacţionate și formate (cu excepția apei):
6. Următoarea întrebare este: acid azotic a rămas în soluție și cât a mai rămas? Conform ecuațiilor de reacție, cantitatea de acid care a reacționat: mol,

   acestea. acidul era în exces și îi puteți calcula restul în soluție:

   Molie.

7. Deci in Soluție finală contine:

   azotat de zinc în cantitate de moli:

   azotat de aluminiu în cantitate de moli:

   exces de acid azotic în cantitate de moli:

8. Care este masa soluției finale?Reamintim că masa soluției finale este formată din acele componente pe care le-am amestecat (soluții și substanțe) minus acei produși de reacție care au părăsit soluția (precipitate și gaze):
   

   Apoi, pentru sarcina noastră:

   Greutatea soluției acide + greutatea aliajului metalic - greutatea azotului

   Exemplul 6La prelucrarea g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-a eliberat l de gaz (n.o.), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, l de gaz (n.o.) . Determinați compoziția amestecului inițial. (RCTU)

   Când rezolvăm această problemă, trebuie să ne amintim, în primul rând, că acidul azotic concentrat cu un metal inactiv (cuprul) dă, iar fierul și aluminiul nu reacţionează cu el. Acidul clorhidric, pe de altă parte, nu reacționează cu cuprul.

   Răspuns de exemplu 6: cupru, fier, aluminiu.

   Sarcini pentru soluție independentă.

   1. Probleme simple cu două componente ale amestecului.

   1-1. Un amestec de cupru și aluminiu cu o masă de g a fost tratat cu o soluție de acid azotic și s-a eliberat l de gaz (n.a.). Determinați fracția de masă a aluminiului din amestec.

   1-2. Un amestec de cupru și zinc cântărind g a fost tratat cu o soluție alcalină concentrată. În acest caz, s-a eliberat l de gaz (n.y.). Calculați fracția de masă a zincului din amestecul inițial.

   1-3. Un amestec de magneziu și oxid de magneziu, cântărind g, a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat. Totodată, s-a eliberat l de gaz (n.a.s.). Găsiți fracția de masă a magneziului din amestec.

   1-4. Un amestec de zinc și oxid de zinc cântărind g a fost dizolvat în acid sulfuric diluat. S-a obţinut sulfat de zinc cu o masă de g. Calculaţi fracţia de masă a zincului din amestecul iniţial.

   1-5. Sub acțiunea unui amestec de pulberi de fier și zinc cu o masă de g pe un exces de soluție de clorură de cupru (II), s-a format g de cupru. Determinați compoziția amestecului inițial.

   1-6. Ce soluție de masă de acid clorhidric va fi necesară pentru a dizolva complet g dintr-un amestec de zinc cu oxid de zinc, dacă se eliberează hidrogen cu un volum de l (n.o.)?

   1-7. Când se dizolvă în acid azotic diluat, g dintr-un amestec de fier și cupru eliberează oxid azotic (II) cu un volum de l (n.o.). Determinați compoziția amestecului inițial.

   1-8. La dizolvarea g dintr-un amestec de pilitură de fier și aluminiu într-o soluție de acid clorhidric (g / ml), s-a eliberat l de hidrogen (n.o.). Aflați fracțiunile de masă ale metalelor din amestec și determinați volumul de acid clorhidric consumat.

   2. Sarcinile sunt mai complexe.

   2-1. Un amestec de calciu și aluminiu cântărind g a fost calcinat fără acces la aer cu un exces de pulbere de grafit. Produsul de reacție a fost tratat cu acid clorhidric diluat și a fost eliberat 1 gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.

   2-2. Pentru a dizolva g dintr-un aliaj de magneziu cu aluminiu, s-a folosit o soluție ml de acid sulfuric (g/ml). Excesul de acid a reacţionat cu ml soluţie mol/l de bicarbonat de potasiu. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din aliaj și volumul de gaz (N.O.) eliberat în timpul dizolvării aliajului.

   2-3. La dizolvarea g dintr-un amestec de fier și oxid de fier (II) în acid sulfuric și evaporarea soluției la sec, s-au format g sulfat feros, sulfat de fier heptahidrat (II). Determinați compoziția cantitativă a amestecului inițial.

   2-4. Când fierul (g) a reacţionat cu clorul, s-a format un amestec de cloruri de fier (II) şi (III) (g) Calculaţi masa clorurii de fier (III) din amestecul rezultat.

   2-5. Care a fost fracția de masă a potasiului în amestecul său cu litiu, dacă, în urma tratării acestui amestec cu un exces de clor, s-a format un amestec în care a fost fracțiunea de masă a clorurii de potasiu?

   2-6. După tratarea cu un exces de brom al unui amestec de potasiu și magneziu cu o masă totală de g, masa amestecului rezultat de solide s-a dovedit a fi g. Acest amestec a fost tratat cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, după care precipitatul a fost separat și calcinat până la greutate constantă. Calculați masa reziduului rezultat.

   2-7. Un amestec de litiu și sodiu cu o masă totală de g a fost oxidat cu un exces de oxigen; în total, s-a consumat l (n.o.). Amestecul rezultat a fost dizolvat în soluția i-a de acid sulfuric. Calculați fracțiile de masă ale substanțelor din soluția rezultată.

   2-8. Un aliaj de aluminiu și argint a fost tratat cu un exces de soluție concentrată de acid azotic, reziduul a fost dizolvat în acid acetic. Volumele de gaze eliberate în ambele reacții, măsurate în aceleași condiții, s-au dovedit a fi egale între ele. Calculați fracțiunile de masă ale metalelor din aliaj.

   3. Trei metale și sarcini complexe.

   3-1. La prelucrarea g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-a eliberat l de gaz. Același volum de gaz este de asemenea eliberat atunci când același amestec de aceeași masă este tratat cu un exces de acid sulfuric diluat (N.O.). Determinați compoziția amestecului inițial în procente de masă.

   3-2. g dintr-un amestec de fier, cupru și aluminiu, interacționând cu un exces de acid sulfuric diluat, eliberează l de hidrogen (n.o.). Determinați compoziția amestecului în procente de masă dacă clorurarea aceleiași probe de amestec necesită l clor (n.o.).

   3-3. Pilitura de fier, zinc și aluminiu sunt amestecate într-un raport molar (în ordinea enumerată). g din acest amestec au fost tratate cu un exces de clor. Amestecul de cloruri rezultat a fost dizolvat în ml apă. Determinați concentrația de substanțe în soluția rezultată.

   3-4. Un aliaj de cupru, fier și zinc cu masa de g (masele tuturor componentelor sunt egale) a fost plasat într-o soluție de acid clorhidric cu masa de g. Calculați fracțiunile de masă ale substanțelor din soluția rezultată.

   3-5. g dintr-un amestec format din siliciu, aluminiu și fier, a fost tratat cu încălzire cu un exces de hidroxid de sodiu, în timp ce s-a eliberat 1 l de gaz (n.o.). Sub acțiunea unui amestec de acid clorhidric în exces asupra unei astfel de mase, se eliberează l de gaz (n.o.). Determinați masele de substanțe din amestecul inițial.

   3-6. Când un amestec de zinc, cupru și fier a fost tratat cu un exces de soluție alcalină concentrată, a fost eliberat gaz, iar masa reziduului nedizolvat s-a dovedit a fi de câteva ori mai mică decât masa amestecului inițial. Acest reziduu a fost tratat cu un exces de acid clorhidric, iar volumul gazului eliberat s-a dovedit a fi egal cu volumul gazului eliberat în primul caz (volumele au fost măsurate în aceleași condiții). Calculați fracțiunile de masă ale metalelor din amestecul inițial.

   3-7. Există un amestec de calciu, oxid de calciu și carbură de calciu cu un raport molar al componentelor (în ordinea enumerată). Care este volumul minim de apă care poate intra în interacțiune chimică cu un astfel de amestec de masă r?

   3-8. Un amestec de crom, zinc și argint cu o masă totală de g a fost tratat cu acid clorhidric diluat, masa reziduului nedizolvat a fost egală cu g. Masa precipitatului format s-a dovedit a fi egală cu g. Calculați fracțiile de masă ale metalelor din amestecul inițial.

   Răspunsuri și comentarii la sarcini pentru soluții independente.

   1-1. (aluminiul nu reacționează cu acidul azotic concentrat); și; (cromul, dizolvat în acid clorhidric, se transformă în clorură de crom (II), care, sub acțiunea bromului în mediu alcalin, se transformă în cromat; la adăugarea unei sare de bariu se formează cromat de bariu insolubil)

   
   

   Compoziția amestecului inițial pentru producerea pietrei artificiale. (Galerie foto „Tehnologiile noastre” pe pagina cu același nume. Ceea ce este inclus în compoziția piatră de parament artificială produsă pe matrițe elastice flexibile. În esență, piatra decorativă de parament despre care vorbim este un nisip tipic pe bază de ciment Portland beton, realizat prin vibroturnare în matrici elastice speciale flexibile - modelate și special colorate. Luați în considerare principalele componente ale amestecului de beton pentru producerea pietrei artificiale de parament prin vibroturnare. Liantul este baza oricărei pietre de parament artificial. În acest caz, acesta este cimentul Portland de calitate M-400 sau M-500. Pentru a ne asigura că calitatea betonului rămâne constant ridicată, vă recomandăm să folosiți numai ciment „proaspăt” (după cum știți, își pierde rapid proprietățile în timp și din cauza depozitării necorespunzătoare) de același producător cu o bună reputație.Pentru producția de piatră decorativă de față, atât obișnuită, ciment gri și și alb. ciment. În natură, există o serie de culori și nuanțe care pot fi replicate doar pe cimentul alb. În alte cazuri, se folosește portland gri (din motive de fezabilitate economică).

   Mulți producători autohtoni de piatră artificială au folosit recent în mod activ gipsul ca liant. În același timp, ei susțin că produsele lor sunt beton de argilă expandată. Și, de regulă, betonul de argilă expandată este într-adevăr prezentat la standurile companiilor. Dar există un punct care determină comportamentul producătorilor de piatră artificială de fațare. Costul matrițelor de injecție elastice flexibile care vă permit să repetați cu exactitate textura pietrei este foarte mare.

   Iar daca se respecta tehnologia, rulajul matritelor de injectie, adica timpul de la turnarea betonului pana la momentul decaparii produsului, este de 10-12 ore, fata de 30 de minute pe tencuiala. Acesta este ceea ce determină companiile să folosească gipsul ca liant. Și prețul gipsului este de cel puțin cinci ori mai mic decât prețul cimentului alb. Toate acestea oferă companiilor super profituri. Dar prețul de emisiune pentru utilizatorul final este foarte mare! Rezistența extrem de scăzută la îngheț și rezistența unor astfel de produse nu vă vor permite să vă bucurați de vederea fațadelor pentru o lungă perioadă de timp.

   În fotografiile prezentate, produsul din ipsos este la un an de la instalare. Mai multe fisuri și fracturi sunt clar vizibile. Prin urmare, utilizarea acestui material la scară industrială este dificilă. Pe baza sarcinilor cu care ne confruntăm, preferăm să producem piatră artificială de parament - un material care este aproape de piatra naturală în ceea ce privește duritatea și proprietățile de abraziune, potrivit atât pentru placarea exterioară, cât și pentru cea interioară, mai degrabă decât decorațiuni care sunt fragile și capricioase pentru apă. Material de umplutură. În funcție de tipul de umplutură utilizat, piatra artificială de parament pe bază de ciment poate fi „grea” (2-2,4 g/cm3) sau „ușoară” (aproximativ 1,6 g/cm3). În mod ideal, betonul greu este utilizat pentru producția de piatră de pavaj, plăci de pavaj decorative, borduri, cadre de soclu și piatră de interior. Pentru producția de piatră artificială de parament folosită pentru decorarea exterioară, se folosește beton ușor.

   Aproximativ asta fac producătorii care lucrează pe tehnologia americană. În regiuni, din păcate, se folosește predominant betonul greu. Desigur, este mult mai ușor să faci o piatră decorativă pe nisip, dar o piatră ușoară va fi întotdeauna de preferat pentru consumator. Este doar o chestiune de alegere. Pentru producerea pietrei artificiale grele de parament se folosește nisip de cuarț grosier cu o fracțiune de 0,63-1,5 mm (folosirea nisipului fin înrăutățește caracteristicile de rezistență ale betonului) și, după caz, piatră fină sfărâmată, de exemplu, marmură, de o fracţiune de 5-10 mm. Piatra de parament „ușoară” este realizată din nisip de argilă expandată. Dar în producția de piatră artificială de fațare pe argilă expandată, trebuie luat în considerare următorul factor. În iulie 2001, am primit informații de la clienți despre apariția unor „împușcături” pe suprafața produselor (beton ușor) (umflarea punctată a materialului alb). În urma consultărilor cu specialiști, s-a constatat că „împușcăturile” apar ca urmare a degradarii incluziunilor de var din argila expandată.

   Atunci când calciul liber interacționează cu umiditatea (apa sau vaporii acesteia), are loc o reacție chimică însoțită de o creștere a volumului boabelor de calciu libere, rezultând așa-numitul efect „împușcat”. CaO + H2O \u003d Ca (OH) 2 + CO2 \u003d CaCO3 Particularitatea acestei reacții chimice este că durează foarte mult timp - până la 6 luni. Producătorii de argilă expandată produc produse în conformitate cu GOST, care permite prezența boabelor de var până la 3% din masa totală. Efectul „împuşcăturilor” reduce proprietăţile de consum ale produselor, astfel încât sarcina a fost găsirea unui nou material de umplutură pentru producţia de beton uşor.

   S-a observat ca reactia de dezintegrare a varului determina degradarea suprafetei produsului NUMAI in decorarea interioara. La utilizarea produselor pentru finisarea soclurilor și fațadelor clădirilor, nu se observă deteriorarea vizibilă a materialului de finisare. Potrivit declarațiilor angajatului NIIZhB, degradarea de var este nivelată atunci când se utilizează produse pentru decorarea exterioară a clădirilor. În legătură cu identificarea acestui model, din august 2001, produsele pentru lucrări de interior au fost produse nu pe argilă expandată, ci pe un alt agregat (mai greu). Pentru a trece la un singur umplutură, oferim următoarele soluții la această problemă: 1. Utilizați argilă expandată zdrobită cu o fracțiune de cel puțin 2 cm ca umplutură 2. Creați haldele de argilă expandată cu expunere într-o zonă deschisă timp de cel puțin 6 -9 luni.

   3. Crearea unui material de umplutură neuniform din nisip de cuarț și a unui material de umplutură artificial mai ușor. 4. Utilizarea zgurii ponce. totuși, densitatea în vrac a produsului finit va crește la 1800-2000 kg/m3. Agregatul ușor trebuie să îndeplinească următoarele cerințe. greutatea în vrac este de aproximativ 600 kg/m3. nisip dintr-o fracție de 0-0,5 cm sau 0-1 cm (prezența unei fracțiuni fine de 15% în volum. Rezistența la compresiune de 18 kg/cm (indice de argilă expandată. Absorbție de apă până la 25% (indice de argilă expandată). În producția de piatră artificială de parament, plăci de pavaj decorative), produse arhitecturale mici pe matrițe elastice flexibile, se pot utiliza următoarele materiale de umplutură: Zgură ponce, Zgură granulată, Piatră sfărâmată și nisip de zgură, Sticlă spumă, Nisip perlit expandat, Perlit expandat rigid , Vermoculit expandat, Polistiren expandat, Nisip de cuarț îmbogățit, Așchii de marmură, Nisip de construcții (alb), Nisip de turnare, Piatră ponce vulcanică.Pigmenti și coloranți.Cea mai importantă componentă a unei pietre decorative de parament sunt pigmenții (coloranții) folosiți.Abili sau inepți. utilizarea coloranților afectează în mod direct aspectul produsului final.În mâinile experimentate, betonul obișnuit se transformă în ceva complet imposibil de distins de piatra naturală „sălbatică”. Cum să realizezi acest lucru? Pentru colorarea cimentului se folosesc pigmenti minerali anorganici (titan, fier, oxizi de crom) si coloranti speciali rezistenti la lumina si intemperii. Producătorii cu experiență aleg de obicei coloranți de la companii precum Bayer, Du Pont, Kemira și altele nu mai puțin reputate. Acest lucru se datorează nu numai calității constant înalte a produselor lor, ci și gamei lor largi de produse. Deci, Bayer oferă câteva zeci de pigmenți de oxizi de fier. Combinându-le între ele, puteți alege aproape orice nuanță de culoare dorită. Deci, cimentul Portland, nisipul de argilă expandată și pigmenții sunt compoziția principală a pietrei artificiale. Mulți producători de produse din beton arhitectural se limitează la acest lucru, în ciuda faptului că există un număr mare de diverși aditivi în cimenturi pentru a îmbunătăți anumite caracteristici. În orice oraș important, puteți găsi furnizori de aditivi autohtoni și importați pentru beton. Acestea sunt diverși superplastifianți care îmbunătățesc lucrabilitatea și măresc rezistența betonului; aditivi polimer-latex care au un efect benefic asupra durabilității betonului; acceleratori de întărire a betonului și aditivi care antrenează aer; hidrofuge volumetrice, reducând de multe ori absorbția de apă (utile pentru fațadă, subsol și piatră de pavaj); fibre chimice pentru armarea dispersată, care mărește dramatic rezistența la fisurare și multe altele. Pentru a utiliza oricare dintre acești aditivi sau nu - decideți singuri, vrem doar să vă recomandăm utilizarea compușilor de impregnare de protecție pentru tratarea suprafeței pietrei decorative de parament. Hidrofugătorul selectat corespunzător pentru beton va obține următoarele rezultate. va crește estetica percepției pietrei și va elimina „prăfuirea” - o trăsătură caracteristică oricărui beton de ciment. va crește durata de viață a pietrei de fațadă (în acest caz, procesul de distrugere a betonului decorativ afectează în primul rând saturația culorii cu mult înainte de apariția primelor semne de distrugere, motiv pentru care este expunerea particulelor de agregate pe suprafața frontală). a pietrei.Va reduce drastic riscul de eflorescență la suprafața pietrei, care reprezintă un adevărat dezastru pentru betoanele decorative pe bază de ciment, motiv pentru care ar trebui să li se acorde cea mai mare atenție.