Растворимость солей в воде при комнатной температуре

Соль можно определить как соединение, которое образуется в результате реакции между кислотой и основанием, но не является водой. В данном разделе будут рассмотрены те свойства солей, которые связаны с ионными равновесиями.

РЕАКЦИИ СОЛЕЙ В ВОДЕ

Несколько позже будет показано, что растворимость - это относительное понятие. Однако для целей предстоящего обсуждения мы можем грубо подразделить все соли на растворимые и нерастворимые в воде.

Некоторые соли при растворении в воде образуют нейтральные растворы. Другие соли образуют кислые либо щелочные растворы. Это обусловлено протеканием обратимой реакции между ионами соли и водой, в результате которой образуются сопряженные кислоты либо основания. Окажется ли раствор соли нейтральным, кислым или щелочным-зависит от типа соли. В этом смысле существуют четыре типа солей.

Соли, образуемые сильными кислотами и слабыми основаниями. Соли этого типа при растворении в воде образуют кислый раствор. В качестве примера приведем хлорид аммония При растворении этой соли в воде ион аммония действует как кислота, отдавая протон воде

Избыточное количество ионов образуемое в этом процессе, обусловливает кислые свойства раствора.

Соли, образуемые слабой кислотой и сильным основанием. Соли этого типа при растворении в воде образуют щелочный раствор. В качестве примера приведем ацетат натрия Ацетат-ион действует как основание, акцептируя протон у воды, которая выступает в этом случае в роли кислоты:

Избыточное количество ионов ОН образующихся в этом процессе, обусловливает щелочные свойства раствора.

Соли, образуемые сильными кислотами и сильными основаниями. При растворении в воде солей этого типа образуется нейтральный раствор. В качестве примера приведем хлорид натрия При растворении в воде эта соль полностью ионизируется, и, следовательно, концентрация ионов оказывается равной концентрации ионов Поскольку ни тот, ни другой ион не вступает в кислотно-основные реакции с водой, в

растворе не происходит образования избыточного количества ионов либо ОН Поэтому раствор оказывается нейтральным.

Соли, образуемые слабыми кислотами и слабыми основаниями. Примером солей такого типа является ацетат аммония. При растворении в воде ион аммония реагирует с водой как кислота, а ацетат-ион реагирует с водой как основание. Обе эти реакции описаны выше. Водный раствор соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, может быть слабокислым, слабощелочным либо нейтральным в зависимости от относительных концентраций ионов образуемых в результате реакций катионов и анионов соли с водой. Это зависит от соотношения между значениями констант диссоциации катиона и аниона.

Вода – одно из главных химических соединений на нашей планете. К одному из самых интересных её свойств относится способность образовывать водные растворы. А во многих сферах науки и техники растворимость соли в воде играет немаловажную роль.

Под растворимостью понимают способность различных веществ образовывать с жидкостями – растворителями – однородные (гомогенные) смеси. Именно объём материала, который используется для растворения и образования насыщенного раствора, обуславливает его растворимость, сопоставимую с массовой долей этого вещества или его количеством в концентрированном растворе.

По способности растворяться соли классифицируются следующим образом:

• к растворимым относятся вещества, которые можно растворить в 100 г воды больше 10 г;
• к малорастворимым принадлежат те, количество которых в растворителе не превышает 1 г;
• концентрация нерастворимых в 100 г воды меньше 0,01.

В том случае, когда полярность вещества, используемого для растворения, аналогична полярности растворителя, оно является растворимым. При разных полярностях, скорее всего, развести вещество не представляется возможным.

Как происходит растворение

Если говорить о том, растворяется ли соль в воде, то для большинства солей это справедливое утверждение. Существует специальная таблица, в соответствии с которой можно точно определить величину растворимости. Так как вода – универсальный растворитель, она хорошо смешивается с другими жидкостями, газами, кислотами и солями.

Один из самых наглядных примеров растворения твёрдого вещества в воде можно наблюдать практически каждый день на кухне, во время приготовления блюд с использованием поваренной соли. Так почему соль растворяется в воде?

Из школьного курса химии многие помнят, что молекулы воды и соли являются полярными. Это означает, что их электрические полюса противоположны, что обусловливает высокую диэлектрическую проницаемость. Молекулы воды окружают ионы другого вещества, например, как в рассматриваемом нами случае, NaCl. При этом образуется жидкость, являющаяся однородной по своей консистенции.

Влияние температуры

Существуют некоторые факторы, оказывающие влияние на растворимость солей. В первую очередь это температура растворителя. Чем она выше, тем большим является значение коэффициента диффузии частичек в жидкости, а массообмен происходит быстрее.

Хотя, например, растворимость в воде поваренной соли(NaCl) от температуры практически не зависит, поскольку коэффициент её растворимости – 35,8 при t 20° С и 38,0 при 78° С. А вот сульфат меди (CaSO4) при повышении температуры воды растворяется хуже.

К другим факторам, которые влияют на растворимость, относятся:

1. Размер растворяемых частиц – при большей площади разделения фаз растворение происходит быстрее.
2. Процесс перемешивания, который при интенсивном выполнении способствует более эффективному массообмену.
3. Наличие примесей: одни ускоряют процесс растворения, а другие, затрудняя диффузию, снижают скорость протекания процесса.

Видео про механизм растворения соли

Соль можно определить как соединение, которое образуется в результате реакции между кислотой и основанием, но не является водой. В данном разделе будут рассмотрены те свойства солей, которые связаны с ионными равновесиями.

реакции солей в воде

Несколько позже будет показано, что растворимость-это относительное понятие. Однако для целей предстоящего обсуждения мы можем грубо подразделить все соли на растворимые и нерастворимые в воде.

Некоторые соли при растворении в воде образуют нейтральные растворы. Другие соли образуют кислые либо щелочные растворы. Это обусловлено протеканием обратимой реакции между ионами соли и водой, в результате которой образуются сопряженные кислоты либо основания. Окажется ли раствор соли нейтральным, кислым или щелочным-зависит от типа соли. В этом смысле существуют четыре типа солей.

Соли, образуемые сильными кислотами и слабыми основаниями. Соли этого типа при растворении в воде образуют кислый раствор. В качестве примера приведем хлорид аммония NH4Cl. При растворении этой соли в воде ион аммония действует как

Избыточное количество ионов H3O+, образуемое в этом процессе, обусловливает кислые свойства раствора.

Соли, образуемые слабой кислотой и сильным основанием. Соли этого типа при растворении в воде образуют щелочный раствор. В качестве примера приведем ацетат натрия CH3COONa1 Ацетат-ион действует как основание, акцептируя протон у воды, которая выступает в этом случае в роли кислоты:

Избыточное количество ионов ОН-, образующихся в этом процессе, обусловливает щелочные свойства раствора.

Соли, образуемые сильными кислотами и сильными основаниями. При растворении в воде солей этого типа образуется нейтральный раствор. В качестве примера приведем хлорид натрия NaCl. При растворении в воде эта соль полностью ионизируется, и, следовательно, концентрация ионов Na+ оказывается равной концентрации ионов Cl-. Поскольку ни тот, ни другой ион не вступает в кислотно-основные реакции с водой, в растворе не происходит образования избыточного количества ионов H3O+ либо ОН. Поэтому раствор оказывается нейтральным.

Соли, образуемые слабыми кислотами и слабыми основаниями. Примером солей такого типа является ацетат аммония. При растворении в воде ион аммония реагирует с водой как кислота, а ацетат-ион реагирует с водой как основание. Обе эти реакции описаны выше. Водный раствор соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, может быть слабокислым, слабощелочным либо нейтральным в зависимости от относительных концентраций ионов H3O+ и ОН-, образуемых в результате реакций катионов и анионов соли с водой. Это зависит от соотношения между значениями констант диссоциации катиона и аниона.

В повседневной жизни люди редко сталкиваются с Большинство предметов представляют собой смеси веществ.

Раствор - это в которой компоненты равномерно смешались. Есть несколько их видов по размеру частиц: грубодисперсные системы, молекулярные растворы и коллоидные системы, которые часто называют золи. В этой статье речь идет о молекулярных (или Растворимость веществ в воде - одно из главных условий, влияющих на образование соединений.

Растворимость веществ: что это и зачем нужно

Чтобы разобраться в этой теме, нужно знать, и растворимость веществ. Простым языком, это способность вещества соединяться с другим и образовывать однородную смесь. Если подходить с научной точки зрения, можно рассмотреть более сложное определение. Растворимость веществ - это их способность образовывать с одним или более веществами гомогенные (или гетерогенные) составы с дисперсным распределением компонентов. Существует несколько классов веществ и соединений:

• растворимые;
• малорастворимые;
• нерастворимые.

О чем говорит мера растворимости вещества

Содержание вещества в насыщенной смеси - это мера его растворимости. Как сказано выше, у всех веществ она разная. Растворимые - это те, которые могут развести более 10 г себя на 100 г воды. Вторая категория - менее 1 г при тех же условиях. Практически нерастворимые - это те, в смесь которых переходит менее 0,01 г компонента. В этом случае вещество не может передавать воде свои молекулы.

Что такое коэффициент растворимости

Коэффициент растворимости (k) - это показатель, максимальной массы вещества (г), которая может развестись в 100 г воды или другого вещества.

Растворители

В данном процессе участвуют растворитель и растворенное вещество. Первый отличается тем, что изначально он пребывает в таком же агрегатном состоянии, что и конечная смесь. Как правило, он взят в большем количестве.

Однако многие знают, что в химии вода занимает особое место. Для нее существуют отдельные правила. Раствор, в котором присутствует H 2 O называется водным. Когда говорится о них, жидкость является экстрагентом и тогда, когда она в меньшем количестве. В пример можно привести 80%-ный раствор азотной кислоты в воде. Пропорции здесь не равны Хоть доля воды меньше, чем кислоты, вещество называть 20%-ным раствором воды в азотной кислоте некорректно.

Существуют смеси, в которых отсутствует H 2 O. Они будут носить имя неводная. Подобные растворы электролита представляют собой ионные проводники. Они содержащие один или смеси экстрагентов. В их состав входят ионы и молекулы. Они используются в таких отраслях, как медицина, производство бытовой химии, косметики и в другие направления. Они могут сочетать в себе несколько нужных веществ с различной растворимостью. Компоненты многих средств, которые применяются наружно, являются гидрофобными. Иными словами, они плохо взаимодействуют с водой. В таких могут быть летучими, нелетучими и комбинированными. Органические вещества в первом случае хорошо растворяют жиры. К летучим относятся спирты, углеводороды, альдегиды и другие. Они часто входят в состав бытовой химии. Нелетучие чаще всего применяются для изготовления мазей. Это жирные масла, жидкий парафин, глицерин и прочие. Комбинированные - это смесь летучих и нелетучих, например, этанол с глицерином, глицерин с димексидом. Также они могут содержать воду.

Виды растворов по степени насыщенности

Насыщенный раствор - это смесь химических веществ, содержащая максимальную концентрацию одного вещества в растворителе при определенной температуре. Дальше оно разводиться не будет. В препарате твёрдого вещества заметно выпадение осадка, который находится в динамическом равновесии с ним. Под этим понятием подразумевается состояние, сохраняющееся во времени вследствие его протекания одновременно в двух противоположных направлениях (прямая и обратная реакции) с одинаковой скоростью.

Если вещество при постоянной температуре все еще может разлагаться, то этот раствор - ненасыщенный. Они устойчивы. Но если в них продолжать добавлять вещество, то оно будет разводиться в воде (или другой жидкости), пока не достигнет максимальной концентрации.

Еще один вид - перенасыщенный. В нем содержится больше растворенного вещества, чем может быть при постоянной температуре. Из-за того, что они находятся в неустойчивом равновесии, при физическом воздействии на них происходит кристаллизация.

Как отличить насыщенный раствор от ненасыщенного?

Это сделать достаточно просто. Если вещество - твердое, то в насыщенном растворе можно увидеть осадок. При этом экстрагент может загустевать, как, например, в насыщенном составе вода, в которую добавили сахар.
Но если изменить условия, повысить температуру, то он перестанет считаться насыщенным, так как при более высокой температуре максимальная концентрация этого вещества будет другой.

Теории взаимодействия компонентов растворов

Существует три теории относительно взаимодействия элементов в смеси: физическая, химическая и современная. Авторы первой - Сванте Август Аррениус и Вильгельм Фридрих Оствальд. Они предположили, что вследствие диффузии частицы растворителя и растворённого вещества равномерно распределились по всему объему смеси, но взаимодействия между ними нет. Химическая теория, которую выдвинул Дмитрий Иванович Менделеев, ей противоположна. Согласно ей, в результате химического взаимодействия между ними формируются неустойчивые соединения постоянного или переменного состава, которые называются сольваты.

В настоящее время используется объединенная теория Владимира Александровича Кистяковского и Ивана Алексеевича Каблукова. Она совмещает физическую и химическую. Современная теория гласит, что в растворе существуют как не взаимодействующие частицы веществ, так и продукты их взаимодействия - сольваты, существование которых доказывал Менделеев. В случае, когда экстрагент - вода, их называют гидратами. Явление, при котором образуются сольваты (гидраты) носит имя сольватация (гидратация). Она воздействует на все физико-химические процессы и меняет свойства молекул в смеси. Сольватация происходит благодаря тому, что сольватная оболочка, состоящая из тесно связанных с ней молекул экстрагента, окружает молекулу растворенного вещества.

Факторы, влияющие на растворимость веществ

Химический состав веществ. Правило "подобное притягивает подобное" распространяется и на реагенты. Схожие по физическим и химическим свойствам вещества могут взаимно растворяться быстрее. Например, неполярные соединения хорошо взаимодействуют с неполярными. Вещества с полярными молекулами или ионным строением разводятся в полярных, например, в воде. В ней разлагаются соли, щёлочи и другие компоненты, а неполярные - наоборот. Можно привести простой пример. Для приготовления насыщенного раствора сахара в воде потребуется большее количество вещества, чем в случае с солью. Как это понимать? Проще говоря, вы можете развести гораздо больше сахара в воде, чем соли.

Температура. Чтобы увеличить растворимость твердых веществ в жидкостях, нужно увеличить температуру экстрагента (работает в большинстве случаев). Можно продемонстрировать такой пример. Если положить щепотку хлорида натрия (соль) в холодную воду, то данный процесс займет много времени. Если проделать то же самое с горячей средой, то растворение будет проходить гораздо быстрее. Это объясняется тем, что вследствие повышения температуры возрастает кинетическая энергия, значительное количество которой часто тратится на разрушение связей между молекулами и ионами твёрдого вещества. Однако, когда повышается температура в случае с солями лития, магния, алюминия и щелочами, их растворимость понижается.

Давление. Этот фактор влияет только на газы. Их растворимость увеличивается при повышении давления. Ведь объём газов сокращается.

Изменение скорости растворения

Не стоит путать этот показатель с растворимостью. Ведь на изменение этих двух показателей влияют разные факторы.

Степень раздробленности растворяемого вещества. Этот фактор влияет на растворимость твердых веществ в жидкостях. В цельном (кусковом) состоянии состав разводится дольше, чем тот, который разбит на мелкие куски. Приведем пример. Цельный кусок соли будет растворяться в воде намного дольше, чем соль в виде песка.

Скорость помешивания. Как известно, этот процесс можно катализировать с помощью помешивания. Его скорость также важна, потому что чем она больше, тем быстрее растворится вещество в жидкости.

Для чего нужно знать растворимость твердых веществ в воде?

Прежде всего, подобные схемы нужны, чтобы правильно решать химические уравнения. В таблице растворимости есть заряды всех веществ. Их необходимо знать для правильной записи реагентов и составления уравнения химической реакции. Растворимость в воде показывает, может ли соль или основание диссоциировать. Водные соединения, которые проводят ток, имеют в своем составе сильные электролиты. Есть и другой тип. Те, которые плохо проводят ток, считаются слабыми электролитами. В первом случае компоненты представляют собой вещества, полностью ионизованные в воде. Тогда как слабые электролиты проявляют этот показатель лишь в небольшой степени.

Уравнения химической реакции

Есть несколько видов уравнений: молекулярный, полный ионный и краткий ионный. По сути последний вариант - сокращённая форма молекулярного. Это окончательный ответ. В полном уравнении записаны реагенты и продукты реакции. Теперь наступает очередь таблицы растворимости веществ. Для начала надо проверить, является ли реакция осуществимой, то есть выполняется ли одно из условий проведения реакции. Их всего 3: образование воды, выделение газа, выпадение осадка. Если два первых условия не соблюдаются, нужно проверить последнее. Для этого нужно посмотреть в таблицу растворимости и выяснить, есть ли в продуктах реакции нерастворимая соль или основание. Если оно есть, то это и будет осадок. Далее таблица потребуется для записи ионного уравнения. Так как все растворимые соли и основания - сильные электролиты, то они будут распадаться на катионы и анионы. Далее сокращаются несвязанные ионы, и уравнение записывается в кратком виде. Пример:

1. K 2 SO 4 +BaCl 2 =BaSO 4 ↓+2HCl,
2. 2K+2SO 4 +Ba+2Cl=BaSO 4 ↓+2K+2Cl,
3. Ba+SO4=BaSO 4 ↓.

Таким образом, таблица растворимости веществ - одно из ключевых условий решения ионных уравнений.

Подробная таблица помогает узнать, сколько компонента нужно взять для приготовления насыщенной смеси.

Таблица растворимости

Так выглядит привычная неполная таблица. Важно, что здесь указывается температура воды, так как она является одним из факторов, о которых мы уже говорили выше.

Как пользоваться таблицей растворимости веществ?

Таблица растворимости веществ в воде - один из главных помощников химика. Она показывает, как различные вещества и соединения взаимодействуют с водой. Растворимость твердых веществ в жидкости - это показатель, без которого многие химические манипуляции невозможны.

Таблица очень проста в использовании. В первой строке написаны катионы (положительно заряженные частицы), во второй - анионы (отрицательно заряженные частицы). Большую часть таблицы занимает сетка с определенными символами в каждой ячейке. Это буквы "Р", "М", "Н" и знаки "-" и "?".

• "Р" - соединение растворяется;
• "М" - мало растворяется;
• "Н" - не растворяется;
• "-" - соединения не существует;
• "?" - сведения о существовании соединения отсутствуют.

В этой таблице есть одна пустая ячейка - это вода.

Простой пример

Теперь о том, как работать с таким материалом. Допустим, нужно узнать растворима ли в воде соль - MgSo 4 (сульфат магния). Для этого необходимо найти столбик Mg 2+ и спускаться по нему до строки SO 4 2- . На их пересечении стоит буква Р, значит соединение растворимо.

Заключение

Итак, мы изучили вопрос растворимости веществ в воде и не только. Без сомнений, эти знания пригодятся при дальнейшем изучении химии. Ведь растворимость веществ играет там важную роль. Она пригодится при решении и химических уравнений, и разнообразных задач.

Задача 1. «Полезная соль»

Нерастворимая в воде соль X входит в состав множества полезных веществ – белых красок, огнеупорных материалов, жидкостей для бурения скважин, контрастных веществ для рентгенографии. Она состоит из трёх элементов, один из которых – сера. При прокаливании с избытком угля X превращается в растворимую соль Y, которая состоит всего из двух элементов в равных количествах. Массы элементов в Y отличаются в 4,28 раза.

1. Определите формулы солей X и Y.
2. Напишите уравнения реакций X → Y и Y → X.
3. Предложите три способа получения X из веществ, принадлежащих к разных классам соединений.

Решение

1. При прокаливании с углём соль X теряет кислород, остаются сера и элемент-металл в равном соотношении, т.е. Y – сульфид двухвалентного металла, MeS.

Из соотношения масс находим:

M (Me) = 32∙4,28 = 137 г/моль – это барий. Y – BaS, X – BaSO 4 .

4 балла (по 2 балла за каждую соль).

Ответ X – BaSO 3 также считается правильным.

2. X → Y. BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO

1,5 балла

(принимаются также уравнение BaSO 4 + 2C = BaS + 2CO 2 и аналогичные уравнения с BaSO 3),

Y → X. BaS + H 2 SO4 = BaSO 4 + H2S

1,5 балла

3. BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 + H 2 O

Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2H 2 O

BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl

(принимаются также любые разумные реакции образования BaSO 3)

Каждое уравнение – по 1 баллу , максимум – 3 балла .

Всего – 10 баллов

Задача 2. «Неполные уравнения реакций»

Ниже приведены уравнения химических реакций, в которых пропущены некоторые вещества и коэффициенты. Заполните все пропуски.

1. … + Br 2 = S + 2…
2. 2NaCl + 2… = …NaOH + … + Cl 2
3. … + 5O 2 = 3CO 2 + …H 2 O
4. Pb 3 O 4 + 4… = … + 2Pb(NO 3) 2 + …H 2 O
5. …NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + … + H 2 O

Решение

1. H 2 S + Br 2 = S + 2HBr или Na 2 S + Br 2 = S + 2NaBr
2. 2NaCl + 2H 2 O = 2 NaOH + H 2 + Cl 2
3. C 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 4 H 2 O
4. Pb 3 O 4 + 4HNO 3 = PbO 2 + 2Pb(NO 3) 2 + 2 H 2 O
5. 2 NaHCO 3 = Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

За каждое правильное уравнение – по 2 балла .

Всего – 10 баллов

Задача 3. «Опыты со стружкой»

Кальциевую стружку массой 4,0 г прокалили на воздухе, а затем бросили в воду. При растворении стружки в воде выделилось 560 мл газа (н. у.), который практически не растворяется в воде.

1. Запишите уравнения реакций.
2. Определите, на сколько граммов возросла масса стружки при прокаливании.
3. Рассчитайте состав прокалённой стружки в массовых процентах.

Решение

1. При прокаливании кальциевой стружки происходит реакция: 2Ca + O 2 = 2CaO

(Условие о том, что газ практически не растворяется в воде, исключает реакцию кальция с азотом, которая может привести к нитриду кальция, гидролизующемуся с образованием NH 3 .)

Так как кальций плавится при высокой температуре, а продукт реакции также тугоплавкий, окисление металла вначале происходит лишь с поверхности.

Прокалённая стружка представляет собой металл, снаружи покрытый слоем оксида. При помещении в воду и металл, и оксид реагируют с ней:

• CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ;
• Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 .

2. Количество вещества металла, не вступившего в реакцию с кислородом, равно количеству вещества выделившегося газа (водорода): n(Ca) = n(H 2) = 0,56/22,4 = 0,025 моль.

Всего в исходной стружке n(Ca) = 4/40 = 0,1 моль.

Таким образом, в реакцию с кислородом вступило 0,1 – 0,025 = 0,075 моль кальция, что составляет m(Ca) = 0,075∙40 = 3 г.

Увеличение массы стружки связано с присоединением кислорода. Масса кислорода, вступившего в реакцию с кальцием, равна m(O 2) = 32∙0,0375 = 1,2 г.

Итак, масса стружки после прокаливания возросла на 1,2 г.

3. Прокалённая стружка состоит из кальция (0,025 моль) массой 1 г и оксида кальция (0,075 моль) массой 4,2 г. Состав в массовых процентах: Ca – 19,2%; CaO – 80,8%.

Система оценивания:

Задача 4. «Неизвестная соль»

Неизвестная соль образована двумя ионами с электронной конфигурацией аргона. Известно, что при внесении её в водный раствор нитрата серебра выпадает осадок, при действии на неё соляной кислотой выделяется газ, а водный раствор карбоната натрия не вызывает никаких изменений.

1. Назовите соль. Запишите электронную конфигурацию ионов, входящих в состав соли.
2. Запишите уравнения описанных реакций в молекулярном и сокращённом ионном виде.
3. Предложите два способа получения этой соли. Запишите уравнения реакций.

Решение

1. Ионы с конфигурацией инертного газа аргона 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 – это катионы начала четвёртого периода (например, K + , Ca 2+) и анионы конца третьего периода (например, S 2– , Cl –). Описанным в задаче условиям удовлетворяет только сульфид калия K 2 S.

2. Уравнения реакций:

• K 2 S + 2AgNO 3 = Ag2S↓ + 2KNO3
• 2Ag + + S 2– = Ag 2 S↓
• K 2 S + 2HCl = 2KCl + H 2 S
• 2H + + S 2– = H 2 S

3. Соль можно получить разными способами, например, взаимодействием простых веществ, взаимодействием гидроксида калия с сероводородом:

• 2K + S = K 2 S;
• 2KOH + H 2 S = K 2 S + 2H 2 O.

Система оценивания:

Задача 5. «Неизвестный металл»

В кабинет химии принесли кусочек серебристо-белого неизвестного металла.

Учитель поручил сделать анализ металла одному из учеников. Ученик составил

план исследования. Когда атмосферное давление стало равно 760 мм рт. ст., ученик охладил установку до 0°С и приступил к анализу металла.

Взяв точную навеску металла – 1,00 г, он растворил его в соляной кислоте. При этом выделился водород объёмом 2,49 л. Этого стало достаточно для идентификации металла.

1. На основе экспериментальных данных определите металл. Напишите уравнение реакции.
2. Почему важно учитывать в данном исследовании атмосферное давление и температуру?
3. Какими дополнительными реакциями можно подтвердить идентификацию металла?

Решение

1. Определён металл бериллий и записано уравнение реакции

5 баллов

Один из возможных способов решения:

Определено количество выделившегося водорода

Металл реагирует с соляной кислотой согласно уравнению:

Ме + x НСl = MeCl x + 1/2 x H 2

где: m - масса навески металла, x - валентность металла, n - количество вещества водорода. Из всех возможных вариантов подбора по валентности подходит бериллий. М = 9,09 г/моль

Be + 2HCl = BeCl 2 + H 2

2. Объяснена зависимость объёма газа от давления и температуры

2 балла

3. Гидроксид бериллия обладает амфотерными свойствами. Приведено уравнение реакции получения гидроксида бериллия и реакции Be(OH) 2 с кислотой и щёлочью

3 балла

• BeCl 2 + 2NaOH = Be(OH)2↓ + 2NaCl
• Be(OH) 2 + 2HCl = BeCl 2 + 2H 2 O
• Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2

• Be(OH) 2 + 2NaOH = Na 2 BeO 2 + 2H 2 O

Учащийся может предлагать разные способы идентификации бериллия, доказывать отличие бериллия от алюминия в данной задаче не требуется.

Всего – 10 баллов

Задача 6. «Газ, не поддерживающий горение»

В прибор, изображённый на рисунке 1, поместили гранулы вещества Х и налили жидкость Y. После того как открыли кран, жидкость Y опустилась из воронки в нижнюю часть прибора и пришла в соприкосновение с веществом X, началась реакция, сопровождающаяся выделением бесцветного газа Z. Газ Z собрали в колбу способом вытеснения воздуха (см. рис. 6.1 ).

В колбу, заполненную газом Z, внесли горящую свечу (см. рис. 6.2 ), при этом свеча погасла. Однако, когда свечу вынесли из колбы, она снова загорелась.

1. Какой газ получали в приборе, изображённом на рисунке 1? Как называется этот прибор?
2. Что могут представлять собой вещества X и Y? Напишите уравнение возможной реакции между X и Y с образованием Z.
3. Объясните опыт со свечой. Почему свеча гасла, когда её вносили в колбу, и снова разгоралась, когда её выносили из колбы? Как долго можно продолжать этот опыт?
4. Согласно правилам техники безопасности перед проведением опыта со свечой необходимо проверить газ Z «на чистоту». Что это значит? Как это осуществить? Что может произойти, если пренебречь этим правилом безопасности? Ответ поясните.

Решение

1. Получали водород (газ Z) в аппарате Киппа.

2 балла

2. Вещество X – активный металл, например цинк; Y – кислота, например соляная или разбавленная серная. Возможный вариант взаимодействия:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

2 балла

3. Свеча гаснет в колбе, заполненной водородом, т. к. этот газ не поддерживает горение. Однако при внесении зажжённой свечи в колбу водород загорается у отверстия колбы. Водород горит бесцветным пламенем, поэтому его практически не видно. Когда свечу выносят из колбы, горящий водород воспламеняет фитиль, свеча снова вспыхивает.

Данный опыт можно продолжать (вносить свечу в колбу и выносить её) до тех пор, пока водород спокойно горит в колбе. Постепенно, по мере выгорания водорода, фронт горения будет подниматься выше по колбе. Горение будет всё более нестабильным из-за «подмешивания» кислорода воздуха.

3 балла

4. Проверка водорода «на чистоту» - это экспериментальная проверка отсутствия примесей газов, образующих с ним «гремучие смеси», таких как кислород, воздух, хлор. Для проверки водорода на чистоту его собирают в пробирку, перевёрнутую вверх дном, и подносят к пламени спиртовки. Чистый водород загорается с лёгким звуком «п». «Грязный» водород взрывается с громким хлопком или свистом.

Если в колбу для данного опыта собрать «грязный» водород, то при внесении горящей свечи гремучая смесь взорвётся.

3 балла

Всего – 10 баллов

В итоговую оценку из 6-и задач засчитываются 5 решений, за которые участник
набрал наибольшие баллы, то есть одна из задач с наименьшим баллом не
учитывается .