Тема 4. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ.

ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫЕ МЕТАЛЛЫ

Свойства металлов. Все химические элементы подразделяют на металлы и неметаллы. К неметаллам относят 22 химических элемента. К металлам принадлежат все элементы побочных подгрупп, включая лантаноиды и актиноиды,
элементы главных подгрупп I группы (за исключением водорода), II группы, III группы (за исключением бора) и некоторые элементы главных подгрупп IV—VI групп (германий, олово, свинец, сурьма, висмут, полоний).

Некоторые элементы, относящиеся к металлам (германий, сурьма и др.) занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами. Отдельные металлические свойства могут проявляться у некоторых элементов-неметаллов (кремний, мышьяк, теллур).

Важнейшими физическими свойствами металлов являются: высокие электро- и теплопроводность, металлический блеск и пластичность. Эти свойства обусловлены металлической связью.

Из химических свойств металлов следует, прежде всего, отметить их восстановительную способность, которая обусловлена легкостью отдачи электронов атомами металлов. Металлы реагируют со многими окислителями, например:

2Fe⁰+3Cl₂=2Fe⁺³Cl₃;

Zn⁰+CuSO₄=Zn⁺²SO₄+Cu.

Для металлов характерны реакции с кислотами. Достаточно активные металлы (Al, Mg, Zn, Fe, Sn) растворяются в соляной и разбавленной серной кислотах с выделением водорода:
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂;

Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂.

Малоактивные металлы (Сu, Ag) в этих кислотах не растворяются.

Азотная и концентрированная серная кислоты, являющиеся сильными окислителями, растворяют многие металлы (водород в этих реакциях не выделяется), например:

Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+2H₂O;

Ag+2HNO₃=AgNO₃+NO₂+H₂O.

Некоторые металлы (Al, Zn, Pb, Sn) растворяются в водных растворах щелочей, например:
Zn+2NaOH+2H₂O=Na₂ [Zn (OH)₄]+H₂;

2Al+2KOH+10H₂O=2K [Al (OH)₄∙ (H₂O)₂]+3H₂.

В промышленности главным образом используют не чистые металлы, а сплавы. Сплавами называют металлические материалы, состоящие из двух или нескольких простых веществ. Кроме металлов в состав сплавов могут входить и неметаллы. Как и металлы, сплавы имеют металлический блеск и обладают способностью проводить электрический ток.

При сплавлении металлов могут образовываться интерметаллические соединения, гомогенные смеси металлов (твердые растворы), гетерогенные системы (состоящие из кристаллов отдельных компонентов).

Пример:

1.Смесь меди и цинка массой 40 г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделился газ объемом 8,96 л (условия нормальные). Рассчитайте массовую долю меди в смеси.

Дано: m(смеси)=40 г, V(Н₂)=8,96 л.

______________________________

w (Cu)=?
Решение. 1.1. Вычисляем количество вещества образовавшегося газа (водорода):

1.2. Из двух компонентов смеси (медь и цинк) с раствором щелочи реагирует только цинк:
Zn+2NaOH+2H₂O=Na₂ [Zn(OH)₄]+H₂.
Из уравнения реакции следует, что
n(Zn)=n(H₂); n(Zn)=0,4 моль.
1.3. Вычисляем массу цинка в смеси:
m(Zn) = n(Zn)–M(Zn); m(Zn) = 0,4 моль–65 г/моль = 26 г.
1.4. Масса меди в смеси будет равна:
m(Си) – m(смеси)—m(Zn); m(Си)= (40 — 26) г= 14 г.
1.5. Рассчитываем массовую долю меди в смеси металлов:

Пример:

2.Серебро массой 5,4 г растворили в концентрированной азотной кислоте. К полученному раствору прилили избыток раствора бромида натрия. Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

Дано: m(Ag)=5?4 г

________________

m (AgBr)=?
Решение. 2.1. Вычисляем количество вещества серебра, взятого для реакции:

2. 
   . Составляем уравнение реакции серебра с концентрированной азотной кислотой:
   

Ag⁰+2HN⁺⁵O₃=Ag⁺¹NO₃+N⁺⁴O₂+H₂O;

Ag⁰–e^– =Ag⁺¹ 1

N⁺⁵+e^– =N⁺⁴ 1

Образующийся нитрат серебра реагирует с бромидом натрия:
AgNO₃+NaBr=AgBr↓+NaNO₃.
Из уравнения реакций (а) и (б) следует, что
n(AgBr)=n(Ag); n(AgBr)=0,05 моль.

3. 
   Масса образовавшегося осадка (бромида серебра) равна:
   

m(AgBr)=n(AgBr) М(AgBr); m(AgBr)=0,05 моль 188 г/моль=9,4 г.

Пример:

3.При взаимодействии железа массой 28 г с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой 77,7 г. Рассчитайте массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

Дано: m(Fe)=28 г, m(FeCl₂+FeCl₃)=77,7 г.

___________________________________

m(FeCl₃)=?
Решение. 3.1. Вычисляем количество вещества железа, вступившего в реакцию:

3.2. Составляем уравнения реакций между железом и хлором:
Fe+Cl₂=FeCl₂;

2Fe+3Cl₂=2FeCl₃.

3.3. Обозначаем массу FeCl₃ в полученной смеси буквой х, т. е. m(FeCl₃)=х г. Тогда масса FeCl₂ будет равна:
m(FeCl₃)=m(FeCl₂ + FeCl₃)–m(FeCl₃); m (FeCl₂) = (77,7—x) г.
3.4. Вычисляем количество веществ хлорида железа (II) и хлорида железа (III):



3.5. Из уравнения реакций (а) и (б) следует, что
n(Fe)=n(FeCl₂)+n(FeCl₃)
или


Решая полученное уравнение, находим, что х=65, т.е. масса хлорида железа (III) в полученной смеси хлоридов равна 65 г.
Задания для самостоятельного выполнения (выполнение в тетради)
60. Железо массой 11,2 г сплавили с серой массой 6,4 г. К продукту реакции прилили соляную кислоту (взята в избытке). Выделившийся газ пропустили через раствор сульфата меди (II). Рассчитайте массу полученного осадка.

61. Вычислите объем соляной кислоты (массовая доля НС1 20%, плотность 1,1 г/мл), которая потребуется для растворения смеси цинка и никеля массой 9,8 г (массовая доля никеля в смеси составляет 60,2%).

62. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах следующих окислительно-восстановительных реакций с участием металлов:
а) Sn+KOH+H₂O→K₂[Sn(OH)₄]+H₂;

б) Ag+HNO₃→AgNO₃+NO+H₂O;

в) Ca+H₂SO₄→CaSO₄+H₂S+H₂O;

г) Bi+HNO₃→Bi(NO₃)₃+NO+H₂O.

63. Технический цинк массой 0,33 г обработали разбавленным раствором серной кислоты. Выделившийся водород занимает при нормальных условиях объем 112 мл. Рассчитайте массовую долю цинка в техническом металле.

64. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) CuSO₄→Cu→Cu(NO₃)₂→Cu(OH)₂;

б) Cu(OH)₂→CuO→CuCl₂→CuS.

Уравнения реакций, протекающих в водных растворах электролитов, изобразите в молекулярной и сокращенной ионной формах.

65. Кобальт массой 2,95 г растворили в соляной кислоте, при этом образуется соль кобальта (II), в полученный раствор пропустили сероводород. Определите массу образующегося при этом осадка.

66. Изобразите электронные формулы атомов титана (элемент № 22) и галлия (№ 31). Укажите, какие электроны отдают атомы, образуя химические соединения. Какие степени окисления они проявляют при этом?

67. Германий и свинец находятся в главной подгруппе четвертой группы периодической системы Д.И. Менделеева. Какой из этих металлов проявляет более выраженные металлические свойства?

68. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
а) Zn→Na₂[Zn(OH)₄]→ZnSO₄→Zn(OH)₂→ZnCl₂→Zn;

б) NiCl₂→Ni→NiSO₄→Ni(NO₃)₂→Ni(OH)₂→NiCl₂.

Уравнения реакций, протекающих в растворах, изобразите в ионной и сокращенной ионной формах.

69. Смесь меди и оксида меди (II) массой 2 г растворили в концентрированной серной кислоте. При этом образовался газ объемом 0,56 л (нормальные условия). Вычислите массу оксида меди в исходной смеси.

70. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
MnO₂→MnCl₂→Mn→MnSO₄→Mn(OH)₂.
71. Рассчитайте массу цинка, который нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить водород, необходимый для восстановления оксида меди (II) массой 20 г до металла.

72. При действии разбавленной серной кислоты на смесь олова и серебра массой 12,5 г выделился водород объемом 2,24 л (нормальные условия). Вычислите массовую долю серебра в смеси металлов.

73. При разложении нитрата меди (II) массой 47 г образовался твердый остаток, который растворили в серной кислоте. Вычислите массу медного купороса CuSO₄-5H₂O, который может быть выделен из полученного раствора. Составьте уравнения всех осуществленных реакций.

74. Свинец массой 6,9 г растворили в концентрированной азотной кислоте. Из полученного раствора выделили нитрат свинца (II). Определите объем оксида азота (IV) (нормальные условия), который образуется при термическом разложении полученного нитрата свинца (II).

75. Смесь цинка и оксида цинка массой 14,6 г растворили в разбавленной серной кислоте. Из раствора выделили сульфат цинка массой 32,2 г. Рассчитайте массовую долю цинка в исходной смеси.

76. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

→Х→СuCl₂

а) Cu(NO₃)₂—

→Y→CuCl₂
X и Y — вещества, относящиеся к различным классам неорганических соединений;




→СuCl₂

б) CuSO₄ —

→Z→CuCl₂.

Назовите соединения X, Y и Z.

77. Необходимо приготовить сплав олова со свинцом массой 89 г, в котором массовая доля свинца составляет 46,5%. Вычислите массу оксида олова (IV) и массу оксида свинца (II), которые надо взять, чтобы при восстановлении их углем получился требуемый сплав.

78. Сплав меди с оловом массой 20 г (массовая доля олова в сплаве равна 11,9%) поместили в соляную кислоту. Рассчитайте объем водорода, измеренный при нормальных условиях, который выделится при этом.

79. Образец смеси порошков меди, цинка и магния массой 16 г поместили в разбавленную серную кислоту. При этом образовался водород объемом 6,72 л (нормальные условия). Масса не растворившегося остатка равна 4,7 г. Рассчитайте массовые доли всех металлов в исходной смеси.
Ряд стандартных электродных потенциалов. Раздел химии, который изучает процессы с участием заряженных частиц (ионов, электронов), называется электрохимией. В электрохимии электродом принято называть систему, которая состоит из токопроводящего материала (металла, графита и др.), погруженного в раствор или расплав электролита.

Простейшим электродом может служить медная пластинка, погруженная в раствор сульфата меди (II). В результате взаимодействия металла с водой и ионами меди (II) устанавливается электрохимическое равновесие между металлом и его ионами в растворе:

Cu²⁺+2e^– Cu.
Существуют и другие типы электродов. Водородный электрод представляет собой следующую систему: платина погружена в раствор кислоты, через раствор про­дувается газообразный водород. При этом устанавливается равновесие:
2Н⁺+2е^– 2Н_адс(Pt) Н₂

или упрощенно

2Н⁺+2e^– Н₂,

где Н_адс — адсорбированный атом.

Каждый электрод характеризуется определенным значением электродного потенциала Е, единица измерения которого вольт (В).

Электрод, равновесие на котором устанавливается в стандартных условиях (25⁰С, нормальное давление, концентрация ионов 1 моль/л), называется стандартным электродом (например, стандартный водородный электрод). Обозначение потенциалов стандартных электродов — Е°.

Электродный потенциал стандартного водородного электрода равен 0, т.е. Е°(2Н+|Н₂)=0 В; электродный потенциал стандартного медного электрода равен Е°(Cu₂+|Cu)=0,34 В.

Если расположить электроды в порядке возрастания стандартных электродных потенциалов, то получится

ряд стандартных электродных потенциалов (см. приложение 4; устаревшее название — ряд напряжений металлов).

При помощи стандартных электродных потенциалов можно решить многие вопросы по химии металлов. Например, вопрос об участии металлов в реакциях замещения: металлы, имеющие более отрицательное значение Е°, обычно вытесняют металлы с более положительным значением Е° из растворов солей. Металлы с отрицательными значениями Е° вытесняют водород из растворов соляной и разбавленной серной кислот.

Например:

Zn+Pb(NO₃)₂=Zn(NO₃)₂+Pb,

Fe+2HCl=FeCl₂+H₂.

При использовании ряда электродных потенциалов необходимо учитывать, что Li, К, Ва, Са и Na реагируют с водой. Нельзя вытеснить металлы из растворов солей молекулярным водородом (водородный электрод работает только в присутствии платины). Свинец не вытесняет водород из растворов соляной и серной кислот.

Пример:

4. Будет ли цинк взаимодействовать со следующими веществами, находящимися в водных растворах: а) 1 М НС1; б) 1 М хлорид олова (II); в) 1 М хлорид магния?

Решение. 4.1. Используя ряд стандартных электродных потенциалов, находим значения потенциалов цинкового, водородного, оловянного и магниевого электродов:
E⁰(Zn²⁺|Zn)= –0,76 В; E⁰(2H⁺|H₂)=0;

E⁰(Sn²⁺|Sn)= –0,14 В; E⁰(Mg²⁺|Mg)= –2,36 В.

4.2. Стандартный электродный потенциал цинкового электрода меньше (имеет более отрицательное значение), чем Е° водородного и оловянного электродов, следовательно, цинк взаимодействует с растворами хлороводородной кислоты и хлорида олова (II):
Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂;

Zn+SnCl₂=ZnCl₂+Sn.

4.3. Е° цинкового электрода имеет более положительное значение, чем Е° магниевого электрода, следовательно, цинк не реагирует с растворами солей магния.

Пример:

5. Имеется раствор смеси солей: сульфата магния, сульфата кадмия и сульфата меди (II). Какие вещества и в какой последовательности выделятся при электролизе этого раствора?

Решение. 5. 1. Значения стандартных электродных потенциалов находим по приложению:
E⁰(Mg²⁺|Mg)= –2,36 В; E⁰(Cd²⁺|Cd) В; E⁰(Cu²⁺|Cu)=0,34 В.
5.2. Легче всего восстанавливаются на катоде катионы металла с наиболее положительным значением электродного потенциала, т. е. ионы меди (II):
Cu²⁺+2e^– =Cu⁰
5.3. Вслед за медью восстанавливаются катионы кадмия, образуя металлический кадмий:
Cd²⁺+2e^– =Cd⁰
Катионы магния невозможно восстановить в водном растворе, поэтому после восстановления ионов Cd²⁺ восстанавливаются только молекулы воды:
2H₂O+2е^– =2ОН^-+Н₂
5.4.В растворе находятся сульфат-ионы, которые не окисляются в водных растворах. Следовательно, окислению на аноде подвергается вода:
2Н₂О–4е^– =4Н⁺+О₂
Пример:

6. Цинковую пластинку массой 22,5 г погрузили в раствор нитрата свинца (II). Через некоторое время масса пластины стала равна 25,34 г. Рассчитайте массу цинка, который перешел в раствор в виде ионов, и массу свинца, который осадился на пластинке.

Дано: m₁=22,5 г, m₂=25,34 г.

________________________

m(Zn)=? m(Pb)=?
Решение. 6.1. Изменение массы пластинки связано с осаждением на ней свинца (увеличение массы) и растворением цинка (уменьшение массы). Следовательно,
m(Pb)–m(Zn)=m₂–m₁; m(Pb)–m(Zn)=(25,34–22,5) г;

m(Pb)–m(Zn)=2,84 г.

6.2. Вычисляем количество вещества осадившегося свинца и растворившегося цинка:



6.3. Используя ряд стандартных электродных потенциалов, находим, что Е°(Zn²⁺| Zn) = –0,76 В, Е6(Pb²⁺| РЬ)= –0,13 В. Следовательно, происходит реакция замещения цинком свинца в растворе соли последнего:
Zn+Pb(NO₃)₂=Zn(NO₃)₂+Pb.
6.4. Из уравнения реакции следует:



6.5. Решая систему уравнений (а) и (б), получаем m(Zn) = l,3 г; m(Pb)=4,14 г.

Задачи для самостоятельного выполнения

(выполнение в тетради)

80. Пользуясь рядом стандартных электродных потенциалов, определите, может ли железо взаимодействовать с водными растворами следующих веществ: а) 1 М ВаС1₂; б) 1 М НС1; в) 1 М CuSO₄; г) 1 М А1С1₃; д) 1 М Pb(NO₃)₂? Напишите уравнения реакций в молекулярной, ионной и сокращенной ионной формах.

81. Пользуясь рядом стандартных электродных потенциалов, определите, какие металлы могут быть замещены медью в растворах солей? Напишите уравнения двух таких реакций замещения.

82. Допишите схемы тех реакций, которые могут протекать в водных растворах. Подберите коэффициенты методом электронного баланса:
а) AgNO₃+Ni→ …; г) Hg₂(NO₃)₂+Sn→ …;

б) CdSO₄+Ni→ …; д) Hg₂(NO₃)₂+Ag→ …;

в) HCl+Ni→ …; е) Mg(NO₃)₂+Fe→ … .
83. Напишите уравнения реакций, которые показывают, что барий не может вытеснить натрий из водного раствора хлорида натрия.

84. Может ли металлический марганец реагировать с водными растворами следующих электролитов: а) 1 М NaNO₃; б) 1 М H₂SO₄; в) 1 М AuCI₃; г) 1 М MgSO₄; д) 1 М MnSO₄? Для ответа используйте ряд стандартных электродных потенциалов. Напишите уравнения возможных реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах.

85. При помощи ряда стандартных электродных потенциалов определите, какие вещества и в какой последовательности выделятся на электродах при электролизе (электроды из графита) водного раствора смеси солей: хлорида кобальта (II), хлорида кальция и хлорида меди.

86. Какие вещества и в какой последовательности будут выделяться на электродах при электролизе водного раствора смеси сульфатов: калия, магния, никеля (11) и марганца (II)? Для ответа используйте ряд стандартных электродных потенциалов.

87. Железные опилки массой 20,5 г поместили в раствор сульфата меди (II). Через некоторое время металлический осадок отделили от раствора и взвесили. Его масса составила 20,7 г. Вычислите массу железа, которое перешло в раствор, и массу меди, оказавшейся в … .

88. В раствор нитрата серебра поместили образец меди массой 50,6 г. Через некоторое время масса образца увеличилась до 54,4 г. Вычислите массу осажденного на меди серебра.

Руды. Получение металлов. Большинство металлов встречаются в природе в виде различных соединений (минералов). Природные минеральные соединения, из которых экономически целесообразно получать металл, называются рудами. Например, железная руда может содержать Fe₃O₄, Fe₂O₃, Fe₂O₃H₂O и другие соедине­ния железа. Кроме полезных минералов руда содержит, пустую породу.

Руды являются основным сырьем металлургии — отрасли промышленности, производящей металлы. Для получения металлов руды перерабатывают. Соедине­ния металлов восстанавливают, используя различные восстановители: углерод, оксид углерода (II), активные металлы (кальций, натрий, алюминий), водород, электрический ток на катоде, например:

t

NiO+C → Ni+CO;

t

Mn₂o₃+2Al → 2Mn+Al₂O₃;

в растворе

CuSO₄+Fe → Cu+FeSO₄;

t

WO₃+2H₂→W+3H₂O;

электролиз раствора

CuCl → Cu+Cl₂.

Пример:

7.Титановая руда содержит рутил TiO₂ (мас­совая доля 12%). Рассчитайте массу титана, который может быть получен из образца такой руды массой 200 кг.

Дано: m(руды)=200 кг, w(TiО₂)=12%.

________________________________

m(Ti)=?
Решение. 7.1. Вычисляем массу оксида титана (IV) (рутила) в образце руды:

7.2. Рассчитываем количество вещества оксида титана (IV):

7.3. На основании формулы оксида титана (IV) TiO₂ определяем количество вещества титана, который можно получить:
n(Ti)=n(TiO₂); n(Ti)=300 моль.
7.4. Вычисляем массу титана, который можно получить:
m(Ti)=n(Ti)∙M(Ti); m(Ti)=300 моль∙48 г/моль=14 400 г=14,4 кг.
Пример:

8. Вычислите массовые доли минерала магнетита Fe₃O₄ и пустой породы в железной руде, если из образца этой руды массой 500 г получили железо массой 200 г.

Дано: m(руды)=500 г, m(Fe)=200 г.

______________________________

ω(Fe₃O₄)=? ω(пустой породы)=?
Решение. 8.1. Вычисляем количество вещества железа, полученного из руды:

8.2. Из формулы магнетита Fe₃O₄ следует:

8.3. Вычисляем массу магнетита, содержащегося в образце руды:
m(Fe₃O₄)=n(Fe₃O₄)∙M(Fe₃O₄); m(Fe₃O₄)=1,19 моль∙232 г≈276 г.
8.4. Массовая доля магнетита в руде составляет:

8.5. Масса пустой породы в руде равна:
m(пустой породы)=m(руды)–m(Fe₃О₄);

m(пустой породы)=(500–276)г=224 г.

8.6. Рассчитываем массовую долю пустой породы в руде:



Пример:

9. Марганец получают электролизом водного раствора сульфата марганца (II) с инертными электродами. Определите массу марганца, который будет получен, если на аноде выделится кислород объемом 56 л (нормальные условия). Учтите, что массовая доля выхода кислорода составляет 100%, а металла — 80%.

Дано: V(О₂)=56 л, η(О₂)=100%, η(Mn)=80%.

______________________________________

m(Mn)=?
Решение. 9.1. Вычисляем количество вещества кислорода, полученного при электролизе:

9.2. Составляем уравнения реакций, протекающих при электролизе водного раствора сульфата марганца (II) с инертными электродами. На катоде восстанавливаются ионы марганца (II) (восстановлением воды можно пренебречь), на аноде окисляются молекулы воды:

+2

катод (–) Mn+2e^– =Mn 2

+

анод (+) 2Н₂О–4e^– =4Н+О₂ 1

_____________________________

2+ электролиз +

2Mn+2Н₂О → 2Mn+4Н+О₂
или
электролиз

2MnSО₄+2Н₂О → 2Mn+2H₂SO₄+O₂.

9.3. Из уравнения реакции следует, что

n(Mn)=2n(O₂); n(Mn)=2 ∙2,5 моль=5 моль.

9.4. Рассчитываем массу марганца, который образовался бы при количественном (100%-ном) выходе металла:
m(Mn)=n(Mn) ∙M(Mn); m(Mn)=5 моль ∙55 г/моль=275 г.
9.5. Учитывая массовую долю выхода металла, находим массу реально полученного марганца:

Задания для самостоятельного выполнения (выполнение в тетради)
89. Медная руда содержит минерал малахит CuCO₃-Cu(OH)₂ (массовая доля 7%). Вычислите массу меди, которая может быть получена из образца такой руды массой 300 г.

90. Из образца титановой руды массой 250 г получили титан массой 40 г. Руда содержит титан в составе минерала ильменита FeTiO₃ - Рассчитайте массовые доли ильменита и пустой породы в руде.

91. Вольфрам получают, восстанавливая оксид вольфрама (VI) водородом. Вычислите объем водорода, приведенный к нормальным условиям, который потребуется для восстановления концентрата вольфрамовой руды массой 200 кг (массовая доля WO₃ в концентрате равна 92,8%).

92. Для получения никеля используют реакцию восстановления оксида никеля (II) углеродом (NiO+C= =Ni+CO). Определите массу угля, который необходимо взять для получения никеля массой 295 г, если массовая доля углерода в угле составляет 92%. Учтите, что для реакции нужен двукратный избыток углерода.

93. Из медной руды массой 8 т получили технический металл массой 325 кг (массовая доля меди 98,46%). Определите массовую долю халькозина Cu2S в руде, если других медьсодержащих компонентов в ней нет.

94. Методом электронного баланса подберите коэффициенты в схемах реакций, которые лежат в основе процессов получения металлов:

а) V₂O₅+Ca→V₂CaO;

б) TiCl₄+Mg→Ti+MgCl₂;

в) Fe₂O₃+CO→Fe+CO₂;

г) Cr₂O₃+Al→Al₂O₃+Cr.

95. Натрий получают электролизом расплава хлорида натрия, а для получения чистого железа используют электролиз водного раствора сульфата железа (II). Напишите уравнения реакций, протекающих при этих процессах.

96. Медь получают электролизом водного раствора сульфата меди (II) с инертными электродами. При этом на аноде выделился кислород объемом 448 л (нормальные условия). Рассчитайте массу меди, полученной на катоде.

97. При электролизе расплава хлорида кальция на аноде был получен хлор объемом 112 л (нормальные условия), а на катоде — кальций массой 180 г. Считая, что массовая доля выхода хлора равна 100%, определите массовую долю выхода кальция.

98. Медную руду, которая содержит минерал CuCO₃>Cu(OH)₂ (массовая доля 5%), обработали раствором серной кислоты. В полученный раствор внесли металлическое железо. Вычислите массу меди, которая может быть выделена из руды массой 666 кг. Рассчитайте массу железа, которое требуется для осуществления процесса. Напишите уравнения реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах.

99. Для получения чистого никеля применяют метод электролиза водного раствора сульфата никеля (II) с инертными электродами. В процессе электролиза на аноде был собран кислород объемом 8,96 м³ (условия нормальные, массовая доля выхода 100%). Рассчитайте массу никеля, который образуется на катоде, если массовая доля выхода металла равна 75%.

100. Рассчитайте массовую долю меди в ее рудах, одна из которых содержит минерал халькопирит CuFeS₃ (массовая доля 6%), а другая — минерал ковелин CuS (массовая доля 4,5%). Вычислите массу меди, которую можно выделить из образца каждой руды массой 100 кг.

101. Олово получают, восстанавливая углем минерал касситерит (SnO₂+2C=Sn+2CO). При восстановлении концентрата оловянной руды массой 1 т получено олово массой 630 кг. Рассчитайте массовую долю касситерита в концентрате оловянной руды.

102. При восстановлении углем при высокой температуре смеси карбоната цинка ZnCO₃ и оксида цинка ZnO (масса смеси 53 кг) получен цинк массой 39 кг. Рассчитайте массовую долю оксида цинка в исходной смеси.

103. Медная руда содержит минералы куприт Сu₂О, тенорит СuО и пустую породу (массовая доля пустой породы 80%). Из образца такой руды массой 20 кг выделили металлическую медь массой 3,328 кг. Вычислите массовые доли куприта и тенорита в руде.

Рекомендуемая литература

Основная
1.Ю.М. Ерохин. Химия: Учебник для средних учебных профессиональных заведений. –М.: Мастерство, 2002. –384 с.

2.И.Г. Хомченко. Общая химия. –М.: Оникс, 2006. –460 с.

Дополнительная
1.М.И. Гельфман, В.П. Юстратов. Химия. –Санкт-Петербург, 2000. –472 с.

2.А.С. Егоров. Химия. –Ростов-на-Дону: «Феникс», 2000. –767 с.

3.Р.А. Лидин, В.А. Молочко. Химия. –М.: Дрофа, 2001. –М.: Дрофа, 2001. –574 с.

Оглавление

Предисловие……………………………………………………...…3

Тема 1. Атом. Строение атома. Периодический

закон .И.Менделеева………………………………………………..4

Тема 2. Молекулы и химическая связь………………………..…13

Тема 3. Химические реакции…………………………….……….16

3.1.Химические реакции……………………………………….…16

3.2. Окислительно-восстановительные реакции……………...…29

Тема 4.Щелочные металлы. Щелочно-земельные

металлы.……………………………………….......................…….41

Список литературы……………………………………………….62

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

ХИМИЯ

Методические указания

для выполнения самостоятельной работы студентами

Часть I

Составители:

Путинцева Ольга Викторовна,

Панова Лариса Иосифовна