Методические указания Часть Iдля выполнения самостоятельной работы студентами специальностей 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий» icon

Методические указания Часть Iдля выполнения самостоятельной работы студентами специальностей 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»


6 чел. помогло.
Смотрите также:
Методические указания для выполнения самостоятельной работы студентами специальностей 260202...
Рабочая программа дисциплины «Технология хлеба...
Методические указания к выполнению технологического раздела в проектировании кондитерского...
Отчёт о самообследовании основной образовательной программы по специальности 260202 «Технология...
Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности 26 02 02...
Рабочая программа дисциплины Экология для специальностей...
Методические указания к курсовой работе для студентов очной и заочной форм обучения...
Отчет о самообследовании основной образовательной программы по специальности (направлению)...
«Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (в пищевой промышленности)»...
Методические рекомендации и контрольные задания по дисциплине «Технологическое оборудование...
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Микробиология молока и молочных...
Рабочая программа дисциплины «детали машин и основы конструирования» для специальностей 270100...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4
вернуться в начало
скачать
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:





    1. . 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.


    1. 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++2eCu.


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++2еадс(Pt) Н2




или упрощенно




2Н++2e Н2,


где Надс — 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-2


5.4.В растворе находятся сульфат-ионы, которые не окисляются в водных растворах. Следовательно, окислению на аноде подвергается вода:


2О–4е =4Н+2


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.





Скачать 0,73 Mb.
оставить комментарий
страница3/4
Дата28.09.2011
Размер0,73 Mb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4
плохо
  8
хорошо
  4
отлично
  4
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх