Страница - 5

§8 СООТНОШЕНИЕ МАСС РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ. ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА

Состав вещества можно выразить числом атомов или массовым отношением атомов в молекуле. Например, для молекулы СО2 отношение числа молей атомов v (С) : v (О) = = 1 : 2, а массовые отношения элементов т (С) : т (0) = 12 : 32 = 3 : 8. Или можно взять отношения массовых долей элементов:

Углекислый газ выделяется при горении топлива, при разложении некоторых сложных веществ или в результате дыхания.

Как вы видите, в молекуле СО₂, независимо от способа образования, от­ношения масс, массовых долей (т, ω) остаются неизменными. На основании этого можно сделать вывод о постоянстве состава образующегося вещества. К этому важному выводу первым пришел французский ученый Ж. Л. Пруст в результате многочисленных исследований на протяжении ряда лет (1799­1806). Им был открыт закон постоянства состава веществ:

Состав химически чистого, имеющего молекулярное строение ве­щества, независимо от способа получения, остается постоянным. Хи­мически чистое вещество имеет постоянный качественный и количе­ственный состав.

В настоящее время известны вещества с переменным составом, с ними вы познакомитесь позднее.

В формулах веществ молекулярного строения индекс указывает на коли­чество химического элемента в молекуле вещества.

На основе закона постоянства состава вещества можно производить раз­личные расчеты. Рассмотрим следующий пример:

При взаимодействии меди с серой образуется 1 моль сульфида меди (II):

т (Сu) : т (S) = 64 : 32 = 2 : 1

Значит, из 2 г Cu и 1 г S образуется сульфид меди (II).

Проведем два опыта.

1. . Возьмем смесь, состоящую из 5 г меди и 2 г серы. После нагревания по­лучим смесь сульфида меди с медью, так как 1 г меди находится в избытке. В смеси содержится 6 г СuS и 1 г Cu.
2. . Теперь возьмем по 4 г меди и серы. В этом случае после нагревания образуется смесь сульфида меди и серы, так как 2 г серы остаются неизрас­ходованными и образуется 6 г сульфида меди.

Проверим результаты опытов математическим путем.

5) Расчет массы меди, которая остается в избытке.

По условию задачи было взято 5 г меди, следовательно, масса остав­шейся меди: 5 г Cu, 5 - 4 = 1 г Cu в избытке.

6) Расчет массы сульфида меди:

т (Cu) + т(S) = 4 + 2 = 6 г.

(7) Ответ: 1 г Си в избытке, 6 г CuS.

1) Расчет массы серы, которая остается в избытке:

По условию задачи было взято 4 г серы, значит, масса оставшейся серы:

4 - 2 = 2 г S в избытке.

5) Расчет массы сульфида меди:

По закону сохранения массы веществ 4 г Cu взаимодействует с 2 г S с образованием 6 г СuS.

6) Ответ: 2 г S в избытке, 6 г CuS.

Соотношение масс реагирующих веществ, закон постоянства состава.

А

1. Найдите массовые отношения атомов в следующих соединениях: MgO, SO2, SO₃, FeO, Fe₂O₃, Al2O₃.
2. Найдите отношения массовых долей элементов в данных соединениях: FeO, Fe2O3; P2O3, P2O₅; PCl3, PCl₅.

В

1. Составьте уравнение реакции взаимодействия магния с кислородом. Опреде­лите массовые отношения этих элементов.
2. Напишите уравнение реакции образования воды из водорода и кислорода. Определите массовые отношения этих веществ.
3. Сколько граммов магния и кислорода требуется для получения 10 г оксида магния?

Ответ: 6 г Мg, 4 г О₂.

С

1. Какое вещество остается в избытке при нагревании смеси, состоящей из 6 г магния и 10 г серы?

Ответ: т(S) = 2 г.

2. При нагревании смеси, состоящей из железа и серы, получают смесь:

a) 11 г FeS и 2 г Fе;

б) 11 г FeS и 6 г S.

Рассчитайте соотношения железа и серы в исходных смесях т(Fе): т(S). Ответ: а) т(Fе) : т(S) = 9 : 4;        б) т(Fе) : т(S) = 7 : 10

Лабораторный опыт №2

Соотношение масс реагирующих веществ

І вариант.

Цель: определить опытным путем соотношение масс реагирующих ве­ществ, доказать правильность закона постоянства состава и закона сохране­ния масс.

Реактивы	Оборудование, посуда
1) раствор сульфата меди (0,5 моль/л). 2) раствор гидроксида натрия (0,5 моль/л).	бюретки (2)7 пробирок (для одной группы) 3) линейка 4) штативы

Ход работы

1. Налейте во все пробирки, закрепленные в штативах, по 5 мл раствора гидроксида натрия.
2. С помощью бюретки налейте определенные объемы раствора сульфата меди в таком порядке: 1 мл, 1,5 мл, 2 мл, 2,5 мл, 3 мл, 3,5 мл, 4 мл.
3. Через некоторое время в некоторых пробирках образуется осадок, и надо дать ему отстояться.
4. Заполните таблицу. Высота осадка будет измерятся линейкой.

№	V р-ра NаОН (мл)	V р-ра CuSО4 (мл)	h мм
1	5	1
2	5	1,5
3	5	2
4	5	2,5
5	5	3,0
6	5	3,5
7	5	4,0

Вопросы и задания:

1. Напишите уравнение реакции.
2. Какое объемное отношение растворов достаточно для образования осадка?
3. Определите массовые отношения исходных веществ.
4. Сделайте выводы: выполняется ли закон постоянства состава и закон сохранения масс.

ІІ вариант.

Цель: определять опытным путем соотношение масс реагирующих ве­ществ.

Реактивы	Оборудование, посуда
Железные опилки, сера кристаллическая	Ложечка или шпатель, технические весы, часовое стекло, спиртовка, спички, штатив с кольцом, фарфоровая чашка, стеклянная па­лочка, тигель

Ход работы

1. Напишите уравнение реакции взаимодействия железа с серой:

2. Определить соотношение масс реагирующих веществ: т (Fе) : т (S) = 56 : 32 = 7 : 4
3. Для удобства и экономии реагентов можно брать исходные вещества в соотношении 3,5 : 2, т. е. на технических весах взвесить 3,5 г железа и 2 г серы.
4. Закрепить тигель на кольце штатива, нагреть, перемешивая стеклян­ной палочкой взвешенные железо и серу до образования однородной темной массы сульфида железа (II) (рис. 10).

Вопросы и задания:

1. Назовите физические свойства железа и серы.
2. Классифицируйте исходные вещества и продукт реакции на простые и сложные.
3. Отличаются ли исходные вещества и продукт реакции по физическим свойствам?
4. Какова масса полученного продукта?
5. Могут ли оставаться примеси железа или серы вместе с продуктом реакции? Как можно определить, есть ли эти примеси?
6. Правильность какого химического закона доказана с помощью этого опыта?

§9 ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

По числу и составу реагентов, вступивших в реакцию, и продуктов ре­акций различают четыре типа химических реакций.

1. Реакции соединения — это реакции, в результате которых из нескольких простых или сложных веществ образуется одно сложное вещество (рис. 10).

2. Реакции разложения — это реакции, в результате которых из одного сложного вещества образуются два и более веществ - простых или сложных.

3. Реакции замещения - это реакции между простым и сложным веществами, в которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном соединении. В результате образуются новые простое и сложное вещества (рис. 11а).

4. Реакции обмена — это реакции, в результате которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями и образуются два новых сложных вещества (рис. 11б).

С классификацией химических реакций по другим признакам вы познакомитесь позднее.

Типы химических реакций

А

1. Сформулируйте закон сохранения масс.

2. Какие типы химических реакций вам известны? Дайте определение каждо­му типу реакций.

В

1. Закончите уравнения химических реакций и определите их тип. Расставьте коэффициенты. Вместо знака “?” вставьте формулы соответствующих веществ:

2. Закончите уравнения химических реакций и расставьте коэффициенты, определите тип каждой из них:

3. Вместо вопросительного знака в схемах химических уравнений вставьте формулы соответствующих веществ. Расставьте коэффициенты и определите тип каждой реакции: