Тема 8. Елементи vі-а групи

Питання для самостійної підготовки студентів:

1. Загальна характеристика атомів елементів VІ групи головної підгрупи.

2. Промислові та лабораторні способи добування кисню.

3. Фізичні та хімічні властивості.

4. Озон: добування, властивості, утворення у природі.

5. Пероксид водню: будова молекули, добування, властивості.

6. Сірка. Сірка у природі. Алотропія сірки. Фізичні властивості сірки.

7. Хімічні властивості сірки.

8. Сполуки сірки. Сірководень, сульфідна кислота, сульфіди: добування, фізичні та хімічні властивості.

9. Оксигеновмісні сполуки сірки: будова молекул, характер валентних зв’язків. сульфатна кислота: способи добування, фізичні та хімічні властивості.

Практична частина:

Дослід 1. Одержання кисню. У пробірку з калій тетраоксоманганатом(VII) (KMnO₄) кладуть невеличкий кусочок вати, закривають пробкою з газовідвідною трубкою, закріплюють пробірку трохи похило в штативі й нагрівають. Збирають кисень методом витіснення води в плоскодонні конічні колби.

Дослід 2. Горіння сірки в кисні. Підпалений на повітрі кусочок сірки вносять на ложечці в колбу з киснем. Вона горить яскравим голубим полум’ям.

Дослід 3. Горіння фосфору в кисні. У ложечці для спалювання підпалюють фосфор і вносять у колбу з киснем.

Дослід 4. Горіння натрію в кисні. Відрізають кусочок натрію розміром із горошину, ретельно просушують фільтрувальним папером, очищають від кірки і кладуть на ложечку для спалювання. Запалений на повітрі натрій яскраво горить у кисні.

Дослід 5. Горіння заліза в кисні. У металічний тигель кладуть приблизно рівні кількості порошкоподібних заліза, вуглецю та калій тетраоксоманганату(VII). Тигель закріплюють і сильно підігрівають полум’ям пальника. В атмосфері кисню спочатку починає горіти вуглець, а потім і залізо, викидаючи сніп іскор.

Дослід 6. Спалювання в кисні складних речовин. Парафінову свічку закріплюють на дротинці, підпалюють і вносять в кисень, у якому вона горить значно енергійніше. На стінках колби з’являються краплі води, а вапняна вода, яку доливають у колбу, мутніє.

Дослід 7. Спалювання фосфору під скляним дзвоном. Скляний дзвін розмічають на 5 рівних частин, відміряючи кожну частину визначеною кількістю води. У кристалізатор наливають невелику кількість води, так, щоб вона доходила до першої поділки на дзвоні, коли його поставити в кристалізатор, на її поверхню опускають велику коркову пробку, на яку кладуть кришку від тигля або фарфорову чашку з невеликою кількістю фосфору. Фосфору треба брати стільки, щоб він сполучився з киснем, що знаходиться під дзвоном, приблизно 0,25 г на 1 л об’єму дзвона. Фосфор підпалюють і обережно накривають дзвоном. Він горить, наповнюючи дзвін білим димом дифосфор пентаоксиду. Через 10-15 хв., коли розсіється білий дим і охолонуть гази під дзвоном, вода підніметься приблизно на 1/5 об’єму дзвона.

Дослід 8. Виявлення в повітрі вуглекислого газу. У пробірку наливають 2-3 мл вапняної води і пропускають повітря за допомогою гумової груші. Через декілька хвилин вапняна вода мутніє.

Дослід 9. Підтвердження наявності в повітрі пари води. У стакан кладуть сніг чи наливають дуже холодну воду. При внесенні стакана в теплу кімнату його стінки покриваються дрібними краплями води.

Дослід 10. Будова полум’я. Уважно розгляньте полум’я пальника, замалюйте його.

а) Швидким рухом внесіть головку сірника в темну (холодну) частину полум’я пальника. Сірник досить довго не загоряється. При перенесенні головки сірника в світлу частину полум’я, вона швидко загоряється.

б) Збоку, ніби розрізаючи полум’я, внесіть скіпку і потримайте її в полум’ї декілька секунд (скіпка не повинна загорітися!). Вона обгоряє в двох місцях, середина ж не обгоряє.

в) Товстий білий папір внесіть в полум’я, ніби розрізаючи його (горизонтально). Тримайте декілька секунд (полум’я повинне бути невеликим). На папері залишається чорне кільце. Поясніть це явище.

Дослід 3.Одержання сульфур(IV) оксиду. До міді (ошурки, дріт, стружки) доливають концентрованої сульфатної кислоти й нагрівають. Збирають сульфур(IV) оксид методом витіснення повітря.

Дослід 4.Властивості сульфатної кислоти.

а). Обвуглювання скіпки. При опусканні скіпки в концентровану сульфатну кислоту спостерігається її обвуглювання, виділяється вільний вуглець.

б). Обвуглювання паперу. На папері щось пишуть чи малюють розведеним розчином сульфатної кислоти за допомогою скляної палички. Після обережного нагрівання над полум’ям паперу вода випаровується, а сульфатна кислота стає більшої концентрації, внаслідок чого папір обвуглюється і на ньому з’являється напис чи малюнок.

д). Обвуглювання концентрованою сульфатною кислотою цукру. У стакан на 100-150 мл кладуть 10 г розтертого в порошок цукру й добавляють 1 мл води до утворення густої маси. Потім доливають 5 мл концентрованої сульфатної кислоти. Після перемішування цукор обвуглюється, а одержаний вуглець частково окислюється в карбон(IV) оксид за рахунок відновлення сульфатної кислоти до сульфур(IV) оксиду. Газоподібні продукти, що виділяються, піднімають всю масу, яка піднімається із стакана.

Завдання до лабораторної роботи №8.

1. До розчину сульфатної кислоти масою 700 г з масовою часткою H₂SO₄ 40% додали 100 мл. води. Визначити масову частку H₂SO₄ в добутому розчинні.

2. До розчину хлоридної кислоти масою 200 г з масовою часткою HСl 20% додали 100 мл. води. Визначити масову частку HCl в добутому розчинні.

3. У воді масою 800 г розчинили сульфур(IV) оксид об’ємом 4, 48 л (н. у.) Обчислити масову частку SO₂ в добутому розчині.

4. У воді масою 500 г розчинили сульфур(IV) оксид об’ємом 2, 24 л (н. у.) Обчислити масову частку SO₂ в добутому розчині.

5. Обчисліть кількість речовини йонів феруму і сульфат-іонів, які містяться в 200 г розчину ферум (ІІІ) сульфуру з масовою часткою солі 20%.

6. Сульфур(IV) оксид, потрапляючи у навколишнє середовище, руйнує пам’ятники архітектури та витвори мистецтва, виготовлені із мармуру. Складіть рівняння реакції, знаючи, що мармур перетворюється на гіпс (CaCO₃ – мармур, CaSO₄2H₂O – гіпс).

7. Щоб SO₃ не потрапляв у атмосферу, газ підприємств кольорової металургії пропускають через розплав соди у присутності повітря. Добутий продукт відновлюють вугіллям при 800С, при цьому утворюється натрій сульфід і карбон(ІV) оксид. Далі під дією карбон(IV) оксиду і водяної пари натрій сульфід перетворюється на натрійі карбонат і гідрогенсульфід. В результаті неповного згорання гідрогенсульфіду утворюється сірка. Складіть рівняння реакцій, які запобігають забрудненню навколишнього середовища.

8. Напишіть основні продукти у переробці мідного блиску.

Назвіть відновник, який доцільно використовувати, щоб не забруднювати навколишнє середовище. Запишіть рівняння реакцій до згаданої схеми.

9. Як змінюються неметалічні властивості елементів і характер утворених ними оксидів у ряді: Фосфор, Сульфур, Хлор? Напишіть формули їх оксидів і рівняння реакцій, які розкривають характер властивостей вищого оксиду Сульфуру (не менше трьох).

10. Як змінюються неметалічні властивості елементів і характер утворених ними оксидів у ряді: Силіцій, Фосфор, Сульфур? Напишіть формули їх оксидів і рівняння реакцій, які розкривають характер властивостей вищого оксиду Сульфуру (не менше трьох).

11. Сульфіт натрію масою 2,52 г обробили перманганатом калію в сірчанокислому розчині. Обчисліть масу солі марганцю, що утворилася при цьому.

12. Здійснити такі перетворення:

13. У трьох циліндрах знаходяться гази: оксид сірки (IV), бромоводень, сірководень. Як можна ідентифікувати кожен газ?

14. Який об’єм кисню (н.у.) можна одержати розкладанням у присутності оксиду марганцю (IV) пероксиду водню, що знаходиться в 150 г 5,00%-ного розчину?

15. Укажіть, з якою з перерахованих речовин буде вступати в окислювально-відновні реакції оксид сірки (IV): перманганатом калію, магнієм, хлоридом натрію, фосфорною кислотою, сірководнем, вуглекислим газом, сульфатом алюмінію. Напишіть рівняння реакцій.

16. Здійснити такі перетворення:

17. Сульфат марганцю (II) обробили в лужному розчині пероксидом водню масою 17 грамів. Обчисліть масу утвореного оксиду марганцю (IV).

18. До складу речовини входять атоми Феруму й Сульфуру в масовому співвідношенні 7:4. Визначте формулу речовини, її молекулярну масу і масові частки елементів у речовині.

19. Вивести формулу одного з оксидів Сульфуру, масова частка Сульфуру в якому становить 40%, а Оксигену – 60%.

20. Який об’єм карбон(IV) оксиду та сульфур(IV) оксиду (н.у.) утвориться в результаті згоряння 10 кг кам’яного вугілля, масова частка Карбону в якому становить 94%, а Сульфуру – 0,1%?

21. За аналітичними даними гемоглобін свині містить: Fe – 0,4 %; S – 0,48 %. Визначте мінімальну відносну молекулярну масу гемоглобіну коня за Ферумом та Сульфуром.

22. Який об’єм сульфуру (ІV) оксиду утвориться після спалювання 400 кг сірки, що містить 5% домішок?

23. Нагріли бертолетову сіль масою 25,725 г з масовою часткою домішок 0,05 до повного її розкладу. Який об’єм кисню виділиться?

24. Залізний порошок масою 7 г з масовою часткою домішок 20% розчинили в надлишку сульфатної кислоти. Яка маса солі та об’єм газу утворилися?

25. Магній оксид масою 3,4 г з масовою часткою домішок 5% повністю розчинили в сульфатній кислоті. Яка маса солі утворилася?

26. При згоранні технічної сірки масою 10 г виділився газ, який пропустили крізь розчин гідроксиду натрію, в якому маса NaOH 24 г. Визначити масову частку сірки в технічному препараті.

27. Здійснити перетворення:

КМnО₄→ О₂ → SO₂ → H₂SO₃ → Na₂SO₃ → Na₂SO₄ → ВаSO₄

SO₃ → H₂SO₄ → CuSO₄

28. Обчисліть об’єм газу, що виділиться під час взаємодії розведеної сульфатної кислоти зі зразком заліза масою 20 г, що містить 4,8% домішок.

29. Здійснити перетворення. Для рівняння №2 скласти електронний баланс, вказати окисник, відновник.

KMnO₄ → O₂ → SO₂ → H₂SO₃ → H₂SO₄ → HgSO₄

↓

NaHSO₃

30. Здійснити перетворення. Для рівняння №3 скласти електронний баланс, вказати окисник, відновник.

H₂O₂ → O₂ → SO₂ → SO₃ → H₂SO₄ → CuSO₄

↓

NaHSO₄

31. Обчисліть та укажіть об’єм сірководню, що можна одержати під час взаємодії технічного алюміній сульфіду масою 60 г, що містить 12,5% домішок, з хлоридної кислотою.

32. До розчину,що містить 49 г сульфатної кислоти ,додали 45 г натрій гідроксиду.Назвіть сіль,що утворилася,визначте її масу. Для сульфатної кислоти запишіть рівняння дисоціації.

33. Концентрована сульфатна кислота відновлюється цинком ,як правило ,до сульфур (IV) оксиду. Запишіть рівняння цієї реакції,складіть електроний баланс,зазначте окисник і відновник.

34. Визначте формулу речовини, якщо відомо, що масові частки Натрію, Сульфуру та Оксигену складають відповідно 36,5 %, 25,4 % та 38,1 %. Для цієї речовини обчисліть відношення мас елементів.

35. До складу речовини входять: Гідроген- 1,25%, Фосфор – 38,75% та Оксисен. Знайдіть хімічну формулу речовини.

36. До складу кислоти входять: Гідроген – 2,44%, Сульфур – 39,02% та Оксисен. Знайдіть формулу кислоти.

37. До складу солі входять: Калій – 44,82%, Сульфур – 18,4% та Оксисен. Знайдіть формулу солі.

38. До складу речовини входять: Натрій – 43,4%, Карбон – 11,32% та Оксисен. Знайдіть хімічну формулу речовини.

39. Установити формулу сполуки, якщо відомо, що вона складається з 80% Купруму та 20% Оксигену.

40. Установити формулу сполуки, якщо відомо, що вона складається з 50% Сульфуру та 50% Оксигену.

41. Під час прожарювання 20,4 г бертолетової солі отримали калій хлорид та кисень. Треба зазначити, що маса зменшилася на 8 г. Розрахувати молекулярну масу: а) калій хлориду; б) бертолетової солі.

42. При нагріванні 65,1 г меркурій(ІІ) оксиду та 69,4 г аргентум(I) оксиду виділяються однакові кількості кисню, а саме 4,8 г. Розрахуйте: а) молекулярні маси обох оксидів; б) атомні маси аргентуму та меркурію?

43. Скільки ферум(ІІ) сульфіду можна отримати, якщо взяти для реакції 8 г сульфуру та 28 г заліза?

44. Здійсніть схему перетворень: Реакцію 5 запишіть у іонно-молекулярній формі.

45. Здійсніть схему перетворень:  Реакцію 1 запишіть у іонно-молекулярній формі.

46. До барій хлориду масою 20,8 г долили натрій сульфат масою 16 г. Яка маса речовини, що випала в осад?

47. Обчисліть масу осаду, який утвориться при зливанні розчинів, один з яких містить 52,2 г. барій нітрату, а другий—52,2 г. калій сульфату.

48. Обчисліть об'єм оксиду сульфуру(IV), який утворюється внаслідок взаємодії сірководню кількістю речовини 5 моль і кисню кількістю речовини 6 моль.

49. У розчин, що містить гідроксид барію масою 350 г, пропустили оксид сульфуру(IV) об'ємом 44,8 л (н. у.). Яка сіль і якої маси утворилась у результаті реакції?

50. Змішали оксид кальцію масою 300 г і оксид сульфуру(VІ) масою 400 г. Які речовини і якої маси залишилися після закінчення реакції?

51. Оксид сульфуру(IV), добутий у результаті спалювання сірководню об'ємом 44,8 л (н. у.), пропущено крізь 0,5 л розчину їдкого натру з масовою часткою NaOH 25 % і густиною 1,28 г/см ³. Яка сіль утворилася?

52. Який об’єм сульфур (4) оксиду за н. у. можна добути з 485г. цинкової руди, у якій 30% цинк сульфіду , при її спалюванні ?

53. При термічному розкладі перманганату калію КМnО₄ утворюється калій манганат К₂МnО₄ , манган (4) оксид та кисень. Обчисліть об’єм кисню, що утворюється при розкладі 19,75 г. перманганату калію, у якому 20% домішок.

54. Обчисліть, який об’єм сульфур(IV) оксиду можна добути при дії надлишку хлоридної кислоти на 15,75 г. натрій сульфіду, в якому міститься 20% домішок.

55. Обчисліть об’єм кисню, що виділиться при розкладі 19,75 г. калій перманганату, що містить 0,3 масових часток домішок.

56. Обчисліть масову частку домішок у технічному калій хлораті, якщо при розкладі 38,28 г. КСІО₃ утворилось 8,4 г. кисню.