Жауабы: натрий сульфатының кристаллогидраты 30,5 грамм 1 страница

Алғы сөз

Қазіргі кезеңде елімізде қанатын жая бастаған, жаңа типті білім ордалары- Зияткерлік мектептердегі оқыту процесінің басты ерекшелігі оқушылардың дербестігін күшейтуге, білімдерін өздігінен толықтыру мәселесіне баса көңіл аудару болып табылады. Дербестіліктің дамуы жас зияткерлердің алған білімін іс жүзінде еркін қолдана білуінен байқалады. Ал дербестілікке қол жеткізу әрбір сабақта оқушылардың өзіндік жұмыстарын тиімді ұйымдастырумен, сол арқылы оқушылардың логикалық ойлау әркетін дамытумен тікелей байланысты. Оқушылардың өзіндік жұмысын ұйымдастыру кезінде оларға күрделілігі жоғары есептер беру өте маңызды. Өйткені белгілі бір «өзіндік құпиясы» бар, «қызық» есептер шығару – химия ғылымын өмірмен байланыстыратын тамаша әдіс. Есептер шығару арқылы баланың ойлау, есте сақтау, ғылым тілінде сөйлей алу қабілеттері дамиды, химиялық заңдар мен құбылыстарды түсінуі қалыптасып, дүниетанымы артады. Химия сабақтарында өзіндік жұмыс кезінде есептер шығару

барысында оқушылар:

• есептің шартын сауатты құра білу;

•есепке талдау жасай білу, зерттеу жүргізе білу;

•есептің типін анықтау;

•есептің шығару тәсілін таңдай білу, шығару жолының жоспарын жасау;

• масса мен көлем брліктерін Халықаралық жүйеге (СИ)- халықаралық жүйесіне келтіре білу;

• алынған жауапқа талдау жасай білу;

• қосымша әдебиетпен жұмыс жүргізе білу сияқты нақты біліктілікке ие болады.

Әрбір өзіндік жұмыста шәкірттер бойында белгілі бір икемділік, іскерлік дағды қалыптастыру сияқты мәселелерге ерекше назар аударылады. Оқушылардың білім мен білік, іс -әрекет дағдыларын тығыз қалыптастыра отырып, есте сақтау, тез ойлау, дұрыс жауап беру, өз пікірін айту, дәлелдей алу әрекеттері күшейіп, ой-өрісі шыңдала түседі.

Ұсынылып отырған «Қызықты химия есептері» жинағы түрлі деңгейдегі конкурстық және олимпиадалық «қызық», 8-9 сынып оқушыларына арналған күрделілігі жоғары есептерден және олардың шешу алгоритмінен құралады. Жинаққа химия сабақтарында оқушылардың өзіндік жұмыстары кезінде пайдаланған қызықты логикалық есептер енгізілген. Жинақта берілген алгоритмдерді жетік меңгеру химия-биология бағытындағы Назарбаев Зияткерлік мектептері оқушыларының логикалық ойлау дағдысын қалыптастырып, химиялық білім деңгейін жоғарылатады, материалды саналы игеру барысында біліктілік дағдыларының қалыптасуына жағдай жасайды деп көзделеді.

Сондай-ақ аталған есептер жинағын орта мектептерде олимпиадаға дайындық арнаулы курстарында, тереңдетілген бағдарлама бойынша оқитын сыныптарда өзіндік жұмыстарды ұйымдастыру барысында қолдануға болады.

1-есеп. Мынадай реактивтер берілген: H₂SO₄, NaOH, CaCO₃, HCl, HBr және H₂O, осы берілген реактивтерді пайдаланып, алюминий хлориді, натрий фториді, темір бромидінің ерітінділерін таза күйінде қалай алуға болады?

№ 1 есеп шешуі:

І. Темір (ІІІ) бромидінің бөлінуі:

I.

а) қоспа ерітіндісін сілті ерітіндісімен өңдейміз.

FeBr₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃¯ + 3NaBr

AlCl₃ + 4NaOH = NaAlO₂ + 3NaCl + 2H₂O

б) темір гидроксидін сүзіп аламыз.

в) темір гидроксидіне бромсутекпен әсер етеміз. Бастапқы бромидті аламыз:

Fe(OH)₃ + 3HBr = FeBr₃ + 3H₂O

II. Алюминий хлориді бөлінеді:

а) бастапқы қоспаның ерітіндісін сілтімен өңдеген кезде алынған сүзіндіні (NaAlO₂, NaCl, NaF), көмірқышқыл газы арқылы өңдейміз.

(CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + CO₂)

2NaAlO₂ + CO₂ + 3H₂O = 2Al(OH)₃¯ + Na₂CO₃

б) алюминий гидроксидін сүзіп аламыз. Алюминий гидроксидіне хлорсутекпен әсер еткенде бастапқы алюминий хлоридінің ерітіндісін аламыз:

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O

III. Натрий фторидінің бөлінуі:

а) сүзіндіні (Na₂CO₃, NaF, NaCl, NaBr) хлорсутек қышқылымен өңдейміз:

Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂­ + H₂O

б) кальций карбонаты мен хлорсутектен алынған затқа, кальций хлоридін қосамыз:

2NaF + CaCl₂ = CaF₂¯ + 2NaCl

в) кальций фторидін сүзіп алып және күкірт қышқылымен өңдейміз:

CaF₂ + H₂SO₄ CaSO₄¯ + 2HF­

г) бөлінген фторсутекті сілті арқылы сіңіреміз және бастапқы натрий фторидін аламыз:

HF + NaOH = NaF + H₂O

2-есеп. Белгісіз купоростың MeSO₄×nH₂O және сол купоросқа сәйкес келетін сусыз тұздың суда ерігіштігі 100 г суда 20 ^оС температурада 101,3 г және 38,4 г тең. Қандай заттар жөнінде сөз болып жатыр, белгісіз затты анықта.

№ 2 есеп шешуі:

Кейбір екі валентті ауыр металдардың (мыстың, никелдің, темірдің, мырыштың) кристаллогидраттары купоростар деп аталады. Кристалданған судың молекула саны n = 5 және 7 тең. Егер А – металдың атомдық массасы болса, онда А + 96 сусыз сульфаттың молекулалық массасы, ал С = - кристалдық судың сусыз тұзға қатынасы, купоростың дәл сондай мөлшеріндегідей болады.

Кристаллогидрат пен сусыз тұздың суда ерігіштігін «С» арқылы өрнектейміз.

Кристаллогидтарттың ерігіштігі – s_k болсын. Сусыз тұздың s_b грамы Х г суда гидратталады деп есептесейтін болсақ. Х табудың екі тәсілі бар.

1 Тәсіл. Егер 100 г суда s_k купоросты ерітетін болсақ, онда алынған ерітіндінің массасы 100 +s_k (г) тең болады. Кристаллогидратты ерітуге жұмсалатын судың үлесі қаныққан ерітіндінің массасының бір бөлігіне тең. (s_k – s_b) – судың массасы, s_b гидратталатын сусыз тұздың салмағы, (яғни Х), Х г суда ерітілген купоростың мөлшері қосылады. Онда Х = .(s_k – s_b) тең болады.

2 Тәсіл. 100 – Х (г) суда еріген кристаллогидрат S_b + X (г). Егер 100 г суда S_k г купорос еритін болса, онда 100 – Х г суда S_b + Х (г) купорос ериді деп есептеп, пропорция құрып есептейміз: = , осыдан, Х = . Онда,

С = , осыдан

A =

n = 5, A = 14,6 тең болады. Ондай металл жоқ. Егер n = 7, A = 58,8 болатын тең болатын болса, бұл никельдің атомдық массасы. Яғни NiSO₄×7H₂O және NiSO₄ алынған деп есептейміз. (атомдық массасы жағынан жақын мәнге ие болатын кобальт болады деп формальді түрде есептеуге де, болады).

3-есеп. Калий перманганаты мен бром суы ерітінділері құйылған екі шыны ыдыс берілген.

Ұзақ уақыт бойы шыны ыдыстарға химиялық таза кальций карбонатына немесе мырышқа концентрленген тұз қышқылымен әсер еткен кездегі бөлінген газ жіберілді, сол кезде екі шыны ыдыстағы сұйықтың түссізденгені байқалды. Калий перманганаты мен бром суы ерітінділері құйылған екі шыны ыдыс берілген.

Зақ уақыт бойы шыны ыдыстарға химиялық таза кальций карбонатына немесе мырышқа концентрленген тұз қышқылымен әсер еткен кездегі бөлінген газ жіберілді, сол кезде екі шыны ыдыстағы сұйықтың түссізденгені байқалды. Егер екі шыны ыдыстың орындарын ауыстырып қоятын болсақ, сұйықтың түссізденуі біреуінде ғана байқалады. Егер құрғақ ауаны жіберетін болсақ, орнын ауытырмаса да, қандай ретпен орналасуына қарамастан, бір шыныдағы ерітіндінің түсі жойылады. Суреттелген құбылысты қалай түсіндіруге болады?

№3 есептің шешуі:

Егер бром суы және калий перманганатының ерітіндісі құйылған шыны арқылы құрғақ ауаны жіберетін болсақ, бром суы ертіндісінің түссізденгені байқалады, бұл оның жоғары ұшқыш қасиетіне байланысты болады. Кальций карбонаты немесе мырышқа хлорсутекпен әсер еткендегі реакция теңдеуі: бойынша

CaCO₃ + 2HCl _(конц.) = CaCl₂ + CO₂­ + H₂O

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂­

Бөлініп жатқан көмірқышқыл газы немесе сутек газы бром суымен де, калий перманганатымен мүлдем әрекеттеспейді.

Газдарды бөліп алу үшін концентрленген хлорсутек қышқылын қолдану керек, себебі көмірқышқыл газы мен сутек реакциялық жүйе ортасынан хлорсутекті алып шығатынын екенін ескеруіміз қажет.

1 жағдай. 1-ыдыста калий перманганатының ерітіндісі бар, 2-ші ыдыста бром суы ерітіндісі бар. Реакция теңдеуі бойынша хлорлы сутек калий перманганатының түсін өзгертеді:

2KMnO₄ + 16 HCl = 2MnCl₂ + 5Cl₂­ + 8H₂O + 2KCl

CO₂ мен сутек газдары күштері әсерінен түзілген хлор екінші шыны ыдысқа үрленеді, бромның аз ерігіштігіне, ұшқыштығына байланысты бромның түсі өзгеріп, ерітіндіден бөлініп шығады.

ІІ жағдай. 1-шыны ыдыста бром суы бар, 2-ші шыны ыдыста калий перманганаты ерітіндісі бар.

Көмірқышқыл газы мен сутек газдарының қоспасы бром суы бар шыныға жеткізіліп тұрады, соның нәтижесінде хлорсутек суда ериді, ал көмір қышқыл газы мен сутек ерітіндіден бромды ығыстырып шығарып, нәтижесінде ерітінді түссізденеді. Екінші шыны ыдыста калий перманганаты ерітіндісімен көмірқышқыл газы және сутек газдары қоспасы бромның арасында химиялық өзгерістер жүрмейді. Ерітіндінің түсінің өзгерісі байқалмайды.

4-есеп. Барий хлоридінің 100 мл ерітіндісіне араластыра отырып 100 мл күміс нитратының және 150 мл күкірт қышқылының ерітіндісі бірге құйылды. Әрбір ерітіндінің концентрациясы 0,1 моль/л болды. Түзілген тұнбаның массасын анықтаңдар және ерітіндідегі еріген заттардың концентрациясын анықтаңдар.

№ 4 есептің шешуі:

Жүретін реакцияның теңдеуі:

BaCl₂ + AgNO₃ + H₂SO₄ =BaSO₄¯ + AgCl¯ + HNO₃ + HCl

Есептің шартында берілген мәні бойынша реакцияға қатысқан заттардың зат мөлшерін табамыз: BaCl₂ – 0,01 моль, AgNO₃ – 0,01 моль и H₂SO₄ – 0,015 моль. Күкірт қышқылының мөлшері 0,005 моль артық мөлшерде (реакция теңдеуі бойынша) екені анықталды.

Барий сульфаты мен күміс хлориді тұздары тұнбаға түседі, реакция теңдеу бойынша тұнбаға түскен тұздардың мөлшерін анықтауға болады: BaSO₄ – 0,01 моль, а AgNO₃ – 0,01 моль

Тұнбаның жалпы массасы:

233´0,01 + 143,5´0,01 = 2,33 + 1,435 = 3,765 (г)

Ерітіндіде 0,005 моль мөлшерде күкірт қышқылы, 0,01 моль азот қышқылы, 0,01 моль тұз қышқылы қалады. Түскен тұнбаның көлемін ескермей отырып, ерітіндінің көлемін табамыз.

100 мл + 100 мл + 150 мл = 350 мл

Тұз қышқылы, азот және күкірт қышқылдарының концентрациясын табамыз:

HCl концентрациясы = HNO₃ концентрациясы= = 0,0286 моль/л,

Ал күкірт қышқылының концентрациясы 2 есеге дейін аз болып, 0,0143 моль/л тең болады.

5-есеп. Кеңінен таралған сілтілік металдың тұзына концентрленген күкірт қышқылымен әсер еткенде бөлінген түссіз газды кеңінен таралған сілтілік жер металдың тұзының ерітіндісіне жіберілді. Сол кезде бөлінген Б газын күміс нитраты арқылы жібергенде тұнба түзілді. Тәжірибені жүргізуге қандай қышқылдардың тұздары және қандай сілтілік жер металдар қолданылды. Бақылаған құбылыстарды түсіндіріп, мүмкін болатын реакция теңдеуін жазыңдар.

№ 5есептің шешуі:

Сілтілік металдар тұздарына күкірт қышқылының концентрлі ерітіндісімен әсер еткенде газ бөлітіндері, карбонаттар, сульфидтер, хлоридтер, сульфиттер болуы мүмкін, мысалы:

2NaCl + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2HCl

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂­ + H₂O

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂­ + H₂O

Na₂S + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂S­

Есептің шартын қанағаттандыра алатын, суда еритін сілтілік металдар тұздары тек сульфидтер болып табылады, ал қалған суда ерігіш тұздары тек қана галогенсутектерді, күкіртті газды, көмір қышқыл газын бөлінбейді.

Күкіртті газ сульфидтермен бірге күкіртті түзеді. (H₂S ығыстырып шығарып, SO₂ әрекеттеседі) BaS + SO₂ + H₂O = BaSO₃ + H₂S­

SO₂ + 2H₂S = 3S¯ + 2H₂O

яғни қорғасын нитратымен тұнбаға түзілмейді. Көмірқышқыл газы сульфидтерден көмірқышқыл газын ығыстырып шығарады:

BaS + CO₂ + H₂O= BaCO₃¯ + H₂S­

Осы бөлінген күкіртсутек газы қорғасын нитратымен қара түсті тұнба түзеді.

Pb(NO₃)₂ + H₂S = PbS¯ + 2HNO₃

Галогенсутектер сульфидтерден күкірт сутекті ығыстырып шығарады.

BaS + 2HCl = BaCl₂ + H₂S­,

Қорғасын нитратымен қара түсті тұнба түзеді.

Pb(NO₃)₂ + H₂S = PbS¯ + 2HNO₃

Сондықтан мұндай сілтілік металл тұздары болып галогенидтер, карбонаттар болуы мүмкін, ал сілтілік жер металл тұздары – барий сульфиді болып табылады.

6-есеп. Белгісіз массасы 6 г металды оттегінде жаққан кезде, нәтижесінде массасы 10 г тең екі заттың қоспасы алынды. Бұл қоспа толығымен суда ериді. Мұндай ерітіндіні қайнатқан кезде, медицинада қолданылатын газ бөлінеді, ал қатты қалдықта тек қана бір ғана зат табылды. Қандай металл алынғанын анықта.

№ 6 есептің шешуі:

Жану өнімі толығымен суда ериді деп есептейтін болсақ, онда жанған кезде екі оттекті қосылыс түзіледі, былай ұсынуға болады, онда сілтілік металл (сілтілікжер металдардан тек қана Ba деп қана ұсынуға болады, себебі Ba(OH)₂ суда аздап ери алады). Оттекті қосылыстар болып, тотықтар, пероксидтер, асқын пероксидтер (жанған кезде озонидтер түзілмейді. Суда барий пероксидінен басқа, тек тотықтар мен пероксидтер ғана ери алады. Яғни жану өнімі – тотықтар қоспасы болып табылады (оттектің эквиваленті 8 тең) және перекисте (оттектің эквиваленті 16). Егер перекисті оттегінің бір эквивалентіне «n» эквивалентті «тотықты оттек» сәйкес келетін болса, онда түзілген қоспадағы оттегінің орташа эквиваленттік мөлшері (г) тең болады. Жану өніміндегі оттектің мөлшері, оның орташа эквивалентті ×Э_х, онда Э_х – металдың эквиваленті (7, 23, 39, 84,5, 133, 137/2 мынаған тең). Теңдеу бойынша:

= 2/3Э_х, бұдан n = n > 0, онда 12 < Э_х < 24, т.е. металл – натрий металы болып табылады, Э_х = 23.

2Na + O₂ = Na₂O₂

4Na + O₂ = 2Na₂O

Na₂O + H₂O = 2NaOH

Na₂O₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂

2H₂O₂ = 2H₂O + O₂

Буландырғаннан кейінгі қатты қалдық – NaOH.

7-есеп. Өзгерістер нәтижесінде тек қана екі зат: азот және су түзіле жүретін реакция теңдеуіне мысал келтіріңдер. Бұл реакциялардың ғылым мен техникадағы маңызын, қолданылатын жерлерін көрсетіңіздер. (бір типті реакция теңдеуін көрсетпеу керек).

№ 7есептің шешуі:

1. Азот оксидтерінің сутекпен тотықсыздануы.
2. Азоттың сутекті қосылыстары: аммиак, гидразин, гидразингидрат, аммоний азиді және т.б. оттекпен тотығуы (немесе озонмен). Азоттың сутекті қосылыстарының сутек пероксидімен тотығуы. Азоттың сутекті қосылыстарына азоттың оксидтерімен және азоттың оттекті қышқылдарымен әсер ету.
3. Аммоний нитратының ыдырауы.

N₂O + H₂ реакциясы газкөлемдік анализде қолданылады.

Нитраттың ыдрауы – азоттың алынуы.

Азотқышқылды зауыттарда бөлінген NO газын басқа газдардан бөліп алу үшін NH₃ пен жүргізілетін химиялық реакция қолданылады. Ракеталық техникада = гидразин мен оттектің, сутегінің асқын тотығы мен азот қышқылының реакциялары қолданылады.

8-есеп. А деген жай затты Б деген газда жаққан кезде В деген өнім түзіледі, ол өнім ылғал ауада “түтінденеді” және бірден булана алады. Егер ерітіндінің белгілі мөлшеріне аммноний карбонатын қосатын болсақ, ақ түсті Г тұнбасы пайда болады. Аммоний карбоанатын эквимолярлы мөлшерде натрий карбонатымен алмастыратын болсақ, құрамы дәл сондай, бірақ салмағы азырақ мөлшерде тұнба пайда болады. Егер Г тұнбасын қатты қыздыратын болсақ, қышқыл мен сілтіде еритін қасиетін жоғалтады. Жоғарыда айтылған процестерді түсіндір.

№ 8 есептің шешуі:

(А) алюминий, (Б) хлормен әрекеттесіп, (В) хлоридіне айналады. Алюминий хлоридіне карбонатпен әсер еткенде (Г) алюминий гидроксидінің тұнбасы түзіледі, қыздырған кезде оксидке айналады. Айналулар тізбегінде неліктен алюминий хлоридінің «түтінденіп» және алюминий хлоридінің бірден буланатынын, натрий карбонатымен әсер еткенде алюминий гидроксидінің массасы азаятынын және жаңадан дайындалған гидроксидпен салыстырғанда, қатты қыздырылған алюминий оксидінің химиялық активтілігі төмен екенін түсіндіру қажет.

9-есеп. Екі жай заттың қоспасын басқа екі жай заттың қоспасын әрекеттесті. Реакция нәтижесінде қалыпты жағдайда қатты күйде кездесетін, сумен өте қарқынды түрде әрекеттесетін бинарлы қосылыс болып табылатын бір ғана өнім түзіледі. Қыздырған бұл өнім екі бөлікке бөлінеді, бір бөлігі балқыма, бір бөлігі бірден буланатын затқа айналады, бірақ екі бөліктің де сапалық құрамы бірдей болады. Барлық бастапқы заттарды атаңдар. Реакция өнімін қыздырған кезде қандай өзгерістер болатынын түсіндіріңдер.

№ 9 есептің жауабы:

Реакция өнімі бойынша көрсетілген деректерге байланысты мынадай: бастапқы 4 затта екі элементтен тұрады қорытынды шығаруға болады. Осыған орай, аллотропиялық түрөзгерістер туралы, реакция өнімінің қасиетіне байланысты фосфор және оттек жайында сөз болып жатқаны туралы айтуға болады. Фосфордың (V) оксиді екі кристалдық модификациялық түр өзгерістер: бірі молекулалық кристалл торлы - ұшқыш, ал екіншісі атомдық кристалл торлы –ұшқыш емес түрінде кездеседі.

10-есеп. Төменде кейбір кристаллогидраттардың қаныққан ерітінділерімен және олардың тұздарының қаныққан ерітінділерінің 20 ^оС мм. сын.б. су буының қысымы берілген. Қалыпты жағдайда ашық ауада сақтақтайтын болсақ, берілген заттардың қайсысы балқып және қайсысы кристалдық суды жоғалтады? Концентрленген күкірт қышқылын эксикаторда қолдануды қалай түсіндіруге болады?

№ 10 есептің жауабы:

Егер ауадағы су буы қысымынан (парциал қысымнан) кристаллогидраттағы немесе ерітіндідегі су буының қысымы жоғары болса, онда заттағы су буының азаюы байқалады. Ал қарама-қарсы жағдайда зат суды өз бойына сіңіреді. Соған байланысты, натрий сульфатының кристаллогидраты суды жоғалтады, ал кальций кристаллогидраты және аммоний нитраты – балқиды.

11-есеп. 100 мл құрамында хлоры және хлорсутегі бар сулы ерітіндіге жеке-жеке бөлікпен артық мөлшерде қатты натрий сульфитін қосты, сонан соң алынған ерітіндіні газ тәрізді заттар толығымен жойылғанша қыздырды. Оның мөлшері 300 мл бастапқы ерітіндімен әрекеттесуге жеткілікті болды. Алынған ерітіндідегі хлор мен хлорсутектің молдік қатынасын анықтаңдар.

№11 есептің шешуі:

Химиялық реакция теңдеуі:

Cl₂ + Na₂SO₃ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl (1)

2HCl + Na₂SO₃ = 2NaCl + H₂O + SO₂­ (II)

Ерітіндінің жаңа бөлігіне күкірттің диоксиді «қайтарылады»:

SO₂ + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HCl (III)

(II) және (III) реакцияның теңдеуін салыстырамыз. Бастапқы ерітіндіде х моль хлор болсын деп есептейік. Ерітіндінің екінші бөлігінің көлемі үш еселенеді, ондағы хлордың мөлшері 3 есе көп – 3х. Онда күкірттің диоксидінің мөлшері де 3х моль, ал әрекеттесетін хлорсутектің мөлшері 6х моль болады. Бірақ реакция теңдеуіне байланысты (І) х хлорға қосымша 2х моль хлорсутектің мөлшері сәйкес келеді.

Соған байланысты, бастапқы ерітіндідегі х моль хлорға 6х –2х = 4х моль хлорсутек сәйкес келеді, сондықтан газдардың молярлық қатынасы – 1:4 тең болады.

(ІІ) реакция теңдеуі бойынша бөлінетін күкірттің диоксиді, қоспадағы хлормен әрекеттеседі:

SO₂ + Cl₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + 2HCl (IV)

Бірақ бұл, жалпы бөлінген күкірттің диоксидінің мөлшеріне, ешқандай әсер етпейді, (IV) реакция бойынша алынған қышқылдар, сульфиттердің артық мөлшерімен күкірттің диоксидінің мөлшері эквивалентті мөлшерде болады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: