Составление формул, расчёт количества соединения ( материалы вебинара ) - презентация

1 Составление формул, расчёт количества соединения ( материалы вебинара )

2 Составление формул соединений из заданного набора элементов Упражнение 10. Представьте в общепринятом виде и назовите соединения.Определите к какому классу они принадлежат. Вариант 1. H 20 B 4 O 17 Na 2 ; Вариант 2. H 14 O 2 N 4 Cu; Вариант 3. H 6 C 4 ZnO 4; Вариант 4. S 4 N 2 H 56 O 40 Al 2 ; Вариант 5. H 8 ClO 6 Ca; Вариант 6. H 6 P 1 N 1 O 5 Cd; Вариант 7. H 28 N 1 S 2 O 20 Fe 1 ; Вариант 8. H 20 N 2 S 2 O 1 4S 1 ; Вариант 9. C 4 N 4 KAu; Вариант 10. H 39 C 18 O 30 U 3 Zn 1 Li; Вариант 11. H 8 N 2 F 6 Si; Вариант 12. N 6 O 12 CuPbNa 2 Вариант 13. H 8 O 6 Sn; Вариант 14. C 6 Ag 3 N 6 Fe; Вариант 15. H 18 N 3 O 18 Al; Вариант 16. P 2 O 13 U 3.

3 ПРИМЕР 1. H 20 B 4 O 17 Na 2 - выявляем гидратную воду Н 20 О 10 ; остаётся B 4 O 7 Na 2. Расставляем элементы в порядке возрастания электроотрицательностей и получаем Na 2 B 4 O 7 * 10H 2 O – декагидрат тетрабората натрия, средняя соль, кристаллогидрат. ПРИМЕР 2. H 6 C 4 ZnO 4 –содержит большие количества атомов Н, С и О,что может говорить о наличии кислотного остатка органической кислоты у катиона цинка. Рассматриваем вариант одноосновной кислоты, аниона которой у цинка должно стоять 2, то есть 4 углерода приходятся на два аниона, следовательно один анион кислоты содержит 2 атома углерода – проверяем версию уксусной кислоты 2CH 3 COO- - как раз эти 2 остатка содержат 4С,6Н и 4О. Итак, формула соединения Zn(CH 3 COO) 2 - ацетат цинка, средняя соль.

4 ПРИМЕР 3. S 4 N 2 H 56 O 40 Al 2 – присутствие значительных количеств Н и О свидетельствует о наличии кристаллогидратной воды – выявляем гидратную воду. Кроме того, присутствие N и Н может свидетельствовать о наличии аммиачной группы – либо 2NH 3, либо 2 NH 4 +. Два электроотрицательных элемента S и О вероятно образуют анион кислородсодержащей кислоты: SO 3 2- илиSO 4 2- и др. Степени окисления Н +, О 2- и Al 3+ известны, нужно определить степени окисления азота и серы. Подсчитываем число положительных (+62) и отрицательных (-80) степеней окисления. Разницу 80 – 62 = 18 минусов компенсируют S и N,следовательно на долю серы может приходиться либо 4*4=16+, тогда на долю азота остаются 2+, т.е. азот должен иметь степень окисления +1,что вряд ли вероятно.

5 Если же присвоить сере степень окисления +6, мы получим 4S+6 – 24 плюса и тогда на долю 2N будет приходиться 24 – 18 = 6 минусов, т.е. азот будет со степенью окисления -3. Наличие катионов и аниона S +6 указывает на соль. Проставляем катионы и анионы. Al 2 (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 4 * n Н 2 О. Количество молекул воды определяем по кислороду: атомов О ( в формуле) - атомов О(в соли) = атомов О ( в молекулах воды) = 40 – 16 = 24 H 2 O. Ответ: (NH 4 ) 2 Al 2 (SO 4 ) 3 * 24 H 2 O или (NH 4 ) 2 SO 4 *Al 2 (SO 4 ) 3 *24H 2 O – алюмоаммонийные квасцы или кристаллогидрат двойной соли сульфатов алюминия и аммония.

6 Ответы на задания упражнения Na 2 B 4 O 7 * 10H 2 O – декагидрат тетрабората натрия, соль, кристаллогидрат; 2. [Cu(NH 3 ) 4 ](OH) 2 – гидроксид тетрааммин- меди (II), комплексное основание; 3. Zn(CH 3 COO) 2 – ацетат цинка, средняя соль; 4. (NH 4 ) 2 SO 4 *Al 2 (SO 4 ) 3 *24H 2 O – алюмоаммонийные квасцы или кристаллогидрат двойной соли сульфатов алюминия и аммония. 5. Ca(ClO) 2 * 4H 2 O – тетрагидрат гипохлорита кальция, соль, кристаллогидрат; 6. CdNH 4 PO 4 * H 2 O – моногидрат фосфата кадмия и аммония, двойная соль, гидрат магний аммоний фосфата;

7 7. FeNH 4 (SO 4 ) 2 * 12H 2 O – додекагидрат сульфатов железа (III) и аммония или железоаммонийные квасцы, двойная соль; 8. Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 * 6H 2 O – гексагидрат сульфатов железа (II) и аммония или железисто аммонийные квасцы или соль Мора, кристаллогидрат двойной соли; 9. K[Au(CN) 4 – тетрацианаурат (III) калия, комплексная соль; 10. LiZn(UO 2 ) 3 (CH 3 COO) 9 * 6H 2 O – гексагидрат ацетата лития,цинка и уранила или гидрат литий- цинк-уранил ацетата, тройная соль; 11. (NH 4 ) 2 SiF 6 – гексафторсиликат аммония, комплексная соль; 12. Na 2 Pb[Cu(NO 2 ) 6 ] – гексанитрокупрат (II) натрия и свинца, комплексная соль;

8 13. H 2 [Sn(OH) 6 ] – гексагидроксостаннат диводорода или гексагидроксооловянная кислота, комплексная кислота; 14. Ag 3 [Fe(CN) 6 ] – гексацианоферрат (III) серебра, комплексная соль; 15. Al(NO 3 ) 3 * 9H 2 O – моногидрат нитрата алюминия, кристаллогидрат средней соли; 16. (UO 2 ) 3 P 2 O 7 – пирофосфат диоксоурана (V) или пирофосфат уранила (V), оксосоль. При составлении названий соединений основным критерием правильности является возможность написания адекватной формулы по этому названию.

9 Упражнение 11. Из указанных элементов составьте формулы возможных молекул кислот, оснований и солей, приведите их графические формулы и дайте названия этих соединений по систематической и тривиальной номенклатурам. Учитывая заданные количества элементов определите, сколько моль каждого из веществ можно получить. Запишите уравнения реакций получения солей из образованных Вами кислот и оснований. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ: 1. Ca -8 г,H-1,2*10 23 атомов, Cl- 0,125 дм 3, O-0,5 моль ; 2. Cr-2,4*10 23 ат.,H-0,1 моль, O-3,36 дм 3, K-9,75 г; 3. Bi-0,1 моль,H- 6,72 дм 3,O ат, Na-4,6 г.; 4.V-12,7 г.,H-2,24 дм 3,O- 0,3 моль,K-6,02*10 22 ат.; 5.Cd-11,24 г.,C-2*10 23 ат.,O- 4,4 дм 3,H-0,5 моль; 6. Pb-20,72 г.,S- 2,4*10 23 ат.,O-16,8 дм 3,H-0,1 моль.

10 ПРИМЕР РЕШЕНИЯ Дано: алюминия -5,4 г., кислорода – 3,01 * атомов, Водорода – 5,6 дм 3 (н.у.), хлора – 0,25 моль газа. Решение. Составляем формулу кислоты – HCl, графическая формула HCl, хлороводородная или соляная кислота. Рассчитываем количества моль атомов заданных элементов, необходимые для образования HCl. n(H) = объём (Н 2 ) / 22,4 = 5,6 / 22,4 = 0,25 * 2 = 0,5 моль атомов; n(Cl) = n(Cl 2 ) * 2 = 0,25 * 2 = 0,5 моль атомов. Соотношение атомов элементов в формуле 1Н : 1Cl. В нашем случае это соотношение составляет 0,5 Н : 0,5 Cl, следовательно, количество моль HCl будет равно 0,5. Ответ: 0,5 моль молекул HCl.

11 Составляем формулу основания – Al(OH) 3, - гидроксид алюминия (III), графическая формула HOAlOH Рассчитываем количества моль атомов заданных элементов, необходимые OH для образования молекулы Al(OH) 3. n(Al) = масса (Al) / М (Al) = 5,4 / 27 = 0,2 моль атомов; n(О) = число атомов (О) / N A = 3,01*10 23 / 6,02*10 23 = = 0,5 моль атомов; n(Н) = 0,5 моль атомов. Соотношение атомов элементов в формуле Al(OH)3 = 1Al : 3O : 3H. В нашем случае это соотношение составляет 0,2 Al : 0,5 O : 0,5 H. Делим наше соотношение на 0,2, чтобы получить 1Al И получаем 1 Al : 2,5 O : 2,5 H, то есть водород и кислород находятся в наименьшем количестве и будут определять количество гидроксида алюминия,т.е. 2,5/3 = 0,83 моль Ответ: Количество Al(OH)3 - 0,83 моль молекул.

12

13 Кроме соляной кислоты возможно образование кислот: HClO, HClO 2, HClO 3, HCl.O 4 В результате реакций кислот и оснований могут образоваться соли: AlCl 3, AlOHCl 2, Al(OH) 2 Cl, AlOCl, Образование солей кислородсодержащих хлорных кислот достаточно проблематично. Соли Al(ClO) 3 и Al(ClO 2 ) 3, во-первых, вследствие большого объёма анионов, которые просто не разместятся около достаточно малого атома алюминия; во-вторых, соль, образованная слабой кислотой и слабым основанием будет полностью гидролизоваться в водных растворах. Соли Al(ClO 3 ) 3 и Al(ClO 4 ) 3 не смогут образоваться вследствие пространственных затруднений. Al(OH) 3 + HCl = Al(OH) 2 Cl + H 2 O; Al(OH) 3 +2 HCl = Al(OH) Cl 2 +2 H 2 O и так далее….

14 Несмотря на достаточную простоту этих заданий, они требуют знания ряда разделов, таких как: 1) Закон Авогадро и следствия из него; 2) Правила составления формул согласно электроотрицательностям атомов и степеням окисления элементов в молекулах и ионах; 3) Основные классы неорганических соединений; 4.) Номенклатура неорганических соединений; 5) Правила построения графических формул веществ; 6) Принципы расчёта выхода продуктов реакции при нестехиометрических соотношениях реагирующих веществ (расчёты по избытку и недостатку); 7) Классификация солей и способы их получения. Задание развивает навыки комбинаторики на примерах составления формул.