Смеси твёрдых веществ
Избирательное растворение и прокаливание
Смеси твёрдых веществ разделяют, подбирая реакцию, в которой участвует лишь часть компонентов.
| Смесь | Приём | Реакция |
|---|---|---|
| Fe + Cu | соляная кислота | \(\ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^}\); медь не реагирует |
| Al + Mg | раствор щёлочи | \(\ce{2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^}\); магний не реагирует |
| Zn + Cu (латунь) | соляная кислота | \(\ce{Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2 ^}\) |
| \(\ce{CaCO3}\) + \(\ce{SiO2}\) | соляная кислота | карбонат растворяется, песок остаётся |
| \(\ce{Na2CO3}\) + \(\ce{NaHCO3}\) | прокаливание | разлагается только гидрокарбонат |
| \(\ce{MgCO3}\) + \(\ce{CaCO3}\) (доломит) | прокаливание | разлагаются оба, но теряют разную долю массы |
Если оба компонента реагируют, нужна система из двух уравнений (урок 5). Прокаливание карбонатов магния и кальция: \(\ce{MgCO3}\) теряет 52,2 % массы, \(\ce{CaCO3}\) — 44,0 %; по общей убыли находят состав.
scienceПрокаливание: что остаётся
- \(\ce{MgCO3 ->[t] MgO + CO2 ^}\) и \(\ce{CaCO3 ->[t] CaO + CO2 ^}\) — доломит \(\ce{CaMg(CO3)2}\) разлагается в две стадии: сначала часть с магнием (около 750 °C), затем с кальцием.
- \(\ce{2Cu(NO3)2 ->[t] 2CuO + 4NO2 ^ + O2 ^}\) — нитраты тяжёлых металлов дают оксиды.
- \(\ce{NH4Cl ->[t] NH3 ^ + HCl ^}\) — хлорид аммония улетает полностью (возгонка с разложением), поэтому его удаляют из смесей нагреванием.
- \(\ce{2Al(OH)3 ->[t] Al2O3 + 3H2O}\) — гидроксиды дают оксиды.
Восстановление и сложные смеси
При восстановлении оксидов водородом или угарным газом масса твёрдого вещества уменьшается ровно на массу кислорода, связанного в оксиде. Это удобный разностный метод.
edit_noteМедь и оксид меди
Смесь Cu и CuO массой 10,0 г нагрели в водороде; остаток (только медь) весит 8,40 г. Убыль 1,60 г — кислород: \(n(\ce{O}) = 0{,}100\) моль \(= n(\ce{CuO})\), \(m(\ce{CuO}) = 7{,}95\) г — 79,5 %.
scienceВосстановление оксидов
- \(\ce{CuO + H2 ->[t] Cu + H2O}\) — чёрный порошок краснеет.
- \(\ce{Fe2O3 + 3CO ->[t] 2Fe + 3CO2}\) — главная реакция доменной печи.
- \(\ce{Fe3O4 + 4H2 ->[t] 3Fe + 4H2O}\) — магнетит восстанавливается ступенчато, через \(\ce{FeO}\).
- \(\ce{WO3 + 3H2 ->[t] W + 3H2O}\) — так получают порошок вольфрама для нитей ламп.
errorСколько неизвестных — столько измерений
Смесь \(\ce{Fe}\), \(\ce{FeO}\) и \(\ce{Fe2O3}\) — три неизвестных. Масса смеси и убыль массы при восстановлении дают лишь две связи; нужна третья — например, объём водорода при растворении в кислоте (его даёт только металлическое железо). Прежде чем решать, пересчитайте неизвестные и связи.
push_pinГлавное
Каждое измерение — одна связь: масса смеси, объём газа, масса остатка после прокаливания или восстановления, масса осадка. Реакция, в которой участвует лишь один компонент (медь не реагирует с соляной кислотой, карбонат натрия не разлагается при прокаливании), делает систему «треугольной». Убыль массы при восстановлении водородом — масса кислорода оксида; при прокаливании карбонатов — масса \(\ce{CO2}\).
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.