Manualul școlar a fost aprobat de Ministerul Educației și Cercetării prin Ordinul de ministru nr.
Manualul este distribuit elevilor în mod gratuit, atât în format tipărit, cât și digital, și este transmisibil timp de patru ani școlari, începând cu anul școlar 2025–2026.
Inspectoratul școlar
Școala/Colegiul/Liceul
Anul Numele elevului
ACEST MANUAL A FOST FOLOSIT:
Clasa Anul școlar
Aspectul manualului* la primire la predare
* Pentru precizarea aspectului manualului se va folosi unul dintre următorii termeni: nou, bun, îngrijit, neîngrijit, deteriorat.
• Cadrele didactice vor verifica dacă informațiile înscrise în tabelul de mai sus sunt corecte.
• Elevii nu vor face niciun fel de însemnări pe manual.
Chimie. Manual pentru clasa a VIII-a Camelia Beșleagă, Mira Pruneș, Mariana Roiniță, Mariana Moga, Anca Tăbăcariu, Elisabeta Merinde
Referenți științifici: conf. univ. dr. Iulia Gabriela David, Facultatea de Chimie, Universitatea din București prof. Monica Dumitru, Colegiului Național „Mircea cel Bătrân”, Constanța
6. Calcule stoechiometrice pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice ........................... 31 Calcule stoechiometrice în reacții chimice care au loc cu transformarea
1. Reacția de
2. Reacția de ardere a metalelor și a nemetalelor 41
3. Reacția metalelor cu halogenii 43
4. Reacția nemetalelor cu hidrogenul 44
Calcule stoechiometrice pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice în care unul dintre reactanți este în exces ........................ 46
5. Reacția unor oxizi cu apa.
Reacția unor oxizi bazici cu apa.
Reacția unor oxizi acizi cu apa ........................ 48
6. Alte reacții
2. Descompunerea unor carbonați 57
3. Materiale de construcții
carbonatului de calciu
Aplicații ale unor reacții de neutralizare ......
VARIANTA TIPĂRITĂ
STRUCTURA MANUALULUI
Manualul de Chimie – clasa a VIII-a cuprinde șase unități de învățare care respectă domeniile și conținuturile din programă. Lecțiile sunt însoțite de activități de învățare evaluare interactive, cu caracter practic aplicativ, care determină formarea competențelor specifice cu care acestea sunt corelate.
Domeniul de conținut
Titlurile unităților de învățare
Competențe specifice
Text lecție
Titlu lecție
Rubrică De reținut!
Rubrică Aplică ce ai învățat!
PORTOFOLIU
Imagini sugestive Experiment
Dicționar
Test
Varianta digitală cuprinde integral conținutul manualului în vari antă tipărită, având în plus o serie de activități multimedia interactive de învățare (AMII): animate, statice, interactive.
Paginile din manual pot fi vizionate pe diverse dispozitive (desktop, laptop, tabletă, telefon), oferind o excelentă experiență de navigare.
Activitățile multimedia interactive de învățare în curajează elevii să și dezvolte gândirea critică și să și sporească interesul și cunoștințele.
AMII statice galerii de imagini, informații suplimentare, diagrame și hărți conceptuale
AMII animate filmulețe sau animații
AMII interactive jocuri sau exerciții, la finalul cărora elevul poate verifica corectitudinea răspunsurilor oferite
Descoperiți informații utile pentru utilizarea manua lului digital examinând schema de mai jos.
VARIANTA DIGITALĂ
Rubrică
Cuvânt-înainte
Matematica, fizica, chimia, biologia sunt științele care au contribuit major la ridicarea nivelului de trai al oamenilor, la creșterea vârstei medii de viață, la descoperirea de noi surse de energie, la găsirea unor soluții de comunicare rapidă între oameni, la explorarea universului etc.
Științele vor ajuta și la găsirea de soluții pentru problemele cu care ne confruntăm astăzi. Unele dintre acestea sunt probleme majore: modificările privind calitatea aerului în marile orașe, tratarea și eliminarea deșeurilor, încălzirea globală, utilizarea excesivă și necontrolată a unor resurse naturale sau produse de sinteză precum masele plastice, îngrășămintele chimice, medicamentele, detergenții, produsele dezinfectante etc.
Iată de ce trebuie să acorzi atenție maximă studiului științelor!
„Instrumentele” din ghiozdanul tău de astăzi vor putea fi folosite pentru găsirea unor soluții pentru problemele din prezent și din viitor.
Competențele generale și competențele specifice conform programei școlare pentru disciplina CHIMIE, clasa a VIII-a, aprobată prin OMEN nr. 3393/28.02.2017
1. Explorarea unor fenomene și proprietăți ale substanțelor întâlnite în activitatea cotidiană
1.1. Investigarea unor reacții chimice în contexte cunoscute
1.2. Interpretarea caracteristicilor specifice diferitelor fenomene/procese în contexte diverse
1.3. Utilizarea simbolurilor și a terminologiei specifice chimiei pentru reprezentarea elementelor, substan țelor simple/compuse și a ecuațiilor reacțiilor chimice
2. Interpretarea unor date și informații obținute în cadrul unui demers investigativ
2.1. Formularea unor ipoteze cu privire la caracteristicile substanțelor și a relațiilor dintre acestea
2.2. Elaborarea unui plan pentru testarea ipotezelor formulate
2.3. Aplicarea planului propus pentru efectuarea unei investigații
2.4. Formularea de concluzii pe baza rezultatelor investigației proprii
3. Rezolvarea de probleme în situații concrete, utilizând algoritmi și instrumente specifice chimiei
3.1. Aplicarea unor relații pentru efectuarea calculelor pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice
3.2. Rezolvarea de probleme cu caracter practic, teoretic și aplicativ
4. Evaluarea consecințelor proceselor și acțiunii substanțelor chimice asupra propriei persoane și asupra mediului înconjurător
4.1. Identificarea avantajelor utilizării unor substanțe/procese chimice studiate sau/și a factorilor de risc asociați utilizării unora dintre acestea
4.2. Evaluarea impactului substanțelor chimice asupra organismului și asupra mediului înconjurător
INTRODUCERE
Studiind chimia în clasa a VII a, ai pus deja în ghiozdanul tău câteva „instrumente” necesare studiului acestei discipline în clasa a VIII a. Astfel, vei putea:
• să explorezi fenomenele și proprietățile substanțelor;
• să identifici utilizări ale substanțelor pe baza proprietăților acestora;
• să evaluezi impactul substanțelor asupra organismelor și asupra mediului;
• să rezolvi probleme în situații concrete, utilizând algoritmi specifici.
Pentru a atinge toate aceste obiective, este necesar:
√ să ți amintești câteva reguli pe care trebuie să le respecți în laboratorul de chimie (vezi imaginile de mai jos);
√ să realizezi „inventarul instrumentelor” din clasa a VII a;
√ să dobândești competențe noi prin acumularea de cunoștințe și prin formarea de deprinderi și aptitudini.
Respectă indicațiile din fișa de lucru.
Citește eticheta de pe sticlă înainte de a folosi reactivul.
Formula moleculară a unei substanțe chimice arată elementele componente și numărul de atomi din fiecare element prezent în moleculă (la scară microscopică). Molul de substanță repre zintă echivalentul macroscopic al formulei moleculare.
Proprietăți chimice
Au utilizări
Exemplu:
Exemplu: metanul (CH4)
Proprietăți fizice: gaz, incolor, insolubil în apă.
Proprietăți chimice: arde în aer și degajă căldură. Utilizări: combustibil
azotatul de cupru – Cu(NO3)2 – substanță ionică solidă, albastră, solubilă în apă; apa – H2O – substanță moleculară lichidă, incoloră, inodoră, insipidă.
Solvat (substanța dizolvată)
Dizolvare
Soluție apoasă (amestec omogen)
Exemplu:
acidul sulfuric (H2SO4)
Apă (solvent)
c = md ms · 100
O soluție cu concentrația 20% conține 20 g de substanță dizolvată în 80 g de apă.
masa soluției (ms) = 100 g
masa de substanță dizolvată (md) = 20 g
masa de apă (mapă) = 80 g
ms = mapă + md
O moleculă de H2SO4 conține: 2 atomi de hidrogen, 1 atom de sulf și 4 atomi de oxigen.
Un mol de molecule conține 6,022 · 1023 molecule de H2SO4 și are masa M = 98 g/mol.
Raportul masic al elementelor este: H : S : O = 1 : 16 : 32.
CLASIFICAREA SUBSTANȚELOR
Substanțele chimice pot fi:
I. Organice. Exemple: – metan (CH4) – combustibil; – acid acetic – conservant alimentar; – glucoză – sursă de energie pentru organismele animale; – celuloză – componentă de bază a lemnului.
II. Anorganice (minerale)
1. Simple (conțin un singur tip de atomi)
a) Metale: fier (Fe), cupru (Cu), aluminiu (Al), calciu (Ca), sodiu (Na) etc.
b) Nemetale: carbon (C), oxigen (O2), azot (N2), sulf (S) etc.
2. Compuse (conțin două sau mai multe tipuri de atomi)
Formulă generală: E O n 2 E2On
Formulă generală: H A 1 n HnA
Formulă generală: M (OH) n 1 M(OH)n
Formulă generală: M A m n MnAm
a) Oxizi: CO2 (dioxid de carbon) – folosit de plante în procesul de fotosinteză
Al2O3 (oxid de aluminiu) – din care se extrage aluminiul
Fe3O4 (oxid dublu de fier) – magnetită
SiO2 (dioxid de siliciu) – component al nisipului
CaO (oxid de calciu) – var nestins
b) Acizi: Hidracizi: HCl (acid clohidric) – intră în componența sucului gastric
HF (acid fluorhidric) – folosit pentru gravarea sticlei
H2S (acid sulfhidric) – apare în erupțiile vulcanice
Oxiacizi: HNO3 (acid azotic) – folosit pentru fabricarea îngășămintelor chimice
H2CO3 (acid carbonic) – există în apele și băuturile carbogazoase
H2SO4 (acid sulfuric) – intră în alcătuirea bateriei autovehiculelor
H3PO4 (acid fosforic) – este corector de aciditate în băuturile acidulate
c) Baze (hidroxizi): NaOH (hidroxid de sodiu) – sodă caustică, folosită la obținerea săpunului și a unor detergenți (fig. 1)
Ca(OH)2 (hidroxid de calciu) – var stins, folosit la obținerea morta rului și la vopsirea tulpinii copacilor pentru a i proteja contra insectelor
Al(OH)3 (hidroxid de aluminiu) – utilizat la purificarea apelor
d) Săruri: NaCl (clorură de sodiu) – sare de bucătărie
CuSO4 (sulfat de cupru) – intră în componența soluției folosite la stropirea viței de vie (fig. 2)
NH4NO3 (azotat de amoniu) – îngrășământ chimic (fig. 3)
Fig. 1 – Săpun
Fig. 2 – Stropirea viței-de-vie
Fig. 3 – Îngrășământ
I. Analizează imaginea, consultă Tabelul Periodic și răspunde la întrebările de mai jos.
ELEMENTELE UNUI SMARTPHONE
Un amestec de oxid de indiu și oxid de staniu este folosit în filmele transparente de pe ecran care conduc curentul electric. Aceste filme permit ecranului să preia comenzi tactile (touchscreen).
Sticla folosită la majoritatea telefoanelor conține oxid de aluminiu și dioxid de siliciu. În componența ei se găsesc și ioni de potasiu, care îi cresc rezistența.
Compuși ai elementelor din seria Lantanidelor sunt folosiți în cantități mici, pentru a produce culorile de pe ecran.
Bateria este de tip Litiu-Ion. Electrodul pozitiv este format din oxizi de litiu și cobalt, iar electrodul negativ din grafit (C). Carcasa bateriei este fabricată din aluminiu.
Cuprul, aurul și argintul sunt folosite la fabricarea pieselor microelectronice. Tantalul intră în componența microcondensatorilor.
Nichelul este folosit la fabricarea microfonului și a conexiunilor electrice. Aliajele care includ metale din seria Lantanidelor sunt folosite la realizarea magneților din difuzor și microfon. Nd, Tb, Dy sunt folosiți la fabricarea unității de vibrare.
Siliciul este folosit la fabricarea circuitelor integrate (cip).
Staniul și plumbul formează aliajul folosit la lipirea componentelor electronice. În unele telefoane, aliajul de lipit este format din staniu, cupru, argint.
Carcasa este formată din aliaje cu magneziu sau din material plastic.
1. Scrie simbolurile metalelor care se găsesc în componența unui smartphone.
2. Scrie simbolurile și denumirile metalelor alcaline din componența telefonului mobil.
3. Scrie simbolurile metalelor tranziționale (din grupele secundare 3 12) găsite în descrierea telefonului.
4. Indică nemetalele descoperite în descrierea telefonului.
5. Denumește substanțele compuse găsite. Scrie formulele chimice ale acestora și indică din ce clasă de compuși face parte fiecare.
6. Ce element apare frecvent în componența telefonului?
7. Folosind doar simbolurile din imagine și Tabelul Periodic al elementelor, scrie formulele chimice și denumirile a:
a) trei oxizi metalici; c) trei săruri binare; b) trei oxizi nemetalici; d) trei săruri ternare.
8. Pentru una dintre sărurile de la punctul 7d, stabilește:
a) masa molară;
b) compoziția procentuală de masă; c) raportul de masă al elementelor; d) masa de substanță corespunzătoare la 4 mol de sare.
Aluminiu
II. Folosind simbolurile elementelor marcate în tabelul de mai jos, scrie formulele chimice pentru:
a) două substanțe ionice;
b) trei substanțe moleculare formate din atomi identici;
c) patru substanțe moleculare formate din atomi diferiți.
III. Analizează schema recapitulativă de la paginile 8-9 și răspunde la următoarele cerințe:
1. Modelează formarea ionilor din compușii NaCl (clorură de sodiu) și CaO (oxid de calciu).
2. Modelează, folosind structuri Lewis, formarea moleculelor de amoniac (NH3) și metan (CH4).
3. Clasifică moleculele ale căror formule apar în schemă, după: a) numărul elementelor componente; b) numărul atomilor din moleculă.
4. Calculează numărul atomilor de aluminiu care se găsesc într o folie de aluminiu cu masa de 10,8 g.
5. Calculează numărul moleculelor de apă care se găsesc în 90 mL de apă (ρ =1 g/cm3).
6. Determină numărul ionilor de clor conținuți într un bulgăre de sare cu masa de 500 g și puritatea de 93,6%, știind că impuritățile nu conțin clor.
7. Calculează masa de acid clorhidric care conține o masă de clor egală cu cea conținută în 444 g de clorură de calciu.
8. Calculează masa de oxigen care se găsește într un amestec format din 4 mol de acid sulfuric și un mol de trioxid de sulf.
9. Determină masa de carbon conținută în 144 g amestec echimolar de monoxid de carbon (CO) și dioxid de carbon (CO2).
10. Se dizolvă 2 mol de clorură de sodiu în 383 de g apă. Determină concentrația procentuală de masă a soluției obținute.
11. O soluție de acid sulfuric cu masa de 200 g are concentrația de 49%. Determină masa de hidrogen din soluție.
12. Calculează cantitatea de clorură de bariu se poate separa prin cristalizare din 80 g de soluție cu con centrația de 20,8%.
13. Se amestecă 200 mL de alcool (ρ = 0,8 g/cm3) cu 100 mL de apă (ρ =1 g/cm3). Determină compoziția procentuală de masă a amestecului.
14. Se amestecă 0,2 mol de azotat de calciu cu 22,2 g de clorură de calciu și 190,8 g de apă. Calculează masa de oxigen din amestec. Câți ioni de calciu există în soluția obținută?
I. REACȚII CHIMICE. ECUAȚII CHIMICE.
CALCULE STOECHIOMETRICE
PE BAZA ECUAȚIILOR REACȚIILOR CHIMICE
Atunci când vei termina studiul acestei unități, evaluează activitatea pe care ai desfăşurat-o şi modul în care te-ai simțit parcurgând aceste lecții.
În această unitate vei afla, prin observare, in terpretare, verificare ex perimentală, rezolvare de probleme:
Ce fel de transformări sunt reacțiile chimice.
Care sunt reactanții și produșii de reacție într‑ o reacție chimică.
Ce legi se respectă în reacțiile chimice.
Cum poți clasifica reacțiile chimice după anumite criterii.
Cum interpretezi și cum reprezinți o reacție chimică.
Ce semnificație are ecuația unei reacții chimice.
Cum calculezi masa/ cantitatea dintr un reactant sau produs de reacție pe baza ecuației reacției chimice.
1. TRANSFORMĂRI ALE SUBSTANȚELOR
1 –
2
Fig. 3 – Ce substanțe se eliberează în atmosferă?
Ce este o reacție chimică?
În natură, se produc continuu transformări (vezi figurile 1 și 2 ). Acestea sunt determinate atât de factori naturali precum lumina, temperatura, radiațiile etc., cât și de activitatea umană.
Sigur te ai întrebat: De ce trebuie să protejăm pădurile? Cum se formează ploile acide? Care sunt cauzele creșterii temperatu rilor medii ale aerului în apropierea solului și apelor? Ce rol are benzina în deplasarea unui autoturism? De ce căutăm noi surse de energie?
Multe dintre răspunsurile la aceste întrebări se cunosc, pentru altele însă oamenii de știință încearcă să găsească soluții. Ceea ce știm sigur este că, pentru a găsi răspunsurile, trebuie studiate și transformările substanțelor.
Fiecare substanță are compoziție și structură bine determinate, ceea ce îi conferă proprietăți specifice, pe baza cărora substanța poate fi recunoscută și utilizată corespunzător.
În clasa a VII a, ai învățat că:
◗ proprietățile fizice se referă la însușirile substanțelor și la transformările acestora care au loc fără modificarea compo ziției: starea de agregare, culoarea, mirosul, densitatea, solu bilitatea, temperatura de fierbere, temperatura de topire etc.
◗ proprietățile chimice se referă la transformările prin care se modifică compoziția substanțelor.
Activitate individuală
Vitamina C contribuie la buna funcționare a sistemului imunitar.
De aceea, comprimatele ce conțin această substanță sunt reco mandate persoanelor cu viroze sau infecții respiratorii.
Un comprimat conține pe lângă vitamina C și acid citric, zahăr, co lorant, bicarbonat de sodiu.
Într un pahar, introdu un comprimat de vitamina C și adaugă apă.
Observă transformările care au loc.
Din substanțele prezente în comprimat, la adăugarea apei se for mează alte substanțe.
Identifică substanța gazoasă obținută, știind că este un compus binar al carbonului cu oxigenul prezent în băuturile carbogazoase.
În pahar au avut loc fenomene fizice și reacții chimice.
Cum se modifică compoziția și proprietățile substanțelor în timpul transformărilor?
Răspunsul la această întrebare îl vei obține în lecțiile următoare, prin activități investigative, parcurgând următoarele etape: stabilești ipoteza, alegi materialele necesare, stabilești modul de lucru, realizezi expe rimentul, notezi observațiile, interpretezi rezultatele, apoi stabilești concluziile și validezi sau invalidezi ipoteza.
Fig.
Formarea stalactitelor și a stalagmitelor
Fig.
– Lava vulcanului Kilauea din Hawaii curge în ocean
2. REACȚIA CHIMICĂ. REACTANȚI. PRODUȘI DE REACȚIE
EXPERIMENT Ce este o reacție chimică?
Substanțe: carbonat de cupru (II) (CuCO3), oxid de calciu (CaO), acid clorhidric (HCl), apă (H2O), fenolftaleină.
Ustensile: eprubete, mojar cu pistil, spirtieră, spatulă, pipete, clește de lemn, chibrit.
Mod de lucru:
1. Se mojarează carbona tul de cupru (II).
2. Din mojar, se ia un vârf de spatulă de carbonat de cupru (II), se intro duce într o eprubetă și se încălzește. Se apro pie de gura eprubetei un băț de chibrit aprins.
3. După ce eprubeta se răcește, se adaugă so luție de acid clorhidric și se agită.
4. Într o eprubetă se in troduce un vârf de spatulă de var nestins (CaO), se adaugă apă și 2 picături de fenol ftaleină, apoi se agită.
Observă proprietățile substanțelor înainte și după transformările la care au fost supuse, apoi completează pe caiet observațiile și concluziile.
Experiment Observații
1. Proprietățile ... (fizice/chimice) ale carbonatu lui de cupru (II) se modifică prin mărunțire.
2. Prin încălzirea carbonatului de cupru (II) se obține o substanță solidă de culoare ... și o substanță gazoasă incoloră care nu arde și nu întreține arderea.
3. La adăugarea soluției de acid clorhidric peste substanța neagră s a obținut o soluție de cu loare ... .
4. Conținutul obținut la adăugarea apei peste oxidul de calciu colorează fenolftaleina în ... .
Concluzii
Mărunțirea este un fenomen ... .
Din carbonat de cupru (II) s au obținut alte substanțe. A avut loc un fenomen ... (fizic/ chimic).
Din substanța neagră și acid clorhidric s au obținut alte substanțe. A avut loc un feno men ... (fizic/chimic).
În eprubetă există o soluție cu caracter bazic. A avut loc un fenomen ... (fizic/chimic).
Experimentele 2, 3 și 4 corespund unor fenomene chimice. Aceste fenomene se numesc reacții chimice.
Reacția chimică este fenomenul prin care una sau mai multe substanțe se transformă în alte substanțe cu compoziție și proprietăți diferite de cele ale substanțelor inițiale.
Substanțele care se transformă se numesc reactanți. Substanțele care se formează din reacție se numesc produși de reacție. Reactanți Produși de reacție
Analizând reacțiile chimice 2, 3 și 4, deducem, pe baza proprietăților substanțelor, care sunt reactanții și care sunt produșii de reacție.
Reacția chimică
Reactanți (substanțe care se transformă) Produși de reacție (substanțe care se obțin)
2. CuCO3 (substanță solidă, verde)
3. CuO (substanță solidă, neagră)
HCl (substanță incoloră, solubilă în apă)
4. CaO (substanță solidă, albă)
H2O (incoloră)
CuO (substanță solidă, neagră) și
CO2 (gaz incolor)
CuCl2 (substanță verde, solubilă în apă) și H2O
Ca(OH)2 (substanță albă, parțial solubilă în apă)
Pentru fiecare dintre cele trei reacții, identificăm elementele chimice din reactanți și elementele chimice din produșii de reacție și observăm că:
Toate elementele chimice din reactanți se găsesc și în produșii de reacție. Aplică ce ai învățat!
1. Analizează schema de mai jos și identifică, pentru fiecare dintre reacțiile notate cu cifre de la 1 la 4, reactan ții și produșii de reacție. Copiază pe caiet tabelul dat și completează spațiile punctate cu formulele chimice care lipsesc.
Fier
Sulfat de fier (II)
Sulfură
Cupru
3. TIPURI DE REACȚII CHIMICE
În lecția anterioară ai observat și analizat câteva reacții chimice. Aceste reacții pot fi clasificate după mai multe criterii.
A. În funcție de numărul și compoziția reactanților și a produșilor de reacție, o reacție poate fi:
◗ reacție de combinare – din doi reactanți (aluminiu și oxigen) se obține un singur produs de reacție (oxid de aluminiu);
◗ reacție de descompunere – un reactant (carbonat de cupru (II)) se descompune în doi produși de reacție (oxid de cupru (II) și dioxid de carbon);
◗ reacție de substituție (înlocuire) – din doi reactanți – o substanță simplă (aluminiu) și o substanță compusă (oxid de fier (III)) – se obțin doi produși de reacție – o substanță compusă (oxid de aluminiu) și o substanță simplă (fier); substanța simplă înlocuiește un element din substanța compusă;
◗ reacție de schimb – reactanții sunt două substanțe compuse (oxid de cupru (II) și acid clorhidric) care se transformă în alte două substanțe compuse (clorură de cupru (II) și apă).
Analizează procesele descrise în reacțiile chimice modelate mai jos și completează pe caiet tipul fiecărei reacții.
Procesul chimic Modelare
a) Un singur reactant se descompune în mai mulți produși de reacție.
b) Reactanții se combină și se formea ză un singur produs de reacție (substanță compusă).
c) Se substituie un element din substanța compusă cu elementul din substanța simplă și se formează doi produși de reacție, o substanță compusă și una simplă.
d) Între doi reactanți (substanțe com puse) se schimbă câte un element și se formează doi produși de reac ție (substanțe compuse).
Reacție de ...
Reacție de ...
Reacție de ...
Reacție de ...
B. Fenomenele fizice pot avea loc cu absorbție sau degajare de căldură. De exemplu, evaporarea apei are loc cu absorbție de căldură, iar condensarea apei se realizează cu degajare de căldură. Căldura este o formă de energie. Unitatea de măsură pentru căldură în sistemul internațional este Joule (J). [Q]S.I. = J (Joule) Într o reacție chimică se poate degaja sau absorbi căldură?
În experimentul de la pagina 15, descompunerea carbonatului de cupru (II) s a realizat prin încălzire, folo sind spirtiera. Încălzirea se putea face și în flacăra unui bec de gaz (fig. 5).
Cum s a obținut căldura necesară descompunerii substanței?
Activitate individuală
Compară fenomenele de mai jos în funcție de schimbul de căldură cu exteriorul:
a) arderea alcoolului (fig. 4) și arderea metanului (fig. 5); b) descompunerea carbonatului de cupru (II) (experiment 2 p. 15).
Concluzii:
a) Arderea alcoolului și arderea metanului sunt reacții chimice în care se degajă căldură.
b) Carbonatul de cupru (II) se descompune prin încălzire, ceea ce înseamnă că în timpul reacției se absoarbe căldură.
În funcție de efectul termic, o reacție chimică poate fi:
• endotermă;
• exotermă.
Reacția chimică în care se absoarbe căldură din exterior se numește reacție endotermă.
Reacția chimică în timpul căreia se degajă în exterior căldură se numește reacție exotermă.
Căldura absorbită sau degajată într o reacție chimică depinde de tipul reactanților și de cantitățile de reactanți care se transformă. De exemplu:
◗ prin arderea unui metru cub de metan (CH4) se degajă o canti tate de căldură de aproximativ 40 MJ;
◗ căldura degajată la arderea unui mol de hidrogen (H2) este de 286 KJ.
Exploziile sunt procese fizico chimice rapide, exoterme. În timpul unei explozii au loc reacții de ardere sau de descompunere. Aceste reacții sunt însoțite de efecte mecanice, sonore, termice și luminoase.
Aplică ce ai învățat!
Citește textul de mai jos, apoi răspunde cerințelor.
curioși
◗ Temperatura flăcării la arderea diferitelor materiale combusti bile are valori diferite: chibrit
◗ Amestecul de apă și alcool, în pro porție de 1:1, este un lichid inflama bil care arde cu o flacără mai rece decât flacăra alcoolului pur, deoa rece o parte din căldura degajată la arderea alcoolului este consumată în procesul de vaporizare a apei.
La nivel industrial, se pot obține diferite substanțe prin reacții chimice. Aceste substanțe, cu proprietăți specifice, sunt utilizate în practică. De exemplu, din calcar (CaCO3), prin încălzire la peste 900 °C, se obține var nestins (CaO) și dioxid de carbon (CO2), un gaz ce poate fi folosit la stingerea incendiilor, deoarece acesta nu arde și nu întreține arderea. Adăugând apă rece peste varul nestins (CaO), se constată că vasul se încălzește. Varul stins [Ca(OH)2] obținut este utilizat în diferite domenii, cum ar fi construcțiile și agricultura.
Și în laborator se pot obține diferite substanțe prin reacții chimice, în scopul observării proprietăților acestora. Hidrogenul (H2) poate fi obținut în reacția dintre zinc (Zn) și acid clorhidric (HCl) (fig. 6). În timpul reacției se constată că eprubeta se încălzește, deși nu se utilizează nicio sursă de căldură.
a) Identifică în text reacțiile chimice care au loc.
b) Notează în caiet reactanții și produșii de reacție pentru fiecare reacție identificată.
c) Clasifică reacțiile recunoscute după efectul termic.
Pentru
Fig. 5 – Arderea gazului metan
Fig. 4 – Arderea alcoolului
Fig. 6 – Reacția zincului cu acidul clorhidric
Pentru curioși
◗ După viteza de desfășurare, reacțiile chimice se clasifică în:
– ruginirea fierului
– coclirea cuprului
reacții
chimice lente
– acrirea laptelui
– oțetirea vinului
– râncezirea grăsimilor
reacții
chimice rapide
– arderi
– unele reacții cu degajare de gaz (reacția zincului cu acidul clorhidric)
– stingerea varului
Alte exemple de reacții lente și de reacții rapide sunt ilustrate în imaginile de mai jos (fig. 7 și fig. 8).
7 – Corodarea bateriei
8 – Incendiu de pădure
◗ În organismele vii au loc în permanență reacții chimice lente, dar și reacții chimice rapide. Unele dintre ele au loc cu degajare de energie, altele, dimpotrivă, cu absorbție de energie. De exemplu: asimilația dioxidu lui de carbon în cadrul procesului de fotosinteză este o reacție endotermă. Pentru a transforma un mol de dioxid de carbon în glucoză, se consumă circa 27,27 kJ. Energia necesară procesului de fotosinteză provine de la Soare.
De reținut!
Reacția chimică este procesul prin care una sau mai multe substanțe se transformă în alte substanțe.
Într o reacție chimică, reactanții sunt substanțele care se transformă, iar produșii de reacție sunt sub stanțele care se formează.
După efectul termic, reacțiile chimice pot fi endoterme sau exoterme
După natura reactanților și a produșilor de reacție, reacțiile chimice pot fi:
– reacții de descompunere; – reacții de combinare; – reacții de substituție sau de înlocuire; – reacții de schimb.
PORTOFOLIU
Documentează te și realizează un referat de maximum două pagini cu tema „Efectele incendiilor de pădure asupra mediului”, care să respecte următoarele etape: • elaborarea planului și identificarea biblio grafiei; • documentarea; • realizarea de conexiuni interdisciplinare; • redactarea referatului; • prezentarea acestuia.
Adaugă referatul în portofoliul personal.
Fig.
Fig.
Aplică ce ai învățat!
1. Alege din paranteze termenii potriviți și completează pe caiet spațiile libere, astfel încât enunțurile să fie adevărate din punct de vedere științific.
a. Transformarea apei în hidrogen și oxigen este ... (un fenomen fizic/o reacție chimică).
b. În reacția de ardere a magneziului, oxidul de magneziu (MgO) care se formează este ... (reactant/produs de reacție).
c. Substanța gazoasă care se obține prin reacția de descompunere a oxidului de mercur (II) (HgO) este ... (hidrogenul/oxigenul).
d. Din reacția zincului cu acidul clorhidric se obțin doi produși de reacție, clorură de zinc și ... (clor/hidrogen).
e. Reactantul gazos din care se obține dioxidul de sulf (SO2), prin arderea sulfului, este ... (oxigenul/ hidrogenul).
f. Arderea cărbunilor are loc cu ... (absorbție/degajare) de căldură.
2. Imaginile de mai jos (a g) corespund unor transformări lente sau al unora rapide pe care le cunoști. Privește le cu atenție și identifică două reacții exoterme și două reacții endoterme.
e. Reacție cu efervescență (degajare rapidă de gaz)
f. Reacția prin care se coagulează albumina (proteină) din albușul de ou
3. Un compus binar al hidrogenului cu elementul situat în grupa 15, perioada 2 se obține în industrie prin combinarea a două substanțe simple. Identifică compusul binar și indică reactanții necesari obținerii lui.
4. Se dau următoarele formule chimice: CaCO3, Zn, BaSO4, Fe, HCl, O2 Copiază pe caiet tabelul de mai jos și completează spațiile libere cu formulele chimice corecte.
Numărul reacției Tipul reacției Reactanți Produși de reacție
1 Reacție de combinare ... și ... Fe3O4
2 Reacție de substituție ... și HCl ZnCl2 și H2
3 Reacție de schimb H2SO4 și BaCl2 ... și ...
4 Reacție de descompunere ... CaO și CO2
5. În două pahare identice, introdu câte 20 30 mL de oțet. În primul pahar, adaugă 10 mL de apă, iar în al doilea, pune o linguriță cu praf de copt. În care dintre cele două pahare a avut loc o reacție chimică? Argumentează răspunsul.
a. Ruginirea conductelor
b. Carbonizarea zahărului c. Arderea metanului
d. Arderea bățului de chibrit
g. „Ruginirea” frunzelor
4. LEGEA CONSERVĂRII MASEI SUBSTANȚELOR
Ai aflat din lecțiile anterioare că, prin reacții chimice, se pot obține diferite substanțe (produși de reacție) din alte substanțe (reactanți).
Ce reactanți și în ce cantități se folosesc pentru a obține o anumită cantitate dintr-un produs de reacție?
Interpretarea unei reacții chimice trebuie să se facă din punct de vedere:
A. calitativ; B. cantitativ.
A. Interpretarea reacțiilor chimice din punct de vedere calitativ răspunde la următoarele întrebări:
Ce tip de substanțe reacționează și ce tip de substanțe se obțin?
Să analizăm informațiile din tabelul de mai jos și să interpretăm reacțiile chimice din punct de vedere calitativ.
Reacția chimică
Reactanți
Produși de reacție
1. Descompunerea hidroxidului de cupru (II) Cu(OH)2 CuO și H2O
2. Descompunerea carbonatului de cupru (II) CuCO3 CuO și CO2
3. Reacția clorului cu hidrogenul H2 și Cl2 HCl
4. Reacția clorurii de sodiu cu acidul sulfuric NaCl și H2SO4 Na2SO4 și HCl
5. Reacția zincului cu acidul clorhidric Zn și HCl ZnCl2 și H2
Interpretare:
Produșii de reacție au formule chimice diferite față de reactanți, dar conțin doar elemente care se regăsesc în alcătuirea reactanților.
Atât reactanții cât și produșii de reacție sunt substanțe simple sau compuse care aparțin unor categorii de substanțe învățate în clasa a VII a: metale, nemetale, acizi, baze, oxizi, săruri. Compoziția produșilor de reacție depinde de compoziția reactanților.
Aceeași substanță se poate obține din reactanți diferiți, adică prin reacții chimice diferite.
Exemple:
CuO se poate obține din Cu(OH)2 în reacția chimică 1, dar și din CuCO3 în reacția chimică 2;
HCl se poate obține din reactanții H2 și Cl2 în reacția chimică 3, dar și din H2SO4 și NaCl în reacția chimică 4. O substanță obținută într o reacție chimică poate fi reactant în altă reacție chimică.
Exemple:
HCl este produs de reacție în reacția chimică 3 și reactant în reacția chimică 5;
H2 este produs de reacție în reacția chimică 5 și reactant în reacția chimică 3.
Fig. 9 – Investigarea reacțiilor chimice în laborator cu respectarea normelor de protecție a muncii
B. Interpretarea unei reacții chimice din punct de vedere cantitativ răspunde la întrebări legate de cantită țile/masele de substanțe implicate în reacție. O astfel de întrebare ar fi: Se modifică masa produșilor de reacție față de masa reactanților?
EXPERIMENT Descompunerea hidroxidului de cupru (II)
Substanțe și ustensile
• hidroxid de cupru (II) Cu(OH)2;
• pahar Erlenmeyer cu dop;
• spatulă; balanță;
• spirtieră; trepied;
• sită; chibrit.
Mod de lucru
1. Cântărește 5 g Cu(OH)2 și introdu le în paharul Erlenmeyer.
2. Pune dopul paharului și cântărește. Notează masa inițială m1 (fig. a).
3. Pune paharul pe sită și trepied și încălzește până observi schimbarea culorii substanței (fig. b).
4. Cântărește din nou paharul și notează masa finală m2 (fig. c).
Concluzii:
Observații
În pahar s a obținut o sub stanță solidă, neagră. În interior, pe pereții paha rului și pe dop, s au depus picături incolore. m1 = ... g
m2 = ... g
• În pahar a avut loc o reacție chimică. Hidroxidul de cupru (II), de culoare albastră, s a transformat în oxid de cupru (II), de culoare neagră, și apă. În urma reacției chimice, masa nu s a modificat.
m1 = m2
• În reacția chimică, masa totală a produșilor de reacție este egală cu masa reactantului.
mCu(OH)2 = mCuO + mH2O
Legea care a fost verificată prin acest experiment se numește legea conservării masei substanțelor și a fost formulată în secolul al XVIII lea de către doi savanți remarcabili:
– M ihail Vasilievici Lomonosov (1711 1765):
„În Univers, atât cât se ia de la un corp se adaugă la altul.” (1748)
– Antoine Laurent Lavoisier (1743 1794): „În natură, nimic nu se pierde, nimic nu se creează, ci numai se transformă.” (1775)
În orice reacție chimică se respectă legea conservării masei: suma maselor substanțelor reactante este egală cu suma maselor substanțelor obținute din reacție.
mreactanți = mproduși de reacție a b c
O reacție în care reactanții sunt notați cu A și B, iar produșii de reacție sunt notați cu C și D poate fi repre zentată astfel:
Se aplică legea conservării masei:
A + B C + D
mA + mB = mC + mD
Folosind această relație, se poate calcula masa unui reactant/produs de reacție dacă se cunosc masele celorlalte substanțe.
Verifică dacă ai înțeles!
Calculează masa de acid clorhidric (HCl) care a reacționat cu 80 g de oxid de magneziu (MgO), știind că în urma reacției s au obținut 190 g de clorură de magneziu și 36 g de apă. Cum rezolv?
Notez datele și cerința problemei.
Identific reactanții și produșii de reacție.
Notez masa necunoscută x g.
Aplic legea conservării masei substanțelor în această reacție.
Rezolv ecuația matematică.
mMgO = 80 g mH2O = 36 g
mMgCl2 = 190 g mHCl = ?
Reactanți: MgO și HCl
Produși de reacție: MgCl2 și H2O
mHCl = x g
mMgO + mHCl = mMgCl2 + mH2O
80 g + x g = 190 g + 36 g
x = 190 + 36 – 80
x = 146 g
m = 146 g HCl
Aplică ce ai învățat!
1. Ce lege se verifică prin experimentul prezentat în imaginile de mai jos? Identifică reactanții și produșii de reacție și scrie denumirile acestora.
2. Calculează masa de clorură de sodiu care se obține din 33,3 g de clorură de calciu și 42,6 g de sulfat de sodiu, știind că în urma reacției s au obținut și 40,8 g de sulfat de calciu.
3. România este una dintre țările bogate în zăcăminte de sare. Clorura de sodiu constituie materia primă pen tru obținerea industrială a clorului, a sodei caustice, a sodei de rufe etc. În laborator, prin reacția clorurii de sodiu cu acidul sulfuric se obține acid clorhidric. Ce cantitate de acid clorhidric se obține în urma reacției dintre 2,34 g de clorură de sodiu cu 1,96 g de acid sulfuric, știind că din reacție, pe lângă acid clorhidric, se obțin și 2,84 g de sulfat de sodiu?
4. Calculează masa de carbon necesară pentru a forma, în reacție cu 12,044 · 1023 molecule de oxigen, 88 g de dioxid de carbon.
LEGEA CONSERVĂRII NUMĂRULUI DE ATOMI
Dacă într o reacție chimică masa substanțelor este constantă și elementele chimice din reactanți se regă sesc în produșii de reacție, deduci că și numărul atomilor din fiecare element este constant. În cursul reacției chimice nu dispar și nu se creează atomi.
Analizează, în reprezentările de mai jos, reacția de combinare dintre hidrogen (H2) și clor (Cl2), atât din punct de vedere calitativ, cât și din punct de vedere cantitativ.
Știi că moleculele pot fi modelate cu bile (bila verde este atomul de clor și bila albă este atomul de hidro gen) sau pot fi reprezentate prin formule Lewis și formule chimice.
Reactanți Produs de reacție
Concluzii:
Cele două molecule ale reactanților, H2 și Cl2, se scindează. Se obțin doi atomi de H și doi atomi de Cl, din care se formează două molecule de HCl.
Numărul atomilor de hidrogen din reactant este egal cu numărul atomilor de hidrogen din produsul de reacție. Numărul atomilor de clor din reactant este egal cu numărul atomilor de clor din produsul de reacție.
Legea conservării numărului de atomi: atomii fiecărui element chimic care intră într o reacție se regăsesc în același număr în produșii de reacție. Această lege este o consecință a legii conservării masei substanțelor.
Activitate de grup
Se poate verifica legea conservării masei prin aplicarea legii conservării numărului de atomi care participă la o reacție chimică?
1. Modelați, folosind trusa cu bile, formarea acidului clorhidric, pornind de la o moleculă de hidrogen (H2) și o moleculă de clor (Cl2). Câte molecule de acid clorhidric (HCl) ați obținut?
2. Aplicați legea conservării numărului de atomi din fiecare element chimic și aflați câte molecule de clor sunt necesare pentru a reacționa cu trei molecule de hidrogen și câte molecule de acid clorhidric se obțin. Completați pe caiet spațiile libere: 3 molecule de H2 reacționează cu ...... molecule de Cl2 și formează ...... molecule de HCl
3. Folosiți numărul de molecule dedus la punctul 2, pentru a demonstra că raportul între numărul de molecule (raportul molecular) este H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2.
La orele de matematică, ați aflat că un raport nu se modifică dacă fiecare termen al raportului este înmulțit/ împărțit cu același număr.
4. Pornind de la raportul molecular, verificați dacă și raportul între numărul de mol de substanțe (raport mo lar) este același. Știți că un mol de molecule conține numărul lui Avogadro molecule (NA).
H2 : Cl2 : HCl = NA : NA : 2NA = ... : ... : ...
5. Calculați masele molare ale substanțelor, folosiți raportul molar și verificați dacă suma maselor celor doi reactanți este egală cu masa produsului de reacție.
Completați, pe caiet, concluziile cu termenul corect: Masa reactanților este ... (egală/diferită) cu masa produsului de reacție.
Aplicând legea conservării numărului de ... (atomi/molecule) într o reacție chimică, se verifică și legea con servării ... (masei/atomilor).
Într o reacție chimică, substanțele reacționează și se formează într un anumit raport molecular/molar, care asigură respectarea legii conservării ... (masei/numărului de moli).
De reținut!
Într o reacție chimică, substanțele se transformă, respectiv se formează, în anumite proporții, indiferent de cantitățile introduse.
Suma maselor reactanților este egală cu suma maselor produșilor de reacție.
Într o reacție chimică, respectarea legii conservării numărului de atomi asigură respectarea legii conser vării masei substanțelor.
Aplică ce ai învățat!
1. Calculează numărul moleculelor de hidrogen și numărul atomilor de carbon necesari pentru obținerea a patru molecule de metan (CH4).
2. Apa se poate descompune electrolitic (la trecerea curentului electric) în hidrogen și oxigen. Câte molecule din fiecare produs de reacție se obțin prin descompunerea a două molecule de apă?
3. Calculează numărul moleculelor de dioxid de carbon care se pot obține din 5 atomi de carbon care se com bină cu oxigenul. Câte molecule de oxigen sunt necesare?
4. Verifică legea conservării masei în reacția în care se obțin 2 mol de oxid de magneziu (MgO), știind că au reacționat 2 mol de magneziu și un mol de oxigen.
5. Formați echipe de doi elevi și împărțiți vă sarcinile de lucru din activitatea de mai jos.
a) Pe masă aveți un vas cu șase bile albe și două bile albastre, care au un volum mai mare decât cele albe (fig. 10).
Modelați molecule de hidrogen (H2) și molecule de azot (N2), folosind toate bilele. Completați pe caiet un tabel similar cu cel de mai jos.
b) Ș tiind că din substanțele moleculare hidrogen și azot, printr o r e acție de combinare, se obține substanța moleculară amoniac (NH 3 ), desfaceți moleculele de hidrogen și azot și modelați, cu aceiași atomi, molecule de amoniac. Notați în tabel numărul de molecule obținute.
Numărul atomilor de hidrogen
Numărul moleculelor de hidrogen
Numărul atomilor de azot
c) Scrieți raportul molar al substanțelor implicate în reacție.
Fig. 10
Numărul moleculelor de azot
d) Verificați legea conservării masei substanțelor pentru reacția modelată.
Numărul moleculelor de amoniac
5. ECUAȚIA UNEI REACȚII CHIMICE
Reprezentarea unei reacții chimice trebuie să respecte interpretarea acesteia atât din punct de vedere calitativ, cât și din punct de vedere cantitativ.
Considerând cele două interpretări, reacția dintre hidrogen și clor (analizată în lecția anterioară) poate fi reprezentată astfel:
H2 + Cl2 2HCl sau H2 + Cl2 = 2HCl
Coeficient stoechiometric (coeficientul 1 nu se scrie, se subînțelege)
sensul transformării
Această reprezentare se numește ecuația reacției chimice dintre hidrogen (H2) și clor (Cl2)
Interpretarea cantitativă se realizează:
Acidul clorhidric este o substanță gazoasă, solubilă în apă.
• la nivel molecular: o moleculă de hidrogen reacționează cu o moleculă de clor și formează 2 molecule de acid clorhidric;
• la nivel molar: un mol de hidrogen reacționează cu un mol de clor și formează 2 mol de acid clorhidric.
• Ecuația reacției chimice este denumirea folosită pentru reprezentarea în scris a reacției chimice cu ajutorul formulelor chimice și a coeficienților stoechiometrici. Reactanții și produșii de reacție sunt evi dențiați prin formulele lor chimice, iar raportul molar al acestora este evidențiat cu ajutorul coeficienților stoechiometrici.
• Coeficientul stoechiometric multiplică toți indicii din formula chimică corespunzătoare și asigură res pectarea legii conservării numărului de atomi din fiecare element chimic.
• Ecuația chimică are semnificație: – calitativă: arată care sunt reactanții și care sunt produșii de reacție; – cantitativă: arată raportul molecular/molar al substanțelor (stoechiometria reacției).
În imaginile de mai jos (fig. 11 și fig. 12) sunt prezentate două reacții chimice. Fiecare reacție este reprezen tată printr o ecuație chimică.
IMPORTANT: Săgeata ↑ care apare după formula unui produs de reacție indică starea de agregare gazoasă a substanței obținute.
Fig. 12 – Reacția bicarbonatului de sodiu cu acidul clorhidric
Fig. 11 – Reacția amoniacului
acidul clorhidric
Verifică dacă ai înțeles!
a) Interpretează reacția chimică modelată mai jos, știind că bila albă reprezintă atomul de hidrogen, bila roșie atomul de oxigen și bila neagră atomul de carbon.
b) Scrie ecuația reacției chimice.
c) Verifică dacă se respectă legea conservării numărului de atomi din fiecare element.
Cum rezolv?
Identific reactanții și produșii de reacție.
Identific numărul de molecule din fiecare substanță.
Reactanți: CH4 (metan) și O2 (oxigen)
Produși de reacție: CO2 (dioxid de carbon) și H2O (apă)
Reactanți: o moleculă de metan și două molecule de oxigen
Produși de reacție: două molecule de apă și o moleculă de dioxid de carbon
Pentru fiecare element chimic verific respectarea legii conser vării numărului de atomi.
Element chimic
Reactanți Produși de reacție CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
C 1 · 1 = 1C 1 · 1 = 1C
H 1 · 4 = 4H 2 · 2 = 4H
O 2 · 2 = 4O 1 · 2 + 2 · 1 = 4O
Scriu concluzia. Se respectă legea conservării numărului de atomi din fiecare element (numărul atomilor de C/H/O este același în reactanți și în produșii de reacție).
De reținut!
Ecuația reacției chimice trebuie să conțină:
a) formulele chimice ale reactanților (scrise în stânga săgeții);
b) formulele chimice ale produșilor de reacție (scrise în dreapta săgeții);
c) coeficienții stoechiometrici stabiliți astfel încât să fie respectată legea conservării numărului de atomi din fiecare element chimic, ceea ce asigură respectarea legii conservării masei substanțelor în reacția chimică.
Aplică ce ai învățat!
1. Se dă ecuația reacției de ardere incompletă a carbonului: 2C + O2 2CO↑ Identifică reactanții, produșii de reacție și coeficienții stoechiometrici.
2. Scrie ecuația reacției dintre magneziu și acid clorhidric, știind că un mol de magneziu reacționează cu 2 mol de acid clorhidric și formează un mol de clorură de magneziu și un mol de hidrogen.
3. Analizează transformările sugerate în imaginile de mai jos, apoi: a) completează pe caiet spațiile punctate cu numărul atomilor din fiecare element chimic; b) verifică dacă se respectă legea conservării numărului de atomi pentru fiecare ecuație chimică.
Reacții chimice
2NaCl + H2SO4
... Na, ... Cl, ... S, ... H, ... O
Ecuațiile reacțiilor chimice
2HCl + Na2SO4
... Na, ... Cl, ... S, ... H, ... O
C6H12O6 H2O NO3 K+ Na+
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2↑
... C, ... H, ... O ... C, ... H, ... O
4. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice despre care ai următoarele informații:
a) acidul sulfuric se obține prin combinarea trioxidului de sulf cu apa în raport molecular de 1 : 1; b) oxidul de aluminiu reacționează cu acidul clorhidric și formează clorură de aluminiu și apă. Raportul molar al substanțelor, în ordinea scrisă în text, este: 1 : 6 : 2 : 3.
Pentru stabilirea coeficienților stoechiometrici, se compară, în cazul fiecărui element chimic, numărul ato milor din toți reactanții cu numărul atomilor din toți produșii de reacție. Dacă numerele nu coincid, se scriu coeficienții corespunzători, astfel încât să se asigure egalitatea.
Coeficientul multiplică indicii din formula chimică corespunzătoare.
Exemple: a) 2FeCl3 => 2 · 1 = 2Fe b) 3Fe2(SO4)3 => 3 · 2 = 6Fe
coeficient indice
2 · 3 = 6Cl
3 · 1 · 3 = 9S
3 · 4 · 3 = 36 O
Reacția dintre fier și clor este reprezentată prin următoarea ecuație:
2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe 2Fe 6Cl 6Cl
Coeficientul poate fi scris și sub formă de fracție: Fe + 3 2 Cl2 FeCl3
Doar coeficienții substanțelor simple pot fi fracționari.
Dacă reactanții conțin mai multe elemente, se recomandă verificarea mai întâi a numărului de atomi din fiecare metal, apoi din fiecare nemetal, lăsând la sfârșit atomii de hidrogen și oxigen. Dacă un coeficient modi fică numărul atomilor dintr un element care a fost verificat, se reia calculul.
C6H12O6
C6H12O6
Verifică dacă ai înțeles!
Stabilește coeficienții ecuației reacției chimice dintre oxidul de fier (III) (Fe2O3) și acidul sulfuric (H2SO4), știind că se obține sulfat de fier (III) (Fe2(SO4)3) și apă (H2O).
Cum rezolv?
• Scriu formulele reactanților și ale produșilor de reacție: Fe2O3 + H2SO4 Fe2(SO4)3 + H2O.
• Stabilesc coeficienții comparând numărul atomilor din fiecare element din toți reactanții și din toți produșii de reacție, în ordinea recomandată. Element
• Ecuația reacției chimice este reprezentată corect astfel:
Fe2O3 + 3H2SO4
Aplică ce ai învățat!
Stabilește coeficienții pentru transformările de mai jos:
a) Li +O2 Li2O
b) K + H2O KOH + H2↑
c) H2 + O2 H2O
d) NaOH + AlCl3 Al(OH)3↓ + NaCl
e) BaCl2 + K2SO4 BaSO4↓ + KCl
Fe2(SO4)3 + 3H2O
f) Mg(OH)2 + HNO3 Mg(NO3)2 + H2O
g) KClO3 KCl + O2↑
h) HCl + Zn ZnCl2 + H2↑
i) Al + O2 Al2O3
j) AgNO3 + Cu Cu(NO3)2 + Ag↓
IMPORTANT: Săgeata ↓ de lângă Al(OH)3 și BaSO4 indică un produs de reacție solid, insolubil în lichidul din vasul de reacție. Acest produs de reacție se numește precipitat. Același semn se pune și dacă produsul de reacție este un metal (de ex.: Ag).
De reținut!
Reacția chimică este procesul chimic prin care una sau mai multe substanțe numite reactanți se trans formă în alte substanțe numite produși de reacție.
Într o reacție chimică se respectă legea conservării masei substanțelor.
Ecuația reacției chimice este reprezentarea unei reacții cu ajutorul formulelor chimice ale reactanți lor și ale produșilor de reacție, în fața cărora se află coeficienții stoechiometrici. Prezența coeficienților stoechiometrici asigură respectarea legii conservării numărului de atomi din fiecare element. Pentru o ecuație chimică de forma
aA + bB cC + dD
A și B sunt reactanți; C și D sunt produși de reacție; a, b, c, d sunt coeficienți stoechiometrici.
Aplică ce ai învățat!
1. Citește enunțurile de mai jos. Notează în dreptul enunțului litera A, dacă apreciezi că enunțul este adevărat, sau litera F, dacă apreciezi că enunțul este fals (conform modelului: a – A).
a) Substanțele care în timpul unei reacții chimice se transformă se numesc reactanți.
b) Printr o reacție de combinare se obțin doi produși de reacție.
c) În orice reacție se conservă masa substanțelor.
d) Ecuația unei reacții chimice conține formulele reactanților, formulele produșilor de reacție și coeficienții stoechiometrici.
e) O reacție chimică în care se degajă căldură este o reacție exotermă.
2. Completează ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos cu coeficienții stoechiometrici:
a) Ca + H2O Ca(OH)2 + H2↑
b) Al + HCl AlCl3 + H2↑
c) CuO + HNO3 Cu(NO3)2 + H2O
d) Fe + O2 Fe3O4
e) KOH + H3PO4 K3PO4 + H2O
f) AgNO3 + KCl KNO3 + AgCl↓
g) Al + O2 Al2O3
h) CaCO3 CaO + CO2↑
i) Al + Fe2O3 Fe + Al2O3
j) H2SO4 + CuO CuSO4 + H2O
3. Clorul se poate obține prin două reacții diferite, folosind ca reactanți următoarele substanțele: acid clorhi dric, oxid de mangan (IV) și clorat de potasiu. Ecuațiile celor două reacții chimice sunt:
ecuația 1 MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
ecuația 2 KClO3 + .... HCl KCl + .... Cl2↑ + 3H2O
a) Aplică legea conservării numărului de atomi și află coeficienții care lipsesc în ecuația 2.
b) Notează semnificația calitativă și cantitativă (la nivel molar) pentru ecuația 2, după modelul următor, valabil pentru ecuația 1:
Un mol de dioxid de mangan reacționează cu 4 moli de acid clorhidric și formează un mol de clorură de mangan (II), un mol de clor și doi mol de apă.
c) Verifică respectarea legii conservării masei pentru a doua reacție, după modelul dat pentru prima reacție:
4. Arderea pădurilor și a combustibililor fosili (cărbuni, petrol, gaze naturale) sunt reacții exoterme. Printre produșii de reacție se află doi oxizi ai carbonului, substanțe gazoase, incolore, fără gust și fără miros. Spre deosebire de dioxidul de carbon (CO2), monoxidul de carbon (CO) este toxic și se formează atunci când cantitatea de oxigen din aer este insuficientă (arderea este incompletă). Analizează ecuațiile reacțiilor de ardere ale metanului scrise mai jos și completează formulele chimice ale celor doi oxizi.
CH4 + 2O2 ↑ + 2H2O CH4 + 3 2 O2 ↑ + 2H2O
5. Documentează te despre: – simptomele care apar prin inhalarea monoxidului de carbon; – măsurile de prim ajutor în cazul intoxicației cu acest gaz. Notează le în caiet și specifică sursele de documentare folosite.
Atenție!
În urma inhalării, monoxidul de carbon determină afecțiuni care pun viața în pericol. În funcție de durata expunerii și de cantitatea inhalată, afecțiunile pot fi de la simptome ușoare până la moarte. De aceea, instalațiile de ardere a combustibililor trebuie controlate periodic. În încăperile în care se află instalațiile, trebuie să fie montate detectoare pentru acest gaz.
6. CALCULE STOECHIOMETRICE PE BAZA ECUAȚIILOR REACȚIILOR CHIMICE
Funcționarea organismului este posibilă datorită numeroaselor reacții chimice care au loc permanent în celulele noastre. Unele transformări au loc cu absorbție de energie, altele au loc cu dega jare de energie. Pentru a ne deplasa, a învăța, a realiza o serie de alte activități, consumăm energie.
Cu siguranță, înțelegi cât de important este să introducem în organism, cu ajutorul alimentelor, substanțele necesare pentru a funcționa corect, dar și cât de important este să folosim cantitățile optime. Așa cum trebuie să știm ce și cât mâncăm, și într o reacție chimică trebuie să știm ce cantități de reactanți folosim pentru a obține anumite cantități de produși.
Calculele pe baza formulelor chimice sau a ecuațiilor reacțiilor chimice se numesc calcule stoechiometrice (stoikheion = în limba greacă înseamnă element, iar metron înseamnă măsură).
În clasa a VII a, ai efectuat calcule folosind formule chimice, den sitatea, puritatea, concentrația procentuală de masă.
Amintește-ți!
Întrebare
Cum calculezi masa molară (M) a unei sub stanțe (XaYb)?
Câte particule (atomi, molecule sau ioni) sunt într un mol de substanță?
Cum calculezi masa de substanță (m) atunci când cunoști cantitatea (n)?
MXaYb = a · AX + b · AY
Cum calculezi masa de substanță pură când cunoști masa de substanță impură și puri tatea (p)?
Cum afli masa de substanță dizolvată (md) dintr o soluție și cantitatea de substanță dizolvată (nd) când cunoști masa soluției (ms) și concentrația procentuală de masă (c)?
Cum calculezi masa soluției atunci când cunoști volumul (Vs) și densitatea soluției (ρs)?
Dicționar
◗ Stoechiometria – parte a chimiei care studiază raporturile cantitative dintre elementele chimice prezente într un compus chimic sau dintre substanțele care participă la o reac ție chimică.
Răspuns
1 mol de atomi … NA atomi 1 mol de molecule … NA molecule 1 mol de compus ionic XaYb … a · NA ioni Xb+ și b · NA ioni Ya–
NA (numărul lui Avogadro) = 6,022 · 1023
m = n · M unități de măsură corelate: n mmol mol kmol m mg g kg
msubstanță pură msubstanță impură p 100 = => msubstanță pură = p 100 · msubstanță impură
md ms c · ms 100 md M · 100; ; c = md = nd =
ms Vs => ρs = ms = ρs · Vs
Verifică dacă ai înțeles!
Din 60 g de sare gemă (NaCl) de puritate 78% s a obținut clorura de sodiu necesară preparării unei soluții apoase de concentrație 20%.
Calculează:
a) masa și cantitatea de clorură de sodiu obținută după purificare; b) numărul de ioni (cationi și anioni) din masa de clorură de sodiu pură; c) volumul de apă (ρ = 1 g/cm3) necesar preparării soluției.
Cum rezolv?
Citești problema, identifici și notezi datele/cerințele.
Identifici fenomenele.
Calculezi masa de substanță pură, apoi afli cantitatea.
m = 60 g NaCl impură
p = 78%
c = 20%
Fenomene fizice:
Calculezi numărul ionilor de Na+ și de Cl–.
a) mNaCl = ? nNaCl = ?
b) nr. cationi = ? nr. anioni = ?
c) VH2O = ?
• purificare – separarea substanței de impurități;
• dizolvare – prepararea soluției de NaCl.
a) 100 g NaCl impură ... 78 g NaCl pură 60 g NaCl impură ... x g NaCl pură
60 · 78 100 = 46,8 g NaCl x =
MNaCl = ANa + ACl = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol m M 46,8 58,5 = 0,8 mol NaCl n = =
b) 1mol NaCl … NA ioni Na+ și NA ioni Cl–0,8 mol NaCl … w ioni Na+ … y ioni Cl–w = 0,8 · NA = 0,8 · 6,022 · 1023 = 4,8176 · 1023 ioni Na+ (cationi) y = 0,8 · NA = 0,8 · 6,022 · 1023 = 4,8176 · 1023 ioni Cl– (anioni)
Calculezi masa soluției. c) 100 g soluție … 20 g NaCl z g soluție … 46,8 g NaCl 46,8 · 100 20 = 234 g soluție NaCl z =
Calculezi masa și volumul apei. mH2O = ms – md = 234 – 46,8 = 187,2
Soluția de clorură de sodiu preparată se poate folosi pentru a obține în laborator acid clorhidric printr o reacție de schimb: 2NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl. Se poate calcula masa soluției de acid sulfuric necesară în reacție? Dar cantitatea de acid clorhidric obținută?
Pentru a determina cantitatea de substanță transformată sau obținută într o reacție chimică, se folosesc informațiile cantitative obținute din ecuația reacției chimice. Aceste calcule se numesc calcule stoechiometrice pe baza ecuației reacției chimice.
CALCULE STOECHIOMETRICE ÎN REACȚII CHIMICE
CARE AU LOC CU TRANSFORMAREA TOTALĂ A REACTANȚILOR
Într o reacție chimică, substanțele se transformă, respectiv se formează, conform raportului molar eviden țiat în ecuația reacției chimice prin coeficienți.
Activitate de grup
Ecuația reacției dintre hidrogen și clor este: H2 + Cl2 2HCl.
Investigați reacția dintre hidrogen și clor mode lată în imaginea alăturată (fig. 13).
Ce raport molecular există între substanțele intro duse în vasul de reacție? Comparați acest raport cu raportul stoechiometric aflat din ecuația chimică.
Concluzii:
Fig. 13 – Reacția dintre hidrogen și clor
R aportul molecular al substanțelor introduse în vasul de reacție coincide cu raportul evidențiat prin coefi cienții stoechiometrici (raport stoechiometric).
Reactanții se transformă total, iar raportul stoechiometric al reacției este H2 : Cl2 : HCl = 1 : 1 : 2.
Pe baza raportului stoechiometric al reacției se poate calcula cantitatea din orice substanță implicată în reacție dacă se cunoaște cantitatea dintr un reactant sau produs de reacție.
Algoritmul de calcul îl vei descoperi în rezolvarea următoarei probleme:
• Calculează cantitatea și masa de acid clorhidric care se obține din reacția a 8 mol de hidrogen cu cantitatea stoechiometrică de clor.
Rezolvare
Varianta 1. Calcul molar (folosind cantitatea de substanță)
1. Citești problema pentru a identifica datele și cerințele. n = 8 mol H2 nHCl = ?; mHCl = ?
2. Identifici reactanții, produșii de reacție și scrii ecuația reacției chimice.
Atenție la stabilirea coeficienților!
3. Subliniezi substanțele care intră în calcul: cele cunoscute (date) și cele necunoscute (cerințe).
4. Notezi sub formulele chimice ale substanțelor subliniate datele problemei (număr de mol de H2) și cerința (x mol HCl)
5. Evidențiezi raportul molar al substanțelor subliniate, scriind coeficienții deasupra formulelor chimice.
6. Stabilești proporția, afli necunoscuta și exprimi rezultatul în mol.
! Pentru a afla masa cunoscând numărul de moli, aplici relația
învățată în clasa a VII a.
n = m M
H2 + Cl2 2HCl
H2 + Cl2 2HCl
H2 + Cl2 2HCl 8 mol x mol
1 mol 2 mol H2 + Cl2 2HCl 8 mol x mol
1 mol H2
8 mol H2 = 2 mol HCl x mol HCl
x = 2 · 8 = 16 mol HCl
MHCl = 36,5 g/mol
m = n · MHCl = 16 · 36,5 = 584 g HCl
Notă: După primele trei etape, necunoscuta (x) se poate calcula și altfel, după cum urmează.
4. Scrii raportul molar al substanțelor subliniate în ecuația reacției chimice. nH2 : nHCl = 1 : 2
5. Afli necunoscuta (x) aplicând regula de trei simplă.
Aplică ce ai învățat!
1. Magneziul reacționează cu acidul azotic conform ecuației: Mg + 2HNO3 Mg(NO3)2 + H2↑
1 mol H2 ... 2 mol HCl
8 mol H2 x mol HCl x = 2 · 8 1 = 16 mol HCl
Calculează cantitatea de acid azotic necesară reacției cu 3 mol de magneziu.
2. Nitrura de siliciu este o ceramică foarte dură, rezistentă la temperaturi ridicate, utilizată la fabricarea palelor turbinei din motoarele cu reacție (fig. 14). Aceasta se obține conform următoarei ecuații: 3Si + 2N2 Si3N4
Calculează cantitatea de siliciu necesară obținerii a 2 mol de nitrură de siliciu.
3. Fierul se obține prin reacția oxidului de fier (III) cu aluminiul. Pentru a obține 6 mol de fier, calculează: a) cantitatea de oxid de fier (III) necesară; b) cantitatea stoechiometrică de aluminiu necesară.
4. Oxigenul se poate obține în laborator prin descompunerea cloratului de potasiu (KClO3). Ce cantitate de oxigen și ce masă de clorură de potasiu se obțin prin descompunerea a 0,4 mol KClO3?
5. Din reacția oxidului de cupru (II) cu acidul clorhidric se formează clorură de cupru (II) și apă. Ce cantitate de oxid de cupru (II) reacționează cu 10 mol HCl și ce masă de clorură de cupru (II) se obține?
Varianta 2. Calcul masic (folosind masa substanțelor)
1. Citești problema pentru a identifica datele și cerințele.
2. Identifici reactanții, produșii de reacție și scrii ecuația reacției chimice. Atenție la stabilirea coeficienților!
3. Subliniezi substanțele care intră în calcul: cele cunoscute (date) și cele necunoscute (cerințe).
4. Notezi sub formulele substanțelor subliniate datele problemei (în g) și cerința (x g).
! Dacă se cunoaște cantitatea, se află mai întâi masa corespunzătoare.
n = 8 mol H2 nHCl = ? mHCl = ?
H2 + Cl2 2HCl
H2 + Cl2 2HCl
mH2 = 8 mol · 2 g/mol = 16 g H2 H2 + Cl2 16 g 2HCl x g
5. Calculezi masele molare pentru substanțele subliniate și scrii semnificația ecuației reacției chimice în grame (deasupra substanțelor subliniate). 1 · 2 g 2 · 36,5 g H2 + Cl2 16 g 2HCl x g
6. Stabilești proporția, afli necunoscuta și exprimi rezultatul în grame.
! Pentru a afla cantitatea cunoscând masa, aplici relația învățată în clasa a VII a.
2 g 16 g = 2 · 36,5 g x x = 16 · 2 · 36,5 2 = 584 g HCl
n = 584 36,5 = 16 mol HCl
Fig. 14 – Motor cu reacție
Aplică ce ai învățat!
1. Prin oxidarea aluminiului se obțin 408 g de oxid de aluminiu (Al2O3). Calculează masa de aluminiu oxidat și cantitatea de oxigen consumată în reacție.
2. Într un cuptor de calcinare se introduce calcar (CaCO3). Prin descompunerea termică a calcarului se obțin 112 kg CaO și se degajă dioxid de carbon. Calculează masa de carbonat de calciu descompusă.
3. Calculează masa de magneziu care poate reacționa cu 49 g de acid sulfuric, știind că din reacție rezultă sulfat de magneziu și hidrogen.
4. Carbonatul de cupru (II) depus pe vasele de cupru (fig. 15) poate fi îndepărtat prin reacția cu o soluție diluată de acid clorhidric. Produșii de reacție sunt clorura de cupru (II), dioxidul de carbon și apa. Determină masa de clorură de cupru (II) formată în urma reacției carbonatului de cupru (II) cu 14,6 g HCl.
5. Soda caustică (NaOH) se obține industrial prin reacția carbonatului de sodiu (Na2CO3) cu hidroxidul de calciu Ca(OH)2. Calculează:
a) masa de sodă caustică obținută din 5,3 tone de carbonat de sodiu; b) masa de carbonat de calciu obținută.
6. Magneziul reacționează cu un halogen (X2), conform ecuației de mai jos: Mg + X2 MgX2
a) Identifică halogenul, știind că din 4,8 g de magneziu se obțin 19 g de compus binar.
b) Ce masa de soluție cu concentrația 10% se poate prepara folosind 0,4 mol MgX2?
În rezolvarea problemelor de calcul stoechiometric care implică ecuațiile reacțiilor chimice, trebuie avut în vedere dacă:
– reactanții sunt substanțe pure sau substanțe impure;
– reactanții se transformă parțial (randament de reacție);
– unul dintre reactanți este în exces;
– reactanții se introduc în reacții sub formă de soluții.
Toate aceste cazuri vor fi analizate în lecțiile în care vei studia reacțiile de combinare, descompunere, sub stituție și schimb.
De reținut!
În calculele stoechiometrice pe baza ecuației reacției chimice se folosesc numai substanțe pure.
Algoritmul de calcul cuprinde:
1) scrierea ecuației reacției chimice;
2) sublinierea substanțelor care intră în calcul;
3) scrierea datelor și a cerințelor sub formulele chimice subliniate;
4) scrierea semnificației cantitative a ecuației reacției chimice;
5) stabilirea proporției și aflarea necunoscutei;
6) exprimarea rezultatului conform cerinței.
Fig. 15 – Curățarea vaselor de cupru
Aplicații
1. Analizează modelările din tabelul de mai jos.
a) Alege pentru fiecare reacție modelată reactanții și produșii de reacție corespunzători conform modelu lui dat.
b) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.
Reactanți
+ S Fe + CuSO4 KOH + AlCl3
Modelarea reacției Produși de reacție
+ Cu
+ O2
+ Al(OH)3
2. Ordonează etapele scrierii ecuației chimice prin notarea numerelor corespunzătoare în spațiile punctate.
Etapa ... Scrierea formulelor chimice ale produșilor de reacție.
Etapa ... Stabilirea coeficienților.
Etapa ... Stabilirea sensului transformării cu ajutorul săgeții.
Etapa ... Scrierea formulelor chimice ale reactanților.
3. Clorura unui metal divalent reacționează cu acidul sulfuric conform ecuației reacției chimice: MCl2 + H2SO4 MSO4 + 2HCl
Identifică metalul (M), știind că au reacționat 38 g de clorură și s au obținut 0,4 mol de acid clorhidric.
4. Metalul obținut din oxid de aluminiu are multiple utilizări datorită proprietăților lui: este ușor, bun con ductor termic și electric, maleabil, ductil și are temperatură de topire mică. Un alt compus al acestui metal, hidroxidul de aluminiu – Al(OH)3, se descompune prin încălzire la temperatură înaltă în oxid de aluminiu (Al2O3) și apă. Calculează:
a) masa oxidului obținut din 2 kg de hidroxid;
b) masa de aluminiu care există în masa de oxid calculată la punctul a
5. Acidul sulfuric se obține prin combinarea trioxidului de sulf cu apa. Știind că au reacționat 8 mol de trioxid de sulf, calculează:
a) masa de acid sulfuric obținută;
b) volumul de apă în care trebuie dizolvat acidul obținut, pentru a prepara o soluție de concentrație 49%.
6. Dioxidul de carbon obținut prin descompunerea a 2,48 g de carbonat de cupru este absorbit în soluție de hidroxid de calciu conform ecuației: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3↓ + H2O. Calculează:
a) cantitatea de dioxid de carbon obținută;
b) masa precipitatului obținut.
7. Amoniacul (NH3) se poate obține în laborator prin reacția dintre clorura de amoniu (NH4Cl) și hidroxidul de calciu Ca(OH)2. Alături de amoniac se mai obțin alți doi compuși binari, X și Y. În compusul X, raportul ionilor Ca2+ : Cl– este 1 : 2, iar în compusul Y, raportul de masă H : O este 1 : 8. Știind că au reacționat 6 mol de clorură de amoniu, răspunde la următoarele cerințe:
a) identifică produșii de reacție X și Y; b) scrie ecuația reacției chimice; c) calculează cantitatea stoechiometrică de hidroxid de calciu;
d) calculează cantitatea, masa și numărul de molecule de amoniac (NH3) obținut.
8. Un aliaj folosit la lipit conține 62% staniu și restul plumb (fig. 16).
Plumbul necesar pentru prepararea aliajului este obținut prin reac ția reprezentată mai jos:
PbO + C Pb + CO↑
Calculează masa oxidului necesar obținerii a 2 kg de aliaj.
9. La temperatură joasă, 160 g de sulf se combină cu hidrogenul și formează hidrogen sulfurat (H2S), o substanță gazoasă toxică și cu miros neplăcut.
a) Calculează masa de hidrogen sulfurat obținută.
b) Calculează cantitatea stoechiometrică de hidrogen necesară.
c) Caută informații despre răspândirea hidrogenului sulfurat în natură.
10. Rezolvă corect rebusul și vei obține pe verticala A B numele fenomenului prin care substanțele se trans formă în alte substanțe.
1. Substanță care se transformă în alte substanțe.
2. Reacție chimică în care un reactant se transformă în doi sau mai mulți produși de reacție.
3. Mărime fizică ce se conservă într-o reacție chimică.
4. Reacție chimică în care din două sau mai multe substanțe se obține un singur produs de reacție.
5. Reacție chimică în care o substanță simplă înlocuiește un element dintr-o substanță compusă.
6. Savant francez care a enunțat legea conservării masei.
7. Metal alcalino-pământos din perioada 3.
8. Cifră care se pune în fața formulei chimice.
9. Reacție dintre două substanțe compuse care decurge cu formarea a doi produși de reacție.
10. Cifră care se pune după simbolul chimic.
11. Reacție care decurge cu absorbție de căldură.
12. Ecuație scrisă cu ajutorul formulelor chimice.
13. Calcule pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice.
14. Reacție care decurge cu degajare de căldură.
Fig. 16 – Aliaj folosit la lipit
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. După rezolvarea acestora, compară rezultatele cu cele aflate la sfârși tul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Citește enunțul de mai jos. Notează în dreptul enunțului litera A, dacă apreciezi
că enunțul esteadevărat, sau litera F, dacă apreciezi că enunțul este fals.
a) Reactanții și produșii de reacție pot fi substanțe simple sau compuse.
b) Într o reacție endotermă se degajă căldură.
c) În orice reacție chimică se conservă numărul de atomi din fiecare element chimic.
Model de rezolvare: a) – A
d) Ecuația reacției chimice este o reprezentare a reacției chimice cu ajutorul formulelor chimice și a coeficienților.
II Stabilește corelația dintre reactanții din coloana A și produșii de reacție corespunzători din coloana B:
1. Cu și Cl2
2. MgO și HCl
3. H2O2
4. Mg(OH)2 + HCl
5. Zn(NO3)2 + KOH
III
a. MgCl2 și H2O
b. Zn(OH)2 și KNO3
c. CuCl2
d. H2O și O2
Sulfura de aluminiu se poate obține în laborator astfel: se adaugă sulf într o eprubetă ce conține pulbere de aluminiu și se încălzește.
Calculează, pe baza legii conservării masei, masa de aluminiu necesară pentru a obține 7,5 g de sulfură de aluminiu, știind că au reacționat 4,8 g de sulf.
Model de rezolvare: 1. – c.
Model de rezolvare:
Vezi pagina 23, rubrica Verifică dacă ai înțeles
IV Aplică legea conservării numărului de atomi și completează coeficienții în ecuațiile chimice date:
a) SiCl4 + O2 SiO2 + ... Cl2
b) ... Al + ... HCl ... AlCl3 + ... H2
c) Cu(OH)2 + ... HNO3 Cu(NO3)2 + ... H2O
d) ... SO2 + O2 ... SO3
Model de rezolvare: a) SiCl4 + O2 SiO2 + 2Cl2
V Clorura de fier (III) se obține prin introducerea fierului incandescent în atmosferă de clor.
Ecuația reacției chimice este: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3.
Știind că s au transformat 3 mol de fier, calculează cantitatea de clor care a reacționat și masa de produs obținută.
Model de rezolvare: Vezi pagina 33.
VI Pentru îndepărtarea oxidului de cupru (CuO) de pe o plăcuță de cupru pe care urmează să se efectueze o lipitură, se utilizează clorură de amoniu (NH4Cl). Din clorura de amoniu, prin încăl zire, se obține acidul ce reacționează cu oxidul de cupru (II).
Completează ecuațiile celor două reacții chimice care duc la curățarea plăcii de cupru.
NH4Cl ... + NH3
CuO + ... CuCl2 + ...
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai învățat și ceea ce ai vrea să mai înveți despre reacții și ecuații chimice.
Știu! Vreau să știu! Am învățat!
II. TRANSFORMĂRI CHIMICE ALE SUBSTANȚELOR
PRIN REACȚII DE COMBINARE, REACȚII DE DESCOMPUNERE, REACȚII DE SUBSTITUȚIE, REACȚII DE SCHIMB
Atunci când vei termina studiul acestor unități, evaluează activitatea pe care ai desfăşurat-o şi modul în care te-ai simțit parcurgând aceste lecții.
În următoarele unități de învățare, prin diferite activități individuale sau de grup, îți vei dezvolta abilități și atitudini care te vor ajuta:
Să cauți informații, să le procesezi și să ți exprimi opinia prin mesaje scrise sau orale.
Să proiectezi și să derulezi un demers investigativ, pentru a verifica o ipoteză de lucru.
Să rezolvi probleme utilizând algoritmi și instrumente specifice chimiei.
Să identifici avantajele, dar și dezavantajele utilizării unor substanțe.
Să manifești interes pentru păstrarea unui mediu curat.
Să utilizezi diferite aplicații pentru căutarea de resurse educaționale relevante pentru învățare.
1. REACȚIA DE COMBINARE
În clasa a VII a ai învățat că majoritatea substanțelor compuse anorganice pot fi binare (HCl, NH3, FeS, SO2, FeCl3, MgO etc.) sau ternare (Ca(OH)2, HNO3, H2SO4, NH4Cl etc).
Multe dintre aceste substanțe se pot obține ca unic produs de reacție, pornind de la doi sau mai mulți reactanți. Ce se obține în urma reacției dintre fier și sulf? Vei descoperi urmărind etapele experimentului de mai jos.
EXPERIMENT Reacția fierului cu sulful
Substanțe și ustensile: pilitură de fier, pulbere de sulf, balanță, capsulă, spatulă, lingură de ars, spirtieră, magnet. Mod de lucru:
1. Într o capsulă, se ames tecă 3,5 g pilitură de fier cu 2 g pulbere de sulf.
2. Se pune în lingura de ars un vârf de spatulă din amestecul obținut.
Observație:
3. Se încălzește ames tecul în flacără.
4. Se verifică cu un magnet dacă mai există fier în lingura de ars.
La încălzire, amestecul de sulf și fier se transformă într o substanță solidă, neagră care nu este atrasă de magnet.
Concluzii:
• În urma reacției dintre fier și sulf a rezultat un singur produs de reacție.
• Ecuația reacției chimice care a avut loc este: Fe + S FeS sulfură de fier (II)
Reacția de combinare este transformarea chimică în care se obține un singur produs de reacție. Ecuația generală este:
A + B C
unde: A și B sunt reactanți, iar C este produs de reacție.
Reactanții pot fi substanțe simple sau compuse.
1. A și B sunt substanțe simple
Reacția sulfului cu oxigenul este folosită pentru sterilizarea bu toaielor de lemn în care se păs trează vinul.
S + O2 SO2↑
2. A și B sunt substanțe com puse
Reacția oxidului de calciu cu apa este folosită la obținerea varului stins, utilizat în con strucții.
CaO + H2O Ca(OH)2
3. A este substanță compusă și B este substanță simplă
Arderea cărbunilor în aer insuficient duce la obținerea monoxidului de carbon (CO), un gaz extrem de toxic. Cu aport suplimen tar de oxigen, monoxidul de carbon arde cu flacără albastră și se transformă în dioxid de carbon (CO2).
2CO + O2 2CO2↑
Activitate individuală
1. Scrie ecuațiile reacțiilor de combinare prin care din două substanțe simple se pot obține: oxid de calciu (CaO), acid clorhidric (HCl), hidrogen sulfurat (H2S), metan (CH4).
2. Stabilește coeficienții stoechiometrici și identifică ecuațiile reacțiilor chimice de combinare.
a) MgO + H2O Mg(OH)2
b) Fe(OH)2 FeO + H2O
c) Zn + HCl ZnCl2 + H2
d) Al + S Al2S3
e) NO + O2 NO2
f) SO3 + H2O H2SO4
3. Notează formulele reactanțior și ale produșilor de reacție din ecuațiile reacțiilor de la activitatea 2 într un tabel asemănător celui de mai jos.
Substanțe
2. REACȚIA DE ARDERE A METALELOR
ȘI A NEMETALELOR
Arderea este o reacție chimică însoțită de degajare de energie. Energia degajată poate fi luminoasă, termică și uneori mecanică.
ARDEREA METALELOR
În ce condiții reacția metalelor în oxigen este o reacție de ardere?
EXPERIMENT Ce compuși rezultă prin combinarea metalelor cu oxigenul?
Substanțe și ustensile: pulbere de aluminiu, pulbere de cupru, pulbere de zinc, panglică de magneziu, sârmă de cupru, spatulă, clește metalic, spirtieră, chibrit.
• Realizați experimentele respectând indicațiile din tabel și normele de protecție a muncii în laboratorul de chimie. Atenție la sursele de încălzire!
• Completați pe caiet observațiile, comparând și luminozitatea scânteilor și scrieți ecuațiile reacțiilor care au avut loc.
Mod de lucru
1. a) Se aprinde spirtiera.
Ecuația reacției chimice
b) Se presară cu spatula pulbere de aluminiu în flacăra spirtierei. ... + ... ...
2. Se presară pulbere de zinc în flacără. 2Zn + O2 2ZnO
3. a) Se presară pulbere de cupru în flacăra spirtierei.
b) Se ține cu cleștele metalic sârma de cupru în flacără. ... + ... CuO
4. Cu ajutorul unui clește metalic, se introduce în flacăra spirtierei o panglică de magneziu (vezi fig. 1). ... + ...
Observații:
• Pulberile metalice în flacără produc scântei cu luminozitate și culori diferite.
• Panglica de magneziu arde cu flacără orbitoare.
• Sârma de cupru se acoperă cu un strat negru.
Fig. 1 – Arderea panglicii de magneziu
Concluzie:
Arderile metalelor în oxigen sunt reacții de combinare. În urma acestor reacții se obțin oxizi.
Metal + O2 Oxid metalic
4Me + nO2
2Me2On, unde : Me – metal, n – valența metalului Me
Ai observat că luminozitatea scânteilor este diferită. Acest lucru este explicat prin reactivitatea diferită a metalelor. Reactivitatea unui metal depinde de structura atomilor săi.
Compară structurile electronice ale atomilor de magneziu și alu miniu din modelările alăturate:
Ambii atomi au 3 straturi se află în perioada 3.
Mg: – are 2 electroni pe ultimul strat se află în grupa 2 – formează ioni pozitivi divalenți: Mg Mg2+ + 2e –
Al: – are 3 electroni pe ultimul strat se află în grupa 13 – formează ioni pozitivi trivalenți: Al Al3+ + 3e – Mg Al
Din această comparație, poți deduce că metalele situate în aceeași perioadă au reactivitatea cu atât mai mare cu cât atomii metalului cedează un număr mai mic de electroni. Metalele tranziționale (zinc, cupru) sunt mai puțin reactive decât metalele din grupele principale.
Arderea unor metale (aluminiu, fier, cupru) în oxigen este folosită la ob ținerea culorilor în artificii (fig. 2).
Oxizii metalici au numeroase utilizări practice:
• oxidul de fier (III) (Fe2O3), oxidul de plumb (II) (PbO), dioxidul de plumb (PbO2) și oxidul de zinc (ZnO) sunt pigmenți;
• pudra de talc folosită de sportivi (halterofili, gimnaști) conține oxid de magneziu.
Fig. 2 – Artificii cu scântei de culori diferite
Reacția metalelor cu oxigenul, în prezența vaporilor de apă și a dioxidului de carbon, are efecte nedorite: fierul ruginește, cuprul coclește. Aceste fenomene chimice complexe sunt cunoscute sub denumirea de coroziune.
ARDEREA NEMETALELOR
Carbonul, sulful, fosforul, hidrogenul ard în oxigenul din aer.
Cărbunii – combustibili fosili – reprezintă principala sursă de carbon și au constituit secole la rând o sursă importantă de energie pentru omenire. Există mai multe tipuri de cărbuni (antracit, lignit, huilă, turbă), care au con ținut diferit de carbon. Pe lângă acest element chimic, în cărbuni există și alte nemetale (sulf, oxigen, azot, hidrogen), sub formă de compuși.
Prin arderea cărbunilor (fig. 3) se obțin oxizi de carbon, de sulf, de azot, în funcție de compoziția cărbunelui. Acești oxizi, prezenți în aer peste anu mite limite, afectează sănătatea oamenilor și contribuie la modificările climatice.
Completează ecuațiile reacțiilor de obținere a dioxidului de carbon, gazul predominant rezultat din arderea cărbunilor:
C + O2 ...↑
CO + O2 ...↑
Monoxidul de carbon arde cu flacără albastră și este un gaz toxic.
Analizează flacăra din figura 4 și indică în care porțiune se formează monoxidul de carbon și unde se formează dioxidul de carbon.
4
Fig. 3– Cărbuni aprinși
Fig.
Dioxidul de carbon în concentrație de peste 0,3% în aer este unul dintre agenții poluanți responsabili de apa riția efectului de seră. Alte gaze răspunzătoare de efectul de seră sunt oxizii sulfului și oxizii azotului (vezi p. 50).
S + O2 SO2↑
Și alte nemetale ard în oxigen, iar aceste reacții sunt mai energice decât arderile în aer.
Aplică ce ai învățat!
1. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice de ardere a nemetalelor din schema de mai jos.
2*. Fosforul se găsește sub mai multe forme alotrope. Două dintre acestea sunt fosforul alb și fosforul roșu. Fosforul alb arde în aer. La întuneric emite o lumină slabă (este luminescent). Fosforul roșu intră în compozi
ția pastei folosite la fabricarea chibriturilor.
Calculează cantitatea de fosfor necesară obținerii a 5,68 g de pentaoxid de difosfor (P2O5).
◗ Alotropia este proprietatea unor elemente de a se găsi în natură sub mai multe forme, care au structuri și proprietăți diferite (de exemplu, diamantul și gra fitul sunt două forme alo trope ale carbonului).
3. Identifică substanțele corespunzătoare literelor din schema de mai jos, știind că: b – este un metal ușor (densi tate 2,7g/cm3), folosit în industria aeronautică, c – este un metal care coclește. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.
1. a + O2 Fe3O4
2. b + O2 y
3. c + O2 z
4. Ca + O2 t
5. d + O2 ZnO
4. Ordonează produșii de reacție obținuți la exercițiul 1 în sensul creșterii procentului masic de oxigen.
3. REACȚIA METALELOR CU HALOGENII
Metalele se combină atât cu oxigenul, cât și cu alte nemetale (sulf, halogeni). Ce produși de reacție rezultă în urma combinării metalelor cu clorul?
EXPERIMENT
Reacția fierului și cuprului cu clorul
Profesorul efectuează experimental reacția clorului cu metalele.
Experimentul se realizează în nișă, deoarece clorul este un gaz cu miros înțepător, iritant.
Substanțe și ustensile: clorat de potasiu (KClO3), soluție de acid clorhidric (HCl), sârmă de cupru, sârmă de fier, balanță, spatulă, sticlă de ceas, pipete, cilindri gradați, dop de cauciuc.
Mod de lucru:
1. Într un cilindru înalt cu dop, se introduc 3 g de clorat de potasiu (KClO3).
2. În dop se fixează o sârmă de fier.
3. Sârma de fier se aduce la incandescență în flacăra unei spirtiere.
4. Se adaugă 5 mL de soluție de acid clorhidric concentrat peste cloratul de potasiu din cilindru.
5. Se astupă cilindrul cu dopul în care este fixată sârma de fier incandescentă (fig. 5).
Se repetă experimentul folosind sârmă de cupru.
Fig. 5 – Reacția fierului cu clorul
Dicționar
Observații:
• Culorile apărute în cilindri se datorează formării clorurii de fier (III) (roșu brun), respectiv clorurii de cupru (II) (verde).
Concluzie:
• Metalele reacționează cu clorul formând cloruri.
• Ecuațiile reacțiilor chimice sunt: 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 (clorură de fier III)
CuII + Cl2 ... .
Metalele care au mai multe valențe formează clorurile superioare.
Clorura de aluminiu (AlCl3) și clorura ferică (FeCl3) sunt cata lizatori în anumite reacții chimice. Clorura de calciu (CaCl2), clo rura de magneziu (MgCl2) și clorura de sodiu (NaCl) sunt folosite pentru înlăturarea stratului de gheață format pe șosele.
Aplică ce ai învățat!
Metal + Cl2 Clorură 2Me + nCl2 2MeCln
◗ Catalizatorii sunt substanțe care măresc viteza unei reacții chimice, dar nu se con sumă în reacție. Dicționar
1. Completează pe caiet ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos și denumește produșii de reacție: Na + Cl2 Al + Cl2 Mg + Cl2 Ca + Cl2
2. Clorura metalului alcalino pământos din perioada 6 se obține printr o reacție de combinare. Identifică metalul și scrie ecuația reacției chimice.
3. Câți atomi de cupru sunt necesari pentru a obține 2,7 g de clorură de cupru (II)?
4. Calculează cantitatea de clorură de fier (III) care se poate obține din reacția clorului cu 28 g de fier.
5. Scrie ecuațiile reacțiilor de combinare în urma cărora se obțin: bromură de bariu, oxid de litiu, sulfură de sodiu, oxid de aluminiu, iodură de potasiu.
4. REACȚIA NEMETALELOR CU HIDROGENUL
Compușii binari ai hidrogenului cu nemetalele se pot obține prin reacții de combinare.
Amoniacul (NH3) este o substanță folosită pentru obținerea în grășămintelor chimice, a medicamentelor sau ca agent frigorific.
Reacția azotului cu hidrogenul are loc la temperatura de 500 °C și presiunea de 300 atmosfere, în prezența catalizatorului de oxid feric (Fe2O3).
N2 + 3H2 2NH3↑ (amoniac)
Hidrogenul se combină cu sulful formând acid sulfhidric.
H2 + S H2S↑
Toți halogenii se combină cu hidrogenul formând hidracizi.
Acidul clorhidric este unul dintre cei mai utilizați reactivi în laboratorul de chimie. Metoda industrială de obținere a acidului clorhidric constă în reacția de combinare a hidrogenului cu clorul.
H2 + Cl2 2HCl↑
Hidrogenul și clorul necesari sintezei acidului clorhidric se obțin industrial prin electroliza soluției de clorură de sodiu.
Reacționează hidrogenul și cu oxigenul?
Observi că între reactanți și produsul de reacție apar două săgeți cu sensuri opuse: . Această notație arată că reactanții se pot transforma în produși de reacție și invers (reacție reversibilă).
Pentru curioși
◗ Sticla este un material rezistent la ac țiunea substanțelor chimice. Din acest motiv, reactivii din laborator se păs trează în recipiente din sticlă.
Acidul fluorhidric (HF) este un acid care atacă sticla, de aceea este folosit la gra varea ei. Acidul fluorhidric se obține printr o reacție de combinare: H2 + F2 2HF (reacție extrem de violentă)
EXPERIMENT
Verificarea reacției hidrogenului cu oxigenul din aer
Substanțe și ustensile: granulă de zinc, soluție de acid clorhidric, chibrit, eprubetă, stativ, spatulă, pipetă. Mod de lucru:
• Introdu granula de zinc în eprubetă.
• Adaugă 2–3 mL soluție de acid clorhidric (fig. 6).
• Așază eprubeta în stativ.
• Când observi degajare de gaz, aprinzi un chibrit și îl ții la gura eprubetei. Scrie pe caiet observațiile și ecuațiile reacțiilor chimice.
Observații: În aer, hidrogenul se aprinde exploziv. În urma aprinderii, pe pereții eprubetei se formează picături de apă.
Concluzie: Hidrogenul se combină cu oxigenul din aer formând apă.
Zn + 2HCl ... + H2↑ 2H2 + ... 2H2O
Această reacție este exotermă, iar produsul de reacție este o substanță nepoluantă. Din acest motiv, hidrogenul este denumit „combustibilul viitoru lui”. Starea de agregare gazoasă și formarea, în anumite condiții, a unui amestec exploziv cu aerul sunt probleme la care trebuie găsite soluții pentru a putea folosi acest combustibil în siguranță.
Arderea hidrogenului în oxigen este mult mai energică decât în aer. Flacăra obținută atinge temperaturi în jur de 3000 °C, motiv pentru care este folosită la tăierea și sudarea metalelor (fig. 7).
De reținut!
În urma reacțiilor nemetalelor (notate cu X) cu hidrogenul se formează compuși binari: 2X + nH2 2HnX sau XHn
Unii compuși binari pot fi acizi (HCl, HF, HBr, HI, H2S) sau baze (NH3).
Aplică ce ai învățat!
1. Identifică substanțele corespunzătoare literelor din reacțiile de mai jos și scrie pe caiet ecuațiile reacțiilor chimice.
a + H2 HCl
S + H2 b
Z = 9E + H2 c
2. Stabilește prin calcul procentul masic de hidrogen din produșii de reacție obținuți în reacțiile de mai sus.
3. Dioxidul de sulf obținut prin arderea sulfului în aer este folosit pentru dezinfectarea butoaielor în care se depozitează vin.
a) Determină cantitatea de sulf necesară pentru a obține 320 g de dioxid de sulf?
b) Calculează câți atomi de hidrogen pot reac ționa cu aceeași cantitate de sulf.
Fig. 6 – Reacția dintre zinc și acid clorhidric
7 – Tăierea metalelor
! Verifică caracterul bazic al soluției de amoniac adăugând 1 2 picături de fenolftaleină într o eprubetă cu soluție de amoniac.
4. Hidrogenul este considerat combustibilul viitoru lui, fiind o sursă de energie sustenabilă. Calculează cantitatea de oxigen în care pot arde 2,4088 · 1023 molecule de hidrogen și masa produsului de reacție obținut.
5. Elementul chimic X situat în grupa 16, perioada 3 reacționează cu hidrogenul, formând 1,36 g produs de reacție.
a) Identifică elementul chimic X.
b) Scrie ecuația reacției chimice ce are loc.
c) Calculează volumul de hidrogen necesar reacției (densitatea hidrogenului este 0,089 g/L).
d) Scrie două efecte pe care le are produsul de reac ție asupra mediului înconjurător.
Fig.
CALCULE STOECHIOMETRICE PE BAZA ECUAȚIILOR REACȚIILOR CHIMICE ÎN CARE UNUL DINTRE REACTANȚI ESTE ÎN EXCES
Uneori, reactanții nu sunt introduși în cantitățile stoechiometrice corespunzătoare. Unul dintre reactanți poate fi introdus într o cantitate mai mare (exces). Cum calculezi cantitatea de substanță aflată în exces?
Interpretează, din punct de vedere cantitativ, reacția modelată mai jos.
Ce raport molar există între cantitățile de substanțe introduse în vasul de reacție? De ce rămâne hidrogen netransformat?
Ecuația reacției chimice: H2 + Cl2 2HCl
3H2 ?Cl2
?HCl ?H2
Interpretare:
• Raportul molar (egal cu raportul molecular) al sub stanțelor introduse în reacție nu coincide cu raportul molar al substanțelor transformate (raport stoechio metric).
• Cantitatea de hidrogen introdusă în reacție este mai mare comparativ cu cantitatea de hidrogen transfor mată. Diferența dintre cele două cantități reprezintă excesul. Această cantitate rămâne netransformată.
Reactantul introdus în cantitate mai mare decât cantitatea stoechiometric necesară se află în exces
Dacă într o reacție chimică unul dintre reactanți se introduce în exces, pentru a calcula cantitatea dintr un produs de reacție se parcurg următoarele etape:
• se determină care dintre reactanți s a introdus în exces;
• se calculează cantitatea de produs de reacție în funcție de reactantul care se transformă total.
Cum calculezi cantitatea de produs de reacție dacă un reactant este în exces?
Verifică dacă ai înțeles!
Într un vas de reacție se introduc 8 mol de hidrogen și 8 mol de oxigen. Calculează:
a) masa de substanță introdusă în exces; b) masa produsului de reacție obținut.
Date: n1 = 8 mol H2
Cerințe: a) mexces = ?
n2 = 8 mol O2 b) mapă = ?
Rezolvare: Varianta 1
Scrii ecuația reacției chimice.
2H2 + O2 2H2O
Afli raportul molar de transformare al substanțelor nH2 : nO2 = 2 : 1 = 1 : 0,5
Calculezi raportul molar al substanțelor introduse în vasul de reacție: nH2 : nO2 = 8 : 8 = 1 : 1
Compari cele două rapoarte:
Raportul molar al reactanților transformați (reacționați) introduși în proces H2 : O2 H2 : O2 1 : 0,5 1 :
0,5 < 1
Concluzie: O2 este în exces
Calculezi:
a) 2 mol H2 ... 1 mol O2
8 mol H2 ... x mol de O2 x = 8 · 1 2 = 4 mol O2 transformat 8 – 4 = 4 mol O2 exces
m = 4 mol · 32 g/mol = 128 g O2 exces
b) 2 mol H2 ... 2 mol H2O
8 mol H2 ... y mol H2O y = 8 · 2 2 = 8 mol H2O
m = 8 mol · 18 g/mol = 144 g H2O
Rezolvare: Varianta 2 – pentru a afla cantitatea aflată în exces
Consideri (la alegere) că una dintre cele două substanțe întroduse în reacție se transformă total.
Exemplu: 8 mol H2.
Aplici algoritmul de rezolvare a unei probleme de calcul stoechiometric și calculezi cantitatea necesară din cealaltă substanță: x mol O2 necesari.
2 mol 1 mol 2 mol
2 H2 + O2 2 H2O
8 mol x mol y mol
x = 4 mol O2 necesari în reacția cu 8 mol de H2.
Compari cantitatea necesară (calculată) cu cantitatea introdusă în vasul de reacție și afli ce substanță se află în exces.
4 < 8 O2 este introdus în exces
Calculezi cantitatea de substanță aflată în exces: 8 – 4 = 4 mol O2 exces.
Aplică ce ai învățat!
1. Pentru a obține clorură de fier (III) (FeCl3), se folosesc 7 mol de fier și 9 mol de clor.
a) Stabilește care dintre reactanți se află în exces.
b) Calculează masa și cantitatea de clorură de fier (III) care se ob ține.
2. Se amestecă 10,8 g de aluminiu cu 0,8 mol de sulf. Amestecul este încălzit.
a) Calculează masa reactantului aflat în exces.
b) Ce cantitate de sulfură de aluminiu rezultă?
3. Acidul bromhidric se obține prin reacția de combinare dintre hidrogen și brom. Știind că în reacție se introduc 32 g de brom și 2,4088 · 1023 molecule de hidrogen, calculează masa de acid obținută.
Fig. 8 – Soluție de clorură de fier (III)
4. Metalul situat în grupa 2, perioada 3 arde în 5 mol de oxigen, rezultând 320 g de oxid. Care dintre reactanți este introdus în exces și în ce cantitate?
5.
REACȚIA
UNOR OXIZI CU APA
Oxizii (E2On) se clasifică în funcţie de caracterul chimic al elementului E în oxizi de metale și oxizi de neme tale. În funcție de produsul reacției lor cu apa, acești compuși pot fi oxizi bazici sau oxizi acizi.
REACȚIA UNOR OXIZI BAZICI CU APA
Bazele sunt substanțe compuse ce conțin un ion metalic și un număr de grupări hidroxid egal cu valența metalului. O metodă de obținere a bazelor ar putea fi reacția de combinare a unui oxid cu apa.
EXPERIMENT Toți oxizii metalici reacționează cu apa?
Copiază pe caiet tabelul de mai jos și completează l cu observațiile și ecuațiile reacțiilor chimice.
Substanțe și ustensile
• oxid de calciu (CaO);
• oxid de zinc (ZnO);
• oxid de magneziu (MgO);
• apă distilată;
• fenolftaleină;
• eprubete;
• spatulă;
• pipetă.
Concluzii:
Mod de lucru Observații Ecuația reacției chimice
• Numerotează trei eprubete și pune în fiecare dintre ele, cu spatula, câte un oxid.
• Adaugă 2 3 mL de apă distilată și câteva picături de fenolfta leină.
În eprubetele 1 și 2, indicatorul se colo rează în … În eprubeta 3, indica torul …
• Oxizii metalelor din grupa 2 reacționează cu apa formând baze (hidroxizi).
• Oxidul de zinc nu reacționează cu apa.
MgO + H2O Mg(OH)2
CaO + H2O
Oxizii metalelor din grupele 1 și 2 în reacție cu apa au o comportare similară, formând baze. De aceea se mai numesc și oxizi bazici.
Li2O + H2O 2LiOH
Ecuația chimică generală:
Me2On + nH2O 2 Me(OH)n; Me – metal alcalin sau oxid bazic bază (hidroxid) alcalino pământos n – valența metalului
Hidroxidul de calciu (fig. 9) se folosește în construcții. Acesta se obține în urma combinării oxidului de calciu cu apa (reacția de stin gere a varului), printr o reacție exotermă.
REACȚIA UNOR OXIZI ACIZI CU APA
Fig. 9 – Hidroxid de calciu (Ca(OH)2) – este varul stins folosit la zugrăvit.
Ai aflat ca unii oxizi metalici (oxizii bazici) se combină cu apa. Caracterul bazic al soluțiilor obținute a fost evidențiat cu ajutorul fenolftaleinei.
Dioxidul de sulf se obține prin arderea sulfului, iar dioxidul de carbon se obține prin arderea carbonului. Reacționează acești oxizi cu apa?
EXPERIMENT
Reacția dioxidului de sulf cu apa
Substanțe și ustensile: pulbere de sulf, hârtie de turnesol umezită, pahar Erlenmeyer cu dop, spirtieră, lingură de ars, spatulă.
Mod de lucru:
1. Într o lingură de ars, profesorul arde pulbere de sulf în flacăra unei spirtiere (fig. 10). Reacția are loc sub nișă.
2. După ce apare flacăra albastră, lingura de ars se introduce într un pahar Erlenmeyer cu dop.
3. Profesorul umezește o hârtie de turnesol și o introduce în interiorul paharului (fig. 11).
Compară culoarea inițială și a hârtiei de turnesol cu culoarea sa finală. De ce s a modificat culoarea hârtiei?
Concluzii:
• În reacția dioxidului de sulf cu apa s a format un acid care determină colora rea hârtiei de turnesol în roșu.
• Ecuațiile reacțiilor care au avut loc: S + O2 SO2↑ (dioxid de sulf) SO2 + H2O H2SO3 (acid sulfuros)
Oxizii nemetalelor în reacție cu apa formează acizi. De aceea se mai numesc și oxizi acizi.
Oxid nemetalic + apă Oxiacid (oxid acid) (acid)
Activitate investigativă
10
11
Pe eticheta unei sticle cu apă minerală carbogazoasă este indicată o valoare a pH ului de 5,8. Această valoare a pH ului este influențată de prezența dioxidului de carbon?
Realizează un demers investigativ pentru a verifica experimental comportamentul dioxidului de carbon în apă.
Substanțe și ustensile
Apă distilată, hârtie de turnesol umezită, soluție de turnesol, bețișor de lemn, pai de plastic, pahare Berzelius, sticlă de ceas
Mod de lucru
1. Aprinde un bețișor din lemn și introdu l într un pahar Berze lius în care se găsește o hârtie de turnesol umezită. Acoperă paharul cu o sticlă de ceas.
2. Toarnă apă distilată într un pahar Berzelius și adaugă câteva picături de turnesol. Suflă aerul expirat, printr un pai, în apa din pahar.
Alege din paranteze varianta corectă și completează pe caiet spațiile libere cu observațiile descoperite în experimentele realizate de tine.
1. Bețișorul din lemn arde și formează .... (dioxid de carbon/monoxid de carbon), un gaz incolor care în prezența apei formează ... (acid/bază), colorând în ... (roșu/albastru) hârtia de turnesol.
2. Soluția se colorează în ... (roșu/albastru) deoarece gazul barbotat ... (reacționează/nu reacționează) cu apa și formează ... (acid/bază).
Ecuația reacției care a avut loc este: CO2 + H2O H2CO3 (acid carbonic)
Concluzie:
• Dioxidul de carbon este un oxid acid, deoarece reacționează cu apa și formează un acid. Prezența dioxidului de carbon în atmosferă determină caracterul slab acid al apei de ploaie.
Fig.
Fig.
Aplică ce ai învățat!
1. Câteva utilizări ale oxiacizilor obținuți prin reacții de combinare sunt evidențiate în imaginile de mai jos:
Acid fosforic (H3PO4) – corector de aciditate în sucuri
Acid carbonic (H2CO3) –băuturi carbogazoase
Acid azotic (HNO3) – obținere de îngrășăminte chimice
Completează ecuațiile reacțiilor prin care se obțin acești acizi.
P2O5 + H2O
NO2 + ... HNO3 + HNO2 ... + H2O H2CO3
SO3 + H2O ...
Acid sulfuric (H2SO4) –baterie de acumulatori pentru autovehicule
2. Identifică substanțele corespunzătoare literelor, scrie ecuațiile chimice și precizează clasa de substanțe din care face parte fiecare produs de reacție.
a) Ca + O2 a b) a + H2O b
3. Într un pahar Berzelius, se introduc 3 g de oxid de litiu și apă. Calculează:
a) volumul de apă (ρ = 1 g/mL) necesar reacției;
b) cantitatea de hidroxid de litiu obținută.
4. Soluția diluată de acid fosforic este folosită în industria alimentară cu rol de conservant (E338). Acidul fos foric se obține din reacția pentaoxidului de difosfor cu apă caldă.
a) Scrie ecuația reacției chimice.
b) Calculează cantitatea de pentaoxid de difosfor necesară obținerii a 39,2 g de acid fosforic.
6. ALTE REACȚII DE COMBINARE
Unii oxizi în care nemetalul are valență inferioară se trans formă, în prezența oxigenului, în oxizi în care nemetalul are valență superioară.
2CO + O2 2CO2↑ 2SO2 + O2 2SO3
Acești oxizi, ajunși în aer, sunt responsabili de apariția ploilor acide (fig. 12). În timpul furtunilor însoțite de descărcări electrice, în atmosferă se pot forma toți oxizii azotului: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5. Tot în atmosferă ajung și oxizii rezultați din diferite procese: arderea combustibililor, anumite activități industri ale, incendii de vegetație, arderi necontrolate ale gunoaie lor, obținerea artificiilor, emanații vulcanice etc. Reacțiile de combinare cu apa, a oxizilor acizi ajunși în atmosferă, duc la formarea ploilor acide; pH ul ploilor acide este sub 5,6 – mai mic decât pH ul apei de ploaie formate în aerul nepoluat.
distruși
12 – Ploile acide, mod de formare și efecte asupra mediului
copaci
de ploi acide
Fig.
Acidul azotic se obține printr o sucesiune de reacții de combinare:
N2 + O2 2NO↑ (monoxid de azot)
2NO + O2 2NO2↑ (dioxid de azot)
2NO2 + H2O + 1/2O2 2HNO3 (acid azotic)
De reținut!
Pentru curioși
◗ Sărurile de amoniu se obțin prin reacții de combinare:
NH3 + HCl NH4Cl (clorură de amoniu)
NH3 + HNO3 NH4NO3 (azotat de amoniu)
Prin reacții de combinare se obțin oxizi, baze, acizi și săruri.
Metalele și nemetalele ard în oxigen formând oxizi.
Oxizii metalelor alcaline și alcalino pământoase (oxizi bazici) reacționează cu apa și formează baze:
Me2On + nH2O 2Me(OH)n n = 1, 2.
Oxizii nemetalelor (oxizi acizi) care reacționează cu apa formează oxiacizi.
Hidracizii se obțin prin combinarea hidrogenului cu halogenii sau sulful.
Prin combinarea metalelor cu unele nemetale se obțin săruri (sulfuri, halogenuri).
Problemă rezolvată*
Sulfatul de amoniu este o sare folosită în agricultură ca fertilizator și pentru scăderea pH ului solurilor.
Această substanță se poate obține printr o reacție de combinare dintre acidul sulfuric și amoniac. Știind că acidul sulfuric folosit în reacție se obține din trioxid de sulf și apă, calculează masa de sulfat de amoniu obți nută din 6 mol de trioxid de sulf.
Cum rezolv?
1. Citește problema pentru a identifica și a nota datele și cerințele.
2. Identifică reactanții, produșii de reacție și scrie ecua țiile reacțiilor chimice. Atenție la stabilirea coeficienților!
3. Subliniază substanțele care intră în calcul: cele cu noscute (datele) și cele necunoscute (cerințele).
4. ! Pentru a rezolva probleme ce implică două sau mai multe ecuații chimice, este indicat să utilizezi cantita tea de substanță (mol).
Calculează cantitatea de acid sulfuric din prima ecuație ! Cantitatea de acid sulfuric din prima ecuație se regă sește integral în a doua ecuație chimică.
5. Calculează cantitatea de sulfat de amoniu obținută din cei 6 mol de acid sulfuric.
6. Calculează masa molară a sulfatului de amoniu și află masa obținută.
Analizează imaginea alăturată și explică, pe baza reacțiilor studiate, rolul oxizilor de azot și al oxizilor de sulf în poluarea aerului și impactul lor asupra mediului.
Pentru a realiza proiectul, formați echipe din câte patru elevi și respectați planul dat.
1. Denumiți proiectul.
2. Stabiliți obiectivele urmărite.
3. Sistematizați informațiile. Acestea vor fi despre: poluare, factori poluanți, impactul substanțelor poluante asupra mediului și asupra organismului, metode de combatere a poluării etc.
4. Prezentați proiectul sub formă de fișier PowerPoint, machetă, colaje, afișe publicitare de informare, flyer etc. Timp de susținere a proiectului: 5 10 minute.
5. Notați sursele de informare la sfârșitul proiectului; de exemplu: a) http://www.meteo.md/images/uploads/pages_downloads/imppoluari.pdf; b) https://www.eea.europa.eu/ro/thermes/air/intro; c) Pricope L., Pricope F., Poluarea mediului și conservarea naturii, Editura Rovimed Publishers, București, 2008. În realizarea proiectului, țineți cont de următoarele criterii de evaluare: corectitudinea conținutului (3 p.), originalitatea realizării (2 p.) și a prezentării proiectului (1 p.), claritatea răspunsurilor la întrebările primite (2 p.) din partea profesorului și a colegilor, încadrarea în timpul alocat prezentării (1 p.). Se acordă 1 p. din oficiu.
Aplicații
1. Recunoaște, din următoarele ecuații chimice, pe cele care corespund unor reacții de combinare.
a) 2Al + 3S Al2S3
b) Zn + 2HCl ZnCl2 + H2↑
c) 2HgO 2Hg + O2↑
d) 2AgNO3 + CaCl2 2AgCl↓ + Ca(NO3)2
e) 2Zn + O2 2ZnO
2. Completează spațiile libere cu substanțele corespunzătoare. Stabilește coeficienții.
a) ... + H2O H2CO3
b) ... + ... H2SO4
c) P2O5 + ... H3PO4
3. Se consideră transformările: C CO2 H2CO3
a) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice din schemă.
b) Prin arderea carbonului din 20 g de cărbune cu un conținut de 90% carbon se obține un singur produs de reacție. Știind că se introduc în reacție 128 g de oxigen, află produsul de reacție și calculează cantita tea de reactant aflat în exces.
4. Identifică reactanții/produșii de reacție din transformările de mai jos și scrie ecuațiile chimice corespunzătoare. S ... CuS + ; H2 O2 ... + ; + ... CaO Ca(OH)2 ; + CO2 H2O ... ; + NH3 ... NH4Cl
5. Scrie pe caiet produșii de reacție obținuți în următoarele transformări și aplică legea conservării numărului de atomi.
a) BaO + H2O
b) SO2 + H2O
c) Cl2 + Fe
d) SO2 + O2
e) NH3 + HNO3
f) Ca + F2
g) Cu + O2
i) H2 + S
6. Ce masă de produs de reacție rezultă în urma reacției a 8 mol de aluminiu cu sulful?
7. Calculează masa de dioxid de carbon care rezultă prin arderea a 600 kg de cărbune cu un conținut de 80% carbon.
8. Scrie pe caiet ecuațiile reacțiilor chimice (notate cu cifre de la 1 la 6) din schema de mai jos:
9. Într un cilindru în care se află 0,8 mol clor se introduc 60 g de cupru incandescent. Află masa substanței în exces.
10. Prin arderea a 13,5 g metal trivalent în oxigen, se obțin 25,5 g produs de reacție. Identifică metalul și scrie ecuația reacției chimice.
11. Într un pahar Berzelius introducem 11,2 g oxid de calciu și adăugăm 188,8 g de apă. Calculează masa de pro dus de reacție obținută și cantitatea de reactant aflată în exces.
12. Calculează masele de apă și trioxid de sulf necesare obținerii a 200 g amestec de acid sulfuric și trioxid de sulf cu un conținut masic de 20% trioxid de sulf.
13*. Un butoi are capacitatea de 500 L. Înainte de introducerea vinului, în butoi se arde o baghetă de sulf (fig. 13). Această reacție are ca scop obținerea dioxidu lui de sulf care dezinfectează lemnul din componența butoiului și, în același timp, are rol de limpezire a vinului. Dacă butoiul curat conține aer (cu 20% oxigen, procente volumetrice; densitatea oxigenului este 1,42 g/L), răspunde la următoarele cerințe:
a) Scrie ecuația reacției de ardere a sulfului.
b) Calculează masa de sulf care poate reacționa cu oxigenul din butoi.
c) Ce masă de apă ar fi necesară pentru a transforma tot oxidul format în acid?
d) Dacă pierderile de oxid ar fi de 40%, ce masă de acid s ar obține?
13
Fig.
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. Compară rezultatele tale cu cele aflate la sfârșitul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Completează spațiile libere cu termenii corecți:
a) În urma reacției dintre un metal și oxigen se formează … .
b) Hidroxidul de calciu se obține în urma reacției de … dintre … cu apa.
c) Prin arderea carbonului în exces de oxigen se formează …, gaz ce contribuie la apariția efectului de seră.
d) Soluția obținută în urma reacției magneziului cu apa colorează fenolftaleina în … .
e) Oxizii nemetalelor formează oxiacizi în reacție cu … .
II Citește enunțurile de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F:
a) Hidroxidul de potasiu se obține în urma reacției de combinare dintre oxid de potasiu și apă. A/F
b) Din reacția de combinare a cuprului cu sulful rezultă sulfat de cupru (II). A/F
c) Hârtia de turnesol se colorează în roșu în urma reacției dioxidului de sulf cu apa. A/F
d) Prin reacția a 2 mol de hidrogen cu clor se obțin 2 mol de acid clorhidric. A/F
III Se dau ecuațiile reacțiilor chimice:
a) CaCO3 CaO + CO2↑ c) Mg + 2HCl MgCl2 + H2↑
b) 2C + O2 2CO↑ d) H2O + SO2 H2SO3
Varianta corespunzătoare unor reacții de combinare este:
1) a și b; 2) a și c; 3) b și c; 4) b și d
IV Completează spațiile libere din ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos cu formulele reactanților sau ale produșilor de reacție. Precizează importanța practică a ecuațiilor notate cu a, b, c și d și
identifică produșii de reacție cu impact asupra mediului înconjurător.
a) CO2 + H2O … d) S + O2 …↑
b) Ca + O2 … e) MgO + H2O …
c) C + … CO2↑ f) Fe + … FeCl3
V Identifică în schemă substanțele notate cu litere, știind că: a – gaz ce intră în componența aerului; b –cel mai răspândit gaz din Univers; d – gaz galben verzui cu miros înțepător, iritant; g – oxiacid folosit la obținerea îngrășămintelor chimice pe bază de azot.
1. a + b c↑ 3. c + e f
2. b + d e↑ 4. c + g h
VI Reacționează 4 mol de sodiu cu 284 g de clor? Argumentează răspunsul. Calculează cantitatea de produs de reacție. Ce tip de amestec se formează dacă produsul de reacție se dizolvă în 936 g de apă? Calculează concentrația procentuală masică a soluției obținute.
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai vrea să mai înveți și ceea ce ai învățat despre reacții de combinare.
2 p
2 p
2 p
Din oficiu 1 p
Total 10 p
Știu! Vreau să știu! Am învățat!
1. REACȚIA DE DESCOMPUNERE. DESCOMPUNEREA
CLORATULUI
DE POTASIU
Gămălia bățului de chibrit se aprinde fie prin frecare de partea laterală a cutiei, fie dacă este introdusă în tr o altă flacără. Arderea are loc în aer, este continuă și întreținută până se consumă tot bețișorul. Ce substanță întreține arderea? Putem obține această substanță în laborator?
EXPERIMENT Descompunerea cloratului de potasiu
Substanțe și ustensile: clorat de potasiu, eprubetă, clește de lemn, spirtieră, băț de chibrit , spatulă.
Mod de lucru: Într o eprubetă se introduce clorat de potasiu (KClO3). Cu ajutorul unui clește de lemn, se ține eprubeta în flacăra unei spirtiere.
Se introduce în eprubetă un băț de chibrit care prezintă puncte incandescente. Observă ce se întâmplă cu bățul de chibrit. Care este substanța ce întreține arderea?
Observații: Din clorat de potasiu s au obținut două substanțe: o substanță solidă și un gaz incolor care între ține arderea. În gazul degajat, arderea este mult mai violentă decât arderile care au loc în prezența oxigenului din aer.
Concluzii:
• Ecuația reacției chimice care a avut loc este: 2KClO3 2KCl + 3O2↑ clorat de potasiu clorură de potasiu oxigen
• Din cloratul de potasiu s au obținut clorură de potasiu și oxigen.
• În oxigenul obținut, arderea este mai energică decât în oxigenul din aer.
• Reacția decurge cu transformarea unei substanțe compuse în alte două substanțe (o substanță compusă și o substanță simplă).
Reacția în care un singur reactant se transformă în mai mulți produși de reacție se numește reacție de descompunere și are următoarea ecuație generală: A B + C A – reactant, substanță compusă; B și C – produși de reacție.
Descompunerea substanțelor chimice este determinată de factori precum temperatura, lumina, cataliza torii etc.
Pentru curioși
◗ Azotatul de amoniu este folosit în agricultură ca îngrășământ, dar dacă este încălzit la temperaturi de cca 300 °C, acesta se descompune cu explozie, conform următoarei reacții chimice: 2NH4NO3 2N2↑ + O2↑ + 4H2O↑.
◗ Atunci când, în urma unei reacții, se degajă un volum mare de gaze – ce au o temperatură ridicată – într un timp foarte scurt, procesul are loc cu explozie.
Aplică ce ai învățat!
1. Recunoaște din ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos pe acelea care corespund unor reacții de decompunere:
a) 2Na + Cl2 2NaCl
b) 2HgO 2Hg + O2↑
c) 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O
d) 2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑
e) CuCO3 CuO + CO2↑
f) HCl + NaOH NaCl + H2O.
2. Se dă următoarea schemă de reacții. Identifică și denumește substanțele corespunzătoare literelor X, Y, b–i, știind că a este cloratul de potasiu (sarea lui Berthelot).
Scrie ecuațiile reacțiilor chimice și precizează tipul fiecărei reacții. a b + d↑ f + h acidul din sifon
d + Z=6X f ↑ g + h i
d + Z=16Y g ↑
C ALCULE STOECHIOMETRICE PE BAZA ECUAȚIILOR CHIMICE
FOLOSIND PURITATEA
În natură, substanțele se găsesc în stare impură. Dacă într o reacție chimică reactantul este impur, pentru efectuarea calculelor stoechiometrice pe baza ecuației reacției chimice se folosește masa de reactant pur.
Această masă se află cunoscând puritatea substanței: p = mpură mimpură · 100.
Urmărește etapele rezolvării problemelor pe baza ecuațiilor reacțiilor chimice când reactantul este o sub stanță impură.
Problemă rezolvată
Se descompun 50 g clorat de potasiu de puritate 98%. Ce cantitate de oxigen se obține? Considerăm că impuritățile sunt inerte.
Cum rezolv?
Date: m = 50 g clorat de potasiu impur
Puritate = 98%
1. Calculez masa de substanță pură.
Cerința: nO2 = ?
100 g substanță impură ... 98 g KClO3 pur; 50 g substanță impură ... x g KClO3
n = mKClO3 MKClO3 = 49 g 122,5 g/mol = 0,4 mol KClO3
3. Scriu ecuația reacției chimice. Prin calcul stoechiometric determin necunoscuta. 2 mol 2KClO3 0,4 mol 2KCl + 3 mol 3O2 y mol 2 0,4 = 3 y ⇒ y = 0,4 · 3 2 = 0,6 mol O2
Aplică ce ai învățat!
• Calculează cantitatea de oxigen rezultată în urma descompunerii a 54,25 g oxid de mercur (II) de puritate 80 %. Impuritățile nu reacționează. Ce masă de metal se obține?
2. DESCOMPUNEREA UNOR CARBONAȚI
Pe teritoriul României se află grupe de munți în care predomină calcarul: Munții Apuseni, Munții Piatra Craiului, Ceahlăul (fig. 1) și Rarăul din Carpații Orientali etc. Calcarul este o rocă în componența căreia se găsește carbonat de calciu (CaCO3).
Din carbonat de calciu, printr o reacție de descompunere, se obține varul nestins (CaO).
Reacția de descompunere a carbonatului de calciu prezintă importanță practică, deoarece din oxid de calciu (CaO) se obține varul stins – Ca(OH)2 –, care este utilizat la zugrăvirea locuințelor, la văruirea pomilor (fig. 2), la neutra lizarea solurilor acide.
Scrie ecuația reacției de descompunere termică a carbonatului de calciu.
CaCO3 ... + ...↑ t °C
Există și alți carbonați neutri care se descompun termic, transformându se în oxizi metalici și dioxid de carbon. Aceștia se găsesc în:
• dolomit – o rocă din care sunt alcătuite multe lanțuri muntoase. În componența rocii se găsesc carbonatul de magneziu (MgCO 3 ) și carbonatul de calciu (CaCO3).
• malachit – carbonat bazic de cupru (fig. 3).
În componența malachitului intră carbonatul de cupru (CuCO3) și hidroxidul de cupru (Cu(OH)2), în raport molar 1 : 1. Din acest mineral se poate obține, printr un șir de reacții, cuprul – metalul din care sunt fabricate firele electrice, bobinele, țevile de la instalația de încălzire a locuinței, circuitele electronice etc.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile: carbonat de cupru (II) (CuCO3); eprubetă; spatulă; clește de lemn; spirtieră; chibrit; balanță.
Completează pe caiet, într un tabel similar, observațiile și ecuația reacției chimice:
Mod de lucru Observații
Cu ajutorul spatulei, pune în eprubetă 5 g CuCO3. Prinde eprubeta cu cleștele de lemn și ține o în flacăra spirtierei.
Verificarea reacției de descompunere termică a carbonatului de cupru (II) t
Culoarea reactantului este …, iar cea a produsului de reacție solid este … .
Apropie de gura eprubetei un băț de chibrit aprins.
Flacăra chibritului … . CuCO3 … + …↑
Concluzie: În urma încălzirii, carbonatul de cupru (II) se descom pune în oxid de cupru (II) și dioxid de carbon – gaz care nu întreține arderea (fig. 4).
Prin descompunerea termică a unor carbonați neutri se obțin oxizi metalici și dioxid de carbon.
Me – metal: Li, Mg, Ca, Ba, Cu, Fe n valența metalului (1, 2) t °C
Fig. 4 – Descompunerea carbonatului de cupru (II)
Fig. 2 – Pom văruit
Fig. 1 – Vf. Toaca din Masivul Ceahlău
Fig. 3 – Malachit
Acidul carbonic (H2CO3) formează două tipuri de săruri:
– carbonați acizi (bicarbonați sau hidrogenocarbonați) – Me(HCO3)n;
– carbonați neutri – Me2(CO3)n
Unii carbonați acizi sunt întâlniți în natură (carbonatul acid de calciu), iar alții sunt obținuți pe cale artificială (carbonatul acid de amoniu, carbonatul acid de sodiu). Aceștia din urmă sunt folosiți în alimentație, în medi cină, la curățarea unor suprafețe etc.
Unii carbonați acizi se descompun și pot forma carbonați neutri, dioxid de carbon și apă, așa cum se observă în următoarele ecuații chimice:
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O↑ + CO2↑ bicarbonat de sodiu carbonat de sodiu
NH4HCO3 NH3↑ + H2O↑ + CO2↑ bicarbonat de amoniu
Bicarbonații de sodiu și de amoniu intră în componența ameste curilor folosite în patiserie (fig. 5), sub denumirile uzuale de praf de copt pentru prăjituri sau amoniu pentru prăjituri, deoarece prin descom punerea termică se formează substanțe în stare gazoasă, care măresc volumul aluatului în timpul coacerii.
Carbonatul acid de calciu este solubil în apă și se formează în mun ții calcaroși, printr o reacție de combinare, la trecerea apei bogate în dioxid de carbon peste roci calcaroase:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
Carbonatul acid de calciu existent în apele care ajung în peșteri se descompune, formând carbonatul de calciu greu solubil (fig. 6).
Ca(HCO3)2
CaCO3↓ + CO2↑ + H2O
Reacțiile stau la bază formării stalagmitelor și a stalactitelor din peșteri.
Aplică ce ai învățat!
1. Carbonatul neutru al metalului alcalino pământos din perioada 6 se găsește în natură sub forma unui mineral numit witerită. Identifică metalul și scrie ecuația de descompunere a carbonatului.
2. Determină formula carbonatului, știind că are următoarea compoziție procentuală masică: 29,16% N, 8,33% H, 12,5% C, 50% O. Scrie ecuația reacției de descompunere a acestuia, știind că rezultă amoniac și alți doi compuși binari ai oxigenului.
3. Bunica face biscuiți de casă pentru nepoți. Ea folosește unt, zahăr, ouă, un pachet cu „amoniu pentru prăjituri” și făină. După ce ține aluatul la frigider timp de 2 3 ore, bunica îl întinde pe masa de lucru și nepoțeii modelează biscuiții, care apoi se coc în cuptor (fig. 7).
Știind că pachetul de „amoniu pentru prăjituri” cântărește 7 g și conține 90% carbonat acid de amoniu, calculează cantitatea de gaze rezultată la descompunerea bicarbonatului.
4. Se supun descompunerii termice 250 g calcar (CaCO3) de puri tate 80%.
a) Ce cantitate de gaz rezultă?
b) Ce masă de apă se poate combina cu oxidul metalic obținut?
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 5
3. DESCOMPUNEREA UNOR HIDROXIZI
Ai aflat că malachitul este format din carbonat de cupru (II) și hidroxid de cupru (II).
Dacă prin încălzirea malachitului (CuCO3 · Cu(OH)2) se obțin: oxid de cupru (II), apă și dioxid de carbon, de duci că și hidroxidul de cupru (II) se descompune.
EXPERIMENT
Ce produși se obțin la descompunerea hidroxidului de cupru (II)?
Substanțe și ustensile: soluție de sulfat de cupru (II) (CuSO4), soluție de hidroxid de sodiu (NaOH), eprubete, pahar Erlenmeyer, pâlnie de filtrare, hârtie de filtru, capsulă de porțelan, spatulă, clește de lemn, spirtieră.
Prepară hidroxid de cupru (II) din sulfat de cupru (II) și hidroxid de sodiu și verifică descompunerea substanței obținute.
1. Prepararea hidroxidului de cupru (II)
Într o eprubetă, pune câțiva mililitri de soluție de sulfat de cupru (II) (CuSO4), peste care adaugă o soluție de hidroxid de sodiu (NaOH).
Observă și analizează aspectul și culoarea substanței care se depune pe fundul vasului.
Ai identificat o substanță insolubilă (precipitat) gelatinoasă, de culoare albastră.
Concluzie: Ecuația reacției care a avut loc este: CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Precipitatul obținut este hidroxidul de cupru (II).
2. Filtrarea hidroxidului de cupru (II)
Folosind instalația de filtrare, separă precipitatul obținut și pune l la uscat într o capsulă de por țelan.
3. Descompunerea hidroxidului de cupru (II)
Cu spatula, introdu într o eprubetă o cantitate mică din hidroxidul de cupru (II) uscat. Încălzește eprubeta la flacăra unei spirtiere.
Compară culoarea reactantului cu cea a produsului de reacție solid. Ce culoare are lichidul depus pe pereții eprubetei?
Concluzie:
• Hidroxidul de cupru (II) (albastru) se descompune în oxid de cupru (II) (negru) și apă.
• Ecuația reacției chimice este: t °C Cu(OH)2 CuO + H2O
Ecuația chimică generală:
t °C
2Me(OH)n Me2On + nH2O; Me – metal hidroxid metalic oxid metalic apă n – valența metalului
Hidroxizii de aluminiu, zinc, cupru, fier – Al(OH)3, Zn(OH)2, Cu(OH)2, Fe(OH)2 – , hidroxizi greu solubili, se descompun termic formând oxizi metalici, care sunt folosiți în industria metalurgică (oxizii de fier), ca pigmenți (oxizii de zinc, de plumb, de fier) etc.
Aplică ce ai învățat!
1. Completează pe caiet spațiile libere cu substan țele corespunzătoare reactanților sau produșilor de reacție și stabilește coeficienții.
a) AgOH ... + ...
b) ... FeO + H2O
c) Al(OH)3 ... + ...
2. Determină puritatea unei roci de malachit cu masa de 1,5 kg, știind că la descompunere s au obținut 800 g de oxid de cupru (II). Malachitul este un mineral în care raportul molar CuCO3 : Cu(OH)2 este 1 : 1.
CALCULE STOECHIOMETRICE ÎN REACȚII
CARE AU LOC CU UN ANUMIT RANDAMENT
La fizică ai învățat să calculezi randamentul (η) planului înclinat. Randamentul arată eficiența unei transformări. Reacțiile chimice sunt transformări ale substanțelor în alte substanțe. În practică, chiar dacă reactanții sunt introduși în cantități stoechiometrice, transformarea lor nu este totală. Deci și reacțiile chimice se desfășoară cu un anumit randament.
Randamentul unei reacții chimice arată ce procent din reactant se transformă.
Investigați reacția modelată mai jos. Ce procent din reactant se transformă?
?AB
Concluzie:
Din 5 molecule de reactant s au transformat doar 4.
5 molecule AB introduse ........ 4 molecule AB transformate
100 molecule AB introduse ... x molecule AB transformate (η)
x = 4 · 100 5 = 80% η = 80%
În rezolvarea problemelor cu calcule pe baza ecuației reacției chimice, randamentul se poate aplica pentru reactant sau pentru produsul de reacție, folosind cantitatea sau masa de substanță.
Formula de calcul a randamentului poate fi dedusă folosind notațiile din tabelul de mai jos.
Reactant
Cantitatea/masa de reactant transformată (practică)
Cantitatea/masa de reactant introdusă în vasul de reacție (teoretică)
Produs de reacție n m
Cantitatea/masa de produs de reacție obținută (practică) np mp
Cantitatea /masa de produs de reacție care s ar fi obținut dacă se transforma tot reactantul (teoretică) nt mt
nt mol reactant introduși ... np mol reactant transformați
100 mol reactant introduși .... x mol reactant transformați (η)
Activitate de grup η = np nt · 100
Aplicați același raționament și deduceți formula de calcul a randamentului folosind masa reactantului.
Dacă într o reacție se introduc m grame de substanță A și randamentul de transformare este 90%, puteți afla masa de reactant transformată aplicând regula de trei simplă (a) sau formula de calcul a randamentului (b):
a) 100 g A introdus ....... 90 g A se transformă b) η = mp mt · 100 ⇒ mp = η · mt 100 m g A introdus ........... x x = 0,9 · m g substanță A transformată: mp = 90 · m 100 = 0,9 m g substanță A transformată
Într o reacție chimică, cantitatea/masa de substanță obținută depinde de cantitatea/masa de reactant introdusă în vasul de reacție sau în procesul tehnologic și de randamentul transformării.
Verifică dacă ai înțeles!
Calculează masă de oxid de calciu (CaO) obținută prin descompunerea a 250 kg carbonat de calciu (CaCO3), știind că randamentul reacției este 80%.
Date: mt = 250 kg CaCO3 (introdus) η = 80%
Rezolvare: Varianta I
Cerințe: mpCaO =? (obținut)
Rezolvare: Varianta II
nt = mt MCaCO3 = 250 100 = 2,5 kmol CaCO3 introduși mp = mt · η 100
mp = 250 · 80 100 = 200 kg CaCO3 transformat
np = η · nt 100 = 80 · 2,5 100 = 2 kmol CaCO3 transformați
1 kmol 1 kmol
CaCO3 2 kmol CaO + CO2↑ x kmol
x = 2 · 1 1 = 2 kmol CaO obținuți = 2 000 mol CaO
m = 2 000 mol x 56 g/mol =112 000 g = 112 kg CaO
MCaCO3 = 100 g/mol, MCaO = 56 g/mol 100 g 56 g
CaCO3
200 · 103 g CaO + CO2↑ x g x = 200 000 g · 56 100 = 112 000 g = 112 kg CaO
Aplică ce ai învățat!
1. Determină masa de sulf necesară pentru a obține 35,2 g de sulfură de fier (FeS), dacă randamentul reacției este 70%.
2. Clorura de argint este un reacțiv folosit în producerea filme lor radiologice (fig. 8). Dacă se descompun în prezența luminii 57,4 g de clorură de argint, calculează cantitatea și masa de gaz obținut, știind că randamentul reacției de descompu nere este de 90%.
3. Dioxidul de sulf (SO2), în anumite condiții, prin combinarea cu O2 se transformă în trioxid de sulf (SO3). Considerând că reacția are loc cu un randament de 75%, pentru a obține 240 g de trioxid de sulf, calculează: a) masa de dioxid de sulf introdusă; b) masa acidului sulfuric (H2SO4) care se poate obține din reacția apei cu 240 g trioxid de sulf.
Fig. 8
4. O masă de carbonat de cupru de puritate 90% se încălzește și se obțin 10 Kmol dioxid de carbon. Știind că randamentul reacției de descompunere a carbonatului de cupru este 80%, calculează: a) masa de oxid de cupru obținută; b) masa de carbonat de cupru supusă încălzirii.
5. Se descompun 250 g clorat de potasiu de puritate 80% cu un randament de 75%. Calculează masa de sare obținută și cantitatea de gaz rezultat.
4. DESCOMPUNEREA APEI OXIGENATE
Apa oxigenată este folosită pentru curățarea și dezinfectarea rănilor deschise (fig. 9). Ce transformare suferă apa oxigenată în contact cu o rană deschisă?
Pentru a răspunde la această întrebare, realizează un demers investigativ în scopul verificării experimentale a descompunerii apei oxigenate la lumină, în prezența și absența unor catalizatori.
EXPERIMENT
Descompunerea apei oxigenate (H2O2) în absența și în prezența unor catalizatori
Substanțe și ustensile: soluție de apă oxigenată (H2O2), dioxid de mangan (MnO2), soluție diluată de clorură de fier (III) (FeCl3), ficat de pasăre, eprubete, stativ pentru eprubete, pipete, spatulă, pensetă, cronometru.
Mod de lucru:
1. Numerotați patru eprubete:
– În fiecare eprubetă, introduceți cu pipeta câte 3 mL apă oxigenată. Prima eprubetă conține proba martor.
– În eprubeta 2, introduceți cu spatula câteva cristale de dioxid de mangan.
– În eprubeta 3, folosind o pensetă, introduceți o porțiune dintr un ficat de pasăre.
– În eprubeta 4, adăugați cu pipeta 2 3 picături de clorură de fier (III).
2. Apropiați de gura fiecărei eprubete câte un băț de chibrit aprins.
9
3. Folosind un cronometru, comparați timpul necesar descompunerii apei oxigenate din fiecare eprubetă în raport cu proba martor.
4. Observați fenomenul care are loc în fiecare eprubetă.
5. Completați pe caiet rubricile tabelului de mai jos:
Eprubeta 1
Eprubeta 2
Conținut H2O2 H2O2 cu MnO2
Timp
Eprubeta 3
Eprubeta 4
H2O2 cu ficat de pasăre H2O2 cu FeCl3
Imagine
Observații
Interpretarea observațiilor:
– În eprubeta 1, apa oxigenată se descompune lent.
– Descompunerea a fost vizibilă în eprubetele 2, 3 și 4.
– Gazul rezultat întreține arderea, deci este oxigenul.
– Dioxidul de mangan, clorura de fier (III) și ficatul au grăbit reacția de descompunere a apei oxigenate. Concluzii:
• Reacția de descompunere a apei oxigenate s a realizat în toate cele patru eprubete.
Fig.
• Ecuația reacției de descompunere a apei oxigenate este: 2H2O2 2H2O + O2↑
• Dioxidul de mangan, clorura de fier (III) și ficatul sunt catalizatori.
◗ Enzime – substanțe orga nice cu rol de catalizatori în reacțiile din organisme. Dicționar
Catalizatorii sunt substanțe care măresc viteza unei reacții chimice, dar nu se consumă în reacție.
• În contact cu sângele, apa oxigenată se descompune, formând oxigen.
• Sângele din ficat conține o enzimă numită catalază. Existența acesteia explică folosirea apei oxigenate pen tru curățarea și dezinfectarea rănilor deschise.
• Oxigenul format are dublă acțiune: distruge bacteriile și, prin degajare, antrenează impuritățile din rană.
Apa oxigenată se păstrează în sticluțe închise la culoare. De ce?
Apa oxigenată este un bun dezinfectant și antiseptic. Soluția de concentrație 30% poartă denumirea de perhidrol. Aceasta are utilizări în numeroase domenii: decolorant – în industria textilă; în industria detergen ților, a celulozei și hârtiei; în tratarea apei potabile și a apelor reziduale; intră în componența unor produse cosmetice etc.
De reținut!
Reac țiile de descompunere sunt reacțiile în care un reactant se transformă în doi sau mai mulți produși de reacție.
Prin reacții de descompunere se obțin substante compuse (CuO, KCl, H2O) și/sau substanțe simple (Hg, O2).
Reacțiile de descompunere pot fi:
1. Reacții de descompunere termică:
• unii carbonații neutri divalenți se transformă în oxid metalic și dioxid de carbon;
• unii hidroxizi se transformă în oxid metalic și apă;
• cloratul de potasiu se transformă în clorură de potasiu și oxigen.
2. Reacții de descompunere catalitică:
• apa oxigenată se descompune în prezența catalizatorului de dioxid de mangan.
PORTOFOLIU
Realizează, în echipă cu doi colegi, o prezentare pe platforma educațională Book Creator, care să conțină minimum 10 slide uri, cu tema Importanța practică a reacției de descompunere, respec tând următorul plan:
• Titlul prezentării (tema, numele elevilor);
• Introducere (descrierea reacției de descompunere);
• Cuprins (modelări ale ecuațiilor reacțiilor chimice, filmulețe cu reacțiile chimice desfășurate experi mental, imagini statice, imagini dinamice, importanța practică a produșilor de reacție etc.);
• Concluzii;
• Bibliografie.
Evaluarea va urmări: respectarea planului (1 p.), documentarea (2 p.), redac tarea (2 p.), prezentarea (2 p.), cooperarea în echipă (1 p.), specificarea bibliografiei (1 p.). Din oficiu – 1 p.
Aplicații
1. Recunoaște, din următoarele ecuații ale reacțiilor chimice, pe acelea care corespund unor reacții de descompunere.
a) Al + 6HCl AlCl3 + 3H2↑
b) CaCO3 CaO + CO2↑
c) KOH + HCl KCl + H2O
d) Zn(OH)2 ZnO + H2O
e) Cu + S CuS
f) PbCl4 PbCl2 + Cl2↑
2. Stabilește corespondența dintre reactanții din coloana A și produșii de reacție din coloana B, după modelul dat. Pentru fiecare reactant din coloana A există o singură variantă în coloana B A B
1. MgCO3
2. H2O2
3. Zn(OH)2
4. KClO3
a. H2 + O2↑
b. KCl + O2↑
c. MgO + CO2↑
d. H2O + O2↑
e. ZnO + H2O
3. Scrie pe caiet produșii de reacție obținuți prin următoarele ecuații chimice de descompunere și aplică legea conservării numărului de atomi. Notează condițiile de reacție (temperatură, catalizatori).
a) Fe(OH)2
b) NaNO3
c) HgO
d) CaCO3 ∙ MgCO3
e) NH4HCO3
f) CuCO3 ∙ Cu(OH)2
4. Calculează masa de oxid de cupru (II) care se obține prin descompunerea termică a 400 g de carbonat de cupru de puritate 93%.
5. Oxigenul obținut prin descompunerea a 600 g de clorat de potasiu de puritate 98% reacționează cu alumi niul. Calculează masa de aluminiu necesară și cantitatea de produs de reacție obținută dacă randamentul transformării a fost de 70%.
6. Se descompun termic 5 mol de NH4Cl (țipirig) cu un randament de 80%. Știind că produșii de reacție sunt amoniacul și acidul clorhidric, calculează masele acestora.
7. Se descompun termic 4,6 t de dolomită (carbonat de calciu și magneziu) de puritate 80%. Calculează masa hidroxizilor obținuți din reacția oxizilor metalici cu apa.
8. A zotatul de amoniu este folosit în agricultură ca îngrășământ (fig. 10). Dacă este încălzit la 300 °C, se descompune cu explozie, conform ecuației reacției chimice:
2NH4NO3 2N2↑ + O2↑ + 4H2O↑ Știind că se descompun 120 g de azotat de amoniu, calculează masa gazelor rezultate în urma reacției chimice.
9. Unul dintre componenții prafului de copt este bicarbonatul de sodiu. Știind că în urma reacției de descompunere a bicarbonatu lui se obțin 0,2 mol de dioxid de carbon, calculează masa reactan tului care s a descompus.
10. Pentru obținerea a 5,1 g oxid de aluminiu se descompun termic 10,4 g hidroxid de aluminiu. Calculează randamentul reacției de descompunere.
Fig. 10
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. După rezolvarea acestora, compară rezultatele cu cele aflate la sfârși tul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Citește enunțurile de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F:
a) Oxidul de calciu se obține prin descompunerea hidroxidului de calciu (varul stins). A/F
b) Gazul rezultat în urma descompunerii cloratului de potasiu întreține arderea. A/F
c) Apa oxigenată, în prezența dioxidului de mangan, se descompune rapid. A/F
d) Prin descompunerea a 2 mol de carbonat de magneziu se obțin 4,4 g de dioxid de carbon. A/F
II Asociază reactanții din coloana A cu produșii de reacție corespunzători reacțiilor din coloana B, conform modelului dat. Anumitor reactanți din coloana A le corespunde o singură variantă din produșii de reacție din coloana B. A
1. KClO3
2. MgO + H2O
3. CaCO3
4. Al + Cl2
5. Cu(OH)2 B
a. CuO + CO2↑
b. CaO + CO2↑
c. AlCl3
d. KCl +O2↑
e. CuO+H2O
f. Mg(OH)2
III Completează spațiile libere cu formulele chimice ale reactanților sau ale produșilor de reacție și stabilește coeficienții stoechiometrici. Precizează importanța practică a ecuațiilor notate cu b, d și e.
a) Zn(OH)2 ... + ... d) CaCO3 ... + ...↑
b) KCl + O2↑ e) H2O2 ... + ...↑
c) Cu(OH)2 ... + ... f) Fe(OH)2 ... + ...
IV Identifică substanțele notate cu litere din schema de mai jos, știind că b – KCl, c – gaz care între ține arderea, d – carbonatul unui metal alcalino pământos din perioada 4, h – cel mai răspândit solvent.) Scrie ecuațiile chimice. Explică ce impact are asupra mediului substanța corespunză toare literei f.
1. a b + c↑ 4. e + h i
2. d e + f↑ 5. k h + c↑
3. z=6X + c f↑ 6. l + m b
V Calculează cantitatea de oxid metalic care se formează în urma descompunerii a 49,25 g de carbonat de bariu (BaCO3), știind că randamentul transformării a fost de 80%.
VI Analizează următoarea succesiune de reacții: Li2CO3 Li2O LiOH. Scrie ecuațiile reacțiilor corespunzătoare și calculează cantitatea de hidroxid de litiu care se obține din 20 g de carbonat de litiu de puritate 84 %. Cum poți identifica hidroxidul de litiu în laborator?
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai vrea să mai înveți și ceea ce ai învățat despre reacția de descompunere.
Știu! Vreau să știu! Am învățat!
1. REACȚIA DE SUBSTITUȚIE
Metalele au multiple utilizări practice datorită proprietăților lor. Acestea pot da reacții de combinare cu substanțele simple, dar pot reacționa și cu substanțele compuse.
Ce tip de reacție are loc între un metal și o substanță compusă?
Pentru a descoperi acest tip de reacție, pornim de la o problemă practică.
Soluția de piatră vânătă este folosită pentru stropirea viței de vie și a unor culturi de legume, în scopul prevenirii unor boli care afectează culturile respective.
Se poate prepara soluția de piatră vânătă într un vas din fier sau într un vas din plastic?
Realizează un demers investigativ și observă transformările care au loc.
EXPERIMENT
Substanțe și ustensile
• cui din fier;
• soluție de piatră vânătă;
• pahare Berzelius;
Reacția fierului cu sulfatul de cupru (II)
Mod de lucru
Observații
• baghetă de plastic. În două pahare Berzelius, toarnă volume egale de soluție de piatră vânătă:
– pune în soluția din paharul 1 o baghetă din plastic;
– pune în soluția din paharul 2 un cui din fier.
Lasă bagheta din plastic și cuiul de fier în soluție și asteaptă câteva minute. Scoate bagheta din plastic și cuiul din so luțiile de piatră vânătă.
Concluzii:
Inițial, cuiul are culoarea gri închis, iar so luția de piatră vânătă este albastră. După câteva minute, pe cuiul din fier aflat în soluție se observă depunerea unei substanțe solide de culoare arămie, iar soluția își schimbă culoarea. În paha rul în care s a introdus bagheta din plas tic nu s a produs nicio modificare.
• Fierul a reacționat cu sulfatul de cupru (II), iar substanța depusă pe cui este cuprul. Ecuația reacției chimice care a avut loc este: Fe + CuSO4 FeSO4 + Cu↓ sulfat de cupru (II) sulfat de Fe (II)
• Fierul a înlocuit cuprul din sulfatul de cupru (II) și s au obținut doi produși de reacție: o substanță compusă (sulfatul de fier (II)) și o substanță simplă (cuprul).
• Fierul este mai reactiv decât cuprul.
• Soluția de piatră vânătă nu poate fi preparată într un vas din fier.
Analizând tipul reactanților și al produșilor de reacție, putem spune că a avut loc o reacţie de substituție.
Reacția chimică în care o substanță simplă înlocuiește un element dintr o substanță compusă se numește reacție de substituție sau de înlocuire.
A + BC AC + B unde A, BC – reactanți și AC, B – produși de reacție
A este de cele mai multe ori un metal;
BC poate fi apă, un acid, o sare sau un oxid.
Alegerea celor doi reactanți, astfel încât reacția să fie posibilă, depinde de reactivitatea metalelor, proprie tate pe care o vei descoperi prin experimente, în lecțiile următoare.
Aplică ce ai învățat!
1. Completează pe caiet ecuațiile reacțiilor de substituție de mai jos:
a) Al + NiO ... + ...↓
b) ... + H2SO4 ZnSO4 + ...↑
c) CuO + ... ...↓ + H2O
d) ... + ... SnCl2 + H2↑
2. Carbonul este utilizat la obținerea cuprului din oxidul de cupru (II).
a) Scrie ecuația reacției chimice, știind că în urma reacției se formează cupru și dioxid de carbon.
b) Calculează cantitatea de gaz degajat, dacă s au folosit 100 kg de cărbune cu 90% carbon.
3. Se dă următoarea schemă de reacții:
A H2O + a↑ S + a b↑ b + a c c + H2O d
d + Mg e + H2↑ N2 + H2 f↑ f + d g
a) Determină formulele substanțelor necunoscute A, a, b, c, d, e, f, g, știind că: A este un compus binar în care raportul masic H : O este 1 : 16, iar în substanța g raportul atomic este N : H : S : O = 2 : 8 : 1 : 4.
b) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.
c) Stabilește tipul fiecărei reacții chimice.
2. REACȚIA METALELOR CU APA
La temperatură obișnuită, unele metale se transformă în prezența aerului umed (fig. 1 și fig. 2). Reacția este lentă, iar efectele se observă în timp. Transformările complexe pe care le suferă astfel de metale sunt cunoscu te sub numele de coroziune. Ai întâlnit acest fenomen și atunci când ai studiat reacția metalelor cu oxigenul. Observă imaginile de mai jos pentru a constata efectele nedorite ale coroziunii.
Ai observat că un obiect din fier lăsat în aer umed ruginește, iar unul din aur (fig. 3) nu suferă transformări chimice nici după mai multe milenii? Analizând imaginile de mai sus, ce poți spune despre reactivitatea metalelor?
Fig. 1 – Coclirea cuprului
Fig. 2 – Ruginirea fierului
Fig. 3 – Piese din Tezaurul de la Pietroasa
Realizează un demers investigativ pentru a verifica experimental cum se comportă metalele în prezența apei.
EXPERIMENT Acțiunea apei asupra metalelor
Substanțe și ustensile necesare: magneziu șpan, sârmă de cupru, sodiu, apă, fenolftaleină, două eprubete, cristalizor, spirtieră, clește din lemn, clește metalic, cuțit pentru metale, sticlă de ceas, chibrit, hârtie de filtru, pipetă, cilindru gradat.
Mod de lucru:
1. Reacția magneziului cu apa 2. Reacția cuprului cu apa 3. Reacția sodiului cu apa
Cu ajutorul unui clește metalic, pune câteva bucățele de șpan de magneziu într o eprubetă.
Adaugă 2 3 mL de apă. Încălzește eprubeta în flacăra unei spirtiere.
Apropie de gura eprubetei un băț de chibrit aprins. Ce observi?
Adaugă în eprubetă 2 3 picături de fenolftaleină.
Observații:
Într un pahar Berzelius, adaugă apă până la jumătatea acestuia.
Introdu în apă o sârmă de cupru.
Adaugă 2 3 picături de fenolftaleină.
Profesorul realizează experimentul:
Taie o bucată de sodiu, o usucă pe o hârtie de filtru și o introduce într un cristalizor ce conține 40mL de apă.
Apoi adaugă în cristalizor 2 picături de fenolftaleină.
Atenție! Sodiul nu se atinge cu mâna. Acest metal este foarte reactiv.
De aceea, sodiul se păstrează în vase cu petrol, pentru a evita contactul cu aerul și apa.
Completează pe caiet spațiile libere, alegând din paranteză termenul potrivit în funcție de observațiile tale:
1 . În eprubeta care conține magneziu … (se observă/nu se observă) modificări ale aspectului metalului sau a soluției. Odată cu încălzirea eprubetei, se observă degajarea unui … (gaz/lichid) care arde la apro pierea unui băț de chibrit aprins, indicând formarea … (hidrogenului/dioxidului de carbon). Soluția … (se colorează/nu se colorează) în roz, demonstrând prezența unei baze.
2. În eprubeta care conține sârma de … (cupru/magneziu) nu se observă modificarea aspectului metalului sau a soluției.
3. În cristalizor, sodiul reacționează … (energic/lent) cu apa. Se degajă un gaz, iar la adăugare de fenolfta leină, soluția se colorează în roșu carmin, ceea ce demonstrează prezența unei substanțe cu caracter … (bazic/acid).
Concluzii:
• Magneziul și sodiul reacționează cu apa.
• Ecuațiile reacțiilor chimice care au avut loc:
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2↑ hidroxid de magneziu
2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑ hidroxid de sodiu
• Metalele alcaline reacționează energic cu apa, formând baze și hidrogen.
• Metalele alcalino pământoase reacționează cu apa la încălzire, formând baze și hidrogen.
• Cuprul nu substituie hidrogenul din apă. t °C
Metalele alcaline și alcalino pământoase reacționează cu apa, formând baze și hidrogen.
Me + nH2O Me(OH)n + n 2 H2
Me: metal din grupele 1 sau 2 n = valența I, II bază
Reactivitatea diferită a metalelor depinde de structura electronică a atomilor lor.
Dintre metalele situate în aceeași perioadă (cu același număr de straturi), metalul care cedează un număr mai mic de electroni are reactivitate mai mare. Dintre metalele situate în aceeași grupă prin cipală, metalul care are mai multe straturi ocupate cu electroni are reactivitate mai mare, deoarece ce dează mai ușor electronii de pe ultimul strat.
Pentru curioși
◗ La temperatura camerei, aluminiul nu reacționează cu apa, deoarece suprafața metalică este acoperită cu un strat protector de oxid de aluminiu. Acest strat compact împiedică reacția cu apa. Prin încălzire, în pre zența sărurilor de mercur, formează hidroxid de aluminiu și hidrogen.
◗ Unele metale pot forma în reacție cu apa, în condiții speciale (temperatură, catalizatori), oxizi metalici și hidrogen.
3Fe + 4H2O
> 500 °C
Fe3O4 + 4H2↑ oxid dublu de fier (oxid feroferic)
Aplică ce ai învățat!
1. Identifică substanțele corespunzătoare literelor a, b, c, d, e, știind că substanța notată cu a este cel mai utilizat solvent.
Ca + a e + b↑
Li + a c + b↑
Ca + O2 d d + a e
Scrie ecuațiile reacțiilor chimice și precizează tipul fiecărei reacții.
2. Calculează numărul de molecule de gaz care se obțin în urma reacției dintre 2,3 g de sodiu cu apa.
3. Zincul este un metal cenușiu albăstrui care expus la aer se acoperă cu un strat de oxid care îl pro tejează. Datorită acestei proprietăți, zincul este folosit la acoperirea tablei (fig. 4), a sârmei și a țevilor de oțel. Oxidul de zinc (fig. 5) se formează și din reacția zincului cu apa la temperatură ridi cată. Scrie ecuațiile reacțiilor prin care zincul se transformă în oxid de zinc.
4. Se tratează cu apă 8,4 g de litiu, respectiv 8,4 g de magneziu.
a) Calculează cantitatea de gaz care se obține în fiecare reacție.
b) Ce volum de apă (densitate 1 g/cm3) reacțio nează cu fiecare metal?
c) Formulează o ipoteză cu privire la reactivitatea acestor metale, pe baza structurii electronice a atomilor lor. La finalul unității de învățare vei afla dacă ipoteza ta este adevarată sau nu.
Fig. 4 – Tablă zincată Fig. 5 – Tablă oxidată
3. REACȚIA METALELOR CU ACIZII
Acizii reacționează cu foarte multe substanțe. Se pot păstra sau transporta soluțiile acizilor in vase meta lice?
EXPERIMENT
Verificarea acțiunii acidului clorhidric asupra aluminiului, zincului și cuprului
Citește modul de lucru și completează pe caiet substanțele și ustensilele necesare experimentelor de mai jos.
Experiment
1. Reacția acidului
clorhidric cu aluminiul ...
Substanțe și
ustensile
2. Reacțía acidului
clorhidric cu zincul ...
3. Reacția acidului clorhidric cu cuprul ...
Concluzii:
Mod de lucru
În trei eprubete, introdu mase egale de pulbere de aluminiu, pulbere de zinc și pulbere de cupru, apoi așază le în stativ.
Adaugă cu pipeta, în fiecare eprubetă, câte 2 3 mL soluție de acid clorhidric.
Încearcă natura gazului degajat, apropiind de gura eprubetelor un chibrit aprins.
Observații
Se observă degajarea unui gaz. Gazul degajat se aprinde exploziv.
Se observă formarea unui gaz care se aprinde exploziv. De gajarea de gaz este mai lentă comparativ cu experimentul 1.
Nu se observă nicio transformare.
• Aluminiul și zincul reacționează cu acidul clorhidric. Gazul obținut este hidrogenul.
• Reacția aluminiului cu acidul clorhidric este mai rapidă și mai energică decât reacția zincului cu acidul clor hidric. Deduci că aluminiul este mai reactiv decât zincul.
• Cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric.
• Comportarea metalelor în reacție cu acizii este diferită.
Soluțiile acide pot fi depozitate în vase confecționate din metale care nu reacționează cu acidul respectiv.
Reacția în care un metal înlocuiește hidrogenul dintr un acid este o reacție de substituție. Produșii de reacție sunt sare și hidrogen.
Metal + Acid Sare + H2
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2↑ acid clorhidric clorură de zinc Aplică ce ai învățat!
Completează ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos:
a) Ca + HCl
b) Mg + HNO3
c) Ba + H2SO4
d) Ca + H2SO4
e) Mg + H3PO4
f) Ba + HCl
Pentru curioși
◗ Aluminiul nu reacționează cu acidul azotic, deoarece metalul se acoperă cu un strat de oxid de aluminiu care îl protejează. Fenomenul se numește pasivare. Din acest motiv, acidul azotic se transportă și se depozitează în cisterne de aluminiu.
◗ Acidul azotic concentrat nu reacționează cu fierul.
◗ Acidul sulfuric concentrat nu reacționează cu fierul la temperatura camerei.
◗ Cuprul reacționează cu acidul sulfuric concentrat, la încălzire, conform ecuației reacției chimice: Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O.
◗ Aurul și platina reacționează doar cu apa regală, un amestec format din trei părți soluție acid clorhidric con centrat și o parte soluție acid azotic concentrat.
C ALCULE STOECHIOMETRICE PE BAZA ECUAȚIILOR
REACȚIILOR CHIMICE ÎN CARE REACTANȚII SE FOLOSESC
SUB FORMĂ DE SOLUȚII
În reacțiile de substituție din experimentele anterioare, ai folosit acidul sub formă de soluție apoasă.
Cum efectuăm calcule stoechiometrice pe baza ecuației reacției chimice în acest caz?
Analizează imaginea alăturată.
Identifică reactanții, produșii de reacție
și scrie ecuația reacției chimice.
Ce conține paharul după terminarea reacției chimice? Completează spațiile libere:
soluție de HCl (ms)
md = mHCl
mH2O
Hidrogenul obținut din reacție se ... și în pahar rămâne soluție de ... .
Verifică dacă ai înțeles!
Zn ?
Peste o bucată de zinc se adaugă 146 g soluție de acid clorhidric de concentrație 25% (reactanții se trans formă total). Calculează:
a) cantitatea de hidrogen degajată; b) masa de zinc consumată.
Date: ms = 146 g soluție HCl c = 25%
Cerințe: a) nH2 = ? b) mZn = ?
Soluția de HCl conține HCl (md) și apă.
!Doar substanța dizolvată reacționează cu zincul. c = md ms · 100 md = 25 · 146 100 = 36,5 g HCl
mol
MHCl =36,5 g/mol
y = 0,5 mol H2 degajat
x = 0,5 mol Zn reacționat MZn = 65 g/mol
m = n · M = 0,5 mol · 65 g/mol = 32,5 g Zn
Când reactanții sunt dizolvați în soluție, în calculul stoechiometric pe baza ecuației reacției chimice se folosesc masele sau cantitățile de substanțe dizolvate.
Aplică ce ai învățat!
1. Calculează masa de aluminiu care poate reacționa cu 109,5 g soluție de acid clorhidric de concentrație 20%?
2. Calculează masa soluției de acid clorhidric de con centrația 14,6% necesară pentru a obține 2 mol de clorură de fier (II).
3. O panglică de magneziu de puritate 96% este in trodusă într o soluție de acid azotic. La sfârșitul re acției, masa vasului a scăzut cu 0,25 g. Considerând reacția totală și că impuritățile nu reacționează, calculează masa panglicii de magneziu folosită în reacție.
4. REACȚIA METALELOR CU SĂRURILE
Studiind reacția metalelor cu acizii și cu apa, ai observat că metalele au reactivitate diferită. Ce se întâmplă în reacția unui metal cu sarea altui metal?
EXPERIMENT
Studiul comportării unor metale aflate în soluțiile sărurilor altor metale
Substanțe și ustensile: trei pahare Berzelius, soluții de azotat de cupru (II), sulfat de fier (II), azotat de argint, sârmă de cupru, cuie din fier.
Mod de lucru: În fiecare pahar Berzelius se introduce o soluție de sare și un corp metalic, conform tabelului de mai jos. Notați observațiile după câteva minute.
Observații
1. Fier în soluție de azotat de cupru (II)
Cuiul se acoperă cu un strat de metal de culoare arămie, iar soluția se decolorează (fig. 6).
2. Cupru în soluție de sulfat de fier (II) În paharul Berzelius nu are loc o reacție chimică, deoarece nu se observă nicio modificare, nici a aspectului sârmei de cupru, nici a soluției.
3. Cupru în soluție de azotat de argint
Concluzii:
Sârma de cupru se acoperă cu un strat metalic argintiu, iar soluția își schimbă culoarea (fig. 7).
• Ecuațiile reacțiilor care au avut loc sunt:
Fe + Cu(NO3)2
Fe(NO3)2 + Cu↓ azotat de cupru (II) azotat de fier (II)
Cu + 2AgNO3
Cu(NO3)2 + 2Ag↓ azotat de argint azotat de cupru (II)
• Fierul a substituit cuprul din azotatul de cupru (II), dar cuprul nu a substituit fierul din sulfatul de fier (II), deci fierul este mai reactiv decât cuprul.
Fig. 6 – Reacția azotatului de cupru (II) cu fierul
Fig. 7 – Reacția azotatului de argint cu cuprul
• Cuprul a substituit argintul din azotatul de argint, deci cuprul este mai reactiv decât argintul.
Metalul conținut într o sare solubilă poate fi substituit de către un metal cu reactivitate mai mare decât el.
Aplică ce ai învățat!
1. Identifică substanțele notate cu literele a, b, c, d, e, f, din ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos.
a + CuSO4
Al2(SO4)3 + b↓
a + HCl AlCl3 + d↑
e + HCl ZnCl2 + d↑
2. Se consideră reacția de substitutie:
xZn + yA zB + tAg↓
b + AgNO3
a + ZnSO4
Cu(NO3)2 + c↓
Al2(SO4)3 + e↓
f + H2O NaOH + d↑
unde x, y, z, t sunt coeficienți stoechiometrici, iar A și B sunt două substanțe compuse. Despre substanța A se știe că este un azotat.
La acest item este corect un singur răspuns.
Este adevărată afirmația:
a) raportul de masă în compusul A este Ag : N : O = 54 : 14 : 24;
b) suma coeficienților stoechiometrici este 4;
c) 2 mol din substanța B reprezintă 378 g;
d) dintr un mol de zinc se pot obține 108 g Ag.
Activitate investigativă
În laborator există metalele: Cu, Zn, Mg. Cum poți să determini practic care metal este cel mai reactiv? Ipoteză de lucru:
Substanțe și ustensile: soluții diluate de sulfat de magneziu, sulfat de cupru (II), sulfat de zinc, capsule/creu zete, bucăți de magneziu, zinc, cupru, pipete.
Mod de lucru: Vei lucra cu cantități mici de substanțe, deoarece aces tea sunt dăunătoare pentru mediu.
Pune în două capsule/creuzete câte 10 mL de soluție de sulfat de magneziu și adaugă într unul sârmă de cupru, iar în celălalt, o bucată de zinc. În alte două capsule mici toarnă câte 10 mL de soluție de sulfat de zinc în care adaugi magneziu, respectiv cupru. Vei proceda identic cu soluția de sulfat de cupru (II), dar adaugi magneziu și zinc. După câteva minute vei observa care substanțe au reacționat și care nu. Notează observațiile într un tabel asemănător celui de mai jos.
Experiment Metal Soluție
1 Cu MgSO4
2 Zn MgSO4
3 Mg ZnSO4
4 Cu ZnSO4
5 Mg CuSO4
6 Zn CuSO4
Observații
Ecuația reacției chimice
Concluzie privind reactivitatea celor două metale
Scrie ecuațiile reacțiilor chimice de substituție care au avut loc. Pe baza observării comportării metalelor în reacțiile realizate, scrie cele trei metale în ordinea creșterii reactivității. Criterii de evaluare: Formularea ipotezei (1p), completarea tabelului cu observații (3p), scrierea ecuațiilor chimice (3p), prezentarea concluziilor (2p).
5. SERIA ACTIVITĂȚII CHIMICE A METALELOR
În experimentele din lecțiile anterioare, ai observat că:
• sodiul reacționează energic cu apa, magneziul reacționează doar prin încălzire, iar cuprul nu reacționează cu apa;
• sodiul și magneziul substituie hidrogenul din apă;
• zincul și magneziul substituie hidrogenul din acizi;
• cuprul nu substituie hidrogenul din acidul clorhidric;
• fierul substituie cuprul din sulfatul de cupru (II);
• cuprul înlocuiește argintul din azotatul de argint, dar nu înlocuiește fierul din sulfatul de fier (II). Deduci că dintre cele trei metale Fe, Cu, Ag, fierul este cel mai reactiv, iar argintul este cel mai puțin reactiv.
Concluzie:
În funcție de reactivitatea lor chimică, metalele se comportă diferit în reacție cu apa, cu acizii și cu sărurile. O ordonare a celor mai cunoscute metale în funcție de reactivitate a fost realizată de Beketov și Volta și este denumită seria activității chimice a metalelor.
În reacție cu apa formează oxizi și hidrogen
În reacție cu apa for mează baze și hidrogen Nu reacționează cu apa.
Substituie hidrogenul din acizi
Nu substituie hidrogenul din acizi
• Un metal poate substitui din compușii lor metalele situate după el în seria activității chimice a metalelor.
• Fiecare metal poate fi substituit din compușii săi de către metalele care îl preced.
• Metalele situate înaintea hidrogenului îl pot substitui din apă și din acizi.
• Metalele situate după hidrogen nu pot substitui hidrogenul din apă și acizi.
Cunoașterea seriei activității chimice a metalelor este utilă pentru indicarea reacțiilor chimice de substituție posibile ale metalelor. Diferența de reactivitate dintre două metale este folosită la:
• fabricarea bateriilor;
• obținerea unor metale;
• protecția împotriva coroziunii.
Stâlpii de prindere și carena unei nave, fiind în contact permanent cu apa mării bogată în săruri, se vor degrada în timp.
Pentru a încetini acest proces, pe suprafața lor se montează blocuri formate din metale mai reactive decât metalul din care sunt construite acestea.
Stâlpii de prindere ai platformei marine sunt din oțel și pe ei sunt prinse blo curi de magneziu. Carena unei nave este protejată cu blocuri de zinc (fig. 9). Magneziul și zincul sunt metale de sacrificiu. Aceste metale se vor consuma în timp și vor putea fi înlocuite. Procedeul este mai ieftin și mai ușor de realizat decât repararea structurii instalației.
Fig. 9 – Protecție electrochimică (protecție catodică) a metalelor aflate în contact cu apa
Aplică ce ai învățat!
1. Ordonează metalele Fe, Na, Cu, Al, Mg, Ag în funcție de reactivitatea chimică.
2. Completează, pe caiet, ecuațiile reacțiilor posibile.
Mg + H2O
Cu + H2O
Zn + HCl
Hg + HCl
Fe + H2SO4
Pb + Mg(NO3)2
Verifică dacă ai înțeles!
Ag + FeCl2
Mg + AlCl3
Cu + ZnSO4
K + H2O
Zn + HgCl2
Au + AgNO3
O panglică de magneziu cu masa de 2 g este introdusă în 85 g soluție de azotat de argint de concentrație 20%.
Considerând că se consumă tot azotatul de argint din soluție, calculează masa panglicii de magneziu la sfârșitul reacției. Cum rezolv?
Datele problemei:
m0 (Mg) = 2g
ms (AgNO3) = 85g
c (AgNO3) = 20%
Cerința:
m (Mg) = ? (g)
Scriu ecuația reacției chimice
Notații:
m0 – masa inițială a panglicii de magneziu (g)
m – masa panglicii de magneziu la sfârșitul reacției (g)
Ipoteză de lucru: La sfârșitul reacției chimice, masa panglicii de magneziu va fi dată de relația:
Mg + 2AgNO3
Calculez masa de azotat de argint din soluție c = md m
Calculez cantitatea de azotat de argint din soluție
Din stoechiometria ecuației chimice determin cantitatea de magneziu care se transformă și cantitatea de argint depusă
Calculez masa de argint depusă și masa de magneziu consumată
Calculez masa finală a panglicii de magneziu la sfârșitul reacției
De reținut!
Metalele au reactivitate chimică diferită:
m = m0 – mMg transformat + mAg
Mg(NO3)2 + 2Ag↓
100 ⇒ md = c · ms 100 ⇒ md = 20 · 85 100 = 17g AgNO3
MAgNO3 = 108 + 14 + 3 · 16 = 170 g/mol n = m M ⇒ n = 17g 170 g/mol = 0,1 mol AgNO3
1 mol 2 mol 2 mol
Mg + 2AgNO3 Mg(NO3)2 + 2Ag↓
x mol 0,1 mol y
x = 0,05 mol Mg y = 0,1 mol Ag
m = n · M ⇒ mAg = 0,1 mol · 108 g/mol = 10,8 g Ag depus
mMg = 0,05 mol · 24 g/mol = 1,2 g Mg care a reacționat
m = 2 – 1,2 + 10,8 ⇒ m = 11,6 g
Metalele alcaline și alcalino pământoase reacționează cu apa formând baze și hidrogen.
Metalele situate înaintea hidrogenului în seria activității chimice a metalelor reacționează cu acizii for mând săruri și hidrogen.
Metalele situate după hidrogen în seria activității chimice a metalelor nu reacționează cu hidracizii.
Un metal poate substitui din compușii lor metalele situate după el în seria activității chimice a metalelor.
6. ALUMINOTERMIA – METODĂ DE OBȚINERE A
UNOR METALE
În natură, majoritatea substanțelor se găsesc sub formă de amestecuri.
Cele mai multe metale sunt răspândite în scoar ța terestră sub formă de minerale. Mineralul este un compus chimic natural ce intră în componența rocilor și a minereurilor, format în urma proce selor geologice, reprezentat printr o combinație chimică și, mai rar, prin elemente native. Minereul este o acumulare de unul sau mai multe minerale din care se pot extrage metale. În imaginile alătu rate se pot observa câteva exemple de minerale.
Cum se poate obține un metal printr-o reacție de substituție?
Multe metale se găsesc în minereuri, sub formă de oxizi sau compuși care pot fi transformați în oxizi.
Obținerea metalelor din oxizi se realizează
prin reacții de substituție.
• reacția cu hidrogenul sau carbonul permite obținerea multor metale, cum ar fi: nichelul, cuprul, fierul, wolframul etc.;
t °C 2CuO + C 2Cu + CO2↑ oxid de cupru (II)
• reacția cu aluminiul este folosită pentru obținerea în stare pură a metalelor care se topesc la temperaturi înalte, cum ar fi: nichelul, cromul, manganul, vanadiul, fierul, titanul etc. Procedeul poartă numele de aluminotermie, deoarece pentru scoaterea metalului din compus se folosește aluminiu și reacția este puternic exotermă.
De exemplu, în cazul obținerii fierului pe această cale, are loc următoarea reacție: Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 oxid de fier (III)
Fierul se obține în stare topită, deoarece reacția este puternic exotermă. Reacția prezintă aplicații practice și stă la baza sudării șinelor de cale ferată.
Aluminotermia este procedeul de obținere a unor metale în stare to pită, printr o reacție de substituție în care aluminiul înlocuiește metalul mai puțin reactiv din oxidul său.
PORTOFOLIU
Alege un metal din seria activității chimice, ca ută pe Internet informații și scrie un referat de maximum 2 pagini despre o metodă de obținere a acestuia prin aluminotermie sau printr o altă re acție de substituție. Identifică avantajele utilizării metalului în diferite sectoare de activitate, dar și eventualii factori de risc asociați folosirii acestuia. La sfârșitul acestei activități, completează pe caiet următoarea fișă de autoevaluare cu răspunsurile tale:
Fig. 14 – Sudarea șinelor de cale ferată prin aluminotermie
1. Care sunt etapele parcurse în vederea rezolvă rii sarcinii de lucru ?
2. Prin rezolvarea acestei sarcini am învățat: ... .
3. Dificultățile pe care le am întâmpinat au fost:
4. Cred că mi aș îmbunătăți performanța dacă:
5. Cred că referatul meu ar putea fi apreciat ca fiind: ... .
Fig. 10 – Magnetit – Fe3O4
Fig. 12 – Limonit –FeO(OH) H2O
Fig. 11 – Calcopirită – CuFeS2
Fig. 13 – Rodocrozit – MnCO3
Verifică dacă ai înțeles!
Aliajele de manganină (Cu Mn Ni) sunt rezistente la acțiunea corozivă a apei de mare. De aceea, sunt folo site la fabricarea elicelor pentru vapoare. Manganul pur se obține prin aluminotermie din oxizi ai manganului. Considerând că manganul se obține din dioxid de mangan, calculează masa de dioxid de mangan de puritate 90% necesară pentru obținerea manganului utilizat la fabricarea unei elice cu masa de 600 kg, știind că aliajul folosit conține 85% cupru, 12% mangan și 3% nichel.
Cum rezolv?
Datele problemei:
m = 600 kg aliaj cu 12% Mn puritatea MnO2 = 90%
Cerința: masa de MnO2 impură = ?
Determin masa de mangan din aliaj. 100 kg aliaj ................. 12 kg Mn
600 kg aliaj ................. x
x = 600 · 12 100 = 72 kg Mn
Scriu ecuația reacției chimice.
Calculez masele molare.
Pe baza ecuației reacției chimice, calculez masa de dioxid de mangan pur.
2MnO2 + 4Al 2 Mn + 2Al2O3
MMnO2 = 87 g/mol
MMn = 55 g/mol
2 · 87 g
2 · 55g 2MnO2 + 4Al 2Mn + 2Al2O3 x 72 kg
2 · 87 g x = 2 · 55 g 72 kg ⇒ x = 2 · 87 g · 72 kg 2
55 g = 113,89 kg MnO2
Calculez masa de dioxid de mangan impur. 90 kg MnO2 pur ............... 100 kg substanță impură 113,89 kg MnO2 pur .................. y y = 113,89 · 100 90 = 126,5 kg MnO2 impur
Aplicații
1. Completează, pe caiet, spațiile libere cu termenul potrivit din paranteză, astfel încât enunțurile să fie ade vărate:
a) Reacția dintre oxidul de cupru și hidrogen este o reacție de … (combinare/substituție).
b) Procesul chimic dintre aluminiu și oxidul de fier (III) este o reacție … (endotermă/exotermă).
c) Un metal … (reactiv/puțin reactiv), se găsește în natură sub formă de compuși.
d) La tratarea oxidului de nichel cu … (aluminiu/magneziu) se obține nichel, prin aluminotermie.
e) Într o reacție de substituție, un element chimic … (înlocuiește/se combină cu) un alt element dintr o substanță compusă.
f) Metalele alcaline sunt … (mai reactive/mai puțin reactive) decât metalele nobile.
2. Într un cristalizor se toarnă apă, apoi se adaugă o bucată mică dintr un metal alcalin. Referitor la acest experiment, alege din variantele de mai jos pe cea care este corectă:
a) În reacție se formează un oxid și un gaz incolor care arde.
b) Soluția rezultată are caracter bazic și reacția decurge cu degajare de hidrogen.
c) În reacție se formează un oxid și un gaz incolor care menține viața.
d) Reacția decurge cu degajare de oxigen, iar soluția rezultată înroșește fenolftaleina.
3. Calculează masa de crom obținută prin reacția a 9 g de aluminiu de puritate 90% cu oxidul de crom (III).
4. Șirul care cuprinde numai metale ce pot substitui mercurul din sărurile lui este:
a) K, Ag, Al; b) H, Cu, Al; c) K, Cu, Al; d) K, Ag, Cu.
5. O probă de magneziu impurificat cu aluminiu se introduce într un pahar Berzelius. Peste această probă se adaugă soluție de acid azotic. Se observă degajarea unui gaz care arde și depunerea unui strat me talic pe fundul vasului. Se separă metalul rămas, se usucă și se presară în flacăra unei spirtiere. Metalul arde cu scântei albe.
Transcrie enunțurile de mai jos, alegând cuvintele potrivite din paranteză, astfel încât să fie corecte.
Magneziul … ( reacționează / nu reacționează ) cu acidul azotic. Gazul degajat este … ( oxigenul / hidrogenul ). Pe fundul vasului se depune … ( aluminiul / magneziul ), care arde cu scântei albe. Aluminiul … ( poate / nu poate ) fi folosit la obținerea hidrogenului prin reacția cu acidul azotic.
6. A ndrei a găsit în atelierul bunicului o monedă veche și vrea să afle dacă are în compoziție un metal nobil. Folosind cuvintele potrivite din șirul de mai jos, ajută l pe Andrei să stabilească etapele acestei investigații în ordinea desfășurării lor: ipotezei, datelor, realizarea, concluziilor, experimentului, și înregistrarea, stabilirea, formularea, fixarea, resurselor, necesare, ipotezei, validarea.
7. Completează, pe caiet, spațiile libere cu formulele chimice ale reactanților sau produșilor de reacție și stabilește coeficienții stoechiometrici pentru următoarele reacții de substituție.
a) Li + H 2 O … + … ↑ c) … + HCl CaCl 2 + … ↑ b) Mg + … Mg(NO 3 ) 2 + Ag ↓ d) … + … Al 2 O 3 + Cr ↓
8. Clorur a de magneziu, cunoscută sub numele de sare Nigari, are proprietatea de a coagula proteina din laptele de soia, proces folosit în fabricarea brânzei tofu.
Determină masa de clorură de magneziu care se obține în urma reacției magneziului cu 100 g soluție de acid clorhidric de concentrație 36,5%, dacă randamentul reacției este de 95%.
9. S e dă următoarea schemă de reacții.
A a + b ↑
d + b c
Fe 2 O 3 + d c + e ↓ e + a Fe 3 O 4 + f
Identifică substanțele notate cu literele A , a , b , c , d , e , f , știind că:
• în substan ța A raportul atomic este H : O = 1 : 1;
• a tomii substanței simple d au 13 protoni în nucleu;
• substan ța e are proprietatea de a rugini.
10. O bucă țică de sodiu cu masa de 2,3 g se introduce într un cristalizor în care se află 37,8 g de apă. a) Calculează care dintre reactanți s a introdus în exces și în ce cantitate (mol).
b) Ce concentrația procentuală de masă are soluția rezultată?
11. La in troducerea unei plăcuțe de aluminiu într o soluție de az otat a unui metal monovalent (M) se constată o creștere a masei plăcuței cu 0,33 g. Află care este metalul din azotat, știind că în urma reacției pe plăcuța de aluminiu se depun 0,36 g din acest metal.
12. S taniul, cunoscut sub numele de cositor, se utilizează în cantități mari la fa bricarea tablei albe. Stratul subțire de staniu aplicat pe tablă protejează fie rul de coroziune. Minereul din care se extrage staniul este casiterita (fig. 15) . În compoziția acestui minereu se află dioxid de staniu.
a) S crie ecuația reacției de substituție dintre dioxidul de staniu și carbon, știind că un produs de reacție este dioxidul de carbon.
b) C alculează masa de staniu care se obține din reacția dioxidului de staniu cu 100 kg de cărbune de puritate 90%.
15 – Casiterită
Fig.
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. După rezolvarea acestora, compară rezultatele cu cele aflate la sfârșitul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Citește enunțurile de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F:
a) În reacția de substituție se obține o substanță simplă și una compusă. A/F
b) Când reacționează metalul M1 cu sarea metalului M2, se obține metalul M2 A/F
c) Aluminotermia este un proces endoterm. A/F
d) Se poate obține cupru dacă o sârmă de argint este introdusă în soluție de clorură de cupru (II). A/F
e) După 150 ani, obiectele din aur găsite în epava unei nave, și au păstrat proprietățile. A/F
II Stabilește corespondența unind cu o linie tipurile de reacții din coloana A cu ecuațiile chimi ce corespunzătoare din coloana B. Unei reacții chimice din coloana A îi corespunde o singură ecuație din coloana B
1. Reacție de combinare
2. Reacție de descompunere
3. Reacție de substituție
a. Mg + Pb(NO3)2 Mg(NO3)2 + Pb
b. ZnS + 2HCl ZnCl2 + H2S↑
c. 2H2 + O2 2H2O
d. 2Al2O3 4Al + 3O2↑
III Vrei să verifici în laborator comportarea magneziului în apă. Alege varianta care conține sub stanțele și ustensilele necesare pentru a efectua acest experiment.
a) Cristalizor, magneziu, alcool, fenolftaleina, spatulă.
b) Cristalizor, magneziu, apă, turnesol, spirtieră.
c) Eprubetă, magneziu, alcool, fenolftaleina, spatulă.
d) Eprubetă, magneziu, apă, fenolftaleină,clește din lemn, spirtieră.
IV Ești membru al unei echipe de chimiști care lucrează pentru o companie minieră. O probă de minereu de cupru este colectată pentru analiză. Se crede că minereul conține un amestec de carbonat de cupru (II) și hidroxid de cupru (II), ambele substanțe fiind insolubile în apă. Echipa ta stabilește etapele investigației și parcurge etapele de lucru. Scrie ecuațiile reacțiilor de obținere a cuprului, pornind de la minereul dat. 1 p
V Se obțin 1,12 kg metal trivalent prin aluminotermie folosind 0,54 kg aluminiu. Determină prin calcul masa atomică a metalului și scrie ecuația reacției chimice. Consideră reacția totală.
VI În 50 g de soluție azotat de argint cu concentrația 17% se introduce o placă de cupru. Ce canti tate de sare se formează dacă tot azotatul de argint din soluție se consumă?
oficiu
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai vrea să mai înveți și ceea ce ai învățat despre reacția de substituție.
Știu! Vreau să știu! Am învățat!
1. REACȚIA DE SCHIMB
În reacția de combinare, din două substanțe compuse se obține un singur produs de reacție – substanță compusă. Ce fel de produși de reacție se obțin dacă între două substanțe compuse are loc o reacție de schimb?
EXPERIMENT Ce este o reacție de schimb?
Substanțe și ustensile: soluție de acid clorhidric, oxid de cupru (II), soluție de azotat de plumb (II), soluție de iodură de potasiu, eprubete, stativ pentru eprubete, spatulă, pipete. Mod de lucru:
1. Într o eprubetă, introdu un vârf de spatulă cu oxid metalic. Adaugă cu pipeta soluție de acid clorhidric. Agită eprubeta.
2. Într o eprubetă, adaugă 2 3 mL de soluție azotat de plumb (II) peste care adaugi, cu ajutorul unei pipete, câteva picături de soluție de iodură de potasiu.
Reactanți
1. CuO și HCl
Observații
Oxidul de cupru (II) este o substanță solidă, neagră. La adăugarea soluției de HCl, după agitare, se formează o soluție ... .
2. Pb(NO3)2 și KI La adăugarea soluției inco lore de iodură de potasiu peste azotatul de plumb (II) se observă formarea unui ... de culoare ... .
Concluzii:
Ecuația reacției chimice
CuO + 2HCl CuCl2 + H2O negru verde
Pb(NO3)2 + ... PbI2↓ + ...
• Din două substanțe compuse s au obținut alte două substanțe compuse.
• Produșii de reacție s au obținut în urma schimbului între primele ele mente din reactanți. Astfel de reacții sunt reacții de schimb.
Reacția de schimb este reacția chimică prin care două substanțe com puse își schimbă între ele câte un element, formând alte două substanțe compuse.
AB + CD CB + AD unde: AB, CD, CB și AD sunt substanțe compuse.
Reactanții cei mai întâlniți în reacțiile de schimb sunt acizii și bazele. În funcție de produșii de reacție, se disting:
– reacții de neutralizare; – reacții cu formare de precipitat.
Aplică ce ai învățat!
1. Completează pe caiet ecuațiile chimice de mai jos:
a) Cu Cl2 + … CuSO4 + … HCl
b) … Li2O + … HCl … LiCl + …
c) Mg(OH)2 +… HNO3 … + … H2O
d) … + Ca(NO3)2 CaCO3↓ + … NaNO3
Pentru curioși
◗ Reacțiile oxidului de cupru cu acizii sunt importante în industria electrotehnică și metalurgică, fiind utilizate la curățarea suprafețelor obiectelor din cupru. Proce sul se numește decapare.
2. Pigmentul mineral alb, folo sit în pictură și în cosmetică, se obține în urma reacției sulfatului de zinc (ZnSO4) cu sulfura de bariu (BaS). Scrie ecuația reacției chimice.
2. REACȚIA ACIZILOR CU BAZELE
REACȚII DE NEUTRALIZARE
Acizii sunt solubili în apă. Solubilitatea bazelor în apă diferă: bazele metalelor alcaline sunt solubile, iar bazele metalelor alcali no pământoase sunt parțial solubile. Pentru a identifica o soluție acidă sau bazică, se folosesc indicatori acido bazici. Indicatorii sunt substanțe care își schimbă culoarea în mediu acid sau bazic (vezi tabelul de mai jos).
Pentru a măsura cât de acidă sau bazică este o soluție, se folo sește scala de pH –cu valori cuprinse între 0 și 14. Soluțiile acide au pH ul sub 7, iar soluțiile bazice au pH ul mai mare de 7.
Fig. 1 – Hârtie indicatoare de pH
EXPERIMENT Ce se obține în urma reacției dintre un acid și o bază?
Pentru a răspunde la acestă întrebare, realizează un demers investigativ. Consultă modul de lucru, identifică sub stanțele și ustensilele necesare experimentelor și concepe o fișă de lucru care să conțină următoarele rubrici: Substanțe și ustensile, Reactanți, Observații, Ecuațiile reacțiilor chimice, Concluzii.
Mod de lucru:
1. Într o eprubetă, introdu 2–3 mL soluție de hidroxid de sodiu și 1 2 picături de fenolftaleină. Adaugă cu pipeta, picătură cu picătură, soluție de acid clorhidric, agitând continuu, până la dispariția culorii.
2. În două eprubete, introdu câte 2–3 mL soluție de hidroxid de sodiu și 1 2 picături turnesol. Adaugă cu două pipete diferite, cu picătura, soluție de acid sulfuric în eprubeta 1, respectiv soluție de acid azotic în epru beta 2, agitând continuu, până la modificarea culorii.
3. Într o eprubetă, prepară hidroxid de cupru (II) din soluții de sulfat de cupru (II) și hidroxid de sodiu , apoi filtrează precipitatul. Adaugă acid sulfuric peste precipitatul obținut și agită eprubeta. Atenție! Lucrează cu volume mici de soluții! Soluțiile de acizi și soluțiile de baze produc arsuri când vin în contact cu pielea!
• Efectuează experimentele, observă culorile indicatorilor și recunoaște caracterul acid sau bazic al soluțiilor consultând tabelul ală turat.
• Completează ecuația reacției chimice dintre hidroxidul de sodiu și acidul sulfuric.
Culoarea indicatorilor
Indicator
Mediu bazic Mediu Acid Mediu neutru Turnesol Albastru Roșu Violet Fenolftaleină Roșu carmin Incolor Incolor
• Pentru experimentul 3, compară culoarea produsului de reacție obținut cu cea a soluției inițiale de sulfat de cupru (II). De ce crezi că vi s a cerut să lucrați cu volume mici de soluții?
Observații:
1. La adăugarea fenolftaleinei, soluția de hidroxid de sodiu se colorează în ... . Adăugând acid clorhidric, soluția devine ..., indicând transformarea totală a hidroxidului de sodiu.
Ecuația reacției chimice este: NaOH + HCl NaCl + H2O hidroxid de sodiu acid clorhidric clorură de sodiu apă
2. La adăugarea turnesolului, soluția de hidroxid de sodiu se colorează în ... . Adăugând acid sulfuric, respectiv acid azotic, soluția devine ..., indicând prezența unui mediu neutru. Adăugând acid în exces, culoarea devine ... .
3. Hidroxidul de cupru (II) este un precipitat albastru obținut în urma reacției dintre hidroxidul de sodiu și sulfatul de cupru (II). La adă ugarea acidului sulfuric se formează o soluție de culoare albastră.
Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:
2NaOH + CuSO4
Cu(OH)2↓ + Na2SO4 hidroxid de sodiu sulfat de cupru (II) hidroxid de cupru(II) sulfat de sodiu
Cu(OH)2 + H2SO4
CuSO4 + 2H2O hidroxid de cupru (II) acid sulfuric sulfat de cupru (II) apă
Este necesar să se lucreze cu volume mici de soluții pentru a realiza o agitare eficientă.
Concluzie: Acizii reacționează cu bazele formând sare și apă.
Reacția chimică dintre un acid și o bază, în urma căreia se formează sare și apă, se numește reacție de neutralizare. acid + bază sare + apă
Pentru neutralizarea unui acid cu o bază, reactanții se introduc în cantități stoechiometrice.
Problemă rezolvată
Prepară într un pahar Berzelius o soluție de NaOH cu concentrația 20% și densitatea 1,225 g/mL.
Introdu 5 mL din soluția preparată într o eprubetă.
În eprubetă, adaugă o picătură de fenolftaleină, apoi neutralizează soluția adăugând treptat, cu pipeta, soluție de H2SO4 de concentrație 10% până la decolorarea soluției.
Calculează: a) masa soluției de H2SO4 pe care ai adăugat o; b) concentrația soluției după terminarea reacției chimice.
Reacționează doar substanțele dizolvate din cele două soluții.
Soluție de H2SO4
mapă (m1)
Cum rezolv?
md = masa de H2SO4
Soluție de NaOH
md = masa de NaOH
REACȚIONEAZĂ
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
Date: Vs = 5 mL soluție NaOH
ρs = 1,225 g/mL
c = 20%
1. Întrucât concentrația procentuală este masică, mai întâi trebuie aflată masa soluției de NaOH (ms). Știu că doar substanța dizolvată din fiecare soluție reacționează. Calculez md NaOH.
mapă (m2)
Soluție de Na2SO4
md = masa de Na2SO4
mapă = m1 + m2 + mH2O din reacție
Cerințe: a) ms H2SO4 10% = ? b) c soluție finală = %?
ρs = ms Vs → ms = ρs · Vs → ms = 5 mL · 1,225 g/mL
ms = 6,125 g soluție NaOH
100 g soluție ........... 20 g NaOH
6,125 g soluție ....... x
x = 1,225 g NaOH (md)
2. Scriu ecuația reacției chimice.
3. Calculez masele molare ale substanțelor, deoarece sunt două cerințe: în prima etapă trebuie aflată masa de H2SO4, iar apoi concentrația soluției finale.
4. Scriu datele problemei.
5. Din proporții aflu masa de H2SO4
6. Calculez masa soluției de H2SO4 de concentrație 10%.
7. Soluția finală conține Na2SO4 (md = y) și apă.
Determin prin calcul stoechiometric masa de sulfat de sodiu.
8. Apa din soluția finală provine din:
a) reacție (z);
b) soluția de NaOH; c) soluția de H2SO4.
9. Masa soluției finale se calculează adunând masa totală de apă cu masa de substanță dizolvată.
2 · 40 g 98 g 142 g 2 · 18 g 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2H2O 1,225 g x y z
10. Calculez concentrația soluției finale.
2 · 40 g 1,225 g = 98 g x x = 1,225 · 98 80 = 1,5 g H2SO4
10 g H2SO4 .................. 100 g soluție
1,5 g H2SO4 w g soluție w = 15 g soluție H2SO4
1,225g 2 · 40 g = y 142 g y = 2,17 g Na2SO4
a) z = 1,225 · 2 · 18 80 = 0,55 g H2O din reacție
b) 6,125 – 1,225 = 4,9 g apă din soluția de NaOH
c) 15 – 1,5 = 13,5 g apă din soluția de H2SO4
mapă total = 0,55 + 13,5 + 4,9 = 18,95 g
ms = 18,95 g H2O + 2,17 g Na2SO4 = 21,12 g
Observație: Când produșii de reacție sunt solubili, putem afla masa totală de soluție și adunând mase le soluțiilor de acid și de bază introduse în reacție.
21,12 g = 15 g + 6,12 g
21,12 g soluție ................ 2,17 g Na2SO4
100 g soluție .................... c g Na2SO4
c = 10,27%
Aplică ce ai învățat!
1. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice propuse în schema urm[toare:
Mg(OH)2 +
H3PO4
H2S HNO3 HBr
2. C alculează masa de soluție de acid sulfuric de concentrație 9,8% necesară pentru a neutraliza cu 24 g soluție de hidroxid de sodiu de concen trație 10%.
3. Un comprimat dintr un medicament antiacid conține 200 mg de hidroxid de aluminiu și 200 mg de hidroxid de magneziu.
Calculează masa acidului clorhidric din sucul gas tric care poate fi neutralizată cu un comprimat.
4. Peste 6,3 g soluție de acid azotic de concentrație 10% se adaugă 17,1 g soluție de hidroxid de bariu de concentrație 1%. Ce culoare va avea soluția finală la adăugarea câtorva picături de turnesol? Deter mină masa reactantului aflat în exces și compoziția soluției finale (masele substanțelor componente).
3. REACȚIA BAZELOR CU OXIZII ACIZI
După câteva ore de la aplicarea laptelui de var (amestec eterogen de hidroxid de calciu și apă) pe o supra față, se formează o substanță solidă albă. Ce substanță se formează?
EXPERIMENT Cum explicăm „solidificarea” varului stins?
Substanțe și ustensile: soluție de hidroxid de calciu, eprubetă, pipetă (pai de plastic/tub de sticlă).
Mod de lucru: Introdu cu pipeta, într o eprubetă, 3 4 mL de soluție diluată de hidroxid de calciu (apă de var). Introdu un pai sau tub de sticlă în soluție. Suflă aerul expirat prin pai în soluția de apă de var (barbotare).
Notează modificările de stare de agregare și culoare pe care le observi. Scrie ecuația reacției chimice.
Observații: Soluția limpede se tulbură în prezența dioxidului de carbon conținut în aerul expirat din plămâni. Se formează un preci pitat alb.
Concluzii:
• Hidroxidul de calciu reacționează cu dioxidul de carbon formând carbonat de calciu și apă.
• Ecuația reacției chimice este:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3↓ + H2O dioxid de carbon hidroxid de calciu carbonat de calciu apă
• Reacția este utilizată la recunoașterea dioxidului de carbon în laborator (fig. 2).
Dicționar
◗ Barbotare – operație prin care se in troduce gaz într un lichid.
Pe baza acestei reacții se întărește mortarul în construcții, se igienizează pomii și se zugrăvesc clădirile. Varul stins, Ca(OH)2, reacționează cu dioxidul de carbon din atmosferă, formând carbonatul de calciu.
În laborator, adesea, observăm în jurul dopului sticlei ce conține soluție de hidroxid de sodiu o depunere de substanță solidă de culoare albă (fig. 3).
Hidroxidul de sodiu absoarbe dioxidul de carbon din atmosferă. În funcție de procentul de dioxid de carbon absorbit se transformă în carbonat acid de sodiu (sare acidă) sau carbonat de sodiu (sare neutră).
Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:
NaOH + CO2
2NaOH + CO2
NaHCO3
Na2CO3 + H2O
bază solubilă sau parțial solubilă + oxizi acizi sare + apă
Reacția poate fi folosită pentru reținerea unor oxizi acizi din amestecuri de gaze. Aplică ce ai învățat!
1. Completează ecuațiile reacțiilor chimice de mai jos, știind că se obțin săruri neutre:
CO2 + Mg(OH)2 ... + H2O SO3 + NaOH ... + H2O CO2 + KOH ... + H2O
2. Hidroxidul de litiu a fost folosit la bordul navelor spațiale pentru a absorbi dioxidul de carbon ex pirat de astronauți. Calculează cantitatea de dio xid de carbon care poate fi absorbită de 144 g de hidroxid de litiu, știind că se obține o sare neutră.
Fig. 2 – Instalație pentru recunoașterea dioxidului de carbon în laborator
Fig. 3 – Reacția NaOH cu CO2 din aer
NaHCO3 + HCl Ca(OH)2
4. REACȚIA ACIZILOR CU OXIZII BAZICI
Oxizii metalelor au multiple utilizări practice: pot fi pigmenți, catalizatori sau materii prime pentru obținerea altor substanțe. Aceste utilizări sunt datorate proprietăților lor fizice și chimice. Oxizii bazici sunt oxizii metalici care în reacție cu apa formează baze. Ce se întâmplă dacă peste un astfel de oxid se adaugă o soluție acidă?
EXPERIMENT Ce substanțe se obțin din reacția unui oxid bazic cu un acid?
Substanțe și ustensile: panglică de magneziu, soluție de acid clorhidric, turnesol, eprubetă, pahar Berzelius, spatulă, pipetă, clește metalic.
Mod de lucru:
1. Se arde o panglică de magne ziu.
2. Oxidul de magneziu obținut se introduce într o eprubetă.
Se adaugă 5 mL soluție de acid clorhidric și se agită.
3. Se adaugă 2 picături de turnesol.
Observații: Culoarea turnesolului indică un mediu neutru. Deducem că acidul clorhidric adăugat s a consu mat în reacție.
Concluzie: Acidul clorhidric a reacționat cu oxidul de magneziu. Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:
2Mg + O2
2MgO
2HCl + MgO MgCl2 + H2O acid clorhidric oxid de magneziu clorură de magneziu apă
În urma reacției dintre oxidul de magneziu și acidul clorhidric se formează o sare și apă.
oxid bazic + acid sare + apă
Oxizii metalelor din grupele secundare nu reacționează cu apa pentru a forma baze. Acești oxizi reacționează cu acizii formând o sare și apă.
FeO + 2HCl FeCl2 + H2O oxid de fier (II) clorură de fier (II)
Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3 + 3H2O oxid de fier (III) clorură de fier (III)
De reținut!
Reacția dintre un acid și o bază în urma căreia se obține sare și apă se numește reacție de neutralizare.
Acizii reacționează cu oxizii metalici formând sare și apă.
Bazele solubile (hidroxid de sodiu, hidroxid de potasiu) și parțial solubile (hidroxid de calciu și hidroxid de magneziu) în reacție cu oxizii acizi formează sare și apă.
Aplică ce ai învățat!
1. Identifică substanțele notate cu litere și scrie ecuațiile reacțiilor din schema de mai jos:
a + HCl b + H2O
c + HCl b + H2O
Mg + O2 a
a + H2O c
CuO + d Cu(NO3)2 + H2O
CuO + e CuSO4 + H2O
f + HCl
FeCl2 + H2O
g + HCl ZnCl2 + H2O
2. Peste 7 g oxid de calciu de puritate 80% se adaugă o soluție de acid azotic de concentrație 12,6%.
a. Scrie ecuația reacției chimice.
b. Determină cantitatea de sare obținută, știind că impuritățile nu reacționează cu acidul.
c. Calculează masa soluției de acid adăugată.
3. Se ard 5 g magneziu de puritate 96%. Peste oxidul obținut se adaugă cantitatea stoechiometrică de soluție de acid sulfuric de concentrație 10% (impuritățile nu reacționează).
a. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice care au loc.
b. Calculează masa de soluție de acid azotic care a reacționat.
4. Î nțepăturile de albină sunt acide, iar înțepăturile de viespe sunt bazice. Cum putem neutraliza efectul acestor înțepături având la dispoziție: oțet, lămâie, pastă de dinți cu pH 10?
REACȚII CU FORMARE DE PRECIPITAT
În cele mai multe cazuri, reactanții sunt dizolvați în apă. În timpul reacției chimice, apa din soluții rămâne netransformată, iar substanțele dizolvate sunt reactanți. Produșii de reacție se dizolvă în apă, se depun sub formă de precipitat sau se degajă (dacă sunt gaze). În tabelul următor există o clasificare a substanțelor în funcție de solubilitatea lor în apă.
b. CaCO3, CuCO3, BaSO4, PbI2, AgCl, CaSO4, PbSO4, PbS
c. NaOH, KOH, NH3
d. Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2
e. Cu(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)2, Zn(OH)2
f. toți acizii sunt solubili
g. toate metalele și toți oxizii metalici sunt insolubili
Fig. 4 – Albină
Fig. 5 – Viespe
5. REACȚIA BAZELOR SOLUBILE CU SĂRURI SOLUBILE
Este posibilă reacția dintre o bază solubilă și o sare solubilă?
EXPERIMENT Ce rezultă în urma reacției dintre o bază solubilă și o sare solubilă?
Substanțe și ustensile: soluție de hidroxid de sodiu, soluție de sulfat de cupru (II), soluție de sulfat de fier (II), soluție de clorură de fier (III), eprubete, stativ, pipete.
Mod de lucru: În trei eprubete, introdu volume egale de:
• soluție de sulfat de cupru (II) (CuSO4) (figura a);
• soluție de sulfat de fier (II) (FeSO4) (figura b);
• soluție de clorură de fier (III) (FeCl3) (figura c).
Cu o pipetă, adaugă în fiecare dintre cele trei eprubete soluție de hidroxid de sodiu (NaOH).
Notează modificările de culoare apărute în urma transformărilor.
Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.
Identifică precipitatele consultând tabelul de la pagina 86.
Observații: La adăugarea hidroxidului de sodiu peste soluțiile din eprubete, se obțin baze greu solubile colorate în: hidroxid de cupru (II) – albastru, hidroxid de fier (II) – verde, hidroxid de fier (III) – roșu brun.
Concluzii:
• Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:
CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2↓ + Na2SO4
sulfat de cupru (II) hidroxid de sodiu hidroxid de cupru(II) sulfat de sodiu
FeSO4 + 2NaOH Fe(OH)2↓ + Na2SO4
sulfat de fier (II) hidroxid de sodiu hidroxid de fier (II) sulfat de sodiu
FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3↓ + 3NaCl
clorură de fier (III) hidroxid de sodiu hidroxid de fier (III) clorură de sodiu
• În toate reacțiile efectuate s au obțiut precipitate. Aceste precipitate sunt baze greu solubile.
O bază solubilă reacționează cu o sare solubilă dacă unul dintre pro dușii de reacție este precipitat.
Bazele solubile sunt bazele metalelor din grupa 1.
Reacția bazelor solubile cu săruri solubile este folosită pentru identifi carea unor cationi (Cu2+, Fe2+, Ag+, Fe3+, Ni2+). Precipitatele care conțin acești ioni au culori specifice.
O bază greu solubilă se obține printr o reacție de schimb între o bază solubilă unele săruri solubile.
bază solubilă + sare1 bază greu solubilă + sare2
a
b
c
Atenție! Clorura de fier (III) este to xică; hidroxidul de sodiu este o bază tare, caustică. Mânuiți cu multă grijă substanțele!
◗ Hidroxidul de fier (III) este un oxid de fier (III) hidratat Fe2O3 · 3H2O. Pentru curioși
Aplică ce ai învățat!
1. Notează pe caiet ecuațiile chimice de mai jos. Completează le cu substanțele necunoscute și aplică legea conservării numărului de atomi.
a) CuCl2 + ... ... + Cu(OH)2↓
b) AgNO3 + ... Mg(NO3)2 + ...↓
2. Se dă schema:
a + H2SO4 b + c
b + ...NaOH d↓ + e
d + f CuCl2 + c
Se cere:
a) Identifică substanțele chimice notate cu litere de la a–e, știind că substanța a conține 80% Cu și 20% O în procente de masă;
b) Scrie pe caiet ecuațiile reacțiilor chimice din schemă.
c) KOH + ... Ba(OH)2↓ + KCl
d) FeSO4 + ... Fe(OH)2↓ + K2SO4
3. Alege reactanții potriviți pentru realizarea trans formărilor de mai jos:
Cl2 HCl FeCl2 Fe(OH)2
Fe(NO3)2
a) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice.
b) Precizează tipul reacțiilor chimice.
c) Calculează cantitatea de azotat de fier (II) se obține dacă se folosesc 200 g soluție acid clorhi dric de concentrație 14,6 %.
6. IDENTIFICAREA UNOR SUBSTANȚE PRIN REACȚII
CU FORMARE DE PRECIPITAT
Dacă unele sticle cu reactivi au etichetele deteriorate, am putea identifica prin reacții chimice ce substanțe se găsesc în acestea?
EXPERIMENT
Identificarea unor acizi și a sărurilor lor prin reacții cu formare de precipitat
Consultă tabelul de mai jos, citește modul de lucru și identifică substanțele și ustensilele necesare experimentelor. Realizează experimentele respectând modul de lucru. Atenție! Acizii sunt substanțe corozive. Azotatul de argint atacă pielea, hainele, hârtia.
Completează, pe caiet, într un tabel similar, substanțele și ustensilele, observațiile și ecuațiile reacțiilor chimice.
Substanțe și ustensile
Mod de lucru
Introdu în două eprubete vo lume egale de soluție de acid clorhidric, respec tiv soluție de clorură de sodiu.
Cu pipeta, adaugă în fiecare eprubetă 2 3 picături de soluție de azotat de argint.
În două eprubete introdu volu me egale de soluție de acid sulfuric, respec tiv soluție de sulfat de sodiu.
Cu pipeta, adaugă în fiecare eprubetă 2 3 picături de soluție de clorură de bariu.
Observații Ecuația reacției chimice
În fiecare eprubetă s a obținut un ... alb cu aspect ... .
În fiecare eprubetă s a obținut un precipitat ... cu aspect ... . H2SO4+... ... + BaSO4↓ ... + BaCl2 NaCl + ...↓
Concluzii:
• Din reacția acidului clorhidric sau a unei cloruri cu azotatul de argint se obține un precipitat alb brânzos.
• Azotatul de argint este reactivul folosit pentru recunoșterea acidului clorhidric și a clorurilor.
• Din reacția acidului sulfuric sau a unui sulfat solubil cu clorura de bariu se obține un precipitat alb lăptos.
• Clorura de bariu este reactivul folosit pentru recunoașterea acidului sulfuric și a sulfaților solubili.
Aplică ce ai învățat!
1. Sulfatul de bariu este folosit în imagistica medicală pentru vizualizarea tractului digestiv. Pentru investiga ție, un pacient are nevoie de 95 g de sulfat de bariu amestecat cu 145 mL de apă. Câți ioni de bariu există în proba necesară investigației?
2. Ai la dispoziție următoarele substanțe chimice: Ca(OH)2, HCl, FeCl2, CO2, KOH, H2SO4,, AgNO3, BaCl2. Alege perechi de reactanți din care se pot obține precipitate. Scrie ecuațiile reacțiilor și stabilește ce ioni pot fi identificați prin aceste reacții.
7.
IMPORTANȚA REACȚIILOR
CU FORMARE DE PRECIPITAT
În lecțiile anterioare, ai descoperit cum recunoști anumiți cationi/anioni prin aspectul și culorile precipita telor formate, prin reacții de schimb, folosind anumiți reactivi (vezi tabelul de mai jos).
Anion/Cation
Cl– AgNO3 (azotat de argint)
SO42– BaCl2 (clorură de bariu)
Fe3+ NaOH (hidroxid de sodiu)
Fe2+ NaOH
Cu2+ NaOH
Precipitatul format
Precipitat de culoare albă, cu aspect brânzos (AgCl)
Precipitat alb fin, insolubil în acid clorhidric (BaSO4)
Precipitat roșu brun (Fe(OH)3)
Precipitat verde (Fe(OH)2)
Precipitat albastru gelatinos (Cu(OH)2)
Reacțiile cu formare de precipitat au diferite aplicații practice.
• Metode de tratare a apelor uzate pentru eliminarea metalelor
În apele uzate se pot găsi diferiți ioni metalici: Hg2+, Cr3+, Cu2+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Pb2+, Al3+. Ionii provin din pro cesele industriale, din apele uzate rezultate în urma mineritului, din procesele de coroziune etc.
Pentru îndepărtarea acestor ioni se folosesc diferite metode. De exemplu, precipitarea chimică, utilizarea plantelor acvatice (papură, stuf) care absorb ionii, utilizarea materialelor absorbante etc. Precipitarea chimică se realizează folosind reactivii specifici.
Completează în ecuațiile de mai jos reactivul folosit pentru îndepărtarea ionilor de fier proveniți din coro ziuni și procese metalurgice.
Fe2+ + ... Fe(OH)2↓ + ...Na+
Fe3+ + ... Fe(OH)3↓ + ...Na+
Scrie, pe caiet, ecuațiile reacțiilor de identificare și pentru ionii Cu2+ și Pb2+.
• Identificarea unui compus ionic solubil în apă
Compușii ionici sunt formați din ioni pozitivi (cationi) și ioni negativi (anioni). Identificarea unui astfel de compus presupune dizolvarea compusului în apă, tratarea cu reactivi specifici și observarea proprietăților pre cipitatelor obținute.
• Reducerea durității apei
Ionii de calciu și ionii de magneziu din sărurile dizolvate în apa dură trec, în urma unor reacții chimice, în substanțe greu solubile. Ulterior, acestea sunt separate și astfel se reduce duritatea apei.
Completează în ecuațiile de mai jos precipitatele ce conțin ioni de calciu sau ioni de magneziu.
CaSO4 + Na2CO3 Na2SO4 + ...↓
MgSO4 + NaOH Na2SO4 + ...↓
MgCl2 + Na3PO4 ...↓ + NaCl
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ...↓ + H2O
• Separarea dioxidului de carbon dintr-un amestec de substanțe gazoase prin barbotarea acestuia în apă de var (soluție de hidroxid de calciu)
În urma barbotării amestecului gazos în soluție de hidroxid de calciu, dioxidul de carbon reacționează cu baza si formează o sare greu solubilă, carbonat de calciu, conform ecuației reacției chimice:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3↓ + H2O
De reținut!
Precipitatele sunt substanțe greu solubile care se formează prin: – reacția bazelor solubile (NaOH, KOH) cu unele săruri solubile; – reacția unor acizi cu săruri solubile; – reacția dintre unele săruri solubile.
Aplică ce ai învățat!
Pe masa de lucru ai patru eprubete, notate cu cifre de la 1 la 4, în care se află soluțiile diluate ale următorilor compuși (nu neapărat în această ordine): NiCl2, FeSO4, Cu(NO3)2, K2SO4. Pentru a identifica substanța dizolvată în fiecare eprubetă, folosește reactivii clorură de bariu și hidroxid de sodiu. Efectuează reacțiile chimice con form modului de lucru.
Mod de lucru: Din fiecare eprubetă numerotată introdu în alte două eprubete curate câte 1 mL de soluție. În prima eprubetă introdu 2 3 picături de hidroxid de sodiu, iar în a doua, 2 3 picături de clorură de bariu. Observă culorile celor două soluții și aspectul precipitatelor care apar, notează le în tabel, conform modelului dat și identifică substanțele din cele patru eprubete numerotate.
Nr. eprubetei
Reactivul 1 2 3 4
Reactiv NaOH pp. verde
Reactiv BaCl2 pp. alb, fin
Substanța identificată FeSO4
Scrie ecuațiile reacțiilor care au avut loc, evidențiind precipitatele formate.
PORTOFOLIU
Analizând modul în care au fost identificați cationii și informațiile din unitatea de învățare Reacții de schimb, propuneți un experiment prin care să identificați trei anioni diferiți.
Criterii de evaluare: stabilirea anionilor ce vor fi identificați (1 p.), stabilirea reactivilor și a ustensilelor necesare (2 p.), proiectarea unui tabel pentru colectarea datelor și formularea în scris a observațiilor (2 p.), scrierea ecuațiilor reacțiilor chimice (2 p), prezentarea în scris a concluziilor (2 p.).
8. ALTE REACȚII DE SCHIMB: REACȚIA ACIZILOR CU SĂRURILE ACIZILOR MAI SLABI
Ai observat că unele obiecte sanitare sau anumite aparate electrocasnice prezintă depuneri de substanțe solide albe după contactul îndelungat cu apa.
Aceste substanțe sunt în cele mai multe cazuri carbonat de calciu și carbonat de magneziu (fig. 6).
Cum se pot îndepărta aceste substanțe?
EXPERIMENT Reacția carbonaților cu acizii
Substanțe și ustensile: carbonat de calciu, soluție de acid clorhidric, turnesol, eprubete, tub de sticlă, tub de cauciuc, dopuri pentru eprubete, stativ.
Mod de lucru: Într o eprubetă (1), introdu carbonat de calciu, peste care adaugi 3 4 mL soluție de acid clorhidric. Astupă eprubeta cu un dop prevăzut cu un tub de culegere. Capătul liber al tubului îl introduci într o eprubetă (2) cu apă în care ai adăugat câteva picături de turnesol.
Notează modificările de stare de agregare și observă variația culorii turneso lului.
Observații: Se degajă un gaz, care antrenează particulele de lichid din epru betă, producând efervescență (eprubeta 1). Soluția de turnesol din eprubeta (2) se colorează în roșu, indicând un mediu slab acid datorită formării unui acid. Concluzii:
• În eprubeta 1, acidul clorhidric a scos dintr un carbonat, printr o reacție de schimb, acidul carbonic.
• În eprubeta 2, acidul carbonic care este un acid slab și instabil, se descom pune în dioxid de carbon și apă. Semnul reversibil arată că în eprubeta 2 există acid carbonic, dioxid de carbon și apă.
• Reacția are loc cu efervescență și este folosită pentru recunoașterea carbonaților.
carbonat + acid sare + H2O + CO2
◗ Efervescență – degajare activă și zgomotoasă a unui gaz într o masă lichidă, datorată unei reacții chimice. Dicționar
Fig. 6 –Depuneri de săruri pe aparatele electrocasnice
Depunerile de piatră (calcar) de pe aparatele din bucătărie și obiectele din baie pot fi îndepărtate cu pro duse naturale netoxice precum oțetul sau sucul de lămâie. Oțetul este soluția unui acid organic numit acid acetic (CH3COOH). Oțetul reacționează cu calcarul și îl transformă într o sare solubilă (acetat de calciu) și dioxid de carbon și apă.
Ecuația reacției chimice este: CaCO3 + 2CH3COOH (CH3COO)2Ca + CO2↑ + H2O carbonat de calciu acid acetic acetat de calciu dioxid de carbon apă
Aplică ce ai învățat!
1. Carbonatul acid de sodiu (bicarbonatul de sodiu) se recunoaște printr o re acție cu efervescență. Acizii folosiți pot fi: acidul acetic (din oțet), acidul citric (din lămâie) sau alți acizi. Completează ecuația reacției dintre bicarbonatul de sodiu și acidul acetic.
NaHCO3 + CH3COOH CH3COONa + ... + ...↑ bicarbonat de sodiu acid acetic acetat de sodiu apă dioxid de carbon
2. Introdu 3,36 g de carbonat acid de sodiu (NaHCO3) într un pahar Berzelius, și dizolvă l în apă.
Cu pipeta, adaugă în pahar soluție de acid clorhidric (HCl) de concentrație 10% până la terminarea reacției chimice (când nu se mai degajă gaz – vezi fig. 8).
Ecuația reacției chimice este:
NaHCO3 + HCl NaCl + CO2↑ + H2O
Calculează cantitatea de dioxid de carbon degajată și masa de clorură de sodiu obținută.
Pentru curioși
◗ În bucătărie, pentru obținerea produselor de patiserie, se folosește praful de copt, care este un amestec ce conține bicarbonat de sodiu și un acid organic cristalizat. În prezența apei, acest amestec reacționează și degajă dioxid de carbon, gaz care mărește volumul aluatului. Bicarbonatul de amo niu (NH4HCO3) are același efect (fig. 9).
Volumul aluatului crește și la simpla descompunere termică a bicarbonați lor, așa cum ai aflat când ai studiat reacția de descompunere.
9
În urma reacției chimice dintre un acid tare și sarea unui acid mai slab, se obține un acid mai slab și sarea acidului tare.
În imaginea alăturată este prezentată o ordonare a acizilor în funcție de tărie. Aceasta te va ajuta să stabilești care dintre reacțiile acizilor cu sărurile sunt posibile.
La liceu, vei învăța cum determini tăria unui acid.
acid tare + sare acid slab acid slab + sare acid tare
H2CO3; HNO3; H2SO4
Crește tăria acizilor
H2S; HCl
Fig. 8
Fig. 7
Fig.
Pentru curioși
◗ Există excepții de la această regulă:
Un acid mai slab poate scoate un acid mai tare din sărurile lui dacă:
• acidul tare obținut este în stare gazoasă:
2NaCl+H2SO4 Na2SO4 + 2HCl↑
• unul dintre produșii de reacție este precipitat.
Pb(NO3)2+H2S PbS↓ + 2HNO3
De reținut!
Acizii reacționează cu bazele, cu oxizii bazici și cu sărurile acizilor mai slabi.
Bazele solubile reacționează cu acizii, cu oxizii acizi și cu unele săruri solubile.
Bazele greu solubile reacționează cu acizii.
Sărurile solubile pot reacționa cu alte săruri solubile dacă din reacție se obține un precipitat.
Reacția de schimb este folosită la:
– neutralizare unui acid/bază cu o bază/acid;
– obținerea bazelor greu solubile;
– obținerea unor săruri greu solubile din alte săruri;
– identificarea unor ioni din soluții:
– azotatul de argint (AgNO3) este reactivul de recunoaștere a acidului clorhidric și a ionilor de clor;
– clorura de bariu (BaCl2) este reactivul de recunoaștere a acidului sulfuric și a ionilor de sulfat;
– carbonații și carbonații acizi în reacție cu acizii produc efervescență datorată formării dioxidului de carbon.
Aplicații
1. În două eprubete se află două substanțe solide. Una conține oxid de calciu, iar cealaltă, carbonat de calciu. Ce reactiv folosești pentru a identifica conținutul fiecărei eprubete? Scrie ecuațiile re acțiilor care stau la baza identificării celor două substanțe.
2. Asociază reactanții din coloana A, cu produșii din coloana B, pentru a rezulta ecuații chimice corecte. A
BaCl2 + H2SO4
HCl + AgNO3
Na2CO3 + 2HNO3
H2SO4 + Mg(OH)2 B
2NaNO3 + CO2↑ + H2O
AgCl + HNO3
2Al(NO3)3 + 3H2O
BaSO4↓ + 2HCl↑
MgSO4 + 2H2O
3. O soluție de acid clorhidric de concentrație 20% reacționează cu 8,4 g de bicarbonat de sodiu.
Determină:
a. masa soluției de acid folosită; b. cum se poate identifica gazul rezultat din reacție.
4. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice dintre carbonatul de sodiu și bicarbonat de sodiu cu următorii acizi: acid sulfuric, acid azotic, acid fosforic.
5. Se consideră transformările din schema de mai jos. Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice și precizează importanța reacțiilor (4), (6) și (7).
Ca CaO CaCl2 CaSO4
Ca(NO3)2 Ca(OH)2 AgCl↓ BaSO4↓ 1 5 4 6 7 2 3
6. Analizează experimentul din imagine.
a. Indică substanțele și ustensilele folosite.
b. Scrie ecuația reacției chimice care are loc.
NaCl H2SO4
7. Văruirea clădirilor are la bază reacția varului stins cu dioxidul de carbon din atmosferă. Scrie ecua ția reacției chimice și calculează masa soluției de var stins de concentrație 1%, care reacționează cu 5 mol dioxid de carbon.
8. Soluția de clorură de zinc, de concentrație 30%, este folosită la tratarea lemnului pentru a nu pu trezi. Clorura de zinc se obține din reacția oxidului de zinc cu acidul clorhidric. Calculează cantitatea de oxid de zinc necesară pentru obținerea a 300 g soluție de clorură de zinc de concentrație 30%.
9. Rotește discul și scrie ecuațiile reacțiilor chimice posibile ale a acidului clorhidric cu substanţele indi cată de săgeată. Dacă reacția chimică nu este posi bilă, precizează motivul.
14. Peste 20 g soluție acid clorhidric 36,5%, se adaugă 10 g soluție hidroxid de sodiu 40% și câ teva picături de turnesol.
a. Determină masa de substanță în exces.
b. Precizează culoarea turnesolului în soluția finală.
15. Reacționează 20 g soluție de acid clorhidric de concentrație 36,5% cu x g oxid al unui metal di valent, rezultând 9,5 g de sare. Să se determine:
a. metalul divalent și valoarea lui x;
b. concentrația soluției finale.
16. Acidul clorhidric este folosit în practică la deca parea metalelor. Cocleala poate avea următoarea compoziție în procente de masă: 50% CuCO3, 30% Cu(OH)2 și 20% CuO. Calculați masa soluției de acid clorhidric de concentrație 35% necesară decapării unui obiect din cupru pe care s au de pus 10 g cocleală.
17. Pentru a determina concentrația unei soluții de acid sulfuric se tratează 5 g din această soluție cu o soluție de clorură de bariu de concentrație 15% și se formează 4,75 g de precipitat
Determină:
a. Concentrația soluției de acid sulfuric
10. În trei sticluțe identice, neetichetate, sunt so luții de NaOH, HCl, și Na2CO3. Având la dispozi ție doar fenolftaleină, indică etapele pe care le parcurgi pentru a identifica conținutul fiecărei sticluțe.
11. 400g soluție hidroxid de sodiu de concentrație 20% se neutralizează cu soluție de acid azotic de concentrație 20%. Calculează:
a. masa de soluție de acid azotic necesară; b. cantitatea de sare rezultată.
12. Se tratează 2 mol Cu(OH)2 cu 200g soluție H2SO4 de concentrație 49%.
a. Determină reactantul aflat în exces.
b. Calculează cantitatea de sare rezultată.
13. Bunicul lui Matei este pasionat de arta fotografică și are un atelier în care developează pozele. Pen tru a obține o fotografie, bunicul folosește o se rie de reactivi. Azotatul de argint este unul dintre reactivii folosiți. Sticlele cu reactivi au etichetele deteriorate. Cum află Matei în care sticlă se află azotat de argint?
b. Masa soluției de clorură de bariu necesară reacției totale.
18. Un amestec de acid clorhidric de concentrație 36,5% și acid sulfuric de concentrație 49% se tra tează cu 52 g de soluție de clorură de bariu de concentrație 20%. După îndepărtarea precipita tului, soluția se tratează cu 241 g de soluție de azotat de argint de concentrație 20%. Știind că reacțiile sunt totale se cere:
a. Scrie ecuațiile reacțiilor chimice din problemă.
b. Calculează masa amestecului de acizi.
c. Calculează cantitatea (mol) de precipitat obți nută în fiecare reacție.
19. Peste 60 g de soluție de clorură de sodiu de con centrație 5% se adaugă 3,4 g de azotat de argint.
Determină:
a. cantitatea de clorură de sodiu consumată;
b. care dintre reactanți se găsește în exces și cu cât;
c. cantitatea de precipitat obținută.
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. După rezolvarea acestora, compară rezultatele cu cele aflate la sfârșitul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Citește enunțurile de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A, iar
dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F:
a) În reacția de schimb se obțin doi produși de reacție, substanțe simple. A/F
b) Soluția obținută la sfârșitul reacției de neutralizare colorează în albastru turnesolul. A/F
c) Întărirea varului pe perete se datorează formării carbonatului acid de calciu. A/F
d) Reacția dintre acid clorhidric și azotat de argint duce la formarea unui precipitat alb. A/F
e) Îndepărtarea calcarului de pe obiectele electrocasnice se poate face cu oțet. A/F
Stabilește corespondența unind cu o linie tipurile de reacții din coloana A cu ecuațiile chimi ce corespunzătoare din coloana B. Unei reacții chimice din coloana A îi corespunde o singură ecuație din coloana B. A
1. Reacție de combinare
2. Reacție de descompunere
3. Reacție de substituție
III
4. Reacție de schimb B
a. Zn + 2AgNO3 Zn(NO3)2 + 2Ag↓
b. CaSO4 + 2HCl CaCl2 + H2SO4
c. H2 + Cl2 2HCl
d. CH4 + 2O2 CO2↑ + 2H2O
e. 2KClO3 2KCl + 3O2↑
În trei sticluțe neetichetate se află soluții ale substanțelor: hidroxid de potasiu, carbonat de sodiu, respectiv acid sulfuric.
Descrie etapele pe care le parcurgi pentru a identifica substanța din fiecare sticluță, având la dispoziție soluție de turnesol.
IV De ce crezi că în compoziția pansamentelor gastrice se află hidroxid de magneziu? Alege o sin gură variantă corectă.
a) Scade aciditatea în stomac.
b) Pentru precipitarea clorurii de magneziu.
V
c) Scade bazicitatea din stomac.
d) Elimină disconfortul abdominal.
O soluție de clorură de sodiu cu concentrația 15% reacționează total cu 0,15 mol de azotat de argint. Calculează masa de precipitat care se obține și masa soluției de clorură de sodiu folosită.
VI Se dă următoarea schemă de reacții:
a + NaOH Cu(OH)2↓ + b f + g h
FeSO4 + NaOH c↓ + b
c d + H2O
d + HCl e + H2O
f + a FeSO4 + i↓
Cu(OH)2 j + H2O
j + H2 i↓ + H2O
Identifică substanțele a j și scrie ecuațiile reacțiilor chimice. Substanța f este o substanță simplă care are proprietatea de a rugini, iar substanța g are moleculă diatomică, fiind un gaz cu miros înțepător de culoare galben verzui.
oficiu
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai vrea să mai înveți și ceea ce ai învățat despre reacția de schimb.
RECAPITULARE
În urma studierii transformărilor unor substanțe prin reacții de combinare, descompunere, substituție și schimb, putem stabili care sunt cele mai importante proprietăți chimice ale substanțelor, conform schemelor de mai jos. + Sare1 (conține metal cu reactivitate mai mică)
METAL
* Metalele situate după hidrogen în seria activității chimice a metalelor nu se încadrează în această generalizare.
OXID
Oxid + *Acid + *H2O + Cl2 + O2
Sare (clorură)
Bază /Oxid + H2↑
Sare + H2
Sare2 + metalul din sarea1
OXID BAZIC
OXID ACID + H2O + H2O + Acid + Bază solubilă
BAZĂ + Acid + Sare1 solubilă
Sare + H2O
Bază Acid
Sare + H2O
Sare + H2O (reacție de neutralizare)
Bază2↓ + Sare2
Sare + H2O + Oxid metalic
Sare + H2O + Bază
ACID + Metal reactiv
Sare2 + Acid2 (mai slab) + Sarea unui acid mai slab
Sare + H2↑
Sare2 + Acid2 (mai slab) + Acid1
Bază2↓ + H2O + Bază1 solubilă
SARE + Metal2 (mai reactiv decât Metalul1 din sare)
Sare3 + Sare4↓ + Sare2
Sare2 + Metal1
III. IMPORTANȚA CHIMIEI ÎN VIAȚA NOASTRĂ
Atunci când vei termina studiul acestei unități, evaluează activitatea pe care ai desfăşurat-o şi modul în care te-ai simțit parcurgând aceste lecții.
Utilizând informațiile din lecțiile anterioare, în această unitate vei:
identifica avantajele utilizării unor substanțe/ procese și a factorilor de risc asociați utilizării unora dintre acestea;
evalua impactul unor substanțe chimice asupra organismului
și asupra mediului înconjurător;
înțelege importanța menținerii unui mediu curat;
formula concluzii privind importanța chimiei în viața noastră.
1. COMBUSTIBILI
Din punct de vedere chimic, combustibilul este materia care prin ardere eliberează energie sub formă de căldură.
Combustibilii se folosesc zilnic în desfășurarea diferitelor activități. Ce combustibil se utilizează la aragaz?
Dar la deplasarea autoturismelor? Mai cunoști și alți combustibili? Cum pot fi clasificați aceștia?
Cărbunii de pământ sunt combustibili fosili formați în scoarța terestră din resturi vegetale; conțin carbon în diferite pro porții. Exemple: antracit (90 95% carbon), huilă (75 90% carbon), cărbune brun (60 75% carbon), turbă (25 60% carbon)
Lemn Cărbuni de pământ
COMBUSTIBILI
Hidrogen
Hidrogenul lichid este un com bustibil folosit în motoarele rache telor.
Principalul component obținut în urma arderii hidrogenului este apa, compus nepoluant.
Hidrogenul este considerat a fi combustibilul viitorului.
Dicționar
◗ Puterea calorică (q) reprezintă căldura dega jată la arderea unei unități de masă (kg) sau volum (m3) dintr un combustibil.
Combustibil Puterea calorică q (kJ/kg)
Hidrogen 143 000
Metan 55 500
Benzină 46 000
Cărbune 27 000
Lemn uscat 16 500
Instalație de forare pentru obținerea petrolului
Din petrol, se obțin prin distilare fracționată:
Kerosen Motorină
Păcură Benzină
Gaze naturale
– se găsesc sub formă de zăcă minte (domuri gazeifere) sau sunt asociate cu zăcămintele de petrol.
Componentul principal al gazelor na turale este metanul.
Gazele naturale sunt inodore și for mează un amestec inflamabil cu oxi genul.
Pentru depistarea scurgerilor de gaze din instalații, se adaugă în ga zul combustibil compuși ai sulfului, urât mirositori, numiți mercaptani.
Turbă Huilă
Lichizi
Solizi
Gazoși
Activitate individuală
1. Calculează masa de apă ce se poate încălzi de la 20 °C la 70 °C (capă = 4180 J/kg · K) folosind căldura dega‑ jată la arderea unui kilogram de cărbune dacă se neglijează pierderile de căldură (Q = m · c · Δt).
2. Soluția de etanol se folosește drept combustibil în spirtiere. Aplică legea conservării numărului de atomi pentru reacția de ardere a alcoolului etilic și calculează cantitatea de dioxid de carbon care rezultă, știind că se ard 23 g de etanol. C2H5OH + ...O2 ...O2↑ + ...H2O↑ + Q etanol
Pentru curioși
◗ În prezent există tendința de a înlocui energia obținută din combustibilii tradiționali cu energie provenită din surse alter native (nepoluante).
Sursele de energie alternativă sunt: energia solară, energia eoliană, energia geotermală, energia hidroelectrică etc. Acestea sunt inepuizabile nu au efecte negative asupra me diului și reprezintă surse de energie verde.
Ponderea tipului de energie electrică din sistemul energetic național 07 03 2025 ora 11:59:16 www.transelectrica.ro/web/tel/sistemul-energetic-national
2. ARDEREA – UN PROCES EXOTERM
Arderea este un proces exoterm în care unul dintre reactanți este întotdeauna oxigenul.
Când arderea unei substanțe este folosită în primul rând pentru a obține căldură, în loc de ardere se folo sește termenul de combustie.
Arderea carbonului
Carbonul se găsește în cărbuni și în compușii organici conținuți în lemn, petrol etc. Căldura degajată în urma arderii lemnului și a cărbunilor în centrale termice, în sobe sau în termocentrale este folosită pentru încălzirea locuințelor și a apei menajere.
În urma arderii carbonului, se pot obține, în funcție de cantitatea de oxigen consumată, fie dioxid de carbon, fie monoxid de carbon.
Ecuațiile chimice de ardere a carbonului sunt: C + O2
Arderea metanului
Metanul constituie o importantă sursă energetică atât în in dustrie cât și în gospodării (fig. 1), deoarece în urma arderii degajă o cantitate mare de căldură. El arde cu o flacără albăs truie. Dacă arderea este completă, se obține dioxid de carbon și vapori de apă și nu se degajă fum. Dacă arderea este incom pletă, pe lângă produșii de mai sus, se obține monoxid de car bon, hidrogen și carbon (negru de fum). Ecuația reacției de ardere completă a metanului: CH4 + 2O2 2H2O↑ + CO2↑ + Q
↑ + Q 2C + O2(insuficient)
Fig. 1 – Arderea metanului în centrala termică Atenție! Amestecul de metan și aer în anu mite proporții este un amestec detonant (exploziv).
Arderea hidrogenului
În contextul economiei actuale, când se urmărește înlocuirea combustibililor fosili cu noi surse alternative de energie (fig. 2), hidrogenul devine o opțiune importantă.
În urma arderii hidrogenului, se obține ca produs de reacție apa, compus ne poluant. 2H2 + O2 2H2O + Q
Utilizarea hidrogenului drept combustibil este condiționată de doi factori: costul ridicat de obținere și măsurile de protecție ridicate privind stocarea și transportul.
Arderea glucozei
În organisme, din carbohidrați (compuși organici prezenți în cereale, fructe, legume) se obțin mai mulți produși, printre care și glucoza (C6H12O6) care este sursa principală de energie (fig. 3). La nivelul celulelor, glucoza suferă procesul de oxidare în urma căruia se eliberează energia necesară îndeplinirii funcțiilor vitale: respirație, locomoție, digestie, creștere etc.
Ecuația reacției chimice de oxidare a glucozei:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energie oxigen asimilat prin respirație
Fig. 2 – Stație de alimentare cu hidrogen
3 – Oxigen asimilat prin respirație
IMPACTUL PRODUȘILOR DE ARDERE ASUPRA MEDIULUI
Dioxidul de carbon (CO2) este principalul factor poluant răspunzător de efectul de seră. Pentru reducerea emisiilor de dioxid de carbon se urmărește înlocuirea combustibililor convenționali cu cei alterna tivi (energie verde). Poluarea cu gaze care produc efectul de seră conduce la creșterea temperaturii medii a atmosferei cu peste 2 °C în 100 de ani, la modificări substanțiale ale climei, topirea zăpezilor și a ghețarilor și extinderea zonelor aride.
Monoxidul de carbon (CO) rezultă în urma arderii incomplete a carbonului și a gazului metan. Este un gaz incolor, inodor și insipid, ce nu poate fi detectat cu ajutorul simţurilor. Prin inhalare, se leagă de hemoglobina din sânge și formează un compus stabil (carboxihemoglobină) ce nu mai permite oxigenarea organismului. La concentraţii relativ scăzute apar migrene, greaţă, ameţeală și se reduce capacitatea de concentrare. Dacă nivelul de carboxihemoglobină crește, se poate instala decesul.
Dioxidul de sulf (SO2) și oxizii de azot (vezi p. 49, 50 și p. 51) rezultați în urma proceselor de ardere și a activităților industriale participă în atmosferă la o serie de transformări care conduc la apariția ploilor acide, care au efecte negative asupra mediului, a ecosistemelor și a sănătății umane.
1. Scrie ecuațiile reacțiilor de ardere pentru metan și hidrogen. Discută cu colegii despre impactul produșilor de reacție asupra mediului, dar și de impactul reactanților în cazul în care reacțiile nu sunt totale.
2. O probă de cărbune cu 10% impurități este supusă arderii totale în condiții normale, folosind 75 mol oxigen (aerul conține 20% oxigen procente volumetrice). În condiții normale de presiune (1 atm) și temperatură (0 °C), 1 mol din orice substanță gazoasă ocupă 22,4 L. Alege răspunsul corect:
a) La ardere s au folosit 10 kg de cărbune.
b) Masa impurităților este de 100 g.
c) Cantitatea de azot din aerul folosit este 50 mol.
d) Volumul de dioxid de carbon degajat este 1680 m3.
Fig.
3. MATERIALE DE CONSTRUCȚII. DESCOMPUNEREA CARBONATULUI DE CALCIU
Încă din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit materiale de construcții direct din natură sau le au obți nut prin diferite procedee pornind de la materiale naturale.
A. Materiale naturale – utilizate fără a suporta importante transformări chimice, fizice sau mecanice (ex. piatra naturală, lemnul, cauciucul natural, stuful, etc.).
B. Materiale artificiale – obținute în urma unor procedee chimice de prelucrare a petrolului sau meta lurgice (ex. varul, ipsosul, cimentul, cărămida, sticla, materialele plastice,vopselele, polimerii, bitumul, gudroanele etc.).
După destinație și caracteristicile lor, materialele de construcție sunt:
• materiale pentru finisaje (ceramice, vopsele, lacuri);
• materiale pentru izolații (hidroizolante, termoizolante, fonoizolante, anticorosive);
• lemn și produse de lemn;
• agregate (blocuri de piatră, nisip, pietriș, azbest).
Iată câteva detalii legate de cele mai uzuale materiale de construcții folosite: Lianții sunt substanțe de legătură sub formă de pulbere, care au proprietatea de a lega între ele alte materiale. Varul pentru construcții este destinat preparării mortarului pentru tencuială și zidărie sau ca material de adaos la prepararea gleturilor. Varul nestins este o substanţă solidă, de culoare albă; nu se găsește liber în natură și se obține în cuptoare de var (fig. 4), prin descompunerea termică a carbonatului de calciu (CaCO3) conținut în diferite roci: calcar sau piatră de var.
Polimeri
Vopsele
Materiale ceramice
Fier
Carton gudronat
Lemn
Piatră
Acoperiș din stuf Arbore de cauciuc
După mărunţire, calcarul este ars la temperaturi de peste 900 °C. Industrial, în cuptoarele cu funcționare continuă, tempera tura ajunge la 1100 1200 °C.
Fig. 4 – Cuptor de var
Dioxidul de carbon (fiind gaz) urcă și părăsește cuptorul prin partea superioară a acestuia.
Oxidul de calciu, numit și var nestins, este o substanță care se colectează la baza cuptorului.
Varul nestins în reacție cu apa se transformă în hidroxid de calciu, adică var stins, Ca(OH)2. Reacția este foarte violentă, cu degajare puternică de căldură. Varul stins amestecat cu nisip și apă este folosit pentru tencuiala pereților sau, în suspensie apoasă, pentru obținerea laptelui de var. Tencuiala, odată aplicată, reacționează cu dioxidul de carbon din aer și se transformă în carbonat de calciu insolubil, substanța de la care s a plecat.
Ecuațiile reacțiilor chimice sunt:
CaCO3 CaO + CO2↑ Reacție endotermă
CaO + H2O Ca(OH)2 Reacție exotermă
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3↓ + H2O
Ipsosul este o substanță albă, folosită pentru obține rea mulajelor, a ornamentelor și la prepararea mortarului pentru gletuit.
Gipsul, sulfat de calciu hidratat CaSO4 · 2H2O este materia primă folosită pentru fabricarea ipsosului, 2CaSO4 · 1/2H2O, prin încălzire la 128 °C.
Cimentul este un praf de culoare gri, obținut prin în călzirea (la 1450 °C) amestecului de calcar, argilă și un material care conține fier. Amestecul obținut se numește clincher. Acesta se amestecă cu gips, zgură sau cenușă de termocentrală, formând diferite tipuri de ciment.
Nisipul este compus din particule fine de minerale, rocă, sol sau organisme provenite prin sfărâmarea aces tora și/sau în urma eroziunii. Componentul principal al ni sipului este cuarțul SiO2. Nisipul este utilizat ca material de construcție, ca materie primă în industria sticlei, a porțela nului și pentru extragerea mineralelor din compoziția sa.
Betonul se obține din pietriș, ciment și apă.
Mortarul se obține din nisip, ciment și apă.
Există multe „rețete” pentru obținerea betonului sau a mortarului. Acestea depind de locul în care se folo sește amestecul respectiv.
Cărămida și produsele ceramice sunt obținute prin presarea materialelor argiloase sau a amestecurilor de pulberi de oxizi, silicați sau alte substanțe refractare, cu sau fără lianți, turnate în forme și apoi supuse arderii. Aceste produse se folosesc pentru decorarea clădirilor, a monumentelor (fig. 5) și a bisericilor.
5 – Templul budist Wat Arun
Ipsos
Beton
Mortar
Ciment
Fig.
Ratchawararam din Bangkok, Thailanda
Aplică ce ai învățat!
Observă în schema alăturată modul de obținere și proprietățile chimice ale varu lui stins.
a) Scrie ecuațiile reacțiilor corespunză toare transformărilor 1, 2, 3.
b) Identifică substanța X.
c) Notează culorile indicatorilor în cele două eprubete.
d) Calculează masa carbonatului de cal ciu obținută din 0,2 mol oxid de calciu.
Pentru curioși
◗ Prima formă de ciment a fost descoperită de romani, prin amestecarea cenușii vulcanice cu materialul rezul tat din arderea marnei (marna este o rocă sedimentară compusă din carbonat de calciu și argilă, în proporții variabile).
◗ Pentru că varul stins are pH alcalin, în locuințele zugrăvite cu var ciupercile și mucegaiul nu se dezvoltă. Pe această proprietate se bazează și protejarea pomilor de atacul insectelor.
◗ Varul nu arde, este un material ignifug care protejează suportul pe care este aplicat.
4. APLICAȚII ALE UNOR REACȚII DE NEUTRALIZARE
MEDIC AMENTE ANTIACIDE
Amintește ți că soluțiile acide se neutralizează cu soluții bazice.
O soluție acidă este sucul gastric – pH ul său este cuprins între 1,5 și 2. Această aciditate este datorată prezenței în sucul gastric a acidul clorhidric (0,3%). Mesele neregulate, consumul unor alimente în exces (alimente grase, picante, sucuri carbogazoase etc.) pot determina creșterea secreției de suc gastric (hiperaciditate). Simp tomele care apar sunt: dureri de stomac, arsuri gastrice, dureri care pot iradia până în piept.
Excesul de suc gastric se poate neutraliza prin administrarea medicamentelor antiacide.
Medicamentele sunt substanțe special preparate pentru a vindeca, a ameliora sau a preveni o boală.
Medicamentele antiacide conțin substanțe care reacționează cu acidul clorhidric prezent în compoziția sucului gastric. De exem plu, unul dintre cele mai uzuale medicamente antiacide conține ca substanțe active carbonat de calciu și carbonat de magneziu.
Medicamentele reprezintă un pericol dacă nu sunt luate la sfatul medicului. Pentru a preveni sau a diminua potențialele efec te secundare ale administrării medicamentelor, încearcă să ai un stil alimentar sănătos, consumând alimente din toate cele cinci grupe: fructe, cereale, legume, proteine și lactate.
Fig. 6 – Valorile pH-ului în sistemul digestic
Activitate individuală
1. Scrie ecuațiile reacțiilor acidului clorhidric cu carbonatul de calciu și carbonatul de magneziu.
Activitate investigativă
I. De ce se reduce aciditatea din stomac în prezența unor medicamente?
Ipoteză: (formulează un răspuns ca o presupunere la soluția problemei pe care urmează s o testezi)
Substanțe și materiale necesare: oțet de c = 9%, bicarbonat de sodiu, hârtie indicatoare de pH, două pahare Berzelius, balanță, cilindru gradat.
Mod de lucru: Toarnă 24 g de oțet de c = 9% (densitatea 0,95g/cm3) într un pahar Berzelius în care ai intro dus 75 mL apă. Măsoară pH ul folosind hârtie indicatoare. Notează valoarea în tabel.
Într un alt pahar Berzelius dizolvă 3 g de bicarbonat în 100 mL de apă distilată. Măsoară pH ul soluției și notează în tabel valoarea obținută.
Amestecă conținutul celor două pahare și măsoară pH ul soluției finale. Ce observi?
Indicație: Oțetul este o soluție apoasă de acid acetic de c = 9% . Masa molară a acidului acetic este 60 g/mol. Completează spațiile libere din tabelul de mai jos cu observațiile tale. Efectuează calculele solicitate.
Acid acetic Bicarbonat de sodiu Amestec final
pH
Caracter (acid/bazic/neutru)
md (g)
n (mol)
Concluzii:
• O țetul are caracter ... (acid/bazic), iar soluția de bicarbonat de sodiu este ... (neutru/bazic).
• În amestecul final, hârtia indică un caracter neutru ceea ce demonstrează că a avut loc o reacție de ... (precipitare/neutralizare). Raportul molar al reactanților este aproximativ ... (1 : 1/1 : 2).
Validarea ipotezei: Aciditatea poate fi redusă cu alimente sau medicamente cu caracter alcalin printr o reacție de neutralizare.
AMELIORAREA SOLURILOR
Hortensia, o plantă ornamentală comună, poate avea florile roșii, albe sau albastre. Culoarea diferită a florii depinde de pH ul solului în care crește planta (fig. 7).
Aciditatea solurilor este un factor important în cultura plantelor, fiind responsabilă de sănătatea și modul de dezvoltare al acestora.
Azaleea este o plantă de apartament care preferă solurile acide.
Violetele africane preferă o aciditate moderată.
Căpşunile şi cartofii preferă un sol acid, pe când varza şi conopida preferă un sol alcalin.
Majoritatea legumelor preferă un sol neutru sau uşor acid.
Cauzele acidifierii solurilor sunt:
• administrarea necorespunzătoare a îngrășămintelor chimice;
• ploile acide;
7 – Hortensie
• descompunerea materiei organice care generează acizi organici și dioxidul de carbon rezultat din respi rația microorganismelor.
Reducerea acidității solurilor se poate realiza prin administrare de hidroxid de calciu, cenușă de lemn sau dolomit (CaCO3 · MgCO3). Argumentează de ce.
Un sol alcalin conține săruri precum carbonatul de sodiu. Micșorarea pH ului solului respectiv se realizează cu îngrășăminte chimice acide sau îngrășăminte naturale acide.
Ameliorarea solurilor este un ansamblu de procese prin care se crește fertilitatea solurilor.
Fig.
În agricultură, pentru obținerea unor recolte mai bune, se folosesc îngrășăminte chimice. Îngrașămintele au rolul de a menține concentrația optimă de substanțe nutritive necesare dezvoltării plantelor (fig. 8).
Pentru a crește și a se dezvolta normal, plantele iau din aer dioxidul de carbon și din sol, apa cu sărurile minerale (substanțe nutritive).
Îngrașămintele echilibrează substanțele nutritive din sol (azot, fosfor, sulf, potasiu, calciu, magneziu etc.) pe care plantele le absorb.
Identificați rolul azotului, fosforului și potasiului citind informațiile următoare:
N – este cel mai important ele ment pentru plante; – este necesar în perioada de creștere; – în lipsa lui, plantele sunt plă pânde, frunzele îngălbenesc și planta nu fructifică.
5. ÎNGRĂȘĂMINTE CHIMICE
P – asigură creșterea plantelor; – crește rezistența plantelor la temperaturi scăzute; – este esențial pentru dezvoltarea rădăcinilor; – lipsa fosforului întârzie maturi zarea plantelor.
Îngrășămintele pot fi obținute industrial sau se găsesc în stare naturală.
K – mărește rezistența plantei la îmbolnăviri și la secetă prin micșorarea transpirației. Fig. 8
Cele mai utilizate îngrășăminte chimice obținute sintetic sunt cele complexe; acestea asigură mai multe elemente nutritive. Exemple: ureea – CO(NH2)2; azotatul de amoniu – NH4NO3; azotatul de potasiu – KNO3; fosfatul diacid de amoniu – NH4H2PO4; Ca3(PO4)2 ∙ CaO –, component principal în „făina lui Thomas”, fosfatul diacid de calciu – Ca(H2PO4)2 – împreună cu sulfatul de calciu – CaSO4 alcătuiesc îngrășământul denumit teh nic „superfosfat“.
Industrial, azotatul de amoniu (NH4NO3) se obține prin reacția de combinare a acidului azotic cu amoniacul, conform ecuației: HNO3 + NH3 NH4NO3
În ultimii ani, tendința este de a se înlocui îngrășămintele chimice sintetice cu cele naturale, cum ar fi: gu noiul de grajd, mranița, compostul etc.
Dozarea îngrășămintelor trebuie făcută corect, deoarece excesul acestora are efecte negative atât asupra mediului, prin poluarea solului și a apelor, cât și asupra sănătății noastre.
Mranița este gunoi de grajd bine fermentat și descompus. Conține: 14% materie organică, 0,98% azot, 0,58% pentoxid de fosfor, 0,9% oxid de potasiu, 0,88% oxid de calciu.
Compostul este un amestec de deșeuri vegetale (frunze, paie, co ceni, ierburi), deșeuri animale (gu noi de grajd) și resturi menajere supuse unei descompuneri lente.
Activitate individuală
1. Pe un teren de 2 ha s au împrăștiat 20 t de mraniță care conține aproximativ 0,9% oxid de potasiu. Ce masă de îngrășământ chimic cu un conținut de 35% de clorură de potasiu poate înlocui conținutul în potasiu din cele 20 t de mraniță? Care variantă de ameliorare a solului este preferabilă pentru mediu?
2. Întocmește un referat prin care să explici avantajele utilizării unor îngrășăminte naturale comparativ cu utilizarea îngrășămintelor sintetice.
6. IMPORTANȚA IONILOR METALICI ÎN ORGANISMELE VII.
ACȚIUNEA TOXICĂ A IONILOR METALICI
Procesele complexe care au loc în organisme au la bază transformări ale substanțelor. Substanțele sunt in troduse în organism prin alimente. Între cantitățile de substanțe introduse și cantitățile de substanțe necesare organismului trebuie să existe un echilibru.
Substanțele din alcătuirea corpului uman sunt organice (proteine, lipide, zaharide, glucide) sau anorganice (minerale). Substanțele anorganice din organism există preponderent sub formă de ioni.
Analizează imaginile de mai jos pentru a descoperi principalii ioni din corpul uman, rolul lor în organism și alimentele care conțin acești ioni.
Sodiul și potasiul se găsesc în citoplasma tuturor celulelor și lichidelor extracelulare, deplasându se între celulă și mediul exterior. De asemenea, sodiul și pota siul asigură împreună cu calciul funcționarea mușchilor.
Magneziul se găsește sub formă de ioni în citoplasmă, în oase și mușchi. Are rol în activi tatea musculară, ajută la fixarea calciului în oase și intră în compo nența unor enzime.
Potasiu
Anionii care se găsesc în organism sunt: Cl–, HCO3– (carbonat acid/bicarbonat), CO32–, H2PO4–(fosfat diacid), HPO42– (fosfat acid), PO43–. Acești anioni asigură menținerea constantă a pH ului.
Calciul intră în componența oaselor și a dinților dar are și rol în coagularea sângelui, în funcțio narea mușchilor și în transmiterea sinaptică.
Fierul intră în structura hemo globinei (Fe2+). Hemoglobina este o proteină din componența glo bulelor roșii (hematii) care asigură transportul oxigenului de la plă mâni la țesuturi.
Sodiu
Magneziu
Clor
Calciu
Concentrațiile normale ale ionilor în sânge sunt reprezentate prin ionograma sanguină. Aceasta este o ana liză medicală ale cărei rezultate ajută medicii în punerea unui diagnostic.
Ion Valori normale
Ca2+ 8.4 – 10.2 mg/dL
Mg2+ 1.6 – 2.6 mg/dL
K+ 3.5 – 5.1 mmol/L
Na+ 136 – 145 mmol/L
Fe2+ 50 – 170 μg/dL
Cl– 98 – 107 mmol/L
mg = 10–3 g; dL = 10–1 L = 100 mL; mmol = 10–3 mol; μg = 10–6 g.
Activitate individuală
1. Analizează tabelul alăturat cu valorile normale ale con centrației ionilor în sânge, și determină cantitățile de ioni metalici care există în sângele tău. Pentru a putea realiza cal culele, trebuie să știi că volumul de sânge din corpul uman reprezintă aproximativ 7% din masa corporală, iar din tabelul dat folosește o valoare medie.
Depășirea sau micșorarea valorilor concentrațiilor ionilor în sânge duce la dezechilibre care generează di verse boli.
Creșterea concentrației ionilor în sânge
Na+ Hipernatremie – creșterea tensiunii arteriale
Ca2+ Hipercalcemie
– dezechilibre hormonale – apare în boli maligne
K+ Hiperpotasemie
– afectează funcția renală
Mg2+ Hipermagnezemie
– insuficiență renală
– apare în diabet
Fe2+ Hemocromatoză – depuneri de fier în ficat și pancreas (boală ereditară)
Scăderea concentrației ionilor în sânge
Hiponatremie
– apare în boli ale rinichiului, în cazul efortului fizic crescut, al transpirației excesive, al consumului insuficient de apă
Hipocalcemie
– contracții ale mușchilor (tetanie, cârcei)
– rahitism la copii
– osteoporoză (demineralizarea oaselor)
Hipopotasemie
– tulburări de ritm cardiac
– contracții musculare, cârcei
Hipomagnezemie
– la copii, se manifestă la nivelul activității musculare
– apare ca urmare a difuncției glandei tiroide și în alcoolismul cronic
– anemie care apare în urma sângerărilor masive sau repetate
În anumite situații, în organism pot ajunge metale toxice, în concentrații scăzute. Acestea nu sunt con stituenți normali ai organismului. De exemplu, ionii de plumb pot apărea la persoanele care lucrează în me diu toxic (tipografi, vopsitori, pictori, metalurgiști etc.). Boala produsă de intoxicația cu plumb se numește saturnism.
PORTOFOLIU
Formați grupe de 3 4 elevi și realizați un referat cu titlul:
1. „Rolul ionului de ... în organism” (calciu, magneziu, sodiu, potasiu, fier). Referatul trebuie să cuprindă: rolul ionilor în organismele vii, limitele concentrațiilor normale ale ionilor în organismul uman, cauzele creșterii sau ale scăderii concentrațiilor ionilor respectivi în organism.
2. „Acțiunea toxică a unor ioni metalici” (plumb, arseniu, cadmiu, cupru, mercur). Referatul trebuie să cu prindă: surse de poluare, calea de pătrundere în organism, efectele intoxicației, măsurile care trebuie luate pentru tratarea/prevenirea intoxicației.
7. RECICLAREA DEȘEURILOR
Deșeurile sunt resturi materiale rezultate din fabricarea unui produs și din activitățile domestice, care nu mai pot fi valorificate. Deșeurile provin din activități casnice și economice. Reciclarea este un proces de descompunere și prelucrare a deșeurilor în scopul reutilizării lor sau în scopuri ecologice.
De ce trebuie să reciclăm?
STICLA
• Este un material obținut din nisip de cuarț, calcar și sodă cal cinată.
• Este inertă chimic și inactivă biologic, fiind cel mai sănătos ambalaj. Nu se corodează.
• Este cel mai rezistent deșeu: se descompune într un milion de ani.
• Are cel mai rapid proces de reciclare (circa 30 de zile).
• Poate fi reciclată la nesfârșit. Costurile de reciclare sunt mult mai mici decât cele de producție.
1 tonă de sticlă reciclată economisește:
– 2860 kg de nisip;
– 836 kg calcar;
– 902 kg sodă;
– consumul menajer de apă al unui locuitor timp de 4 zile; – reduce emisiile de gaze cu efect de seră.
HÂRTIA
• Poate fi reciclată de 4 6 ori.
• Procesul de reciclare generează cu 70% mai puțină poluare decât producerea ei din materie primă.
• Se degradează în circa 5 ani, dar un produs secundar al proce sului este metanul.
O tonă de hârtie reciclată salvează de la tăiere 17 arbori maturi, economisește 3200 L apă, 9 barili (1 baril = 159L) de petrol, 380 kWh energie electrică.
PLASTICUL/PET-URILE
• Se descompune în ape calde și emană substanțe periculoase ce sunt digerate de pești și apoi ajung în mâncarea oamenilor.
• Dacă se consumă material plastic în același ritm ca până acum, în 2050, în oceane va fi mai mult plastic decât pește.
• Pungile de plastic aruncate în mări și oceane omoară peste un milion de viețuitoare marine.
Reciclarea unei tone de plastic economisește 7500 L de petrol.
PROIECT ÎN ECHIPĂ
Reciclarea deșeurilor
ALUMINIUL
• Procesul de reciclare durează 6 săptămâni, economisește 90% din energia necesară producției și se evită astfel emiterea în atmosferă a 9 tone de dioxid de carbon la fiecare tonă de alu miniu reciclat.
• Reciclarea unei doze de aluminiu salvează energia suficientă alimentării unui televizor timp de 3 ore
• Degradarea aluminiului durează 500 de ani.
• Aluminiul este reciclabil 100 % fără a pierde din calitate. Poate fi valorificat la nesfârșit.
• Consumul de alimente și băuturi păstrate în ambalaje din alu miniu favorizează apariția bolii Alzheimer.
DEȘEURILE ELECTRICE ȘI ELECTRONICE
• Conțin și metale grele, care sunt substanțe periculoase și no cive pentru oameni și mediu.
• Conțin aur, argint și alte metale prețioase care pot fi recupe rate.
• Bateriile alcaline sunt 100 % reciclabile prin separarea com ponentelor. Bateriile NiMH (hidrură metalică de nichel) sunt reîncărcabile și 100 % reciclabile.
• Reumplerea cartușelor de imprimantă economisește până la 60% din prețul unuia nou.
Toate activitățile umane reprezintă surse de producere a deșeurilor. Formați o echipă din 4 5 colegi și realizați un proiect pe această temă în care să urmăriți:
• ce deșeuri pot fi reciclate;
• beneficiile reciclării;
• modalitățile de reciclare pe care le puteți aplica la școală și acasă.
Surse de documentare (bibliografie). Exemplu: hartareciclarii.ro
https://www.raportaremediu.ro/2017/09/25/ce-este-reciclarea/ https://www.rorec.ro/recicleaza-cu-noi/de-ce-cum-ce-colectam/ Mariana Florentina Ștefănescu, Gestionarea deșeurilor, Universitatea Politehnica București
Mod de realizare și prezentare
• Fiecare echipă își alege un nume sugestiv adecvat temei proiectului
• Prezentați proiectul în Power Point sau realizați colaje/ machete/ pliante/etc.
• Prezentarea se va realiza în maximum 10 minute
Criterii de evaluare:
• Originalitate
• Corectitudinea informațiilor
• Impactul planului de reciclare propus clasei /școlii concretizat în cantitatea de materiale reciclate
• Încadrarea în timpul alocat prezentării.
Timp de lucru: 50 de minute.
TEST DE EVALUARE
Rezolvă pe caiet sarcinile de mai jos. După rezolvarea acestora, compară rezultatele cu cele aflate la sfârșitul manualului, pentru a ți calcula punctajul obținut.
I Citește enunțurile de mai jos. Dacă apreciezi că enunțul este adevărat, încercuiește litera A, iar dacă apreciezi că enunțul este fals, încercuiește litera F:
a) Arderea este un proces exoterm. A / F
b) Hidrogenul este o resursă naturală nepoluantă. A / F
c) Glucoza este principala sursă de energie pentru organism. A / F
d) pH ul apei crește la adăugare de dioxid de sulf. A / F
e) Hârtia poate fi reciclată de mai multe ori. A / F
II Stabilește corespondența unind cu o linie termenii din coloana A cu răspunsurile corespunză toare din coloana B. Unui termen din coloana A îi corespunde un singur răspuns din coloana B
1. Îngrășământ natural
2. Material pentru construcții
3. Toxic pentru organism
4. Combustibil fosil
a. Ionul de plumb
b. Compostul
c. Cărămida
d. Cărbunele
e. Ionul de calciu
III Bunica lui Matei are hiperaciditate la stomac. Pentru ea, nepotul a testat cu hârtie indicatoare de pH laptele dulce și laptele bătut obținând 6,7, respectiv 4,5. Ce crezi că alege bunica lui Matei?
a) Consumă laptele dulce care va scădea aciditatea sucului gastric.
b) Nu consumă laptele bătut deoarece are pH alcalin.
c) Bea laptele bătut gândindu se că e bun în orice situație, deoarece conține calciu.
d) Laptele dulce nu poate fi consumat deoarece este acid. 1 p
IV O ipoteză este o idee bazată pe observație care poate fi testată prin experimente, iar o predicție spune ce se va întâmpla într un experiment dacă ipoteza este corectă.
Care dintre următoarele enunțuri este o ipoteză? Argumentează răspunsul.
a) Eroziunea zidurilor unei cetăți situate lângă o termocentrală poate fi cauzată de ploile acide.
b) Zidurile unei case situate lângă o termocentrală vor avea nevoie de multe reparații. 1 p
V O probă de glucoză cu masa de 3,7 g arde în oxigen formând 0,12 mol dioxid de carbon con form transformării: C6H12O6 + ... O2 ... CO2↑ + ... H2O
a) Stabilește coeficienții stoechiometrici.
b) Calculează puritatea glucozei. 2 p
VI
Un sac cu îngrășământ NPK conține fiecare din elementele N, P și K în procent masic de 15%.
Doza maximă recomandată pentru legume este de 400 kg/ha.
a) Calculează de câte kilograme de îngrășământ ar fi nevoie pentru o grădină cu aria de 200 m2.
b) Determină masa azotatului de amoniu din care s ar putea obține azotul conținut în îngrășă mântul folosit pentru grădina de legume.
• Notează pe caiet, în rubricile unui tabel similar celui alăturat, ceea ce crezi că știi, ceea ce ai învățat și ceea ce ai vrea să mai înveți despre reacții și ecuații chimice.
2 p
Din oficiu 1 p Total 10 p
Știu! Vreau să știu! Am învățat!
RECAPITULARE FINALĂ
1. În următoarea schemă, sunt ilustrate metode de obținere a unor substanțe gazoase în laborator.
a) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice (1) și (2) pentru un metal cu valența I și un metal cu valența II.
b) Scrie ecuația reacției chimice (3) în cazul în care metalul (Me) este Mg.
c) Precizează tipul reacțiilor chimice notate (1), (3), (5) și (6) din punct de vedere termic.
d) Notează tipul reacției (2) din punct de vedere al vitezei de reacție când metalul este sodiul.
e) Stabilește cum se poate mări viteza reacției (7).
f) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice (6) și (7).
g) Notează observațiile experimentale prin care se recunoaște degajarea fiecăruia dintre gazele din schemă.
h) Identifică din ce clasă de compuși face parte substanța necunoscută (X) din reacția (4). Exemplifică și scrie ecuația reacției chimice.
i) Identifică substanța necunoscută Y din reacția (5) și notează o utilizare a acestei reacții.
2. În cămară, mama a găsit 2 borcane neetichetate, ce conțin sare de bucătărie și respectiv praf de copt. Pro pune o modalitate de a o ajuta pe mama să recunoască conținutul fiecărui borcan.
3. La prepararea dulceții de caise, bunica are nevoie de apă de var (pentru a păstra fructele întregi). Pe masa bunicii se află două vase identice, care conțin apă și respectiv apă de var. Vrând să o ajute, nepoții au încur cat vasele de pe masă. Cum ai putea să recunoști vasul cu apă de var având la dispoziție un pai de hârtie sau de plastic? Considerând că apa de var are concentrația de 1%, ce masă de var nestins a folosit bunica pentru a prepara 2 kg de apă de var?
4. În imaginea alăturată (fig. 9), este prezentată schema de funcționare a motorului cu hidrogen. Calculează cantitatea de apă rezultată prin arderea a 50 L de H2, știind că densitatea acestuia este 0,089 g/L. Ce volum de O2 (densitatea 1,428 g/L) este necesar arderii?
5. Corectarea acidității solului se poate realiza cu un îngrășământ care conține oxid de calciu. Calculează masa calciului din 1000 kg de oxid administrat pe 1 ha.
9
6. Calculează masa de apă care rezultă prin arderea hidrogenului obținut în urma reacției dintre zinc și 60 g soluție de HCl cu concentrația 36,5%.
7. O cantitate de acid clorhidric care conține 12,044 · 1023 molecule reacționează cu azotat de argint. Să se calculeze:
a) cantitatea de precipitat rezultată din reacție; b) masa de soluție de acid clorhidric de concentrație 30% în care se află cele 12,044 · 1023 molecule de HCl.
Motor
Unitate centrală de putere
Rezervor de combustibil
Baterie
Rezervor H2
Fig.
8. Diagrama de mai jos reprezintă producția de petrol din Uniunea Europeană în perioada 1990 2022, exprimată în mil. tone/an. Răspunde la următoarele întrebări:
a) Care a fost cel mai mare producător de petrol din Europa în anul 2004?
b) În ce an producția de petrol a României a înregistrat valoarea cea mai mică?
c) Cu cât a scăzut producția de petrol a României în anul 2022 față de 2004?
d) Conform acestei diagrame, în ce țară producția de petrol a fost aproximativ constantă?
Răspunsuri
U1 – p. 12: 4) 2,4088 1023 atomi Al; 5) 30,11 1023 molecule H2O; 6) 48,176·1023 ioni Cl– ; 7) 292 g HCl; 8) 304 g O; 9) 48 g C; 10) 23,4%; 11) 13,33 g H; 12) 16,64 g BaCl2; 13) 61,53% alcool, 38,46% apă; 14) 188,8 g O, 2,4088·1023 ioni Ca2+; p. 23: 2) 35,1 g NaCl; 3) 0,04 mol HCl; 4) 24 g C; p. 25: 1) 8 molecule H2, 4 atomi C; 2) 2 molecule H2, 1 moleculă O2; 3) 5 molecule CO2, 5 molecule O2; 4) 80 g; 5) c. H2 : N2 : NH3 = 3 : 1 : 2, d. 34 g; p. 30: 1) a A, b F, c A, d A; 3) c. 341,5 g; p. 34: 1) 6 mol HNO3; 2) 6 mol Si; 3) a. 3 mol Fe2O3; b. 6 mol Al; 4) 0,6mol O2, 29,8 g KCl; 5) 5 mol CuO, 675 g CuCl2; p. 35: 1) 216 g Al, 6 mol O2; 2) 200 Kg CaCO3; 3) 12 g Mg; 4) 27g CuCl2; 5) a. 4 t NaOH, b. 5 t CaCO3; 6) a. Cl2; b. 380 g soluție; p. 36: 3) Sn; 4) a. 1,3 Kg Al2O3; b. 688 g Al; 5) a. 784 g H2SO4; b. 816 mL H2O; 6) a. 0,02 mol CO2; b. 2 g CaCO3; p. 37: 7) a. X: CaCl2, Y: H2O; c. 3 mol Ca(OH)2; d. 6 mol NH3, 102 g NH3, 36,132·1023molecule NH3; 8) 0,81 kg PbO; 9) a. 170 g H2S; b. 5 mol H2; 10. A B: REACȚIE CHIMICĂ
U2 – p. 43: 2) 0,02 mol P4; p. 44: 3) 12,044·1021 atomi de Cu; 4) 0,5 mol FeCl3; p. 45: 3) a. 5 mol S; b. 6,022 1024 atomi H; 4) 0,2 mol oxigen, 7,2 g apă; 5) c. 0,898 L H2O;
p. 47: 1) b. 6 mol, 975 g FeCl3; 2) a. 6,4 g S; b. 0,2 mol Al2S3; 3) 32,4 g HBr; 4) 1 mol O2;
p. 50: 3) a. 1,8 mL apă; b. 0,2 mol LiOH; 4) b. 0,2 mol P2O5; p. 52: 3) b. 2,5 mol O2; 6) 600 g Al2S3; 7) 1.760 kg CO2; 9) 8,8 g cupru; 10) Aluminiu; 11) 14,8 g produs reacție, 185,2 g apă; 12) 29,38 g apă, 170,61 g SO3; 13) b. 142 g sulf; c. 79,875 g apă; d. 218,325 g H2SO3.
U3 – p. 56: 0,1 mol oxigen; 40,2 g mercur;
p. 58: 2) carbonat de amoniu; 3) 0,239 mol gaze; 4) a. 2 mol gaz; b. 18 g apă;
p. 59: 2) 74%;
p. 61: 1) 18,28 g sulf; 2) 0,18 mol gaz, 12,78 g gaz; 3) a. 256 g SO2; b. 294 g H2SO4; 4) a. 800 kg CuO; b. 1.722,22 kg CuCO3; 5) 91,22 g sare, 1,83 mol gaz;
p. 64: 4) 240 g CuO; 5) 259,2 g Al, 3,36 mol Al2O3; 6) 68 g NH3, 146 g HCl; 7) 40 kmol gaz, 1.480 kg Ca(OH)2, 1.160 kg Mg(OH)2; 8) 42 g azot, 24 g oxigen, 54 g apă; 9) 33,6 g NaHCO3; 10) 75 %.
U4 – p. 67: 2) b. 7500 mol; p. 69: 2) 30,11·1021 molecule; 4) a. 0,6 mol – 0,35 mol; b. 21,6 mL – 12,6 mL;
Alte țări din UE România
Danemarca
Italia
p. 72: 1) 5,4 g; 2) 1.000 g; 3) 3,125 g; p. 73: 2) c; pp. 77 -78: 2) b; 3) 15,6 g; 8) 45,125 g; 10) a. 2 mol apă; b. 10% ; 11) Ag; 12) 892,5 kg.
U5 – p. 83: 2) 30 g sol. H2SO4 9,8%; 3) 0,53 g HCl; 4) exces HNO3: 0,504 g; turnesol – roșu; 0,504 g acid, 0,261 g azotat de bariu, 22,635 g apă; p. 84: 2) 3 mol CO2; p. 86: 2) b. 0,1 mol sare; c. 100 g sol. HNO3 12,6%; 3) b. 196 g sol. H2SO4 10%; 4) Înțepătura acidă – pastă de dinți ; înțepătură bazică – lămâie, oțet; p. 88: 3) c. 0,4 mol Fe(NO3)2; p. 89: 1) 2,4088·1023 Ba2+; p. 92: 2) 0,04 mol CO2, 2,34 g NaCl; p. 93-94: 3) a. 18,25 g sol. HCl; b. cu apă de var; 5) 4 – obținerea varului stins; 6 – identificarea Cl–; 7 – identificarea SO42; 7) 37 Kg Ca(OH)2; 8) 0,66 mol ZnO; 11) b. 630 g sol. HNO3 20%; c. 2 mol NaNO3; 12) a. exces Cu(OH)2: 98 g; b. 1 mol CuSO4; 14) a. exces HCl: 3,65 g; b. roșu; 15) a. Mg, 4 g MgO; b. 39,58%; 16) 19,97 g sol. HCl; 17) a. 39,9%; b. 27,7 g sol BaCl2 15%; 18) b. 28 g amestec acizi; c. 0,05 mol BaSO4, 0,28 mol AgCl; 19) a. 0,02 mol NaCl; b. exces NaCl: cu 1,83 g; c. 0,02 mol AgCl. U6 – p. 99: 1) 129 kg; 2) 1 mol CO2; p. 100: 2) b; p. 103: d. 20 g; p. 106: 1. 81,4 kg;
Recapitulare finală
p. 111: 3) 15,13 g CaO; 4) 2,225 mol H2O, 24,9 L O2; 5) 714,28 g Ca; 6) 5,4 g H2O; 7) a. 2 mol AgNO3; b. 243 g sol. HCl.
TESTE DE EVALUARE
U1, p. 38: I. a) A; b) F; c) A; d) A; II. 1 c, 2 a, 3 d, 4 a, 5 b; III. 2,7 g Al; V. 4,5 mol Cl2 și 487,5g FeCl3;
U2, p. 54: I. a) oxid; b) combinare, oxid de calciu; c) dioxid de carbon; d) roșu carmin; e) apă; II. a) A; b) F; c) A; d) F; III. 4; VI. 2 mol clor exces, amestec omogen, 20%.
U3, p. 65: I. a) F; b) A; c) A; d) F; II. 1 d, 2 f, 3 b, 4 c, 5 e; V. 0,2 mol BaO; VI. 0,44 mol LiOH, se identifică cu indicator acido bazic;
U4, p. 79: I. a) A; b) A; c) F; d) F; e) A; II. 1 c, 2 d, 3 a; III. d; V. 56; VI. 0,025 mol; U5, p. 95: I. a) F; b) F; c) A; d) A; e) A; II: 1 c, 2 e, 3 a, 4 b; IV. a; V. 58,5 g sol. NaCl, 21,52 g AgCl;
U6, p. 110: I. a) A; b) F; c) A; d) F; e) A; II. 1 b; 2 c; 3 a; 4 d; III. a; V. b) 97,3%; VI. a) 8 kg; b) 3,42 kg NH4NO3
