Оксид серы 

Сера образует два оксида: диоксид серы, или сернистый газ SO2, со структурной формулой O=S=O, и триоксид серы SO3, или серный ангидрид, со структурной формулой:

O=S=O

||

O

Диоксид серы 

Диоксид серы SО2– бесцветный газ с характерным резким запахом. Он обесцвечивает многие органические краски, образуя с ними бесцветные соединения. Так, у красной розы, опущенной в сернистый газ, краска пропадает, она становится белой. Раствор фуксина (красная окраска) и фиолетовые чернила при пропускании через них сернистого газа также обесцвечиваются. Водный раствор сернистого газа окрашивает синий лакмус в красный цвет, так как в растворе образуется сернистая кислота:

SО­2 + Н2О = H23

Раствор сернистой кислоты пахнет сернистым газом и в открытом сосуде «выдыхается»: сернистый газ из него улетучивается. Возникает вопрос: куда же девается сернистая кислота?

Сернистая кислота H2SO3 – вещество непрочное. Выделить ее нельзя, она существует только в растворе. Но и находясь в растворе, сернистая кислота частично разлагается на воду и диоксид серы:

Подробнее...

Окисление диоксида серы 

Содержащуюся в печном газе диоксид серы необходимо окислить в триоксид серы:

2SO2 + O2 ? 2SO3 + Q

Это вторая стадия производства серной кислоты. Мы знаем, что эта реакция экзотермическая, обратимая, каталитическая. Равновесие смещается в сторону образования серного ангидрида при понижении температуры. Скорость же реакции растет при повышении температуры.

Возникает вопрос: какой катализатор лучше удовлетворяет заводским требованиям? Очевидно, он должен быть достаточно активным, не очень чувствительным к ядам, от которых чрезвычайно трудно освободиться полностью, и недорогим. Из всех известных катализаторов этим трем требованиям удовлетворяет ванадиевый катализатор (пятиоксид ванадия V2O6).

Высокий выход серного ангидрида может быть получен по условиям равновесия при температуре не выше 450оС, но скорость реакции при этой температуре мала. На ванадиевом катализаторе нельзя допускать подъема ее выше 600оС (при более высоких температурах в катализаторе происходят изменения, понижающие его активность). Поэтому газовую смесь подогревают до температуры начала реакции, дают температуре подняться за счет теплоты реакции примерно до 600оС и затем постепенно понижают температуру до 450оС.

Так как эта реакция каталитическая, очень большое значение имеет очистка газовой смеси, подводимой к катализатору, от пыли и ядовитых примесей. Газ должен быть освобожден и от влаги, с которой серный ангидрид образует серную кислоту, что крайне нежелательно.

Подробнее...

Молярный объем 

Для отмеривания веществ пользуются не только весами. Жидкости проще и удобнее отмеривать по объему. Поэтому жидкие продукты, например бензин, отпускаются не в весовых мерах (килограммах), а в объемных мерах (литрах). Особые трудности представляет взвешивание газов. Поэтому и газы измеряют не весовыми, – а объемными мерами – литрами или кубометрами. Но из физики известно, что объем данного количества газа – величина непостоянная. Он увеличивается при нагревании газа или понижении давления (газ расширяется) и уменьшается при понижении температуры и повышении давления (газ сжимается). Поэтому далее мы будем пользоваться объемами газов, измеренными при одних и тех же, а именно так называемых нормальных условиях (сокращенно: н. у.): при температуре 0° С и нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст.).

В то время как грамм–молекулы жидких и твердых веществ занимают разные объемы, объем грамм–молекул всех газов при одних и тех же условиях приблизительно один и тот же. При нормальных условиях объем грамм–молекулы всех газов составляет приблизительно 22,4 л. Объем грамм–молекулы газа при нормальных условиях называется молярным объемом этого газа.

Молярный объём для газов

Подробнее...

Объемные отношения газов при химических реакциях 

На примере реакции соединения водорода с хлором научимся рассчитывать объемы реагирующих газов. Уравнение этой реакции

H2 + Cl2 = 2HCl

показывает, что каждая молекула водорода реагирует с одной молекулой хлора и при этом образуются две молекулы хлористого водорода. Сколько бы молекул хлора ни израсходовалось при рассматриваемой реакции, столько же израсходуется молекул водорода, а молекул хлористого водорода получится вдвое больше, чем израсходовалось молекул хлора или водорода. Согласно закону Авогадро, одинаковые количества молекул разных газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объем. Значит, объем хлора, вступившего во взаимодействие, таков же, как и водорода, а объем хлористого водорода получится вдвое больший.

Таким образом, если в химической реакции участвуют или получаются газообразные вещества, то по уравнению реакции можно установить их объемные отношения. Они выражаются коэффициентами перед формулами. Так уравнение реакции сгорания газа метана

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

показывает, что на 1 объем (например, 1 л) метана идет 2 объема (2 л) кислорода и получается 1 объем (1 л) углекислого газа. Объем получившейся воды мы не можем определить таким способом, так как вода не газ и на нее закон Авогадро не распространяется.

Подробнее...

Молекулярное строение веществ 

Одним из основных вопросов, которые рассматриваются в науках о природе, является вопрос о том, из чего и как построены предметы изучения: геология изучает состав и строение нашей планеты, биология изучает строение животных и растительных организмов и т. д.

В химии изучаются вещества. Поэтому для химика важно знать, как построено вещество.
Прежде всего, нужно выяснить, состоит ли вещество из отдельных частичек, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, или имеет сплошное, непрерывное строение.

При рассматривании капли чистой воды даже в самый сильный микроскоп нельзя обнаружить в ней каких-либо частичек, отделённых друг от друга промежутками. То же можно сказать о ртути и о других веществах. Но можно ли отрицать существование частиц только потому, что их не видно? Ведь очень долго не могли видеть микробов, которые существовали, существуют и теперь хорошо изучены.

Если некоторые вопросы в науке о природе нельзя решить непосредственными наблюдениями, то принято делать предположения, которые затем проверяются.

Научные предположения называются гипотезами.

Если с помощью гипотезы можно объяснить или предвидеть изучаемые явления, то такая гипотеза признаётся правильной и после многократной проверки становится теорией.

Подробнее...

Нерастворимые основания 

Растворимых оснований сравнительно мало. Большинство оснований нерастворимо в воде. Рассмотрим для примера два из них: гидрат окиси меди Cu(OH)2 и гидрат окиси железа Fe(OH)3.

Гидрат окиси меди Cu(OH)2 - твёрдое вещество серовато-голубого цвета, нерастворимое в воде, а потому и не действует ни на лакмус, ни на фенолфталеин. При нагревании это вещество легко разлагается на окись меди и воду:

Cu(OH)2 = CuO + H2O

Благодаря этому свойству можно назвать это вещество гидратом окиси меди. Но окись меди не соединяется непосредственно с водой.

Гидрат окиси железа Fe(OH)3 — твёрдое вещество бурого цвета. При прокаливании его получаются окись железа и вода:

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O

Обратной реакции — соединения окиси железа с водой - тоже не происходит. Такими же свойствами обладают и прочие нерастворимые основания: например, гидрат окиси цинка Zn(OH)2, гидрат окиси алюминия Al(OH)3 и др. Следовательно, общим химическим свойством всех нерастворимых в воде оснований является реакция разложения их при нагревании на окисел металла и воду.

Подробнее...

Молекулярная масса 

Пользуясь химическими знаками, мы выражаем состав веществ через состав их молекул. Выражение состава вещества посредством химических знаков называется химической формулой вещества. Чтобы написать химическую формулу простого вещества, пишут химический знак элемента и к нему справа внизу приписывают цифру, обозначающую число атомов в молекуле вещества и называемую индексом. Так, молекулы кислорода и водорода состоят из двух атомов, поэтому их состав выражается формулами O2, Н2 (читаются: о – два, аш – два). Молекула ртути одноатомна, поэтому химический знак атома ртути Hg одновременно является и формулой молекулы ртути.

Чтобы написать формулу сложного вещества, надо знать, из каких химических элементов состоит вещество и сколько атомов каждого элемента содержит его молекула. Пишут знаки химических элементов, а внизу справа – индексы. Так, молекула воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, изображается формулой Н2O, которая читается: аш–два–о.

Что мы узнаем о веществе, только взглянув на его химическую формулу? Мы сразу скажем, простое это вещество или сложное, из каких элементов оно образовано, сколько атомов каждого элемента входит в состав его молекулы. Но этим не исчерпываются сведения о веществе, даваемые его химической формулой. Что же еще мы можем узнать из нее?

По химической формуле вещества вычисляется его молекулярная масса или вес М.

Молекулярной массой вещества называется масса молекулы вещества, выраженная в углеродных единицах.

Подробнее...

Названия солей 

При изучении оксидов (окислов), кислот, оснований и амфотерных гидроксидов постоянно встречались с реакциями, в результате которых образуются соли. Каждую соль можно рассматривать как продукт замещения атомов водорода в кислоте атомами металлов. В химической литературе приняты две номенклатуры солей:

1. По названиям кислот (русская номенклатура);

2. По латинским названиям кислотных остатков (международная номенклатура).

Названия солей по второй номенклатуре образованы от латинских названий кислотных остатков. Так, например, кислотный остаток соляной кислоты Cl называется хлоридом, серной кислоты – SO4 сульфатом, азотной кислоты –NO3 нитратом, фосфорной – РO4 фосфатом. В связи с этим и соли называются: NaCl – хлорид натрия, Na2SO4 – сульфат натрия, NaNO3 – нитрат натрия, Na3РO4 – фосфат натрия.

Подробнее...

Минеральные удобрения 

Кроме указанных азотистых и калийных соединений, большое значение в сельском хозяйстве как минеральные удобрения имеют соли фосфорной кислоты Н3РO4. Её кальциевая соль Ca3(РO4)2 входит в состав минералов фосфорита и апатита и является составной частью костей. Огромные залежи апатитовой руды находятся на Кольском полуострове, в Хибинской тундре.

Открытием залежей апатита на Кольском полуострове мы обязаны советскому академику А. Е. Ферсману. Поиски этих руд, их добывание и переработку организовал С. М. Киров.

Залежи фосфоритов найдены и разработаны во многих странах и городах: под Москвой, на Украине, на Урале, в Узбекистане и в других местах.

Так как соль Са3(РO4)2 практически нерастворима в воде, то растения не могут использовать находящийся в ней фосфор в достаточном количестве, даже если это минеральное удобрение сильно измельчено (фосфоритная мука). Поэтому фосфоритные и апатитовые руды перерабатываются на химических заводах. Действуя на них серной кислотой, получают суперфосфат, который содержит хорошо растворимую соль Са(Н2РO4)2. Суперфосфат широко применяется на плантациях хлопка, сахарной свёклы и других технических культур.

По мере расширения производства этого минерального удобрения оно применяется всё в больших масштабах и для выращивания хлебных злаков и овощей.

Подробнее...

Названия оксидов 

Окислы, образованные элементами с постоянной валентностью, например К2O, MgO, Al2O3, называются окисями – окись калия, окись магния, окись алюминия. Если элемент образует с кислородом два окисла, то тот окисел, в котором валентность элемента меньше, называется закисью, а тот окисел, в котором, валентность элемента больше, – окисью; например: Cu2O – закись меди, CuO – окись меди.

Окислам иногда дают названия по числу атомов кислорода, содержащихся в молекуле окисла. Если в окисле с одним атомом элемента соединено два атома кислорода, то этот окисел называется двуокисью, например SO2 –двуокись серы, SiO2 –двуокись кремния. Если в окисле с одним атомом элемента соединено три атома кислорода, то этот окисел называется трехокисью, например SO3 – трехокись серы, CrO3 – трехокись хрома.

В настоящее время вводятся новые международные названия окислов – «оксиды». Названия окислов по этой номенклатуре составляются из слова «оксид» и названия элемента. Например: оксид натрия Na2O, оксид кальция СаО, оксид бария ВаО. К названию оксида, образованного элементом с переменной валентностью,

Подробнее...

Металлические и неметаллические свойства элементов 

На примере реакций соединения металлов с типичными неметаллами мы убедились, что общие химические свойства металлов обусловливаются легкостью отрыва внешних электронов от их атомов, а свойства неметаллов – легкостью присоединения электронов к их атомам до завершения внешнего электронного слоя. Этим же объясняется различие некоторых физических свойств металлов и неметаллов в свободном состоянии. У металлов внешние электроны настолько слабо связаны, что могут отрываться от атомов и свободно блуждать между ними. Эти свободно блуждающие электроны сообщают металлам электропроводность и другие их общие физические свойства. В типичных неметаллах все электроны прочно связаны с ядрами атомов, свободные электроны отсутствуют.

Теперь мы можем понять изменение свойств элементов с возрастанием порядкового номера элемента в периодах и в главных подгруппах.

Как изменяются свойства элементов в периодах? В каждом периоде с возрастанием заряда ядра атома притяжение внешних Электронов к ядру увеличивается, отщепление их от атома все более затрудняется, а захват электронов все более облегчается. Поэтому в каждом периоде с возрастанием порядкового номера элемента металлические свойства сначала ослабляются, а затем сменяются неметаллическими.

Подробнее...

Подкатегории

НАУЧНЫЕ РАЗДЕЛЫ