1. Одним из получения водорода в лаборатории является взаимодействие металлов с кислотами и водой. Напишите уравнения возможных реакций, если взяты: медь, цинк, серебро, алюминий, калий, железо, кальций, вода и раствор серной кислоты. 2. Тугоплавкий металл вольфрам – незаменимый материал для изготовления нитей накаливания в электрических лампочках, а карбид вольфрама состава WC – основа твердого сплава победит, из которого делают разнообразный режущий инструмент. Для получения порошкообразного вольфрама его восстанавливают водородом из оксида вольфрама (VI). Вычислите объем водорода (н.у.), необходимого для получения вольфрама массой 150г.
3. В трех закрытых пробирках находятся бесцветные газы: водород, кислород и углекислый газ. Предложите обнаружения каждого газа.
(
а) Взаимодействие меди с серной кислотой:
Cu + H2SO4 -> CuSO4 + H2↑
б) Взаимодействие цинка с серной кислотой:
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2↑
в) Взаимодействие серебра с серной кислотой:
Ag + H2SO4 -> Ag2SO4 + H2↑
г) Взаимодействие алюминия с водой:
2Al + 6H2O -> 2Al(OH)3 + 3H2↑
д) Взаимодействие калия с водой:
2K + 2H2O -> 2KOH + H2↑
е) Взаимодействие железа с водой:
Fe + 2H2O -> Fe(OH)2 + H2↑
ё) Взаимодействие кальция с водой:
Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2↑
2. Для вычисления объема водорода, необходимого для получения вольфрама массой 150 г, необходимо знать соотношение массы водорода к массе вольфрама в реакции восстановления оксида вольфрама (VI). Данное соотношение можно получить из подходящего уравнения реакции.
В данном случае реакция восстановления оксида вольфрама (VI) водородом имеет вид:
WO3 + 3H2 -> W + 3H2O
Из данного уравнения видно, что для каждой молекулы оксида вольфрама требуется 3 молекулы водорода. Таким образом, необходимо вычислить количество молекул водорода, соответствующих массе 150 г.
Для этого воспользуемся молярной массой водорода (H2), которая равна примерно 2 г/моль. Рассчитаем количество молей водорода:
n(H2) = масса(H2) / молярная масса(H2) = 150 г / 2 г/моль = 75 моль
Так как каждая молекула водорода содержит 2 атома, то общее количество атомов водорода равно:
N = n(H2) * 6.02 * 10^23 моль^-1 = 75 моль * 6.02 * 10^23 моль^-1 = 4.515 * 10^25
Таким образом, объем водорода (н. у.), необходимый для получения вольфрама массой 150 г, будет равен объему, занимаемому 4.515 * 10^25 молекулами водорода, который можно рассчитать по формуле:
V = N * V(1 моль) = N * 22.4 л = 4.515 * 10^25 * 22.4 л = 1.01 * 10^27 л
3. Для обнаружения каждого из газов можно воспользоваться соответствующими методами и реакциями.
а) Обнаружение водорода:
- Взять спичку или горящую свечу и приблизить ее к отверстию пробирки с газом.
- Если газ - водород, то он воспламенится с легким характерным пламенем.
б) Обнаружение кислорода:
- Взять спичку или горящую свечу и погасить ее полностью.
- Поднести к отверстию пробирки с газом погасшую спичку.
- Если газ - кислород, то спичка зажжется с ярким ослепительным пламенем.
в) Обнаружение углекислого газа:
- Можно использовать реакцию углекислого газа с кальцием или гидроксидом бария.
- Взять немного твердого кальция или гидроксида бария и поместить его в пробирку с газом.
- Если газ - углекислый газ, то он реагирует с кальцием или гидроксидом бария, образуя белый осадок или мутную белую жидкость.
Обнаружение каждого газа может быть также осуществлено с помощью специальных индикаторных реакций или с использованием специальных газоанализаторов.