VI.TIPURI DE REACȚII CHIMICE. REACȚIA DE SCHIMB.

VI.1. Reacția de schimb (dublă înlocuire).

Știind că următoarele două reacții sunt reacții de schimb, descoperă caracteristica comună a celor două reacții:

CuS + HCl = CuCl2 + H2S ↑

2KOH + PbBr2 = 2KBr + Pb(OH)2

Observăm că avem un doi reactanți și doi produși de reacție, toți fiind substanțe compuse. Substanțele compuse au schimbat primul element între ele.

Definiţie

Reacția de schimb (dublă înlocuire) este reacția prin care două substanțe compuse își schimbă între ele două elemente chimice.

important
  • Ca reactanți avem două substanțe compuse (AB și CD), iar ca produși avem tot două substanțe compuse (AD și CB).

  • Primul element din substanța compusă ia locul primului element din a doua substanță compusă, iar primul element din a doua substanță compusă ia locul primului element din prima substanță compusă. Deci primele elemente ale celor două substanțe compuse schimbă locul între ele și de aceea se mai numește și reacție de dublă înlocuire.

important

Ca tipuri de reacții de dublă înlocuire avem reacția dintre:

A) Un oxid metalic cu un acid

B) Un oxid nemetalic cu o bază

C) O bază cu un acid

D) O bază solubilă cu o sare

E) Un acid cu sare

F) O sare cu o sare.

Aplicaţii

Reacția de schimb este importantă, fiind folosită în industrie și în laborator pentru obținerea unor substanțe chimice cu multe utilizări și în laborator la recunoașterea unor substanțe etc.

VI.2. Reacția dintre un oxid metalic cu un acid.

Experiment

1. Reacția dintre oxidul cupric și acidul clorhidric

Materiale necesare: eprubetă, acid clorhidric, oxid de cupru II, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acidul clorhidric este caustic!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină pulbere neagră de oxid cupric și adaugă câteva picături de acid clorhidric.

  • Ce observi ?

Observaţie

Soluția obținută are culoare verde.

Concluzia experimentului:

Oxidul cupric – CuO reacționează cu acidul clorhidric - HCl și se transformă în clorură de cupru II - CuCl2 și apă. Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O


Experiment

2. Reacția dintre oxidul cupric și acidul sulfuric

Materiale necesare: eprubetă, acid sufuric, oxid de cupru II, pipetă, spirtieră, clește de lemn.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acidul sulfuric este caustic! Atenție când lucrezi cu surse de foc!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină pulbere neagră de oxid cupric și adaugă câteva picături de acid sulfuric. Încălzește eprubeta în flacăra spirtierei.

  • Ce observi ?

Observaţie

Soluția obținută are culoare albastră.

Concluzia experimentului:

Oxidul cupric – CuO reacționează cu acidul sulfuric - H2SO4 și se transformă în sulfat de cupru II - CuSO4 și apă. Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O


VI.3. Reacția dintre un oxid nemetalic cu o bază.

Experiment

3. Reacția dintre dioxidul de carbon și hidroxidul de calciu (tulburarea apei de var)

Materiale necesare: flacon cu dop prevăzut cu un tub flexibil, oțet (soluție de acid acetic), bicarbonat de sodiu, pahar Berzelius, apă de var (hidroxid de calciu).

Descrierea experimentului:

  • În paharul Berzelius pune soluție limpede de apă de var.
  • Pune în flacon bicarbonat de sodiu și adaugă peste el oțet.
  • Acoperă repede cu dopul, curbează tubul astfel încât dioxidul de carbon rezultat să fie barbotat (introdus) în soluția de apă de var.
  • Ce observi ?
Observaţie

După puțin timp soluția limpede începe să se tulbure, devenind albă și opacă.

Concluzia experimentului:

Dioxidul de carbon – CO2 reacționează cu hidroxidul de calciu – Ca(OH)2, cu formarea carbonatului de calciu – CaCO3 și a apei – H2O. Reacția poartă numele de Tulburarea apei de var. Această reacție are o importanță practică la văruirea pereților. Oamenii dau cu lapte de var pe pereți, care reacționează cu dioxidul de carbon din aer și formează o crustă albă de carbonat de calciu, ce protejează pereții.

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O


VI.4. Reacția dintre o bază și un acid (reacție de neutralizare).

Experiment

4. Reacția de neutralizare dintre hidroxidul de sodiu și acidul sulfuric

Materiale necesare: pahar Berzelius, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), acid sulfuric, termometru, pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu și acidul sulfuric sunt caustice și vă pot produce arsuri în contact cu pielea !

Descrierea experimentului:

  • Pune în paharul Berzelius puțină soluție de sodă caustică și adaugă câteva picături de fenolftaleină.
  • Așează în pahar un termometru și măsoară temperatura inițială a reacției.
  • Adaugă cu pipeta acidul sulfuric, picătură cu picătură, până când colorația roșie dispare.
  • Măsoară temperatura după terminarea reacției.
  • Ce observi ?
Observaţie

Temperatura a crescut considerabil după dispariția culorii.

Concluzia experimentului:

Hidroxidul de sodiu – NaOH, reacționează cu acidul sulfuric - H2SO4 și se transformă în sulfat de sodiu - Na2SO4 și apă.

Reacția dintre o bază și un acid, cu formarea unei sări și apă, se numește reacție de neutralizare, fiind o reacție exotermă (care degajă căldură).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O


VI.5. Reacția dintre o bază solubilă cu o sare solubilă

Experiment

5. Reacția dintre clorura de fier III și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: eprubetă, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de clorură de fier III, pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de clorură de fier III și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat brun.

Concluzia experimentului:

Clorura de fier III – FeCl3 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în clorură de sodiu – NaCl și hidroxid de fier III - Fe(OH)3 (precipitat brun).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

FeCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Fe(OH)3


Experiment

6. Reacția dintre acetatul de plumb și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: eprubetă, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de acetat de plumb II, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea! Atenție, acetatul de plumb este toxic!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de acetat de plumb II și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat alb.

Concluzia experimentului:

Acetatul de plumb – Pb(CH3COO)2 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în acetat de sodiu – NaCH3COO și hidroxid de plumb II - Pb(OH)2 (precipitat alb).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

Pb(CH3COO)2 + 2NaOH = 2NaCH3COO + Pb(OH)2


Experiment

7. Reacția dintre sulfatul de fier II și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: creuzet, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de sulfat de fier II, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea!

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet puțină soluție de sulfat de fier II și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat verde-gri.

Concluzia experimentului:

Sulfatul de fier II – FeSO4 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în sulfat de sodiu – Na2SO4 și hidroxid de fier II - Fe(OH)2 (precipitat verde).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

FeSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Fe(OH)2


Experiment

8. Reacția dintre sulfatul de zinc și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: eprubetă, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de sulfat de zinc, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea!

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de sulfat de zinc și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat alb.

Concluzia experimentului:

Sulfatul de zinc – ZnSO4 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în sulfat de sodiu – Na2SO4 și hidroxid de zinc - Zn(OH)2 (precipitat alb).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

ZnSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Zn(OH)2


Experiment

9. Reacția dintre sulfatul de cupru II și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: creuzet, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de sulfat de cupru II (piatră vânătă), pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea!

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet puțină soluție de sulfat de cupru II și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat albastru intens.

Concluzia experimentului:

Sulfatul de cupru II – CuSO4 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în sulfat de sodiu – Na2SO4 și hidroxid de cupru II - Cu(OH)2 (precipitat albastru).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2


Experiment

10. Reacția dintre azotatul de argint și hidroxidul de sodiu

Materiale necesare: eprubetă, soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică), soluție de azotat de argint (piatră iadului), pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, hidroxidul de sodiu și azotatul de argint sunt caustice și îți pot produce arsuri în contact cu pielea !

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de azotat de argint și adaugă câteva picături de hidroxid de sodiu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat gri.

Concluzia experimentului:

Azotatul de argint – AgNO3 reacționează cu hidroxidul de sodiu - NaOH și se transformă în azotat de sodiu – NaNO3 și hidroxid de argint - AgOH (precipitat gri).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

AgNO3 + NaOH = NaNO3 + AgOH ↓


VI.6. Reacția dintre un acid cu o sare.

Experiment

11. Reacția dintre sulfatul cupric și acidul clorhidric

Materiale necesare: eprubetă, soluție de sulfat de cupru (piatră vânătă), acid clorhidric, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acidul clorhidric este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea !

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de sulfat de cupru și adaugă câteva picături de acid clorhidric.

  • Ce observi ?

Observaţie

Soluția albastră s-a colorat în verde.

Concluzia experimentului:

Sulfatul de cupru II – CuSO4 reacționează cu acidul clorhidric - HCl și se transformă în clorură de cupru II - CuCl2 și acid sulfuric.

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

CuSO4 + 2HCl = CuCl2 + H2SO4


Experiment

12. Reacția dintre clorura de bariu și acidul sulfuric (reacție de recunoaștere)

Materiale necesare: creuzet, soluție de clorură de bariu, acid sulfuric, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acidul sulfuric este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea ! Atenție, clorura de bariu este toxică !

Descrierea experimentului:

  • Pune în creuzet puțină soluție de acid sulfuric și adaugă câteva picături de clorură de bariu.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat alb.

Concluzia experimentului:

Clorura de bariu – BaCl2 reacționează cu acidul sulfuric - H2SO4 și se transformă în acid clorhidric – HCl și sulfat de bariu - BaSO4 (precipitat alb). Această reacție este folosită în laborator pentru recunoașterea acidului sulfuric și a sărurilor lui, sulfați.

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

BaCl2 + H2SO4 = 2HCl + BaSO4


Experiment

13. Reacția carbonatului de sodiu cu acidul clorhidric (reacție de recunoaștere)

Materiale necesare: eprubetă, carbonat de sodiu, soluție de acid clorhidric, pipetă, chibrit.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acidul clorhidric este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea !

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțin carbonat de sodiu (praf de copt) și adaugă câteva picături de acid clorhidric (poți adăuga și oțet, care este un acid organic).
  • Vino deasupra eprubetei cu un băț de chibrit aprins.
  • Ce observi ?
Observaţie

Reacția este efervescentă și gazul rezultat stinge bățul de chibrit.

Concluzia experimentului:

Carbonatul de sodiu – Na2CO3 reacționează cu acidul clorhidric - HCl și se transformă în clorură de sodiu – NaCl și acid carbonic - H2CO3, care este instabil și se descompune în apă și dioxid de carbon –CO2 , care stinge flacăra chibritului. Reacția dintre un carbonat și un acid este folosită în laborator pentru recunoașterea carbonaților.

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:



Experiment

14. Reacția carbonatului de calciu cu acidul acetic

Materiale necesare: pahar, oțet (soluție de acid acetic), un ou crud.

Descrierea experimentului:

  • Pune în pahar un ou crud și adaugă peste el oțet, cât să îl acopere. Reacția este extrem de lentă. Ține sub observație oul până când acesta rămâne fără coajă.

  • Ce observi ?

Observaţie

Imediat când punem oul în oțet, încep să iasă niște bule din coaja acestuia. După o zi oul a rămas fără coajă și privit în lumină a devenit translucid.

Concluzia experimentului:

Carbonatul de calciu – CaCO3 (componentul principal al cojii de ou) reacționează cu acidul acetic din oțet- CH3COOH și se transformă în acetat de calciu – Ca(CH3COO)2 și acid carbonic - H2CO3, care este instabil și se descompune în apă și dioxid de carbon – CO2.

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:



Observaţie Importantă

Există reacții chimice care nu au loc după niciunul dintre cele patru tipuri de reacții chimice studiate. Aceastea trebuie memorate.

Un astfel de exemplu, ai întâlnit la obținerea clorului din clorat de potasiu și acid clorhidric, la Experimentul nr.17:

KClO3 + 6HCl = KCl + 3H2O + 3Cl2

Avem ca reactanți două substanțe compuse, ca la reacția de schimb, însă reactanții nu schimbă câte un element între ei. În plus, ca produși avem trei substanțe, dintre care două compuse și una simplă.

În următoarele trei experimente vom mai observa astfel de reacții chimice.



VI.7. Reacția dintre o sare cu o sare.

Experiment

15. Reacția dintre clorura de sodiu și azotatul de argint (reacție de recunoaștere)

Materiale necesare: eprubetă, soluție de azotat de argint, soluție de clorură de sodiu, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, azotatul de argint este caustic și îți poate produce arsuri în contact cu pielea !

Descrierea experimentului:

  • Pune în eprubetă puțină soluție de clorură de sodiu și adaugă câteva picături de azotat de argint.

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat alb.

Concluzia experimentului:

Clorura de sodiu – NaCl reacționează cu azotatul de argint - AgNO3 și se transformă în azotat de sodiu – NaNO3 și clorură de argint - AgCl (precipitat alb). Această reacție este folosită în laborator pentru recunoașterea acidului clorhidric și a sărurilor lui, cloruri.

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl ↓


Experiment

15bis. Reacția de schimb dintre o sare de plumb și iodura de potasiu - Ploaia de aur

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, acetat de plumb, iodură de potasiu, apă distilată (deionizată), spirtieră, trepied cu sită de azbest, cântar, termometru, pâlnie, hârtie de filtru.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, acetatul de plumb este toxic și iritant! Atenție când lucrezi cu lichide fierbinți!

Descrierea experimentului: (Partea 1)

  • Cântărește prima dată 2,4 g de iodură de potasiu și pune-le într-un pahar Berzelius. Adaugă apoi în paharul Berzelius 100 ml de apă distilată și amestecă cu o spatulă pentru dizolvarea iodurii de potasiu.

  • Cântărește apoi tot 2,4 g de acetat de plumb și pune-le într-un pahar Berzelius, adaugă 100 ml de apă distilată și amestecă cu o spatulă pentru dizolvarea acetatului de plumb.

  • Adaugă o soluție peste cealaltă.

  • Ce observi ?
Observaţie Partea 1

S-a format un precipitat portocaliu.

Concluzia experimentului:

Acetatul de plumb - Pb(CH3COO)2 reacționează cu iodura de potasiu - KI și se transformă în acetat de potasiu - KCH3COO și iodură de plumb - PbI2 (precipitat portocaliu) .

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

Pb(CH3COO)2 + 2KI = 2KCH3COO + PbI2

Descrierea experimentului: (Partea 2)

  • Încălzește apoi precipitatul obținut (suspensia) cu ajutorul spirtierei, trepiedului și sitei de azbest și amestecă cu o spatulă.

  • Când temperatura suspensiei ajunge la 90 ° (verifică temperatura lichidului cu ajutorul termometrului), stinge spirtiera și toarnă lichidul într-un pahar Erlenmeyer pe gura căruia ai pus pâlnia cu hârtia de filtru. În paharul Erlenmeyer s-a filtrat o soluție de iodură de plumb care se lasă la răcit.

  • Ce observi ?
Observaţie Partea 2

Prin răcire lentă soluția de iodură de plumb recristalizează formând cristale aurii hexagonale de PbI2 (ploaia de aur).


Experiment

15bis2. Reacția de schimb dintre clorura de mercur și iodura de potasiu - Termocromismul iodurii de mercur

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, baghetă, clorură de mercur, iodură de potasiu, apă distilată (deionizată), spirtieră, trepied cu sită de azbest, pâlnie, hârtie de filtru, sticlă de ceas.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor!

Atenție, clorura de mercur este extrem de toxică! Atenție când lucrezi cu surse de foc!

Descrierea experimentului: (Partea 1)

  • Pune 1-2g de de clorură de mercur într-un pahar Berzelius. Adaugă apoi în paharul Berzelius 20 ml apă distilată și amestecă cu bagheta pentru dizolvarea clorurii de mercur.

  • Pune 1-2g de iodură de potasiu într-un pahar Berzelius, adaugă 20 ml de apă distilată și amestecă cu bagheta pentru dizolvarea iodurii de potasiu.

  • Adaugă o soluție peste cealaltă.

  • Ce observi ?
Observaţie Partea 1

S-a format un precipitat portocaliu intens.

Concluzia experimentului:

Clorura de mercur - HgCl2 reacționează cu iodura de potasiu - KI și se transformă în clorură de potasiu - KCl și iodură de mercur - HgI2 (precipitat portocaliu intens).

Este o reacție de schimb, deoarece avem ca reactanți două substanțe compuse, iar ca produși avem tot două substanțe compuse:

HgCl2 + 2KI = 2KCl + HgI2

Descrierea experimentului: (Partea 2)

  • Filtrează precipitatul obținut într-un pahar Erlenmeyer pe gura căruia ai pus pâlnia cu hârtia de filtru. În paharul Erlenmeyer se va filtra clorura de potasiu, iar pe hârtia de filtru va rămâne precipitatul de iodură de mercur.

  • Ia o mică cantitate din acest precipitat de iodură de mercur și pune-o pe o sticlă de ceas.

  • Încălzește apoi sticla de ceas cu precipitatul de iodură de mercur, cu ajutorul spirtierei, trepiedului și sitei de azbest.

  • Ce observi ?
Observaţie Partea 2

Pe măsură ce temperatura crește culoarea precipitatului de iodură de mercur se schimbă din portocaliu intens în galben, fenomen cunoscut sub denumirea de termocromism.

Descrierea experimentului: (Partea 3)

  • Lasă sticla de ceas cu precipitatul de iodură de mercur să se răcească.

  • Ce observi ?

Observaţie Partea 3

Odată cu scăderea temperaturii culoarea precipitatului de iodură de mercur se schimbă din nou, de data aceasta din gaben în portocaliu intens, revenind la culoarea inițială.


VI.8. Reacții atipice.

VI.8.1. Reacția cuprului cu oxiacizi (acid azotic, acid sulfuric).

Există reacții chimice care nu au loc după niciunul dintre cele patru tipuri de reacții chimice studiate. Aceastea trebuie memorate.

Un astfel de exemplu ai întâlnit la obținerea clorului din clorat de potasiu și acid clorhidric .

KClO3 + 6HCl = KCl + 3H2O + 3 Cl2

Avem ca reactanți două substanțe compuse, ca la reacția de schimb, însă reactanții nu schimbă câte un element între ei. În plus ca produși avem trei substanțe, dintre care două compuse și una simplă.

În următoarele două experimente vom observa astfel de reacții chimice.

Experiment

16. Reacția cuprului cu acidul azotic

Materiale necesare: eprubetă, acid azotic concentrat, granule de cupru, pipetă.

Atenție

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor sub nișă!

Atenție, acidul azotic este extrem de caustic ! Atenție, gazul rezultat, dioxidul de azot este extrem de toxic și coroziv!

Descrierea experimentului:

  • În eprubetă pune câteva granule de cupru.

  • Pune cu pipeta câteva picături de acid azotic concentrat peste cupru.

  • Ce observi ?

Observaţie

După puțin timp se degajă un gaz roșu-brun.

Concluzia experimentului:

Cuprul – Cu reacționează la rece cu acidul azotic – HNO3, cu formarea azotatului de cupru II – Cu(NO3)2, apei – H2O și monoxid de azot – NO (gaz incolor). Ca reacție secundară avem oxidarea monoxidului de azot în oxigenul din aer, cu formarea dioxidului de azot – NO2 , numit și hipoazotită (gaz roșu-brun).

3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑ (Această reacție este foarte greu de egalat. Eu rețin coeficienții reactanților și apoi o egalez).

2NO + O2 = 2NO2

Observaţie

Observă faptul că cuprul nu scoate hidrogenul din acizi, deoarece se află după hidrogen în seria activității chimice a metalelor.


Experiment

17. Reacția cuprului cu acidul sulfuric

Materiale necesare: eprubetă, acid sulfuric concentrat, granule de cupru, pipetă, clește de lemn, spirtieră.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de profesor sub nișă!

Atenție, acidul sulfuric este extrem de caustic! Atenție, gazul rezultat, dioxidul de sulf este extrem de toxic și coroziv! Atenție când lucrezi cu surse de foc!

Descrierea experimentului:

  • În eprubetă pune câteva granule de cupru.
  • Pune cu pipeta câteva picături de acid sulfuric concentrat peste cupru.
  • Încălzește eprubeta cu cleștele de lemn, în flacăra spirtierei.
  • Ce observi ?
Observaţie

După puțin timp se degajă un gaz albicios.

Concluzia experimentului:

Cuprul – Cu reacționează la cald cu acidul sulfuric, – H2SO4, cu formarea sulfatului de cupru II – CuSO4, apei – H2O și dioxidului de sulf – SO2 (gaz incolor-albicios).

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2

Observaţie

Observă faptul că, cuprul nu scoate hidrogenul din acizi, deoarece se află după hidrogen în seria activității chimice a metalelor.



VI.8.2 Reacții atipice cu formare de combinații complexe.

VI.8.2.1. Complexul chimic hidroxid de tetraaminodiaquacupru(II) - Reactiv Schweizer.

Experiment

18. Complexul chimic hidroxid de tetraaminodiaquacupru(II) - Reactiv Schweizer

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, spatulă, sulfat de cupru, hidroxid de sodiu, apă distilată (deionizată), amoniac, pâlnie, hârtie de filtru.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Bazele alcaline și acidul sulfuric sunt caustice. Mânuiți-le cu grijă. Soluțiile concentrate de amoniac sunt toxice și produc iritații puternice ale mucoaselor dacă sunt inhalați vaporii. Sulfatul de cupru este toxic pentru mediul acvatic și poate produce iritații.


Descrierea experimentului: (Partea 1)

  • Cântărește 1-2 g CuSO4*5H2O(piatră vânătă) și pune-l într-un pahar Berzelius și adaugă 20 mL apă.

  • Adaugă la acestă soluție 10 mL soluție NaOH .

  • Ce observi ?

Observaţie

S-a format un precipitat gelatinos de culoare albastru deschis – Cu(OH)2.


Descrierea experimentului: (Partea 2)

  • Filtrează precipitatul și pune-l într-un alt pahar și adaugă o soluție concentrată de amoniac NH3 25% până la dizolvarea completă a precipitatului.

Ecuația reacției chimice:

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4

Cu(OH)2(s) + 4 NH3 = [Cu(NH3)4(H2O)2]*(OH)2


Concluzia experimentului:

Complexul de culoare albastru intens: hidroxidul de tetraaminodiaquacupru(II) [Cu(NH3)4(H2O)2]*(OH)2 este cunoscut și sub numele de Reactiv Schweizer.

Reactivul Schweizer este cunoscut pentru capacitatea sa de a dizolva celuloza. O asemenea soluție, conținând celuloză dizolvată, injectată într-o baie acid sulfuric 10% formează o fibră sintetică numită celofibră (sau viscoză) importantă din punct de vedere istoric deoarece a fost prima fibră artificială, produsă de către American Viscose Company, în 1910, în SUA.

Țesăturile din viscoză sunt foarte elastice și rezistente, își păstrează forma și culoarea, nu se deformează, nu se șifonează ușor, se calcă la temeperatură mică, sunt fine și moi, absorb multă umiditate, sunt moi și vaporoase, permit trecerea aerului prin țesătură, nu se scămoșează, nu se decolorează și nu intră la apă.


VI.8.2.2. Reactivul Nessler și identificarea ionilor de amoniu.

Experiment

19. Reactivul Nessler și identificarea ionilor de amoniu

Materiale necesare: 3 pahare Berzelius, spatulă, clorură de mercur, iodură de potasiu, hidroxid de sodiu, apă distilată (deionizată), amoniac soluție, bicarbonat de amoniu alimentar, eprubetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Compușii cu mercur sunt toxici, provoacă leziuni organelor și prezintă pericol pentru mediul acvatic. Clorură de mercur este corozivă și sublimează favorizând intoxicațiile acute. Hidroxidul de sodiu este foarte caustic.


Descrierea experimentului:

  • Pregătește soluția 1, o soluție saturată de HgCl2 dizolvând 1-2 g HgCl2 în 10 mL apă. Pentru a mări solubilitatea clorurii de mercur, poți să o încălzești până la dizolvarea completă. Apoi o lași să se răcească.

  • Pregătește soluția 2, o soluțíe saturată pe care o obții prin dizolvarea a 1-2 g de KI în 10-11 mL apă.

  • Pregătește soluția 3, o soluție de NaOH pe care o prepari dizolvând 2 g NaOH solid în 10 mL apă.

  • Adaugă în picături soluția 2 la soluția 1 până când precipitatul obținut se dizolvă complet și soluția este perfect limpede.

  • Pentru a finaliza obținerea Reactivului Nessler adaugă soluția de NaOH.

  • Pune într-o eprubetă 3-5 mL soluție Nessler și adaugă în picături o soluție ce conține ioni amoniu (NH4Cl, NH4NO3, amoniac soluție, bicarbonat de amoniu alimentar etc.). Se formează un precipitat maroniu care arată prezența ionilor de NH4+.

Ecuațiile de preparare ale Reactivului Nessler:

HgCl2 + 2KI = HgI2 ↓ + 2KCl

HgI2 + 2KI = K2[HgI4]

Ecuația reacției chimice dintre Reactivul Nessler și ionii de amoniu este:

2K2[HgI4] + 4NaOH + NH4+ = HgO*Hg(NH2)I + 3H2O + 7KI + K+

Concluzia experimentului:

Soluția foarte puțin solubilă de HgCl2 (Soluția 1) este tratată cu iodură de potasiu (Soluția 2) generând un precipitat abundent portocaliu de iodură de mercur (II) HgI2. Acest compus este mult mai puțin solubil în apă.

Continuând adăugarea iodurii se formează un complex: tetraiodo mercuratul de potasiu, K2[HgI4], foarte solubil în apă, astfel mediul de reacție devine din ce în ce mai limpede și se decolorează. Când nu se mai pune în evidență o colorație portocalie sinteza complexului este terminată.

Soluția de complex, tratată cu NaOH 5M devine Reactivul Nessler. Acesta dă un precipitat brun cu orice soluție ce conține ioni de amoniu NH4.


VI.8.2.3. Termocromismul tetraiodomercuratului de argint.

Experiment

20. Termocromismul tetraiodomercuratului de argint

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, 1 pahar Erlenmeyer, baghetă, clorură de mercur, iodură de potasiu, azotat de argint, apă distilată (deionizată), spirtieră, trepied cu sită de azbest, pâlnie, hârtie de filtru, sticlă de ceas.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Compușii cu mercur sunt toxici, provoacă leziuni organelor și prezintă pericol pentru mediul acvatic. Clorura de mercur , hidroxidul de sodiu și azotatul de argint sunt corozive. Azotatul de argint este toxic pentru mediu. Atenție când lucrezi cu surse de foc!


Descrierea experimentului: (Partea 1)

  • Pune 1-2g de clorură de mercur într-un pahar Berzelius. Adaugă apoi în paharul Berzelius 10 ml apă distilată și amestecă cu bagheta pentru dizolvarea clorurii de mercur.

  • Pune 1-2g de iodură de potasiu într-un pahar Berzelius, adaugă 10 ml de apă distilată și amestecă cu spatula pentru dizolvarea iodurii de potasiu.

  • Adaugă o soluție peste cealaltă.

  • Ce observi?

Observaţie (Partea 1)

S-a format un precipitat portocaliu intens de iodură de mercur.


Descrierea experimentului: (Partea 2)

  • Suspensia portocalie trateaz-o în continuare cu soluție saturată de iodură de potasiu până obții o soluție limpede de tetraiodomercuratul de argint.

  • Adaugă la aceasta 10mL sol azotat de argint.

  • Ce observi?

Observaţie (Partea 2)

S-a format un precipitat foarte fin galben auriu.

Descrierea experimentului: (Partea 3)

  • Filtrează precipitatul format.

  • Pune pe o sticlă de ceas din precipitatul format pe o sită de azbest și încălzește-l la flacăra unei spirtiere până când precipitatul devine roșiatic. Oprește încălzirea și observă culoarea precipitatului când este din nou rece.

Observaţie (Partea 3)

Precipitatul a revenit la culoarea galbenă.

Ecuațiile reacțiilor chimice:




Concluzia experimentului:

Tetraiodomercuratul de argint Ag2[HgI4] este un solid de culoare galben auriu. Încălzit la peste 50°C devine roșu pentru ca la răcire să redevină galben. Este un compus termosensibil, având proprietatea de termocromism.


VI.8.2.4. Complexul chimic tetrahidroxoaluminat de sodiu.

Experiment

21. Complexul chimic tetrahidroxoaluminat de sodiu

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, spatulă, clorură de aluminiu, hidroxid de sodiu, apă distilată (deionizată), pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Sărurile de aluminiu sunt iritante. Hidroxidul de sodiu este coroziv.


Descrierea experimentului:

  • În primul pahar Berzelius prepară o soluție apoasă de clorură de aluminiu AlCl3.

  • În al doilea pahar Berzelius prepară o soluție de hidroxid de sodiu NaOH

  • Pune cu o pipetă soluția de NaOH în soluția de AlCl3 până la formarea unui precipitat alb gelatinos. Continuă să adaugi, agitând din când, până la dizolvarea precipitatului și obținerea unei soluții incolore limpezi.

Ecuațiile reacțiilor chimice:

AlCl3 + 3NaOH = Al(OH)3 ↓ + 3NaCl

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]

Concluzia experimentului:

O soluție care conține ioni de Al3+ este limpede și incoloră, însă este foarte sensibilă la prezența ionilor de hidroxil HO- când formează un precipitat gelatinos de Al(OH)3 (apariția unei tulbureli).

Hidroxidul de aluminiu Al(OH)3 are un caracter amfoter, reacționând atât cu acizii, cât și cu bazele.

Continuând adăugarea bazei, precipitatul se dizolvă în cele din urmă, soluția devenind incoloră și limpede datorită formării unui complex solubil în apă de tetrahidroxo aluminat de sodiu Na[Al(OH)4].


VI.8.2.5. Complexul chimic tetrahidroxozincat de sodiu.

Experiment

22. Complexul chimic tetrahidroxozincat de sodiu

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, spatulă, sulfat de zinc, hidroxid de sodiu, apă distilată (deionizată), pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Sărurile de zinc sunt dăunătoare pentru mediu. Hidroxidul de sodiu este coroziv.


Descrierea experimentului:

  • În primul pahar Berzelius prepară o soluție apoasă de sulfat de zinc ZnSO4.

  • În al doilea pahar Berzelius prepară o soluție de hidroxid de sodiu NaOH

  • Pune cu o pipetă soluția de NaOH în soluția de ZnSO4 până la formarea unui precipitat alb gelatinos. Continuă să adaugi, agitând din când, până la dizolvarea precipitatului și obținerea unei soluții incolore limpezi.

Ecuațiile reacțiilor chimice:

ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2 ↓ + 2NaCl

Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]

Concluzia experimentului:

O soluție care conține ioni de Zn2+ este limpede și incoloră, însă este foarte sensibilă la prezența ionilor de hidroxil HO- când formează un precipitat gelatinos de Zn(OH)2 (apariția unei tulbureli).

Oxidul și hidroxidul de zinc au proprietăți amfotere, reacționând atât cu acizii, cât și cu bazele.

Continuând adăugarea bazei, precipitatul se dizolvă în cele din urmă, soluția devenind incoloră și limpede datorită formării unui complex solubil în apă de tetrahidroxo zincat de sodiu, Na2[Zn(OH)4].


VI.8.2.6. Complexul chimic hidroxid de diaminoargint (Reactiv Tollens).

Experiment

22. Complexul chimic hidroxid de diaminoargint (Reactiv Tollens)

Materiale necesare: 2 pahare Berzelius, baghetă, spatulă, azotat de argint, hidroxid de sodiu, apă distilată (deionizată), amoniac soluție, pipetă.

warning

Experiment demonstrativ efectuat numai de către profesor!

Azotatul de argint este toxic și caustic și este dăunător pentru mediu. Hidroxidul de sodiu este coroziv. Soluțiile concentrate de amoniac sunt toxice și produc iritații puternice ale mucoaselor dacă sunt inhalați vaporii.


Descrierea experimentului:

  • În primul pahar Berzelius prepară în 10 mL sol AgNO3 0.3M

  • În al doilea pahar Berzelius prepară o soluție de hidroxid de sodiu NaOH.

  • Adaugă cu pipeta sol de hidroxid de sodiu NaOH 3-4M până când apare un precipitat abundent, gri-brun de oxid de argint.

  • Adaugă cu pipeta o soluție concentrată de amoniac 25%, în porțiuni mici, până când se dizolvă complet precipitatul. Aceasta este Reactivul Tollens! Acesta trebuie folosit cât este proaspăt întrucât nu se poate păstra în timp.

Ecuațiile reacțiilor chimice:

2AgNO3 + 2NaOH = Ag2O + 2H2O + 2NaNO3

Ag2O + H2O + 4NH3 = 2[Ag(NH3)2]OH

Concluzia experimentului:

O soluție care conține ioni de Ag1+ este limpede și incoloră, însă este foarte sensibilă la prezența ionilor de hidroxil HO- când formează un precipitat gri-brun de Ag2O.

În primă instanță va precipita hidroxid de argint ce se prezintă sub forma unei mase insolubile de culoare albă. Aceasta se va brunifica foarte repede, deoarece hidroxidul de argint este instabil și trece în oxid de argint, mult mai stabil și de culoare brun-inchisă.

Oxidul de argint are proprietăți amfotere, reacționând atât cu acizii, cât și cu bazele. Se adăugă amoniac până când precipitatul se dizolvă și soluția devine limpede, caz în care spunem că s-a format hidroxidul de diaminoargint, numit și reactiv Tollens. Reactivul Tollens este utilizat pentru fabricarea oglinzilor și în chimia organică la oxidarea diferitelor substanțe, așa cum sunt aldehidele sau glucoza.



VI.9. Sinteză recapitulativă - Reacția de schimb.

important

Reacția de schimb (dublă înlocuire) este reacția prin care două substanțe compuse își schimbă între ele două elemente chimice.

  • Ca reactanți avem două substanțe compuse (AB și CD), iar ca produși avem tot două substanțe compuse (AD și CB).

  • Primul element din substanța compusă ia locul primului element din a doua substanță compusă, iar primul element din a doua substanță compusă ia locul primului element din prima substanță compusă. Deci primele elemente ale celor două substanțe compuse schimbă locul între ele și de aceea se mai numește și reacție de dublă înlocuire.

Ca tipuri de reacții de dublă înlocuire avem reacția dintre:

1) oxid metalic + acid = sare + apă

CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O


2) oxid nemetalic + bază = sare + apă

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O


3) bază + acid = sare + apă

2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O


4) sare solubilă + bază solubilă = sare + bază insolubilă (precipitat)

FeCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Fe(OH)3

Pb(CH3COO)2 + 2NaOH = 2NaCH3COO + Pb(OH)2

FeSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Fe(OH)2

ZnSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Zn(OH)2

CuSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cu(OH)2

AgNO3 + NaOH = NaNO3 + AgOH ↓


5) sare + acid = sare + acid mai slab

CuSO4 + 2HCl = CuCl2 + H2SO4

BaCl2 + H2SO4 = 2HCl + BaSO4



6) sare solubilă + sare solubilă = sare + sare

NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl ↓



VI.10. Calcule stoechiometrice cu randament.

Problemă model

1) Într-un pahar Berzelius care conține o soluție de azotat de zinc, se adaugă 50 g sol. NaOH 16%. Precipitatul format, spălat și uscat cântărește 9,5 g. Calculează randamentul de transformare a NaOH în Zn(OH)2.

  • Calculăm masa de NaOH din soluția dată :

100 g sol NaOH………16 g NaOH

50 g sol NaOH……….x g NaOH

x = 8 g NaOH

  • Calculăm masele molare a NaOH și Zn(OH)2 :

μ NaOH =1 ∙ ANa + 1 ∙ AO + 1 ∙ AH = 23 + 16 + 1= 40 g/mol

μ Zn(OH)2 = 1 ∙ AZn + 2 ∙ AO + 2 ∙ AH = 65 +2 ∙ 16 + 2 ∙ 1 = 99 g/mol

  • Scriem reacția chimică și apoi o egalăm (scriem ecuația chimică):
  • Calculăm randamentul reacției:




VI.11. Calcule stoechiometrice cu reacții în cascadă.

Problemă model

1) Se arde 400 g pucioasă (sulf) cu 80% puritate. Produsul rezultat se barbotează în 720 mL apă, rezultând o substanță care înroșește hârtia de turnesol. În vas se introduce o soluție de hidroxid de sodiu (sodă caustică) 40%.

Se cere:

a) Ce volum de oxigen s-a consumat pentru arderea sulfului ?

b) Masa substanței rezultată din a doua reacție chimică.

c) Cantitatea de sodă caustică, de sare și apă rezultate din a treia reacție chimică.

d) Cantitatea de apă rămasă în vas.

e) Concentrația procentuală de masă a soluției finale de sare .

Rezolvare :

a) Calculăm cantitatea de sulf pur:



  • Calculăm masa de SO2 obținută din a II-a reacție:


b) Scriem a II-a reacție chimică, calculăm masele molare ale H2O și H2SO3, punem datele problemei pe ecuație și calculăm necunoscutele:

μ H2O = 2 ∙ AH + 1 ∙ AO = 2 ∙ 1 + 1 ∙ 16 = 18 g/mol

μ H2SO3 = 2 ∙ AH + 1 ∙ AS + 3 ∙ AO = 2 + 32 + 48 = 82 g/mol



c) Scriem a III-a reacție chimică, calculăm masele molare ale NaOH, Na2SO3, punem datele problemei pe ecuație și calculăm necunoscutele:

μ NaOH = 1 ∙ ANa + 1 ∙ AO + 1 ∙ AH = 1 ∙ 23 + 1 ∙ 16 + 1 ∙ 1 = 40 g/mol

μ Na2SO3 = 2 ∙ ANa + 1 ∙ AS + 3 ∙ AO = 46 + 32 + 48 = 126 g/mol



d) Apa rămasă în vas o calculăm adunând

  • Apa pusă în a II-a reacție și neconsumată :

    • 720 mL apă cântărește 720 g apă deoarece apa are densitatea de 1g/1mL.

    • mapă1 = 720g – 180 = 540 g apă care nu a reacționat cu SO2 (în exces).

  • Apa din soluția de NaOH de concentrație 40% :



  • Apa rezultată din a III-a reacție :

    • mapă3 rezultată din reacția a III-a = 360 g

    • mapă vas = 540 g + 1200 g + 360 g = 2100 g apă rămasă în vas.


e) Pentru a calcula concentrația soluției de sare (Na2SO3), calculăm masa soluției și apoi aplicăm formula concentrației :



Problemă model

2) Scrie produșii de reacție (inclusiv denumirile lor) corespunzătoare literelor a-d și apoi scrie ecuațiile chimice ale acestor reacții:



Rezolvare:





Problemă model

3) Apa dură are un conținut ridicat de săruri solubile de calciu și de magneziu, cu efecte negative atât în activitatea industrială, cât și în gospodărie. Pentru înlăturarea sărurilor de calciu și de magneziu se poate folosi carbonatul de sodiu, procedeu numit dedurizarea apei dure.

a) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice dintre carbonatul de sodiu și sulfatul de calciu, respectiv clorura de magneziu.

b) Calculează masa totală de carbonat de sodiu necesară pentru a reacționa cu 150 mg de sulfat de calciu și cu 100 mg de clorură de magneziu, care se află într-o probă de apă dură.

Rezolvare:

  • Calculăm masele molare ale substanțelor subliniate:

    • μ CaSO4 = 1 ∙ ACa + 1 ∙ AS + 4 ∙ AO = 40 + 32 + 64 = 136 mg/mol

    • μ Na2CO3 = 2 ∙ ANa + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 46 + 12 + 48 = 106 mg/mol

    • μ MgCl2 = 1 ∙ AMg + 2 ∙ ACl = 24 + 71 = 95 mg/mol

  • Scriem ecuațiile chimice:




  • Calculăm necunoscutele x și y:
Observații

Apa dură este motivul pentru care pe robinetele din casa ta apar urme albicioase, iar unele electrocasnice brusc nu mai funcționează. Aceste lucruri se întâmplă deoarece apa dură conține cantități mari de săruri de calciu și de magneziu, iar acestea se depun pe obiectele cu care intră în contact.

Poți recunoaște ușor apa dură dacă intri în contact cu ea. Dacă vei încerca să bei o astfel de apă, vei observa imediat că are un gust neobișnuit. În plus, dacă atunci când te speli pe mâini cu săpun acesta pur și simplu nu face spumă e foarte posibil ca apa de la robinet pe care o folosești să fie una dură.

Apa dură duce în timp la depunerea de piatră pe instalațiile din casa ta, adică pe robinete, chiuvetă, furtun de duș și pe altele care intră în contact cu ea. Cele mai multe efecte ale apei dure le vei observa în spatiul din baie: pereții de sticlă ai cabinei de duș și faianța vor avea de suferit dacă apa de la robinet conține o cantitate mare de săruri pentru că, în timp, acestea își vor pierde din luciu și se vor mătui.



Dacă folosești apă dură în activitățile tale zilnice, trebuie să știi că:

  • Apa dură afectează instalațiile sanitare, în timp, conductele se pot înfunda din cauza depunerilor de calcar și vei fi nevoit să le înlocuiești;

  • Apa dură afectează sănătatea, pot fi afectați rinichii (nisip sau pietre la rinichi), dantura (apariția tartrului), deteriorează părul și pielea, deteriorează hainele, determină apariția depunerilor de calcar în interiorul unor electrocasnice (mașina de spălat).

important

Duritatea apei se exprimă în grade de duritate. Un grad de duritate reprezintă convențional o anumită concentrație de săruri, exprimată sub forma unor compuși de calciu.

Formula pentru transformări este:

1°dH=17,5 ppm și în miligrame/litru prin raportul 1ppm=1mg/l

important

Tipurile de apă dură sunt:

  • Apă ușor dură – între 1 și 3,5°dH , 17,5 ppm ≈ 1mg/l săruri de calciu

  • Apă dură moderată – între 3,5 și 122 ppm≈ 7mg/l săruri de calciu

  • Apă cu duritate crescută – între 7 și 15°dH , 262 ppm ≈ 15mg/l săruri de calciu

  • Apă foarte dură – peste 15°dH, 360 ppm≫ 20 mg/l săruri de calciu.

În București apa este moderat de dură. De exemplu, pentru sectorul 2 duritatea apei este 7.6 grade germane – probă prelevată din B-dul Barbu Văcărescu.

important

Dedurizarea apei se poate face prin mai multe metode:

  • prin fierberea apei, carbonații acizi se transformă în carbonați neutri, insolubili, care pot fi îndepărtați prin filtrare;

  • duritatea permanentă se îndepărtează prin adăugarea de carbonat de sodiu sau var în apa dură:

    • CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4

    • MgSO4 + Ca(OH)2 = CaSO4↓ + Mg(OH)2



VI.12. Probleme recapitulative - Reacția de schimb.

Problemă model cu calculul concentrației soluției de sare rezultată

1. Ce concentrație are soluția de sare obținută în urma reacției dintre 210 g soluție carbonat de magneziu 20% cu o soluție de acid sulfuric 40% ? Se dau masele atomice: AS = 32, AO = 16, AC = 12, AH = 1, AMg = 24.

Rezolvare:

  • Scriem ecuația reacției chimice:


  • Calculăm masele molare ale substanțelor subliniate:

μ MgCO3 = 1 ∙ AMg + 1 ∙ AC + 3 ∙ AO = 24 + 12 + 48 = 84g/mol

μ H2SO4 = 2 ∙ AH + 1 ∙ AS + 4 ∙ AO = 2 + 32 + 64 = 98 g/mol

μ MgSO4 = 1 ∙ AMg + 1 ∙ AS + 4 ∙ AO = 24 + 32 + 64 = 120 g/mol

μ H2O = 2 ∙ AH + 1 ∙ AO = 2 + 16 = 18 g/mol

  • Calculăm cantitatea de carbonat de magneziu din soluția dată:


  • Scriem ecuația reacției chimice, scriem datele problemei pe ecuație:


  • Calculăm masa de H2SO4 conform ecuației chimice:


  • Calculăm masa de MgSO4 conform ecuației chimice:


  • Calculăm masa de H2O conform ecuației chimice:


  • Calculăm masa soluției de H2SO4 din formula concentrației:


  • Calculăm masa de apă din soluția de H2SO4

mapă 2 = 122,5g – 49g = 73,5 g apă

  • Calculăm masa de apă din soluția de MgCO3:

mapă 3 = 210g – 42g = 168 g apă

  • Calculăm masa de apă totală care va dizolva MgSO4 obținut din reacție:

mapă totală = mapă 1 + mapă 2 + mapă 3 = 9g + 168g + 73,5g = 250,5 g apă

  • Calculăm masa de soluție de MgSO4:

ms2 = mapă totală + md2 = 250,5 g apă + 60g MgSO4 = 310,5 g sol MgSO4

  • Calculăm concentrația soluției de MgSO4:


Problemă model cu ecuațiile chimice pentru obținerea oxizilor, acizilor, bazelor și sărurilor

2. Scrie ecuațiile chimice și tipul fiecărei reacții chimice:

2.1. Obținerea oxizilor:

  • 2.1.A. Metal / nemetal + oxigen = oxid metalic / oxid nemetalic (Reacție de combinare)

    • 3Fe + 2O2 = Fe3O4

    • S + O2 = SO2

  • 2.1.B. Descompunerea carbonaților = oxid metalic + oxid nemetalic (Reacție de descompunere)

    • MgCO3 = MgO + CO2
  • 2.1.C. Deshidratarea unor oxiacizi / hidroxizi = apă + oxid (Reacție de descompunere)

    • H2SO3 = H2O + SO2

    • Cu(OH)2 = H2O + CuO

  • 2.1.D. Reacția dintre un oxid metalic + Al = oxid de aluminiu + metal (Reacție de substituție)

    • Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe


2.2. Obținerea acizilor:

  • 2.2.A. Oxid nemetalic + apă = oxiacid (Reacție de combinare)

    • SO2 + H2O = H2SO3

    • CO2 + H2O = H2CO3

  • 2.2.B. Acid tare + sare = acid mai slab + sare (Reacție de schimb)

    • 3H2SO4 + 2Na3PO4 = 2H3PO4 + 3Na2SO4


2.3. Obținerea bazelor:

  • 2.3.A. Metal alcalin + apă = bază alcalină + hidrogen (Reacție de substituție)

    • 2Na + 4H2O = 2NaOH + H2
  • 2.3.B. Soluție sare + bază alcalină = sare + bază (Reacție de schimb)

    • Zn3(PO4)2 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3Zn(OH)2
  • 2.3.C. Oxid metalic + apă = hidroxid (Reacție de combinare)

    • K2O + H2O = 2KOH


2.4. Obținerea sărurilor:

  • 2.4.A. Metal + nemetal = sare (Reacție de combinare)

    • 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
  • 2.4.B. Acid + bază = sare + apă (Reacție de schimb)

    • 3H2SO4 + 2Al(OH)3 = Al2(SO4)3 + 6H2O
  • 2.4.C. Oxid nemetalic (oxid acid) + bază = sare + apă (Reacție de schimb)

    • CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O
  • 2.4.D. Oxid metalic (oxid bazic) + acid = sare + apă (Reacție de schimb)

    • 3Na2O + 2H3PO4 = 2Na3PO4 + 3H2O
  • 2.4.E. Acid + sare = acid + sare (Reacție de schimb)

    • 6HCl + Fe2S3 = 2FeCl3 + 3H2S
  • 2.4.F. Bază + sare = bază + sare (Reacție de schimb)

    • 2Al(OH)3 + 3HgI2 = 3Hg(OH)2↓ + 2AlI3


VI.13. Exerciții recapitulative - Reacția de schimb.

Exerciții recapitulative - Reacția de schimb.

1. Scrie ecuațiile chimice și tipul fiecărei reacții chimice :

a) Al + Fe2O3 => Fe + Al2O3

b) Na2O + H3PO4 => Na3PO4 + H2O

c) Fe + F2 => FeF3

d) H2CO3 => H2O + CO2

e) NH3 + H2O => NH4OH

f) MgCO3 => MgO + CO2

g) Zn(OH)2 + HNO3 => Zn(NO3)2 + H2O

h) NiO + C => Ni + CO2


2. Scrie substanțele lipsă în locurile punctate, apoi ecuațiile chimice și tipul fiecărei reacții chimice:

a) KOH + Al2(CO3)3 => ........ + Al(OH)3

b) Zn + HNO3 => Zn(NO3)2 + ........

c) Zn + ....... => ZnO

d) ........ => CaO + CO2


3. Scrie produșii de reacție (inclusiv denumirile lor) corespunzătoare literelor a-d și apoi scrie ecuațiile chimice ale acestor reacții:




4. Scrie produșii de reacție (inclusiv denumirile lor) corespunzătoare literelor a-d și apoi scrie ecuațiile chimice ale acestor reacții:




5. Se dă următoarea cascadă de reacții chimice. Descoperă substanțele corespunzătoare literelor de la a la h, scrie ecuațiile acestor reacții și tipul fiecărei reacții chimice.




6. 300g sol hidroxid de magneziu 20% reacționează cu o soluție de acid azotic 30%. Care este concentrația soluției de sare obținută ?



VI.14. Test de autoevaluare - Reacția de schimb.

Test de autoevaluare - Reacția de schimb.

1. Scrie substanțele lipsă în locurile punctate, apoi ecuațiile chimice: -2p

a) ZnO + HBr = ...... + H2O

b) CO2 + Mg(OH)2 = MgCO3 + .....

c) HgCl2 + NaOH = NaCl + ......

d) CuS + HI = CuI2 +.....


2. Se dă următoarele reacții chimice: -2p

a) Identifică substanțele notate de la litera a până la i.

b) Scrie ecuațiile reacțiilor chimice din această schemă.


3. Ce cantitate de precipitat se obține prin reacția dintre sulfat de cupru și 30 g soluție 40% de hidroxid de potasiu? -2p

Se dau masele atomice: AS = 32, AO = 16, ACu = 64, AH = 1, AK = 39.


4. Ce concentrație are soluția de sare obținută în urma reacției dintre 265 g sol carbonat de sodiu 20% cu o soluție de acid sulfuric 24,5%? -2p

Se dau masele atomice: AS = 32, AO = 16, AC = 12, AH = 1, ANa = 23.


Oficiu: -2p