ГДЗ Химия 9 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §9 МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДЕ. ПОНЯТИЕ О МЕТАЛЛУРГИИ
Во всех упражнениях
красным цветом приводится решение,
а фиолетовым ― объяснение.
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1 Какие металлы называют благородными? Металлы, изделия из которых выглядят красиво, имеют поразительную химическую стойкость: на них не действуют растворы кислот и щелочей; они не корродируют, не разрушаются на воздухе. 
Основные благородные металлы — золото, серебро, платина, а также ближайшие «соседи» платины по группе — палладий, иридий, родий, рутений, осмий.
Чем обусловлена возможность их существования в природе в свободном состоянии? Это химически малоактивные металлы, которые c трудом образуют химические соединения.

Упражнение 2. Что такое металлургия? Отрасль науки и промышленности, которая занимается получением металлов и сплавов, называется металлургией (от греч. металлон — шахта, рудник и эргон — работа).
Какие способы получения металлов из природного сырья вы знаете? Различают пирометаллургию, гидрометаллургию и электрометаллургию.
Назовите черты сходства и различия в разных видах металлургии?
Сходство: для получения металлов используют процес восстановления их к нулевой степени окиснения.
Различие:  металл восстанавливают разным способом.
В пирометаллургии для получения металла руду нагревают с подходящим восстановителем: углеродом (коксом), водородом или более активным металлом.
С + O2= СO2
СO2 + С = 2СО
2O2 + ЗСО = 2Fе + ЗСO2

или
WO3 + ЗН2 = W + ЗН2O
или
Сг2O3 + 2Аl = 2Сг + Аl2O3

В гидрометаллургии природное соединение металла предварительно переводят в раствор действием подходящего реагента, а затем катионы металла в растворе восстанавливают более активным металлом или электрическим током.
СuО + Н2SO4 = СuSO4 + Н2O
Fе + СuSO4 = FeSO4 + Сu
В электрометаллургии, пропустив электрический ток через расплавы соединений активных металлов, получают эти металлы в свободном состоянии.
2КСl (распл.) → 2K + Cl2

ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнения реакций, соответствующие следующим схемам превращений:
а) Сu2O + С Сu + СО
Сu2О + С = 2Сu + СО
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Cu2+1O + C0 → Cu0 + C+2O
C0 - 2е → C+2          |2|2|1 ―  процесс окисления
Cu+1 + 1e → Cu0     |1|   |2  ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы углерода и меди. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 1. Это число 2, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 1, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов углерода и меди. Множители 1 и 2 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элементов углерода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 1 (который обычно не пишем) перед формулой двух соединений углерода (C, CО),  а поскольку различным является индекс элемента меди ― ставим коэффициент 2 перед формулой меди:
Cu2O + C → 2Cu + CO. При неообходимости подбираем коэффициенты для остальных соединений.  
В приведённой реакции углерод — восстановитель, а оксид меди (I) (за счёт атомов меди в степени окисления +1) — окислитель.

б) Fе2О3 + СО → Fe + СO2
Fe2O3 + 3СO = 2Fe + 3СО2
Схема окислительно-восстановительной реакции.
Fe2+3O3 + C+2O → Fe0 + C+4O2
C+2 - 2е → C+4          |2|6|3 ―  процесс окисления
Fe+3 + 3e → Fe0       |3|2  ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы углерода и железа. Находим наименьшее общее кратное для чисел 2 и 3. Это число 6, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 2 и 3, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов углерода и железа. Множители 3 и 2 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и одинаковыми являются индексы элементов углерода в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому ставим коэффициент 3 перед формулой двух соединений углерода (CО, CО2),  а поскольку различным является индекс элемента железа ― ставим коэффициент 2 перед формулой железа:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2При неообходимости подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции угарный газ (за счёт атомов углерода в степени окисления +2) — восстановитель, а железная окалина (за счёт атомов железа в степени окисления +3) — окислитель.

в) V2O5 + Аl →  Аl2O3 + V
3V2O5 + 10Al = 5Al2O3 + 6V
Схема окислительно-восстановительной реакции.
V2+5O5 + Al0 → Al2+3O3 + V0
2Аl0 - 6е → 2Al+3       |6|30|5 ―  процесс окисления
V+5 + 5e → V0           |5|   |6  ―  процесс восстановления

Проводим вертикальную черту и пишем за ней число электронов, которые отдали и присоединили атомы алюминия и ванадия. Находим наименьшее общее кратное для чисел 6 и 5. Это число 30, которое записываем за второй вертикальной чертой посередине, и поделив его поочередно на 5 и 6, записываем результат за третьей чертой в строках, касающихся элементов алюминия и ванадия. Множители 5 и 6 являются искомыми коэффициентами. Поскольку элементы изменили степень окисления полностью (в правой части схемы эти элементы ни в одном веществе не проявляют такую же степень окисления, как в исходном веществе) и разными являются индексы элементов в формуле исходного вещества и продукта реакции, поэтому коэффициент 5 ставим перед формулой оксида алюминия, т.к. относится к двум атомам алюминия, а коэффициэнт 6 - перед формулой ванадия:
V2O5 + Аl →  5Аl2O3 + 6V
Подбираем коэффициенты для остальных соединений.
В приведённой реакции алюминий — восстановитель, а оксид ванадия (V) (за счёт атомов ванадия в степени окисления +5) — окислитель.

Упражнение 2 Напишите уравнения электролиза расплавов:
а) хлорида калия;
KCl → K+ + Cl-
Катод: K+ +1e→ K0      |1|2|2
Анод: 2Cl- -2e→ Cl20   |2| |1
2K+ + 2Cl- → 2К0 + Cl20
или

2KCl (распл.) → 2К + Cl
2
б) бромида натрия;
NaBr → Na+ + Br-
Катод: Na+ +1e→ Na0   |1|2|2
Анод: 2Br- -2e→ Br20   |2| |1
2Na+ + 2Br- → 2Na0 + Br20
или

2NaBr (распл.) → 2Na + Br
2
в) хлорида магния.
MgCl2 → Mg2+ + 2Cl-
Катод: Mg2+ +2e→ Mg0    |2|2|1
Анод: 2Cl- -2e→ Cl20       |2| |1
Mg2+ + 2Cl- → Mg0 + Cl20
или

MgCl2 (распл.) → Mg + Cl2

Упражнение 3. Какой из железосодержащих минералов предпочтительнее использовать для получения железа с точки зрения содержания в руде нужного элемента: пирит FeS2, лимонит Fе2O3•2Н2O, магнетит Fе3O4, гематит Fе2O3? Ответ обоснуйте, рассчитав массовую долю железа в указанных соединениях.
Mr(FeS2)=Ar(Fe)+2•Ar(S)=56+2•32=120
ω(Fe)=(Ar(Fe)/Mr(FeS2))•100%=(56:120)•100%=46,7%

Mr(Fe2O3•2H2O)=2•Ar(Fe)+3•Ar(O)+2(2Ar(H)+Ar(O))=2•56+5•16+41=196
ω(Fe)=(2Ar(Fe)/Mr(Fe2O32H2O))•100%=(2•56:196) •100%=57,1%

Mr(Fe3O4)=3•Ar(Fe)+4•Ar(O)=3•56+4•16=232
ω(Fe)=(3Ar(Fe)/Mr(Fe3O4))•100%=(3•56:232) •100%=72,4%

Mr(Fe2O3)=2•Ar(Fe)+3•Ar(O)=2•56+3•16=160
ω(Fe)=(2Ar(Fe)/Mr(Fe2O3))•100%=(2•56:160) •100%=70%

Ответ: самая большая в соединении магнетит 

Упражнение 4. Массовая доля сульфида цинка в руде сфалерит составляет 42%. Рассчитайте, какую массу цинка можно получить из 1 т такой руды.
Дано: m(руды)=1 т, ω(ZnS)=42%
Найти: m(Zn)—?
Решение.
1.
Рассчитаем массу сульфида цинка ZnS в руде:
m(ZnS)=(ω(ZnS)•m(руды)):100%=(42%•1 т):100%=0,42 т=420 кг

2. Рассчитаем массовую долю цинка в сульфиде цинка:
Mr(ZnS)=Ar(Zn)+Ar(S)=65+32=97
ω(Zn)=(Ar(Zn):Mr(ZnS))100%=(65:97)100%=67%

3.
Рассчитаем массу цинка в сульфиде цинка:
m(Zn)=(ω(Zn)•m(ZnS)):100%=(67%•420 кг):100%=281 кг
Ответ: 281 кг цинка


Упражнение 5. В состав минерала халькопирита входят медь (массовая доля 34,78%), железо (массовая доля 30,44%) и сера (массовая доля 34,78%). Определите формулу минерала.
Дано: соединение CuхFeуSz, ω(Cu)=34,78%, ω(Fe)=30,44%, ω(S)=34,78%
Найти: формулу CuxFeySz-?
Решение

1-й способ
Находим соотношение атомов меди, железа и серы в соединении как деление числовых значений массовых долей химических элементов, входящих в состав данного соединения, на их относительные атомные массы:
х:у:z=ω(Cu)/Ar(Cu) : ω(Fe)/Ar(Fe) : ω(S)/Ar(S)=34,78/64: 30,44/56: 34,78/32=0,54:0,54:1,08
Если соотношение между атомами выражено не целыми, а дробными числами, то считаем, что меньшее число (0,54) равно единице и большее число делим на него:
х:у:z=0,54/0,54 : 0,54/0,54 : 1,08/0,54=1:1:2, следовательно формула имеет вид CuFeS2

2-й способ
В 100 г минерале калькопирита масса атомов меди составляет 34,78 г, атомов железа ― 30,44 г, а атомов серы - 34,78 г.  Рассчитываем соотношение индексов в формуле (соотношение количеств вещества элементов):
х:у:z=ʋ(Сu):ʋ(Fe):ʋ(S)=m(Cu)/M(Cu) : m(Fe)/M(Fe) : m(S)/M(S)=34,78/64: 30,44/56: 34,78/32=0,54:0,54:1,08
Если соотношение между атомами выражено не целыми, а дробными числами, то считаем, что меньшее число (0,54) равно единице и большее число делим на него:
х:у:z= 0,54/0,54 : 0,54/0,54 : 1,08/0,54=1:1:2, следовательно формула имеет вид CuFeS2

Ответ: CuFeS2
%USERNAME%, оставишь комментарий?
Имя:*
E-Mail:


В каком классе вы учитесь?