Основні показники. Визначення масової частки кожного з гідроксидів у вихідному розчині

Оксид барію відомий як сполука барію та кисню. У письмовому позначенні у складі хімічних формул оксид барію позначається як ВаО. У низці хімічних реакцій виступає оксидом основного виду. Допустимо і елементарний візуальний аналіз речовини відповідно до стандартних умов, де ВаО представлений у вигляді безбарвних кристалів з кубічною формою гратами.

Оксид барію входить до елементів, що відносяться до підгрупи IV, тобто до неорганічних основ, представлених оксидами, гідроксидами і пероксидами металів. Будь-яка з підстав даного виду є сполукою, де явно виражена наявність гідроксильного радикала (OH). Такі підстави реагують із кислотою, внаслідок чого характерне утворення солей.

Сировина, що переважно використовується при отриманні барію, застосовується у вигляді бариту або, що рідше, вітриту. Реакція отримання оксиду барію - це реакція відновлення мінералів з допомогою кам'яного вугілля, коксу чи газу природного походження. Власне саме в результаті взаємодії даних речовин відбувається стабільне отримання сульфіду і оксиду барію.

Основні рівняння реакцій оксиду барію

Реакція взаємодії металевого барію та кисню, в результаті якої відбувається утворення оксиду барію: 2 + О2 → 2ВаО. У подібному типі реакції забезпечується отримання не тільки оксиду, а й пероксиду барію: + О2 → О2;

Реакція розкладання карбонату барію за умови обов'язкового нагрівання, де отримання оксиду барію супроводжується виділенням вуглекислого газу: СО3 → ВАО + СО2. Існує зворотна реакція оксиду барію та оксиду вуглецю (IV) за умов кімнатної температури;

Реакція розкладання нітрату барію за умов нагрівання, де отриманими речовинами є оксид барію, оксид азоту та кисень: 2Ba(NO3)2 → 2BaO + 4NO2 + O2;

Реакція гідроксиду барію і оксиду сірки (IV): (НО)2 + 2SО2 → (НSО3)2, де результатом взаємодії речовин стає утворення (НSО3)2).

Отримання металевого барію можливе і з проведенням реакції відновлення. Головне, який оксид використовувати реакції додатково. Наприклад, найбільш яскрава реакція – це хімічна реакція за участю оксиду алюмінію:

3ВаО + 2Аl → 3Ва + Аl2О3

Крім цього, гарантоване отримання барію забезпечується за допомогою електролізу суміші хлориду барію та кальцію в розплавленому стані.

Ступінь розчинності

Розчинність оксиду барію визначається реакції даної речовини з водою. У цьому випадку, виходячи з даних рівняння взаємодії:

ОО + Н2О = (ОН)2,

Де оксид барію – це оксид основного типу.

Отже такому оксиду буде відповідати основа - (ОН)2. Звіряючи отримані дані з таблицею розчинності речовин неважко визначити, що цей вид підстав відноситься до розчинних і підтверджує той факт, що реакція цілком здійсненна.

Природні джерела речовини

• . Земна кора, де маса речовини становить 0,05%;
• . Морська вода, де середня величина вмісту барію становить 0,02 мг/л.

Області застосування оксидів основного типу

Будь-яке їх хімічних сполук цієї групи широко застосовується у різних галузях сучасної промисловості. Відповідно до короткої класифікації речовин, можна визначити наступне розмежування використання оксидів (калію, магнію, барію, алюмінію):

• . Оксид калію. Широко застосовується у виробництві добрив мінерального типу, що використовуються в аграрному господарстві;
• . Оксид натрію. Незамінний у хімічній промисловості для одержання гідроксиду натрію;
• . Оксид барію. Застосуємо як каталізатор у здійсненні хімічних реакцій;
• . Оксид магнію. Область застосування – харчова промисловість (у вигляді добавки Е530).

Визначення хімічних властивостей речовини практично

Яскраво протікає реакція взаємодії оксиду барію і води, внаслідок чого відзначається утворення лугу з паралельним виділенням тепла: ОО + Н2О → (ОН)2.

Взаємодіє оксид барію і з кислотними оксидами, в результаті чого характерно утворення солей: СО + СО2 → СО3, СО + SО3 → SO4↓, де оксид барію вступає в реакцію з триоксидом сірки;

Реакція взаємодії ВаО з кислотами, де забезпечується підсумкове освіту солей і води: ОО + Н2Сl → Сl2 + Н2О, ОО + Н2SО4 → SО4↓ + Н2О. Протягом подібної реакції між оксидом барію та сірчаною кислотою (у розведеному вигляді) результатом стає утворення сульфату барію та води.

Також варто звернути увагу на реакцію оксиду барію з соляною кислотою: ВаО + 2НСl (за обов'язкової умови розведеного стану) → ВаСl2 + Н2О, де результатом реакції забезпечено утворення хлориду барію BaCl2 і води H2O.

Опис фізичних властивостей ВаО

Існує у твердому стані. Безпосередньо сам барій відрізняється характерним сріблясто - білим відтінком, досить пластичний, через що відноситься до ковких металів.

• . Розмір молярної маси оксиду барію, гр/моль: 153, 3394;
• . За густиною речовина характеризується такими показниками, за умови температурного режиму в 20 °C: 5, 72;
• . Розчинність у воді, тобто показник Кs, за умови температури 20° С = 1,5 г/100 г;

Особливості гідроксиду та пероксиду барію

Гідроксид барію позначається як Ba(OH). Застосовується у вигляді кристалоподібних пластин білого кольору або у стані розчину, більш відомого як баритова вода. Популярний у скляному виробництві, наприклад, для створення та розробки непроникного скла для рентгенівських установок. Також використовується у виробництві керамічних виробів, у процесах очищення води та у виробництві гідроксиду калію.

Пероксид барію, що позначається як BaO, виходить шляхом нагрівання оксиду барію в повітряному просторі з характерною відсутністю діоксиду вуглецю.

Застосування

Вихід ВаО досить низький, відповідно, враховуючи його невисоку вартість, він має підвищений попит у роботах з покриття катодів, що входять до електронно-вакуумних приладів, на елементах телевізійних пристроїв і осцилографічних трубок. Відомі та інші сфери активного застосування:

• . Виробництво антикорозійних матеріалів;
• . Товари з категорії сегнето- та п'єзо-електрики;
• . Виготовлення оптичних приладів, таких як призми, лінзи та інші;
• . Піротехнічні вироби з метою фарбування полум'я заряду зеленого кольору;
• . Галузь атомно-водневої та ядерної енергетики;
• . У складі фторіонних акумуляторних батарей як електролітний компонент;
• . При розробці та виробництві медичного обладнання.

Зберігання

Умови відповідного зберігання ВаО мають на увазі повну відсутність будь-яких легко займистих речовин. Також виключені у близькому зберіганні та знаходженні відновлювальні агенти, метали у порошкоподібному стані. Категорично забороняється паралельне перебування будь-яких продуктів харчування та сільськогосподарських тварин кормів.

Особливі позначення на упаковці

Повністю виключено одночасне транспортування з харчовими продуктами, косметичною продукцією, тваринними кормами та будь-якими водними організмами. Весь матеріал, що транспортується, повинен бути позначений такими символами:

• . Хn, що позначає подразнювальну дію зазначених речовин;
• . R, з числовим значенням 20/22, що говорить про небезпеку при вдиху та у разі ковтання;
• . S, з числовим значенням 17, що наказує поранення речовини в максимальній віддаленості від пально - мастильних матеріалів;
• . S, з числовим значенням 28, що вказує на негайне промивання, у разі попадання на поверхню шкірних покривів.

Варіанти фасування мають на увазі розподіл речовини з упаковок в 1, 20 - 25, 100, 500 і 1000 кілограмові упаковки, якими служать банки зі скла, мішки з поліпропілену, пакети з поліетилену. На фасуванні будь-якої ваги обов'язковий клас класу небезпеки: 5.1. Існує поняття вторинної небезпеки 6.1.

Вплив ВаО на організм людини

Симптоматика отруєнь барієм зазвичай виражена в наступному: підвищена слинотеча, печіння в роті, дискомфорт у стравоході. Період отруєння супроводжується явно вираженими болями в ділянці шлунка, нудотою, блюванням, гострими коліками. При тяжкому отруєнні можливий смертельний результат, що настає протягом 24 годин. Смертельна доза становить близько 0,8 г.

При використанні будь-яких сполук барію варто пам'ятати про те, що його вивчення недостатньо, а до життєво важливих мікроелементів він не відноситься. Речовина характеризується як високотоксична, так що при будь-якому виді контакту рекомендовано дотримуватися всіх запобіжних заходів та ЗІЗ.

Завдання 2.
У деякій посудині знаходиться розчин, що містить одночасно два гідроксиди: КОН і В(ОН) 2 . На повну нейтралізацію 30 г цього розчину витрачалося 12 мл 20%-ного розчину НС1 (р= 1,1 г/мл). При додаванні до 30 г такого самого вихідного розчину лугів надлишку розчину сульфату натрію випало 2,3 г осаду.Визначте масову частку кожного гідроксиду у вихідному розчині.
Дано:
маса вихідного розчину лугів: m р-ну лугів = 30 г;
об'єм розчину соляної кислоти: V розчину НС1 = 12 мл;
масова частка НС1 у соляній кислоті: (НС1) = 20%;
щільність розчину соляної кислоти: ррозчину HCl = 1,1 г/мл;
маса осаду: mосадка = 2,3 г.
Знайти:
масову частку КОН у вихідному розчині лугів: (КОН) =?
масову частку В(ОН) 2 у вихідному розчині лугів: (В(ОН) 2) = ?
Рішення:
Дана задача є комплексною і крім розглянутого типу задач включає тему «розчини».
Спочатку проаналізуємо хімічні перетворення, описані у задачі.

1. Додавання соляної кислоти до вихідного розчину лугів призводить до одночасного перебігу двох реакцій нейтралізації:

КОН + НС1 = КС1 + Н 2 О (№ 1 )
(ОН) 2 + 2НС1 = С1 2 + 2Н 2 О (№ 2 )

2. Сульфат натрію є селективним реактивом на іони 2+ , що знаходяться в розчині. При додаванні Nа 2 SО 4 до вихідного лужного розчину йде реакція тільки з гідроксидом барію. В результаті випадає осад сульфату барію.

(ОН) 2 + Nа 2 SО 4 = SО 4 ↓+ 2 NaОН (№ 3 )

Таким чином, за масою осаду, яка зазначена в умові, можна визначити масу Ва(ОН) 2 в 30 г вихідного розчину двох гідроксидів. Далі за даними про нейтралізації соляної кислоти і використовуючи отриману раніше інформацію про вміст (ОН) 2 можливо знайти масу (КОН). Після чого визначимо масову частку кожного з гідроксидів у вихідному розчині.

Алгоритм рішення можна представити так:

1. За реакцією № 3 визначимо масу гідроксиду барію в 30 г вихідного розчину.

Складемо пропорцію:
х г Ва(ОН)2 дають 2,3 г ВаSО 4 (за даними умови)
171,3 г(ОН) 2 дають 233,3 г SO 4 (за рівнянням)

(містилося у 30 г вихідного розчину лугів).

2. По реакції № 2 Визначимо масу НС1, яка витрачалася на нейтралізацію (ОН) 2 в першій 30-грамової порції вихідного розчину лугів.

Складемо пропорцію:
1,69г (ОН) 2 взаємодіють з х г НС1 (за умовою)
171,3 г(ОН) 2 взаємодіє з 73 г НС1 (за рівнянням)

(Витрачалося НС1 на нейтралізацію Ва(ОН)2.

3. За даними про об'єм та щільність визначимо масу розчину соляної кислоти. Далі, використовуючи масову частку НС1 у розчині, знайдемо масу хлороводню.

Поняття «сильний електроліт» та «сильна кислота»; «сильний електроліт» та «сильна основа».

Якщо кислота (основа) належить до сильних кислот (основ), це означає, що вона (воно) практично повністю дисоціює. Таким чином, між поняттям "сильний електроліт" та "сильна кислота" (основа) існує прямий зв'язок.

Завдання.Який гідроксид є сильнішою основою:

• а) Ве(ВІН) 2 або (ВІН) 2 ;
• б) NaOH або Аl(ОН) 3 ?

Відповідь поясніть.

Рішення:

• a) Be та Ва знаходяться у другій групі, головній підгрупі. Але радіус атома набагато більше, ніж у Be, тому зв'язок барію з гідрокси-групою слабше, ніж у берилію. Отже (ВІН) 2 легше дисоціює, є сильнішою основою, ніж Ве(ОН) 2 .
• б) Na і Аl знаходяться у третьому періоді, тому радіус атома не впливає на силу гідроксидів. У цьому випадку грає роль величина заряду натрію і алюмінію в гідрокси. Чим більший заряд частинки, тим міцніше вона утримує гідрокси-групу, тим важче дисоціює. Заряд натрію + 1, алюмінію +3, тому NaOH легше дисоціює, ніж А1(ОН) 3 , і є сильнішою основою.

Завдання.Проведіть рівняння реакцій між розчинами наведених речовин (електролітів) та встановіть загальну ознаку, за якою можна судити про те, що реакції пройшли до кінця. Напишіть скорочені іонні рівняння.

Рішення.Усі реакції обміну відбуваються, оскільки дотримані всі умови:

а) розчинна сіль реагує з лугом:

CuSO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2;

Cu 2+ + 20H - = Cu(OH);

б) дві солі реагують між собою, якщо вони обидві розчинні: ш ".

BaCl 2 + Na 2 S0 4 = BaSO 4 + 2NaCl;

2+ + S0 4 2- = BaSO 4;

в) кислота реагує з сіллю менш сильної і летючої кислоти. Це загальне правило. В даному випадку H 2 S-слабка кислота, a Pb(N0 32 ) 2 - Сіль сильної кислоти. Але, незважаючи на це, реакція між ними відбувається, оскільки PbS не розчиняється ні у воді, ні в кислоті:

H 2 S + Pb(N0 3 ) 2 = PbS + 2HNO 3 .

Оскільки H 2 S — слабкий електроліт, її пишуть в молекулярному вигляді:

H 2 S + Рb 2+ = PbS + 2Н +

г) Na 2 CO 3 та СаСl 2 розчинні у воді, тому реагують:

Na 2 C0 32 + СаСl 2 = 2NaCl + CaCO 3;

Са 2+ + С0 3 2 = CaCO 3 .

Загальна ознака, якою судять про те, що реакції пройшли - випадання опадів Cu(OH) 2 , BaS0 4 , PbS, CaC0 3 .

Завдання.Проведіть реакції між такими речовинами:

• СіО та H 2 S0 4 ;
• СаС0 3 та НСl;
• Сі(ВІН) 2
• та HN0 3 .

За якою ознакою можна судити, що ці реакції здійснилися. Поясніть сутність реакцій відповідними рівняннями у молекулярній та скороченій іонній формі. Зробіть висновок у тому, чим відрізняється запис іонних рівнянь:

• а) між речовинами, розчинними у воді;
• б) між речовинами, одна з яких у воді нерозчинна?

Рішення.Усі реакції здійсненні. СіО, СаС0 3 , Сі(ОН) 2 не розчиняються у воді, але розчинні у сильних кислотах:

а) CuO + H 2 SO 4 = CuS0 4 + Н 2 0;

СіО + 2Н + = Сі 2 + Н 2 0.

Чорний оксид міді розчиняється та утворюється блакитний розчин CuSO 4 забарвлення якого зумовлене іонами Сі 2+ .

б) СаС0 3 + 2НСl = СаСl 2 + Н 2 0 + С0 2;

СаС0 3 + 2Н + = Са2 + + Н20 + С02.

Біла тверда речовина СаС0 3 розчиняється у кислоті; виділяється газ С0 2 .

Блакитний осад Сі(ОН) 2 розчиняється у кислоті; розчин стає блакитним через присутність у розчині катіонів Сі 2+ .

Висновок.Якщо реагують речовини, розчинні у воді, їх пишуть в іонному вигляді; якщо одна з реагуючих речовин нерозчинна у воді, то її пишуть у молекулярному вигляді. Завдання. На кожне іонне рівняння наведіть два приклади молекулярних рівнянь реакцій:

• a) Mg 2+ + 2OH - -> Mg(OH) 2 ;
• б) 2Н + + S 2- -> H 2 S.

Рішення.

а) Необхідно взяти добре дисоціюючі та добре розчинні речовини, наприклад, сіль MgCl 2 , яка при дисоціації в розчині дає іони

В результаті обмінної реакції між сіллю та лугом випадає осад Mg(OH) 2 :

MgCl 2 + 2NaOH = Mg(OH) 2 + 2NaCl

або:

Mg(N0 3 ) 2 + Ca(OH) 2 = Mg(OH) 2 + Ca(N0 3 ) 2

б) Необхідно взяти сильну та розчинну кислоту, наприклад, НСl, яка при дисоціації в розчині дає катіони та добре розчинну сіль сірководневої кислоти. В результаті обмінної реакції утворюється летуча кислота, що малодисоціює, H 2 S:

2НСl + Na 2 S = H 2 S + 2NaCl

або:

H 2 S0 42 + K 2 S = H 2 S + K 2 SO 42 .

Завдання.З наведених нижче речовин виділити:

• а) електроліти сильні;
• б) електроліти слабкі (і середньої сили);
• в) неелектроліти.

Гідроксид натрію, хлорид натрію, гідроксид амонію, глюкоза, соляна кислота, оцтова кислота, бензол (С6Н6), вода, ацетат амонію, сахароза (C 12 H 2 O 11 ), сульфат цинку, етанол (С 2 Н 3 ВІН), алюмінат калію, сірководнева кислота, гідрокарбонат кальцію, азотна кислота.

Напишіть формули речовин та рівняння дисоціації електролітів.

Рішення.

• а) NaOH, NaCl, HC1, NH 4 CH 3 COO, ZnS0 4 , KAl0 2 , Ca(HC0 3 ) 2 , HN0 3 - сильні електроліти;
• б) NH 4 OH, CH 3 COOH, H,0, H 2 S - слабкі електроліти;
• в) глюкоза С 6 Н 12 О 6 , бензол С 6 Н 6 , сахароза С 12 Н 22 О 11 , етанол С 2 Н 5 ВІН - неелектроліти.