Дослід 5. Добування нітриду літію

Зберіть прилад як показано на рис.24. До склянки 1 налийте лужний розчин пірогалолу (для очищення азоту від домішки кисню), до склянки 2 - концентровану сірчану кислоту. U-подібну трубку заповніть шматочками безводного хлориду кальцію. До тугоплавкої скляної трубки помістіть фарфоровий човник з 1-2 г літію. Витісніть з приладу повітря струмом азоту. За допомогою газового пальника нагрійте ту частину трубки, де знаходиться фарфоровий човник з літієм, спочатку обережно, а потім сильніше (до температури 400-500°С). Коли почнеться реакція, пальник відставте, весь час пропускаючи азот. Після закінчення реакції охолодіть прилад у струмі азоту, потім вийміть човник з нітридом літію. Напишіть рівняння реакції добування нітриду літію. Невеликий шматочок нітриду літію внесіть до пробірки з водою. Що спостерігається? Напишіть рівняння реакції.

Рис. 24. Прилад для добування нітриду літію

Берилій, магній та лужноземельні метали

Мета роботи. Вивчення основних хімічних властивостей берилію, магнію та лужноземельних металів. Добування та дослідження властивостей деяких сполук металів головної підгрупи II групи.

11.1. Контрольні питання

1. Розгляньте схожість хімічних властивостей по діагоналі берилій - алюміній та наведіть рівняння реакцій (на прикладі простих речовин, оксидів, гідроксидів, катіонів у водному розчині, фторидів).

2. Запропонуйте способи виявлення та розділення катіонів берилію та магнію, які сумісно містяться у розчині.

3. Чи можливо добути магній шляхом відновлення оксиду магнію? Відповідь мотивуйте.

4. Чому реакція окиснення магнію іонами водню води не йде до кінця у відсутності хлориду амонію? Відповідь підтвердіть рівняннями реакцій.

5. Чи можливо осадити повністю гідроксид магнію дією гідроксиду амонію?

6. Обміркуйте можливість взаємодії між такими речовинами: а) нітратом магнію та цезієм; б) магнієм та сірчаною кислотою; в) гідрокарбонатом калію та гідроксидом кальцію. Наведіть рівняння можливих реакцій та вкажіть умови, за яких вони перебігають. Якщо реакції можуть призводити до різних речовин, вкажіть, у чому полягає відмінність в умовах перебігу цих процесів.

7. Які солі називаються берилатами? Напишіть молекулярне та іонне рівняння добування берилату натрію.

8. Яка сіль Be(NO₃)₂ чи Mg(NO₃)₂ гідролізується у більшому ступені? Відповідь мотивуйте. Напишіть рівняння реакцій гідролізу.

9. Напишіть рівняння реакцій розкладу карбіду берилію та карбіду магнію водою.

10. Чим зумовлена різниця у властивостях берилію, магнію та лужноземельних металів?

11. Які речовини утворюються при горінні лужноземельних металів на повітрі? Напишіть рівняння реакцій.

12. Як взаємодіють гідриди кальцію, стронцію, барію з киснем, при нагріванні з водою, з вуглекислим газом? Наведіть рівняння реакцій та охарактеризуйте властивості гідридів.

13. Напишіть рівняння реакцій взаємодії пероксиду барію: а) з перманганатом калію у сірчанокислому середовищі, б) з сульфітом натрію у сірчанокислому середовищі, в) у лужному середовищі з сульфатом хрому(ІІІ). Які властивості пероксид барію виявляє в цих реакціях?

14. Чому карбонати лужноземельних металів розчинні у мінеральних кислотах, а сульфати не розчинні? Відповідь мотивуйте, використовуючи величини добутків розчинності.

15. Які сполуки кальцію застосовуються у будівельній справі у вигляді в’яжучих матеріалів? Як їх добувають та на чому засновані їхні в’яжучі властивості? Доведіть відповідь рівняннями відповідних реакцій.

16. Які солі зумовлюють карбонатну та некарбонатну твердість води?

Задачі

1. При дії хлороводневої кислоти на суміш речовин, що утворилися при прожарюванні 30 г оксиду сіліцію(IV) та 30 г магнію, виділився водень об’ємом 4,48 л (н.у.). Розрахуйте масу сіліцію, що утворився. Відповідь: 14 г.

2. 6 г металевого кальцію обережно розчинили у гарячій воді. Який об’єм газу утворився (н.у.)? Який об’єм розчину (ρ = 1,1 г/см³) з масовою часткою НСl 20% буде потрібний для повної нейтралізації розчину, що утворився? Відповідь: 3,36 л Н₂; 49,8 мл розчину НСl.

3. При переведенні у берилат хлориду берилію, що міститься у 300 г розчину, необхідно 50 мл розчину їдкого натру (С_м = 2 моль/л). Визначте масову частку хлориду берилію у вихідному розчині. Відповідь: 0,67%.

4. Яку кількість речовини гідроксиду кальцію необхідно додати до 162 г розчину з масовою часткою гідрокарбонату кальцію 2% для добування середньої солі? Відповідь: 0,02 моль Са(ОН)₂.

5. Для розчинення 1,056 г твердої суміші СаО та СаСО₃ з утворенням хлориду потрібно 10 мл 2,2 н розчину соляної кислоти (густина 1,1 г/см³). Розрахуйте масові частки компонентів у вихідній суміші. Відповідь: 5,3% СаО, 94,6% СаСО₃.

6. 500 мл розчину містять 40 мг гідрокарбонату кальцію та 12 мг сульфату магнію. Обчисліть твердість води (ммоль-екв/л). Відповідь: 1,39.

7. Розрахуйте масу тринатрійфосфату, необхідну для пом’якшення 20 м³ природної води, що містить 0,12% гідрокарбонату магнію та 0,1% гідрокарбонату кальцію. Відповідь: 31,47 кг.

8. Знайдіть масу гідроксиду кальцію, необхідну для пом’якшення 10 м³ води, щоб зменшити її карбонатну твердість з 5 до 2,5 ммоль/л. Відповідь: 925 г.

9. Твердість води зумовлена присутністю сульфату магнію та дорівнює 0,1 ммоль/л. Знайдіть масу карбонату магнію, що випаде в осад при обробці 200 мл цієї води карбонатом натрію. Відповідь: 0,84 мг.

10. Аналізом встановлено, що у 2 л води міститься 162,08 мг гідрокарбонату кальцію Са(НСО₃)₂ та 73,16 мг гідрокарбонату магнію Mg(НСО₃)₂. Чому дорівнює загальна карбонатна твердість води (у ммоль-екв/л)? Відповідь: 1,5 ммоль-екв/л.

11.3.Зразок завдання для поточного контролю

№ п/п	Задачі	Кількість балів
	Яку електронну конфігурацію має атом Ca в основному стані? 1) …3s^23p^54s^24p^2; 2) …3s^23p^64s^2.
	Яку речовину необхідно додати до розчину, щоб рівновага реакції MgCl2 + 2NH3 + H2O ® Mg(OH)2 + 2NH4Cl змістилася ліворуч? 1) NH3; 2) NH4NO3; 3) NaCl; 4) NH4Cl.
	У вигляді яких сполук трапляється кальцій у природі? 1) CaCO3; 2) CaSO4^.2H2O; 3) CaCl2; 4) Ca3(PO4).
	Які реакції можна використовувати для добування Ca(OH)2? 1) CaO + H2O ®; 2) CaCl2 + NaOH ®; 3) Ca3(PO4)2 + NaOH ®; 4) CaCO3 + NaOH ®.
	Напишіть рівняння реакції та підрахуйте суму коефіцієнтів у лівій частині рівняння: Ca3(PO4)2 + HCl ®. 1) 7; 2) 6; 3) 5; 4) 8.
6.	Яку масу (г) гідроксиду кальцію необхідно додати до 1000 л води, щоб ліквідувати тимчасову твердість, яка дорівнює 2,86 мг-екв/л? 1) 106; 2) 53; 3) 212; 4) 50.
	Сума балів