Kimya, Qeyri-üzvi kimya

Hidrogen, oksigen və halogenlərin xassələri

Reaksiyadan çıxan qazı tanımağı, halogenləri müqayisə etməyi və qaz həcmi ilə çöküntü kütləsini hesablamağı öyrənəcəksən.

Oxuma vaxtı: 4 dəqiqə

Süni intellektlə hazırlanmış şəkil: laboratoriya masasında köpüklənən məhlullu stəkan və onun üstündə tutulmuş közərən taxta çöp.

Apteklərdə satılan hidrogen-peroksid məhlulunu yəqin görmüsən. Laboratoriyada ona bir çimdik qara manqan(IV) oksid tozu atanda məhlul köpüklənir və qabarcıqlar sürətlə çıxır. Közərən çöpü yaxınlaşdırsan, çöp yenidən alovlanır.

Sinkin üstünə duru xlorid və ya sulfat turşusu töksən, yenə qabarcıqlar çıxır. Amma bu qaz tam başqa cür davranır: alova yaxınlaşdırılanda kiçik partlayış səsi ilə yanır. Qabarcıqlar eyni görünür, xassələr isə fərqlidir.

Bu mövzu məhz bunu öyrədir: hansı qaz haradan yaranır, hansı yanır, hansı yanmanı saxlayır. Bura halogenlər də daxildir. Xlorid ionları gümüş ionları ilə ağ, bromid ionları açıq-sarı, yodid ionları isə sarı çöküntü verir.

Niyə lazımdır

Bu biliklərlə maddəni gözünlə və sadə sınaqla tanıyırsan: qazı közərən çöplə, xlorid, bromid və yodid ionlarını isə gümüş ionları ilə verdikləri çöküntünün rəngi ilə. Xlor və onun birləşmələri suyun zərərsizləşdirilməsində işlədilir, ona görə bu mövzu laboratoriyadan kənarda da qarşına çıxır.

Bu mövzudakı hesablamalar adətən qısa olur. Reaksiyanı düzgün tanıyıb tənliyi əmsallaşdırsan, qalan iş mol nisbəti ilə bir-iki vurmadır. Əsas çətinlik hesabda yox, hansı reaksiyanın getdiyini görməkdədir.

İmtahan bu mövzuda nə soruşur?

Tapşırıqlarda reaksiyadan ayrılan qazı tanıyır, onun yanıcılığını və həcmini müəyyənləşdirirsən. Halogenlərin ortaq xassələrini, duzlarından alınan çöküntüləri və turşularının neytrallaşmasını müqayisə edirsən. Metal qarışığının xlorla reaksiyasında isə tənliklərdən istifadə edərək sərf olunan xloru və metalın kütləsini hesablayırsan.

Qayda

Hava qaz qarışığıdır: quru havanın həcmcə təxminən 78%-i azot, 21%-i oksigendir. Maye havanın ayrılması qazların qaynama temperaturlarının fərqinə əsaslanır. Natamam yanmada yaranan karbon monooksid zəhərlidir; kükürd dioksid və azot oksidləri turşu yağışlarına səbəb olur.
Oksigen yanmanı dəstəkləyir, özü isə yanmır; közərən çöpü alovlandırır. Laboratoriyada $2H_2O_2\xrightarrow{MnO_2}2H_2O+O_2$ reaksiyası ilə alınır. Burada manqan(IV) oksid katalizatordur.
Hidrogen yanıcı qazdır. Aktivlik sırasında hidrogendən əvvəlki sink və maqnezium kimi metallar duru xlorid və sulfat turşularından hidrogen ayırır. Mis bu şəraitdə hidrogen vermir. Metal oksidinin turşu ilə reaksiyasını metalın reaksiyası ilə qarışdırma.
Su hidrogenin oksigendə yanmasından yaranır: $2H_2+O_2\rightarrow2H_2O$ . Suyun elektrolizində əks çevrilmə gedir; eyni şəraitdə alınan hidrogenin həcmi oksigeninkinin iki mislidir.
Qaz ayrılması başlanğıc maddədən asılıdır: karbonat turşu ilə karbon dioksid, sulfit isə kükürd dioksid verir. Neytrallaşmada qaz yaranmır. Əvvəl tənliyi əmsallaşdır, sonra əmsallarla qazın molunu tap: normal şəraitdə $V=n\times22{,}4$ litr.
Halogenlər arasında flüor və xlor qaz, brom maye, yod bərkdir. Sadə maddələrinin ikiatomlu molekullarında rabitə qeyri-polyar kovalentdir. Metallarla birləşərkən elektron qəbul edib oksidləşdirici olur. Oksidləşdiricilik $F_2>Cl_2>Br_2>I_2$ sırasında azalır; xlor bromid və yodid məhlullarından uyğun halogeni ayırır.
Çöküntü reaksiyasında ( $X=Cl,Br,I$ ) $Ag^++X^-\rightarrow AgX\downarrow$ : xlorid ağ, bromid açıq-sarı, yodid sarı çöküntü verir. Gümüş ionları artıq miqdarda olduqda natrium duzu üçün $m(AgX)=m(NaX)\times M(AgX)/M(NaX)$ . Bərabər kütlə bərabər mol demək deyil.
Halogenli birəsaslı turşular üçün $HX+KOH\rightarrow KX+H_2O$ . Tam neytrallaşmada mol nisbəti $1:1$ olur. Metalın xlorla reaksiyasında isə xlor sərfi alınan xloridin formulundan asılıdır: $2Al+3Cl_2\rightarrow2AlCl_3$ .

Tapşırıqlarda işlənən düsturlar

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}\mathrm{Ag^+}+\mathrm{X^-}\rightarrow\mathrm{AgX}\downarrow\\[6pt]m(\mathrm{AgX})=m(\mathrm{NaX})\frac{M(\mathrm{AgX})}{M(\mathrm{NaX})}\end{gathered}

Burada $X$ xlor, brom və ya yodu, $m$ kütləni, $M$ molyar kütləni bildirir; gümüş ionu bu halogenid ionlarını çökdürür. Başlanğıc duzların kütlələri bərabərdirsə, çöküntüləri müqayisə etmək üçün molyar kütlələrin nisbətini hesabla.

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}n(\mathrm{Cl_2})=\frac{z_1n_1+z_2n_2}{2}\\[6pt]m=nM\end{gathered}

$n_1,n_2$ metalların maddə miqdarları, $z_1,z_2$ alınan xloridlərdə bir metal atomuna düşən xlor atomlarının saylarıdır. Bərabər maddə miqdarlarını xlor sərfi düsturunda eyniləşdir, sonra metalın kütləsini $m=nM$ ilə tap; $M$ molyar kütlədir.

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}\mathrm{HX}+\mathrm{KOH}\rightarrow\mathrm{KX}+\mathrm{H_2O}\\[6pt]m(\mathrm{KOH})=\frac{m(\mathrm{HX})M(\mathrm{KOH})}{M(\mathrm{HX})}\end{gathered}

$\mathrm{HX}$ birəsaslı halogenli turşunu, $m$ kütləni, $M$ molyar kütləni göstərir. Tam neytrallaşmada turşu ilə qələvi bərabər mol miqdarında sərf olunduğundan, eyni kütləli turşular üçün qələvi sərfini turşunun molyar kütləsinə görə müqayisə et.

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}\mathrm{Zn}+\mathrm{H_2SO_4}\rightarrow\mathrm{ZnSO_4}+\mathrm{H_2}\\[6pt]2\mathrm{H_2O_2}\xrightarrow{\mathrm{MnO_2}}2\mathrm{H_2O}+\mathrm{O_2}\\[6pt]2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\xrightarrow{t}2\mathrm{H_2O}\end{gathered}

Birinci tənlik duru sulfat turşusu üçündür; qazları alınma tənliklərindən müəyyənləşdir. Yanma tənliyində başlanğıc mol miqdarının əmsala nisbəti kiçik olan qaz tam sərf olunur; digər qazın sərfini əmsalların nisbəti ilə hesablayıb başlanğıc miqdarından çıx.

Öyrənilməli düstur

\begin{gathered}2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow2\mathrm{H_2O}\\[6pt]\frac{V(\mathrm{H_2})}{V(\mathrm{O_2})}=\frac{n(\mathrm{H_2})}{n(\mathrm{O_2})}\\[6pt]\frac{m(\mathrm{H_2})}{m(\mathrm{O_2})}=\frac{n(\mathrm{H_2})M(\mathrm{H_2})}{n(\mathrm{O_2})M(\mathrm{O_2})}\end{gathered}

Guruldayıcı qarışıqda qazların mol nisbəti suyun alınma tənliyindəki əmsallara uyğundur. Eyni temperatur və təzyiqdə həcm nisbəti mol nisbətinə bərabərdir; kütlə nisbətini taparkən hər əmsalı müvafiq molyar kütləyə ( $M$ ) vur.

Öyrənilməli qayda

Aktivlik sırasında hidrogendən öndə duran uyğun metal duru sulfat turşusu ilə hidrogen ayırır; bu qaz oksigendə yanır. Maddəni seçərkən metalın fəallığını və yaranacaq qazın yanıcılığını birlikdə nəzərə al.

Öyrənilməli qayda

Adi şəraitdə flüor və xlor qaz, brom maye, yod bərkdir; halogenlərin ikiatomlu molekullarında eyni atomlar qeyri-polyar kovalent rabitə yaradır. Metallardan elektron qəbul edən halogen oksidləşdirici olur; xlor, brom və yodun aktivliyi bu ardıcıllıqla azalır və hər biri duz məhlulundan yalnız özündən az aktiv halogeni ayırır.

Öyrənilməli qayda

Hidrogendən fəal metal uyğun duru turşu ilə reaksiyada hidrogen ayıra bilir, hidrogendən sonrakı metallar isə onu belə turşudan çıxarmır. Qızdırmadan qaz almaq üçün həm metalın fəallığını, həm də məhlulun tərkibini yoxla.

Öyrənilməli qayda

Bir çox metal qızdırılarkən oksigenlə birləşib oksid yaradır, lakin gümüş, qızıl və platin üçün bu üsul uyğun deyil. Cütdəki metalların hər birinin oksigenlə birbaşa birləşmə imkanını ayrıca qiymətləndir.

Nə alınır?

Reaksiyaya bax və nəticəni seç.

Nümunələr

Artıq xlorid turşusu ilə 0,10 mol maqneziumdan normal şəraitdə neçə litr qaz alınar?

Mg+2HCl\rightarrow MgCl_2+H_2

. Nisbətə görə 0,10 mol hidrogen yaranır:

V=0{,}10\times22{,}4=2{,}24

0,02 mol kalium-yodid olan məhlula artıq miqdarda gümüş-nitrat məhlulu əlavə olunur. Çöküntünün kütləsini tap. $KI+AgNO_3\rightarrow AgI\downarrow+KNO_3$ . Deməli, $n(AgI)=0{,}02$ mol; $M(AgI)=235$ q/mol olduğundan $m=0{,}02\times235=4{,}7$ q.

4 q hidrogen-flüoridin tam neytrallaşmasına neçə mol kalium-hidroksid lazımdır? $M(HF)=20$ q/mol; $n(HF)=4/20=0{,}20$ mol. Mol nisbəti bərabər olduğundan qələvidən də 0,20 mol sərf edilir.

Suyun elektrolizi zamanı 3,6 q su parçalanır. Normal şəraitdə neçə litr hidrogen və neçə litr oksigen alınar?

Həllə bax

Elektroliz tənliyi: $2H_2O\rightarrow2H_2+O_2$ .
$M(H_2O)=18$ q/mol, deməli $n(H_2O)=3{,}6/18=0{,}20$ mol.
Əmsallara görə $n(H_2)=0{,}20$ mol, $n(O_2)=0{,}10$ mol.
$V(H_2)=0{,}20\times22{,}4=4{,}48$ l; $V(O_2)=0{,}10\times22{,}4=2{,}24$ l.
Yoxlama: hidrogenin həcmi oksigeninkinin iki mislidir, qayda ilə uyğundur.

4,48 l hidrogen və 2,24 l oksigen

Tipik səhv

$Na_2CO_3+HCl$ : qabarcıqlar çıxır, deməli hidrogendir və yanır.

$Na_2CO_3+2HCl\rightarrow2NaCl+H_2O+CO_2\uparrow$ : ayrılan qaz karbon dioksiddir və yanıcı deyil.

Turşu əlavə ediləndə hər qazı hidrogen sayma. Qazı başlanğıc maddə müəyyən edir: karbonat karbon dioksid verir, hidrogeni isə hidrogendən fəal metal verir.

Eyni diqqət başqa yerlərdə də lazımdır. Çöküntüləri yalnız molyar kütlələrinə görə sıralama, əvvəl başlanğıc duzların molunu hesabla. Zəif turşu olan hidrogen-flüoridin tam neytrallaşmasında da hər mol turşuya bir mol kalium-hidroksid lazım olduğunu unutma.

Özünü yoxla

Hidrogen-peroksidə manqan(IV) oksid əlavə etdikdə ayrılan qazın hansı xassəsi var?

Eyni temperatur və təzyiqdə ölçülmüş 8 l hidrogenlə 6 l oksigen reaksiyaya daxil olur. Qazlardan biri tam sərf olunanda hansı qazdan neçə litr artıq qalar? Həcmi başlanğıc şəraitdə hesabla.

Brom ayrı-ayrılıqda kalium-xlorid və kalium-yodid məhlullarına əlavə olunur. Hansı nəticə doğrudur?

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et

Bu mövzunun tapşırıqlarını həll et və hər birinin izahını oxu.

Mövzu üzrə sınaq, I qrup (RK)Mövzu üzrə sınaq, IV qrup

Digər mövzular

Bütün Kimya mövzuları

Dərslikdə bu mövzu

Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Hava», səh. 28
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Havanın çirklənməsi», səh. 33
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Su», səh. 37
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Halogenlər», səh. 52
Dərslik: Kimya, 9-cu sinif, «Hidrogen, azot və ammonyak», səh. 57