Berylowce działają podobnie jak litowce, tylko mają dwa elektrony walencyjne i stopień utlenienia +II. Do tego dochodzą trochę bardziej życiowe wątki: twardość wody, gips, wapno i rozkłady termiczne, na których egzaminatorzy budują całkiem przyjemne zadania obliczeniowe. Wybrałem trzy: jedno porównawcze na objętość gazu, jedno na ustalanie wzoru z procentów i jedno z prawa Hessa. Otóż to, jedziemy.
Jedna rzecz, o której warto pamiętać
Tlenki berylowców powstają najczęściej nie wprost, tylko z rozkładu termicznego węglanów, azotanów(V), szczawianów czy wodorotlenków. I to właśnie te rozkłady napędzają obliczenia: liczysz mole substancji rozkładanej, a potem ze współczynników odczytujesz, ile moli gazu się wydzieli. Reszta to warunki normalne (1 mol gazu ⟶ 22,4 dm3) i czysta proporcja.
Rozkładamy po 1 g dwóch soli magnezu. Szczawian magnezu MgC2O4 rozkłada się na tlenek magnezu oraz mieszaninę tlenku węgla(II) i tlenku węgla(IV). Azotan(V) magnezu Mg(NO3)2 rozkłada się na tlenek magnezu, tlenek azotu(IV) i tlen. Oblicz, która reakcja da większą objętość gazu w warunkach normalnych. Wynik podaj z dokładnością do części tysięcznych.
Pokaż rozwiązanie
Zapisujemy oba rozkłady:
2Mg(NO3)2 ⟶ 2MgO + 4NO2 + O2
Szczawian: M = 24 + 2·12 + 4·16 = 112 g/mol, więc n = 1 / 112 = 0,00893 mola. Z 1 mola szczawianu powstają 2 mole gazu (CO + CO2), czyli 2 · 0,00893 = 0,01786 mola. Objętość: 0,01786 · 22,4 = 0,400 dm3.
Azotan(V): M = 24 + 2·(14 + 3·16) = 24 + 124 = 148 g/mol, więc n = 1 / 148 = 0,00676 mola. Na 1 mol soli przypada 2 mole NO2 i 0,5 mola O2, czyli 2,5 mola gazu: 2,5 · 0,00676 = 0,01689 mola. Objętość: 0,01689 · 22,4 = 0,378 dm3.
W wersji źródłowej treść mieszała nazwy (raz beryl, raz magnez). Uspójniłem zadanie do soli magnezu, zgodnie z tokiem obliczeń.
Chlorek wapnia pochłania amoniak, tworząc związek o wzorze CaCl2·xNH3. Ustal wartość x, wiedząc, że związek zawiera 16,19% wapnia i 28,74% chloru (procenty masowe).
Pokaż rozwiązanie
Bierzemy 100 g związku. Wtedy mas poszczególnych składników jest tyle, ile wynoszą procenty: 16,19 g Ca, 28,74 g Cl, a reszta to amoniak: 100 − 16,19 − 28,74 = 55,07 g NH3.
Przeliczamy na mole:
n(Cl) = 28,74 / 35,5 = 0,809
n(NH3) = 55,07 / 17 = 3,239
Dzielimy przez najmniejszą liczbę (0,405): Ca : Cl : NH3 = 1 : 2 : 8.
Stosunek Ca : Cl = 1 : 2 potwierdza, że rdzeniem jest CaCl2, a dopiero na to nakłada się osiem cząsteczek amoniaku.
Karbid, czyli acetylenek wapnia CaC2, otrzymuje się z tlenku wapnia i koksu (węgla) w wysokiej temperaturze; produktem ubocznym jest tlenek węgla(II). Zapisz równanie tej reakcji, a następnie oblicz jej standardową entalpię, mając standardowe entalpie tworzenia: CaO (s) −635,5 kJ/mol, CaC2 (s) −62,8 kJ/mol, CO (g) −110,53 kJ/mol.
Pokaż rozwiązanie
Uzgadniamy równanie. Węgiel pełni podwójną rolę: wchodzi do CaC2 i do CO.
Sprawdzenie: Ca 1 = 1, O 1 = 1, C po lewej 3, po prawej 2 (CaC2) + 1 (CO) = 3. Gra.
Entalpię reakcji liczymy jako sumę entalpii tworzenia produktów minus sumę dla substratów (pierwiastek C ma entalpię tworzenia równą 0):
ΔH = −173,33 + 635,5 = 462,17 kJ/mol.
Grupa 2 z głowy
Rozkłady termiczne i procenty masowe? Dla Ciebie to już rutyna.
Wapno, gips, twardość wody, kompleksy berylu, cała grupa 2 rozłożona spokojnie: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o berylowcach. W kursie jest ich znacznie więcej: amfoteryczność berylu, podobieństwo diagonalne Be–Al, twardość wody i pełen zestaw zadań maturalnych z chemii pierwiastków grup głównych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.