Кристаллогидраты список для егэ

Кристаллогидраты — это сложные вещества, которые содержат в кристаллической решетке молекулы воды.

Многие соединения (чаще всего соли) выкристаллизовываются из водных растворов в виде кристаллогидратов.

Например, медный купорос:

CuSO₄·5H₂O

Кристаллогидраты растворяются в воде, при этом протекают сложные физико-химические процессы, но, если говорить про конечный результат, вещество диссоциирует, а кристаллизационная вода отделяется и попадает в раствор. Условно процесс растворения можно записать в виде уравнения:

CuSO₄·5H₂O → CuSO₄ + 5H₂O

Но в ЕГЭ по химии лучше не записывать растворение кристаллогидрата, как химическую реакцию!

Названия  кристаллогидратов, которые могут встретиться в ЕГЭ по химии:

CuSO₄·5H₂O — медный купорос, пентагидрат сульфата меди (II)

Na₂CO₃ × 10H₂O — кристаллическая сода, декагидрат карбоната натрия

ZnSO₄ × 7H₂O — цинковый купорос, гептагидрат сульфата цинка

Как решать задачи на кристаллогидраты?

Рассмотрим приемы, которые можно использовать при решении задач на кристаллогидраты, на примере.

1. В 300 мл воды растворили 7,6 г CuSO₄·5H₂O (медного купороса). Определите массовую долю CuSO₄ в образовавшемся растворе.

Для определения массы соли в составе кристаллогидрата по массе кристаллогидрата можно использовать два способа.

Первый способ.

В составе кристаллогидрата медного купороса на одну частицу кристаллогидрата приходится одна частица сульфата меди (II). На две частицы кристаллогидратов тогда приходится две частицы сульфата меди и т.д. Аналогично на 1 порцию (моль) частиц кристаллогидрата приходится 1 порция (1 моль) частиц сульфата меди (II).

То есть молярное соотношение (отношение количества вещества) кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и сульфата меди (II) равно CuSO₄ 1:1

n(CuSO₄·5H₂O):n(CuSO₄) = 1:1

Или:

n(CuSO₄·5H₂O) = n(CuSO₄)

Находим молярные массы гидрата и сульфата меди (II):

М(CuSO₄·5H₂O) = 64 + 32 + 64 + 5·18 = 250 г/моль

М(CuSO₄) = 64 + 32 + 64 = 160 г/моль

Количество вещества кристаллогидрата:

n(CuSO₄·5H₂O) = m/M = 7,6/250 = 0,0304 моль

 n(CuSO₄) = n(CuSO₄·5H₂O) = 0,0304 моль

Масса сульфата меди в составе кристаллогидрата:

m(CuSO₄) = M·n = 160 г/моль·0,0304 моль = 4,864 г

Второй способ.

Определим массовую долю сульфата меди в составе кристаллогидрата:

ω(CuSO₄) = М(CuSO₄)/М(CuSO₄·5H₂O) = 160 г/моль/250 г/моль = 0,64 или 64%

Тогда массу сульфата меди в образце кристаллогидрата массой 7,6 г можно определить, зная массовую долю сульфата меди:

m(CuSO₄) = ω(CuSO₄) · m(CuSO₄·5H₂O) = 0,64 · 7,6 г = 4,864 г

Масса исходной воды:

m(H₂O) = ρ·V = 1 г/мл · 300 мл = 300 г

Массу раствора сульфата меди (II) находим по принципу материального баланса: складываем все материальные потоки, которые пришли в систему, вычитаем уходящие материальные потоки.

m_р-ра(CuSO₄) = m(CuSO₄·5H₂O) + m(H₂O) = 7,6 г + 300 г = 307,6 г

Массовая доля сульфата меди (II) в конечном растворе:

ω(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m_р-ра(CuSO₄) = 4,864 г/307,6 г = 0,0158 или 1,58%

Ответ: ω(CuSO₄) = 0,0158 или 1,58%

2. Какую массу железного купороса (FeSO₄•7H₂O) надо взять, чтобы приготовить 1,25 л раствора сульфата железа с массовой долей 9%, если плотность этого раствора 1,086 г/мл?

3. В растворе хлорида алюминия с ω(AlCl₃) = 2% растворили 100 г кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O. Вычислите, какой стала массовая доля AlCl₃ в полученном растворе, если объём раствора 1047 мл, а его плотность 1,07 г/мл.

4. Вычислите массы FeSO₄·7H₂O (железного купороса) и воды, необходимые для приготовления 500 г раствора с массовой долей FeSO₄ 7%.

5. Вычислите объём воды и массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O (глауберовой соли), которые требуются для приготовления 500 г раствора с массовой долей Na₂SO₄ 15%.

6. Какую массу кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо растворить в 400 мл воды, чтобы получить раствор с ω(Na₂SO₄) = 10%?

7. Нужно приготовить 320 г раствора с ω(CuSO₄) = 12%. Рассчитайте массу кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O и массу раствора с ω₁(CuSO₄) = 8%, которые потребуются для приготовления заданного раствора.

8. Вычислите, какую массу кристаллогидрата AlCl₃·6H₂O нужно растворить в 1 кг раствора хлорида алюминия с массовой долей AlCl₃ 2%, чтобы получить раствор с массовой долей AlCl₃ 3%.

9. Сколько граммов кристаллогидрата Na₂SO₄·10H₂O необходимо добавить к 100 мл раствора сульфата натрия с массовой долей Na₂SO₄ 8% и плотностью 1,07 г/мл, чтобы удвоить массовую долю Na₂SO₄ в растворе?

10. Какую массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса) нужно растворить в 1 кг раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 5%, чтобы получить раствор с массовой долей CuSO4 10%?

11. Вычислите массу CuSO₄·5H₂O (медного купороса), необходимую для приготовления 5 л раствора с массовой долей CuSO₄ 8% (плотность раствора 1,084 г/мл)? Рассчитайте молярную концентрацию CuSO₄ в этом растворе.

12. Массовая доля кристаллизационной воды в кристаллогидрате сульфата натрия (Na₂SO₄·xH₂O) составляет 55,9%. Определите формулу кристаллогидрата. Вычислите массовую долю сульфата натрия в растворе, полученном при
растворении 80,5 г данного кристаллогидрата в 2 л воды.

13. К раствору сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 10% добавили 13,9 г кристаллогидрата этой соли. Получили раствор массой 133,9 г, с массовой долей FeSO₄ 14,64%. Определите формулу кристаллогидрата.

14. После растворения 13,9 г кристаллогидрата сульфата железа(II) (FeSO₄·xH₂O) в 86,1 г воды массовая доля FeSO₄ в растворе оказалась равной 7,6%. Определите формулу кристаллогидрата.

15. При охлаждении 200 мл раствора сульфата магния с ω(MgSO₄) = 24% (плотность раствора 1,270 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата MgSO₄·7H₂O массой 61,5 г. Определите массовую долю MgSO₄ в оставшемся
растворе.

16. При охлаждении 400 мл раствора сульфата меди(II) с массовой долей CuSO₄ 25% (плотность раствора 1,19 г/мл) образовался осадок кристаллогидрата CuSO₄·5H₂O массой 50 г. Определите массовую долю CuSO₄ в оставшемся растворе.

17. При охлаждении 500 г раствора сульфата железа(II) с массовой долей FeSO₄ 35% выпало в осадок 150 г кристаллогидрата FeSO₄·7H₂O. Определите массовую долю FeSO₄ в оставшемся растворе.

18. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 8,4 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 9,8%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

19. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 100 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 32,5 г цинка и после завершения реакции ещё 560 г 40%-ного раствора гидроксида калия. Определите массовую долю гидроксида калия в полученном растворе.

20. К 20%-ному раствору соли, полученному при растворении в воде 50 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O), добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 146 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю хлороводорода в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

21. Нитрид натрия массой 8,3 г растворили в 490 г 20%-ного раствора серной кислоты. К полученному раствору добавили 57,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю кислоты в конечном растворе. Учитывать образование только средних солей.

22. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 12,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 5,6 г железа и после завершения реакции еще 117 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

23. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 37,5 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г железа и после завершения реакции ещё 100 г 20%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

24. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 20%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 292 г 25%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

25. При растворении 25 г медного купороса (CuSO₄ × 5H₂O) в воде был получен 20%-ный раствор соли. К этому раствору добавили измельчённую смесь, образовавшуюся в результате прокаливания порошка алюминия массой 2,16 г с оксидом железа(III) массой 6,4 г. Определите массовую долю сульфата меди(II) в полученном растворе.

26. При растворении в воде 57,4 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 14,4 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

27. Свинцовый сахар ((CH₃COO)₂Pb × 3H₂O) массой 37,9 г растворили в воде и получили 10%-ный раствор соли. К этому раствору добавили 7,8 г цинка и после завершения реакции добавили еще 156 г 10%-ного раствора сульфида натрия. Определите массовую долю сульфида натрия в конечном растворе.

28. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 25 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 240 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

29. При растворении в воде 114,8 г цинкового купороса (ZnSO₄ × 7H₂O) получили 10%-ный раствор соли. К полученному раствору добавили 12 г магния. После завершения реакции к полученной смеси прибавили 365 г 20%-ного раствора хлороводородной кислоты. Определите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Процессами гидролиза пренебречь.)

30. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 10%. К этому раствору добавили 19,5 г цинка и после завершения реакции ещё 200 г 30%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

Ответ: w(NaOH) = 3,8%

31. Медный купорос (CuSO₄ × 5H₂O) массой 50 г растворили в воде и получили раствор с массовой долей соли 16%. К этому раствору добавили 26 г цинка и после завершения реакции ещё 320 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе.

32. Фосфид кальция массой 18,2 г растворили в 182,5 г 20%-ного раствора соляной кислоты. К полученному раствору добавили 200,2 г кристаллической соды (Na₂CO₃ × 10H₂O). Определите массовую долю карбоната натрия в конечном растворе.

Ответ: w(Na₂CO₃) = 6%

Задачи на состав и определение формулы кристаллогидратов:

1. Вычислите массовую долю бария в кристаллогидрате гидроксида бария, в котором число атомов водорода в 1,8 раз больше числа атомов кислорода.
2. Имеется смесь равных масс гептагидрата гидрофосфата натрия и дигидрата дигидрофосфата натрия. Сколько в это смеси приходится атомов кислорода на один атом фосфора?
3. Число атомов водорода, равное числу Авогадро, содер­жится в 21,9 г кристаллогидрата ацетата цинка. Установите формулу кристаллогидрата.
4. В некоторой порции пентагидрата сульфата меди содержится 0,25 моль воды. Вычислите массу этой порции кристаллогидрата.
5. В какой массе дигидрата сульфата кальция содержится число электронов, равное числу Авогадро?
6. Вычислите число атомов и число электронов 14г гептагидрата сульфата никеля (II).
7. Рассчитайте массу атомов водорода, содержащихся в 143 моногидрата ацетата меди.
8. В некоторой порции кристаллогидрата сульфата желез (III) число атомов кислорода в 15 раз больше числа Авогадро, а число атомов железа точно соответствует числу Авогадро. Выведите формулу кристаллогидрата.
9. В 0,250 моль кристаллогидрата разница между массой кристаллизационной воды и массой беводной соли равна 59,5. Массовая доля кристаллизационной воды составляет 28,83%. Вычислите относительную молекулярную массу кристаллогидрата.
10. В кристаллогидрате, образованном средней солью метал­ла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0%. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кристаллогидрата.
11. В кристаллогидрате, образованном солью бескислородной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите массу кислорода, содержащегося в 1.00 г этого кристаллогидрата.
12. В некоторой порции кристаллогидрата ацетата магния находится 9,632∙10²³ атомов углерода и 3,371∙10²⁴ атомов водо­рода. Вычислите число атомов кислорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.
13. В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816∙10²³ атомов углерода и 8,428∙10²³ атомов кислорода. Вычислите число атомов водорода, находящихся в этой порции кристаллогидрата.

14. В 0,250 моль дигидрата ацетата металла 2А-группы содержится 1,535∙10²⁵ электронов. Установите, какой металл вхо­дит в состав кристаллогидрата.

Задачи на реакции с участием кристаллогидратов:

1. Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5,0 %-го раствора серной кислоты (ρ=1,03 г/см3). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.
2. Декагидрат карбоната натрия обработали раствором азотной кислоты массой 150 г, при этом выделилось 2,67 л угле­кислого газа (н.у.). Вычислите массовую долю азотной кислоты в исходном растворе.
3. К сульфиду калия массой 3,30 г, находящемуся в водном растворе, добавили 0,02 моль гексагидрата хлорида меди. Вычислите массу образовавшегося осадка.
4. При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.
5. Какую массу медного купороса необходимо добавить к 150 г 12%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы щёлочь полностью прореагировала?
6. 7,5 г медного купороса (пентагидрат сульфата меди) растворили в 142,5 воды. К полученному раствору добавили 150 мл 10 %-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,1 г/мл). Определить состав полученного раствора в массовых процентах.
7. Какую массу декагидрата карбоната натрия необходимо растворить в 130 г 10%-ного раствора хлорида алюминия, чтобы полностью осадить гидроксид алюминия? Определить состав раствора (в массовых процентах) после отделения осадка.

     8. В 1 л воды растворили 57,2 г кристаллической соды (декагидрат карбоната натрия). Через полученный раствор пропустили 1,12 л углекислого газа. Найти массовые доли веществ в полученном растворе.

Задачи на материальный баланс и растворы с участием кристаллогидратов:

1.  Медный купорос массой 12,5 г; растворили в 87,5 мл воды. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
2. В 200 г раствора сульфата меди (II) с массовой долей соли 4% растворили 50 г медного купороса. Вычислите массовую долю (в %) сульфата меди (II) в полученном растворе.
3. В 5 л воды растворили дигидрат хлорида бария массой 250 г. Вычислите массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
4. В 135,6 г воды растворили глауберову соль массой 64,4 г. Рассчитайте массовую долю (в %) безводной соли в полученном растворе.
5. Необходимо приготовить 2 л 0,1 М водного раствора сульфата меди (II). Какая масса медного купороса потребуется для этого?
6. Выпарили досуха 0,5 л 15-процентного раствора сульфата натрия (плотность 1,14 г/см³). Вычислите массу полученных кристаллов, учитывая, что соль выделяется в виде кристаллогидрата — декагидрата сульфата натрия.
7. До какого объема надо разбавить 500 мл 20-процентного раствора хлорида натрия (плотность 1,152 г/мл), чтобы получить 4,5-процентный раствор плотностью 1,029 г/мл?
8. Смешали 500 мл 32 — процентного раствора азотной кислоты плотностью 1,2 г/мл и один литр воды. Вычислите массовую долю (в %) азотной кислоты в полученном растворе.
9. Рассчитайте объем 25% раствора сульфата цинка (плотность 1,3 г/мл), который необходимо разбавить водой для получения 0,5 М раствора этой соли объемом 4л.
10. Декагидрат карбоната натрия массой 0,05 кг растворили в воде объемом 0,15 л. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
11. В воде объемом 0,157 м³ растворили медный купорос массой 43 кг. Вычислите массовую долю безводной соли в полученном растворе.
12. Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
13. Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате равна 64%. Какую массу кристаллогидрата нужно взять для пригото­вления 150 г 50%-го раствора соли?
14. В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
15. Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
16. В каком объеме воды следует растворить 0,3 моль пентагидрата сульфата меди (II) для получения 12%-го рас­твора?
17. Рассчитайте, сколько г FeSO₄×7H₂O и воды потребуется для приготовления 200 мл 18 мас % раствора сульфата железа (II) с плотностью 1,19 г/мл.
18. Кристаллогидрат фосфата натрия Nа₃РО₄×12Н₂О количеством вещества 1 моль растворили в 75 моль воды. Плотность получившегося раствора оказалась равной 1,098 г/мл. Вычислите молярную концентрацию ионов натрия в этом растворе.
19. В 225 г 25,5%-го раствора бромида кальция растворили гексагидрат бромида кальция массой 50,0 г. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
20. Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
21. Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
22. В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите моляр­ную концентрацию полученного раствора.
23. К 2% раствору хлорида алюминия добавили 100 г кристаллогидрата АlСl₃∙6Н₂О. Найдите концентрацию полученного раствора, объем которого составил 1047 мл, а плотность 1,07 г/мл.
24. Сколько граммов кристаллогидрата СuSО₄∙5Н₂О и какой объем раствора сульфата меди, содержащего 5 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,045 г/мл, надо взять для приготовления 400 мл раствора сульфата меди, содержащего 7 мас.% СuSО₄ и имеющего плотность 1,06 г/см³?
25. Сколько граммов кристаллогидрата Nа₂СО₃∙10 Н₂О надо добавить к 400 мл раствора карбоната натрия, содержащего 5 мас.% Na₂СО₃ и имеющего плотность 1,05 г/см , чтобы получить 16 мас.% раствор, плотность которого 1,17 г/см ?
26. Какой объем 5% раствора сульфата натрия надо взять, чтобы растворение в нем 150 г кристаллогидрата Nа₂SO₄∙10Н₂О привело к образованию 14% раствора? Плотности растворов Nа₂SО₄ равны, соответственно, 1,044 и 1,131 г/мл.
27. Алюмокалиевые квасцы КАl(SО₄)₂∙12Н₂О количеством вещества 10 ммоль растворили в 10 моль воды. Вычислите массовые доли сульфата калия и сульфата алюминия в образо­вавшемся растворе.
28. В каком количестве вещества воды следует растворить 100 г декагидрата карбоната натрия для получения раствора с массовой долей соли, равной 10,0%?
29. Из какой массы 25,0%-го раствора карбоната натрия выпало при охлаждении 10 г декагидрата, если в результате этого массовая доля соли в растворе уменьшилась в два раза?
30. Из 500 г 15,0%-го раствора сульфита натрия при охлаждении выпало 25,2 г гептагидрата сульфита натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
31. Из 250 г 17,0%-го раствора карбоната натрия при охлаждении выпало 28,6 г декагидрата карбоната натрия. Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.
32. В 20,0 г 5,00%-го раствора гидроксида натрия растворили 4 г тетрагидрата гидроксида натрия, при этом плотность полученного раствора стала равной 1,11 г/мл. Вычислите моляр­ную концентрацию полученного раствора.
33. Какую массу дигидрата фторида калия можно получить из 450 г 25,0%-го раствора фторида калия?
34. Какую массу кристаллогидрата сульфата хрома (III), кристаллизующегося с 18 молекулами воды, можно получить из 80 мл раствора с концентрацией сульфата хрома 0,8 моль/л?

Водород (лат. hydrogenium = греч. ὕδωρ — вода + γεννάω — рождаю) — самый легкий химический элемент, при обычных условиях — газ
без цвета, запаха и вкуса. В соединении с кислородом образует воду.

Водород — самый распространенный элемент Вселенной, входит в состав всего живого и небесных тел (73% массы Солнца).

Степени окисления

Проявляет степени окисления: -1, 0, +1.

Получение

В промышленности водород получают различными методами:

• Конверсия с водяным паром при t = 1000 °C

CH₄ + H₂O → CO + H₂

• Методом газификации угля, торфа, сланца

C + H₂O → CO + H₂

• Электролизом водных растворов щелочей

H₂O → H₂↑ + O₂↑

• Каталитическим окислением кислородом (неполное окисление)

CH₄ + O₂ → CO + H₂

Лабораторные методы традиционно отличаются от промышленных своей простотой. В лаборатории водород получают:

• Вытеснением водорода из кислот

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂↑

• Гидролизом гидридов

CaH₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• Взаимодействием активных металлов с водой

Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• Реакцией цинка или алюминия с раствором щелочи

Al + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] + H₂↑

Химические свойства

В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых
выше, чем у водорода:

• Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных
  реакция идет только со фтором.

H₂ + O₂ → (t) H₂O

H₂ + F₂ → HF (со взрывом в темноте)

H₂ + Cl₂ → (t) HCl (со взрывом только на свету)

H₂ + N₂ → NH₃

H₂ + S → H₂S

H₂ + ZnO → Zn + H₂O



• Как окислитель реагирует с металлами

Na + H₂ → NaH (гидрид натрия)

Mg + H₂ → MgH₂

Вода

Химические свойства:

• Реакция с металлами

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.

K + H₂O → KOH + H₂

• Реакции с основными и кислотными оксидами

Реагирует с основными оксидами — с образованием оснований (реакция идет, если основание растворимо), и с кислотными оксидами —
с образованием соответствующих кислот. Не забывайте сохранять степени окисления!

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄

• Гидролиз солей

Отмечу здесь реакцию двойного гидролиза, которая заключается в гидролизе одной соли по катиону (CrBr₃),
а другой — по аниону (Na₂CO₃).

Na₂CO₃ + CrBr₃ + H₂O → Cr(OH)₃↓ + CO₂ + NaBr

• Реакция с гидридами активных металлов

LiH + H₂O → LiOH + H₂↑

• Реакции с C, CO, CH₄

C + H₂O → CO + H₂

H₂O + CO → (кат.) CO₂ + H₂

H₂O + CH₄ → (кат.) CO + H₂

• С галогенами

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO (соляная и хлорноватистая кислоты — без нагревания)

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO₃ (соляная и хлорноватая кислоты — при нагревании)

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты — кристаллические соединения, содержащие молекулы воды как самостоятельные структурные единицы. Вода, входящая в
состав кристаллогидратов, называется кристаллической. Примеры: CaSO₄*2H₂O,
Na₂SO₄*10H₂O.

При нагревании кристаллогидраты теряют воду. Одним из наиболее известных кристаллогидратов является медный купорос: CuSO₄*5H₂O.
Медный купорос имеет характерный голубой цвет, а безводный сульфат меди — белый.

В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует
вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата меди.

Пероксид водорода

Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.

Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.

K₂O₂ + H₂O → KOH + H₂O₂

BaO₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O₂

В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:

H₂O₂ → H₂O + O₂↑

Также перекись проявляет окислительные свойства:

KCl + H₂O₂ + H₂SO₄ → Cl₂ + K₂SO₄ + H₂O

Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки,
предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.

Так, современную промышленность нельзя представить без алебастра, жженого гипса, силикагеля, глауберовой соли, буры, алюмогеля и многих других веществ, относящихся к группе кристаллогидратов.

Общая характеристика

Кристаллогидратами называются химические соединения, в которых присутствуют молекулы воды. Они создаются, когда катионы вещества кристаллической решетки образуют связи с водными молекулами. Соединения более прочные, чем связи анионов и катионов в кристаллах безводной соли.

Примечательным свойством кристаллогидратов является то, что при низких температурах содержащаяся в них жидкость связывается с катионами и ионами солей. Основания, кислоты, а также значительное количество солей из водных растворов в осадок выпадают кристаллогидратами, завершая кристаллизационный процесс.

Кристаллогидратами являются известные и распространённые природные минералы — карналлит, гипс, кристаллическая сода, купорос (медный и железный).

Немного истории

История этих химических элементов начинается с 1826 года, когда были открыты гидраты спирта.

Дальнейшее продолжение их изучения связано с Д. И. Менделеевым. В процессе исследования реакции соединения воды и спирта он определил, что при этом образуются новые соединения, которые сопровождают химические и физические процессы.

В 1880 году понятие гидраты было введено в химии для характеристики определённых соединений веществ, растворенных в жидкости. Однако систематическое и подробное изучение кристаллогидратов, возможность рассчитать их массовую долю, выявление и установление составляющих началось только в 1889 году.

Терминология и состояния

Если молекулы растворителя связываются с анионами растворяемых в нем веществ, то образуются соединения, которые называют сольватами, а сам процесс — сольватацией.

Когда растворителем является вода, то получаемые соединения называют гидратами, а процесс — гидратацией. Таким образом, гидраты — это химические соединения, в которых жидкость присоединилась к ионам, атомам и молекулам растворенного в ней вещества. Их состояние может быть газообразным, жидким и твёрдым.

Гидраты, находящиеся в твердом состоянии, называют кристаллогидратами. Это соединения, включающие в себя частицы H2O. В них атом кислорода соединен с двумя водородными атомами ковалентными связями. Частицы H2O находятся в соединении с иными атомами посредством химических либо межмолекулярных связей. Вода в таких соединениях называется кристаллизационной.

К представителям этих химических соединений относятся многочисленные вещества, к которым причисляют кристаллоамиакаты, кристаллоалкоголяты, кристаллоэфираты и иные соединения.

Растворение в воде

Растворение кристаллогидратов в воде — сложный химико-физический процесс. При этом решетка кристаллическая у соединения может рушиться, а образуемые вследствие этого элементы (частички) распространяются по всему раствору. Такое преобразование способно выдать значительную тепловую энергию.

Объём в соединениях воды может быть различным: от молей дробного числа на моль вещества до значительного молярного объема.

В зависимости от состояния температуры среды одно и то же вещество может иметь в себе различное количество молекул воды. Отдельные кристаллогидраты при попадании на воздух могут терять кристаллизационную воду самостоятельно (самопроизвольно), что называется выветриванием.

В большинстве случаев, чтобы удалить жидкость (воду) искусственно, привести ее к обезвоживанию, используют нагревание и прокаливание.

Краткий обзор

Основная масса кристаллогидратов — соли. Их химический состав выражается формулой, в которой указывают молекулярное число кристаллизационной воды, ее долю на одну молекулу вещества.

Для обозначения формулы конкретного кристаллогидрата указывают молекулярное число воды, используя приставки из греческого алфавита. Их список:

• моно (1);
• ди (2);
• три (3);
• тетра (4);
• пента (5);
• гекса (6);
• гепта (7);
• окта (8);
• нона (9);
• дека (10).

Пример: 5Н2O — пента, 7Н2O — гепта, 10H2O — дека. Кристаллогидрат гептагидрата сульфата цинка — ZnSO4 7H2O.

Соединения сульфатов металлов принято называть купоросами. Среди наиболее известных: CuSO4 5H2O — медный купорос (кристаллогидрат сульфата меди), FeSO4 7H2O — купорос железный.

Некоторые популярные и востребованные в промышленности виды называются техническими. Их названия: сода кристаллическая — Na2CO3 10H2O, глауберова соль — Na2SO4 10H2O, горькая (английская) соль — MgSO4 7H2O.

Классификация соединений

Рассматриваемые вещества в химии относятся к сложным соединениям, состоящих из атомов нескольких химических элементов.

Принято осуществлять их классификацию по ряду параметров:

1. По связи структуры безводного вещества и кристаллогидрата. Определенный состав — кристаллогидраты при удалении из них воды сжимают свою кристаллическую решетку. В основном это многоосновные кислоты, основания и клатраты. Неопределенный состав — при удалении воды структура кристалла не изменяется. Это возможно при наличии в кристаллах больших свободных промежутков. Пример — цеолиты.
2. По числу молекул воды, которые входят в формулу конкретного кристаллогидрата.
3. По соединению, участвующему в создании кристаллогидрата: неорганические и органические.
4. По агрегатному состоянию гидратообразователя: твердое (соли), газообразное и жидкость (кислота серная, спирт этиловый).
5. По классу соединений: кислоты, основания и соли.
6. По температурной устойчивости. Первые — стабильные при отрицательных температурах, вода удерживается силами Ван-дер-Ваальса. Вторые — вода кристаллизационная без проблем удаляется нагреванием и удерживается в веществе межмолекулярными слабыми связями. Третьи — связи воды сильные (химические), вещество теряет ее при высоких температурах либо она разлагается с образованием иных химических веществ при нагревании.
7. По состоянию воды. Внутрисферные — связи кристаллизационной воды происходят посредством ковалентного взаимодействия с катионам. Смешанные — вода удерживается водородными связями. К этой группе относятся купоросы, в которых пятая водяная молекула такую связь и выдает. Еще одна группа — соединения, создающие водяные молекулярные цепи благодаря связыванию двух катионов. Молекулы воды образуют слои, которые объединяются ионами соли. Структура таких веществ подобна льду.

Место в курсе химии

С учетом того, что современное развитие общества и промышленности неразрывно связано с химией, базовые знания по ней начинают преподавать в школе. Тогда же молодое поколение в знакомится с кристаллогидратами.

Школьный курс химии знакомит учеников с определениями этих веществ, предлагает найти решения различным задачам, связанным с получением и видоизменением этих соединений, в том числе с помощью практических занятий и разнообразных поучительных презентаций.

Области применения

Кристаллогидраты нашли применение в различных отраслях народного хозяйства. Так, гипс используется в медицинской сфере (в стоматологии, хирургии, ортопедии).

В медицине широко применяются сульфат натрия (Na2SO4), сульфат магния (MgSO), сульфат цинка (ZnSO4), цитрат натрия (Na3C6H5O7), хлорид кальция (CaCl2), нитрат кальция (Ca (NO3)2), хлористое железо (FeCl2).

Медный купорос известен как красящее вещество для тканей. Его растворами защищают древесину, протравливают семена.

Метан в природных условиях в виде кристаллогидрата залегает в недрах Земли в огромных количествах, являясь перспективным моторным топливом.

Водород (лат. hydrogenium = греч. ὕδωρ — вода + γεννάω — рождаю) — самый легкий химический элемент, при обычных условиях — газ
без цвета, запаха и вкуса. В соединении с кислородом образует воду.

Водород — самый распространенный элемент Вселенной, входит в состав всего живого и небесных тел (73% массы Солнца).

Степени окисления

Проявляет степени окисления: -1, 0, +1.

Получение

В промышленности водород получают различными методами:

• Конверсия с водяным паром при t = 1000 °C

CH₄ + H₂O → CO + H₂

• Методом газификации угля, торфа, сланца

C + H₂O → CO + H₂

• Электролизом водных растворов щелочей

H₂O → H₂↑ + O₂↑

• Каталитическим окислением кислородом (неполное окисление)

CH₄ + O₂ → CO + H₂

Лабораторные методы традиционно отличаются от промышленных своей простотой. В лаборатории водород получают:

• Вытеснением водорода из кислот

Fe + HCl → FeCl₂ + H₂↑

• Гидролизом гидридов

CaH₂ + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• Взаимодействием активных металлов с водой

Ca + H₂O → Ca(OH)₂ + H₂↑

• Реакцией цинка или алюминия с раствором щелочи

Al + NaOH + H₂O → Na[Al(OH)₄] + H₂↑

Химические свойства

В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых
выше, чем у водорода:

• Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных
  реакция идет только со фтором.

H₂ + O₂ → (t) H₂O

H₂ + F₂ → HF (со взрывом в темноте)

H₂ + Cl₂ → (t) HCl (со взрывом только на свету)

H₂ + N₂ → NH₃

H₂ + S → H₂S

H₂ + ZnO → Zn + H₂O



• Как окислитель реагирует с металлами

Na + H₂ → NaH (гидрид натрия)

Mg + H₂ → MgH₂

Вода

Химические свойства:

• Реакция с металлами

Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.

K + H₂O → KOH + H₂

• Реакции с основными и кислотными оксидами

Реагирует с основными оксидами — с образованием оснований (реакция идет, если основание растворимо), и с кислотными оксидами —
с образованием соответствующих кислот. Не забывайте сохранять степени окисления!

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄

• Гидролиз солей

Отмечу здесь реакцию двойного гидролиза, которая заключается в гидролизе одной соли по катиону (CrBr₃),
а другой — по аниону (Na₂CO₃).

Na₂CO₃ + CrBr₃ + H₂O → Cr(OH)₃↓ + CO₂ + NaBr

• Реакция с гидридами активных металлов

LiH + H₂O → LiOH + H₂↑

• Реакции с C, CO, CH₄

C + H₂O → CO + H₂

H₂O + CO → (кат.) CO₂ + H₂

H₂O + CH₄ → (кат.) CO + H₂

• С галогенами

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO (соляная и хлорноватистая кислоты — без нагревания)

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO₃ (соляная и хлорноватая кислоты — при нагревании)

Кристаллогидраты

Кристаллогидраты — кристаллические соединения, содержащие молекулы воды как самостоятельные структурные единицы. Вода, входящая в
состав кристаллогидратов, называется кристаллической. Примеры: CaSO₄*2H₂O,
Na₂SO₄*10H₂O.

При нагревании кристаллогидраты теряют воду. Одним из наиболее известных кристаллогидратов является медный купорос: CuSO₄*5H₂O.
Медный купорос имеет характерный голубой цвет, а безводный сульфат меди — белый.

В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует
вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата меди.

Пероксид водорода

Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.

Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.

K₂O₂ + H₂O → KOH + H₂O₂

BaO₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + H₂O₂

В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:

H₂O₂ → H₂O + O₂↑

Также перекись проявляет окислительные свойства:

KCl + H₂O₂ + H₂SO₄ → Cl₂ + K₂SO₄ + H₂O

Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки,
предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.