Қазақстан республикасы білім жəне ғылым министрлігі

47

М

r

(Fe

2

O

3

)= 2A

r

 (Fe)+3 A

r

 (O)=112+48=160г

100г заттағы Fe

2

O

3

 –ң моль саны : n (Fe

2

O

3

)=m (Fe

2

O

3

): M

r

(Fe

2

O

3

)=100:160=0,62 моль,

0,62  Fe

2

O

3

-  тегі молекула санын формула бойынша табамыз :

n

моль

 (Fe

2

O

3

)=N

A

· n (Fe

2

O

3

),

где N

A

= А

r

 (С): [m

n

(C) · А

r

(C)]= 12: (1,66

-24

 ·12)=6,02 ·10

23

-тұрақты шама жəне Авагадро саны деп аталады.

Темір оксидіндегі  (III) молекула санын анықтаймыз:

n

моль

( Fe

2

O

3

)=6,02 ·10

23

·0,62 =3,73 ·10

23

.

3-үлгі: Химиялық  қосылыс  құрамына  натрий, фосфор  жəне  оттегі  кіреді. Элеметтердің

массалық

 Na-34,6; P-23,3; O-42,1%-ды құрайды.Қосылыстың қарапайым формуласын анықта.

Шешуі: Есептеу үшін 100г –ға тең, яғни m (x)=100г белгісіз  қосылыстың массасын

аламыз,г:

Қосылыстағы əр элементтің массасын олардың белгілі массалық үлесі негізінде

анықтаймыз,г:

m(Na)= m·w(Na)=100·0,346=34,6;

m(P)= m·w(P)=100·0,233=23,3;

m(O)= m·w(O)=100·0,421=42,1

               Заттар  санын анықтаймыз, моль:

n(Na)= m(Na): M(Na) =34,6:23=1,5;

n(P)= m (P): M(P)=23,3:31 =0,75;

n(O)= m(O): M(O)=42,1 :16=2,63 .

Заттар санының қатысын табамыз:

n(Na): n(P): n (O)=1,5: 0,75 : 2,63

Теңдіктің оң жақ бөлігін аз санға (0,75) бөліп:

n(Na): n(P): n (O)=2:1:3,5 аламыз.

Қосылу формуласында бүтін сандар  коэффициенті пайдаланылғандықтан, енді теңдеудің

оң жақ бөлігін екіге көбейту қажет:

n(Na): n(P): n (O)=4:2:7

Қосылыстың қарапайым формуласы шығады:-Na

4

P

2

O

7

.

Əдебиет :  6 нег.[4-16], 5 нег. [18-20]

2-тапсырма. Қүрделі заттар металының (k

э

) эквивалентін есептеу.

1-үлгі.  егер ток түзуші реакция катодта болса, кадмийдің электрохимиялық эквивалентін

анықтау:

Шешуі: белсенді  заттың  электрохимиялық  эквиваленті  формула  бойынша  анықталады:

мұнда,  A

r

-заттың  салыстырмалы  атом  массасы; Z-валенттіліктің  өзгеруі; F=96500 А·с

немесе 26,8 А ·ч-   Фарадей тұрақтысы.

Əдістемелік ұсыныстар  1 жəне 2 тапсырмаларды орындау үшін дəріс конспектісін

пайдалану қажет жəне өздік жұмысқа арналған уақытта химияның сандық зандарын оқып

үйрену қажет.

Əдебиет : 5 нег. [26-32]

Бақылау сұрақтары:

1. Массаны сақтау заңы мен заттар құрамының тұрақтылық зандарын айтындар

2. Авогадро заңдарын жəне оның бірінші, екінші салдарын жазындар

3.  Стехиометрия, стехиометриялық есептер деген түсініктердің мəнін ашыңдар

4. Атомдардың дəл массасы мен заттар молекуласын аңықтайтын есептеу формулаларын

жазыңдар

5. Заттың химиялық жəне электрохимиялық эквиваленті деген не?

6. k

x

 мен k

э

–ні анықтайтын есептеу формулаларын келтір.

48

2-тəжірибелік  сабақ.  Д.И. Менделеевтің  периодтық  кестесі  жəне  металдардың

электрондық конфигурациясының құрылысы.

1-тапсырма. Периодтық  жүйдегі  басқы  жəне  қосалқы  топшалардағы  металдардың

конфигурацияларының  құрылысы  мен  энергетикалық  деңгейді  толтыру  сипатының

заңдылығы.

1-улгі: Z=32 элементінің электронды формуласын жазу. Берілген г элементі қай типке (s-,

p-,d-,f-) жатады.

Шешуі: 32-элементі 4 периодтағы IVА-негізгі топшасында орналасқан, ендеше бұл   d-

элемент.Электронды  формуланың  саңы  4s

2

 4p

2

болады, себебі d- жəне s –

электрондарының  валенттік  қосындысы VА  тобының  номерімен  сəйкес  келуі  керек, ал

прериодтың номері негізгі квантты сан 4-ке тең. s- жəне p- элементтердің  валенттік саны

(ішкі) периодтық  жүйедегі  топ  номеріне  тең. Жетіспей  тұрған  электрондарды

орналастырамыз 1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

6

 3d

10

 4s

2

 4p

2

.

 Элементтің  атомдық  номері  бойынша  жауаптың  дұрыстығын  тексереміз, себебі

электрондар 

қосындысы 

атом 

номерімен 

тең 

саналуы 

керек, яғни:

32(2+2+6+2+6+10+2+2)=32 .

Əдістемелік  ұсыныстар : берілген  тапсырманы  нұсқалған  əдебиеттен  кристалды

торлар мен химиялық байланыстар  түрлерімен жасалған қатты заттар қасиетін өз бетімен

оқып үйрену негізінде орындауға болады.

Əдебиет: 1нег.[48-53], 5 нег.  [71-80], 6-нег. [81-95]

Бақылау сұрақтары:

1. Металл тотығуының жоғары, төменгі аралық деңгейі деген нені түсіндіреді.

2. Периодтық  жүйедегі  топтар  бойынша  металдардың  тотығу  деңгейінің  өзгеруі  нені

көрсетеді.

3.Химиялық  қосылыс  пен  күрделі  металдар  атомының  тотығу  деңгейінің  алгебралық

қосындысы не тең.

4. Келесі кристалды  торлары бар заттарға қандай  физикалық қасиеттер  тəн 1) атомды 2)

металды 3) молекулалы.

5. Cu, Pb, Zn, Ni металдарының электронды формуласын құра.

3-тəжірибелік  сабақ.  Химиялық  реакциялар  заңдылықтары  мен  олардың  негізінде

есептеулер.

1-тапсырма  Түзілу  реакциясында  жылу  эффектісін  (

D

Q)    жəне  (

D

G

0

т

) Гиббстың

стандартты энергиясын есептеу.

1-үлгі. 1273К температурадағы реакцияда Гиббстың бос энергиясын (

D

G

0

т

) есептеу:

FeAsS

(т)

¬ FeS

(т)

+0,25As

4

 (г)

Шешуі: Есептеу  оңай  болу  үшін  анықтама  əдебиеттен  реакцияның  негізгі  жəне  соңғы

өнімдерінің  термодинамикалық  параметрлерін  алып, оларды  кесте  түрінде

жазамыз.

Реакцияға қатысушылардың термодинамикалық өлшемі.

D

С

р

=а+вТ+сТ

-2

Дж/(моль·К)

Реакцияның

сонғы жəне

негізгі

өнімдері

Агрегаттық

күйі

D

H

0

298

,

к Дж/моль

D

S

0

298

,

Дж/(моль

К)

a

в

с

Температуралық

интервал, К

FeAsS

т

-105,44

108,72

62,8  40,55 -1,42

298-975

FeS

т

-100,42

60,29

51,04 9,95

-

598-1468

As

4

г

+143,68

329,7

83,01

-

-5,02

298-1073

Реакциядағы Гиббс энергиясының мəнін есептеуді формула бойынша жүргіземіз:

D

G

0

т

=

D

 H

0

298

-

D

S

0

298

,

Т

×

-(

D

С

0

 М

0

+

D

С

1

М

1

+

D

С

2

М

2

) Т,

мұнда  М

0

 , М

1

жəне М

2

- температуралық коэффиценттер

49

Реакциядағы энтальпии мəнін есептейміз:

D

 H

0

298

=

D

 H

0

298

(FeS)+1/4

D

 H

0

298

(As)-

D

H

0

298

(FeAsS)=       (-100420+143680·0,25)- (-105440)=-64500+105440=40940 Дж/моль

Реакциядағы энтропии мəнін есептейміз:

D

S

0

298

=

D

S

0

298

(FeS)+ 1/4

D

 S

0

298

(As

4

)-

D

 S

0

298

(FeAsS)=60,29+0,25·329,7-

108,72=+34,0Дж/(моль · К)

Жылу сыйымдылық

D

С

р

 коэффиценттерінің өзгеруін есептейміз:

D

С

р

0

298

=

D

С

р

0

298

(FeS)+1/4

D

С

р

0

298

(As

4

)-

D

С

р

0

298

(FeAsS)=51,04+0,25·83,01-

62,8=+9,0Дж/(моль·К)

D

С

р

1

298

=

D

С

р

1

298

(FeS)+ 1/4

D

 С

р

1

298

(As

4

)-

D

 С

р

1

298

(FeAsS)=9,95-40,55=-30,6 Дж/(моль·К)

D

С

р

2

298

=

D

С

р

2

298

(FeS)+ 1/4

D

С

р

2

298

(As

4

)-

D

  С

р

2

298

(FeAsS)= 0,25·(- 5,02)-  (-1,42)= +0,17

Дж/(моль·К)

Табылған мəндері формулаға қойып, Т=1973К температурадағы реакцияның Гиббс

энергиясын табамыз:

D

G

0

1273

=40940-34,0·1273-(9,0·0,6858-30,6·0,3733+0,17·0,2326)·1273=+4290Дж

Табылған  Гиббс  энергиясының  мəні, берілген  реакцияның 1273 температурада  өтуі

мүмкін еместігін дəлелдейді.

Əдістемелік  ұсыныстар: Экзо  жəне  эндотермикалық  процесте  энтальпии

жүйесінің  өзгеру  сипатын  айыра білу  қажет.  Реакцияның  өнімдері  мен  бастапқы

заттарындағы химиялық байланыстың мықтылығың реакцияның жылу эффектісіне əсерін

түсін  үшін  берілген  температурада

D

 H,

D

S  ,

D

С

р

  белгілі  мəндері  арқылы  Гиббс

энергиясының стандартты мəнін есептеу керек.

Əдебиет: 5 нег. [53-80]

Бақылау сұрақтары:

1. Термохимиялық есептеу негізіне қандай заң жатады, оны жазыңдар.

2. Реакцияның термохимиялық теңдігінің химиялықтан қандай айырмашылығы бар.

3. Жүйенің ішкі энергиясы қалай анықталады.

4-тəжірибелік сабақ. Қара металдар өндірісіндегі материалдық баланстың негізі.

1-тапсырма. Технологиялық өнімдердің саны мен құрамын есептеу

1-үлгі: Құрамында 20% бос жынысы бар 1 кг табиғи темір хромитінен Fe (CrO

2

)

2

 натрий

дихромитінің Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O  қандай массасын алуға болады. Өнеркəсіптік шығын 20 %

құрайды.

Шешуі: Натрий дихроматын алу үшін темір хромитін содамен балқытып алдымен натрий

хроматы бар Na

2

CrO

4

 темір оксидінің (III)  қоспасын алады. Натрий хроматын балқыманы

сумен  салқындату  жолымен  алады. Алынған  еріндіні  қышқылғанда  гидрохрамат  натрия

NaHCrO

4

  түзіледі  де, су  ағып  ол  дихроматқа Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O    өтеді.  Дихромат

кристалдарын  сүзеді, жуады  жəне  кептіреді.   Бір  молекулаға  кіретін Fe(CrO

2

)

2

  екі  хром

атомынан  ең  соңында  бір  молекула  алады Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O. Тапсырманы  шешудің  негізгі

осында.

Бос  жынысты  қоса  натрий  дихроматының  массасын  есептейміз, бірақ  өнеркəсіп

шығынына көңіл бөлмейміз, яғни 1 кг  Fe(CrO

2

)

2

 құрамына:

m (Fe(CrO

2

)

2

)1000·0,8 =800 г

Пропорция құрамыз:

            224г Fe(CrO

2

)

2

 алынады 298 г Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O

            800г Fe(CrO

2

)

2

 -//-        х г      Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O

      m (Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O)= 298 ·800:224=1064 г

 Өнеркəсіп шығынының 20% ескере отырып, алынған өнімнің массасын табамыз:

               m (Na

2

Cr

2

O

7

·2H

2

O)= 1064 ·0,8=851,2 г

Əдістемелік ұсыныстар :Реакция теңдігіне сəйкес келетін, заттың массасы мен көлемінің

қатынасы стехиометриялық қатынас аталады, ал сандық есептер- стехиометриялықесептер

50

деп  аталады. Бұл  есептердің  негізінде  М.В. Ломоносов  құрған  массаны  сақтау  заңы

жатыр: реакцияға  түскен  заттың  массасы  реакция  өнімінің  массасына  тең. Сондықтан

өзера  əректтесетін  заттардың  біреуінің  белгісіз  массасын  табуға  болады. Егер  затты

бірнеше сатымен алатын болса, заттың массасын анықтау үшін есептеуде бастапқы жəне

соңғы  өнімдердің  стехиометриялық  коэффициенттерін  ескеріп, олардың  формуласын

пайдаланады.

Əдебиет:  5нег. [53-62]

Бақылау сұрақтары:

1.Егер бірінші реагенттің саны 0,2 мольге тең болса, екінші бастапқы заттың қанша саны

реакцияға түскенін (ауызша), анықта.

Li

3

H+3H

2

O=3LiOH+NH

3

¯

2. Реакция бойынша бірінші өнімнің қанша саны алынатынын (ауызша) анықта.

                                        Na

4

SiO

4

+4HCI=SiO

2

¯ +4NaCI+2H

2

O

3.Cu

2

 S химиялық байланысында күкірттің мөлшері қандай, анықта.

5- тəжірибелік сабақ. Түсті металдар өнідірісіндегі материалдық баланстың негізі.

1-тапсырма: Технологиялық өнімдердің (кеннің, концентрат) заттық  құрамын есептеу.

1—үлгі: сульфидті  қорғасынді  концентраттың  заттың  құрамын  есепте, оның  элементтік

құрамы құрғақ массада,%: 51,5- Pb; 12,0-Zn; 3,0-Cu; 8,0-Fe; 20,0-S; 1,5-SiO

2

; 1,2-CaO; 1,3

AI

2

O

3

; 1,5-баскалары.

Минералогиялық талда мəліметтер бойынша, концентраттағы металдар келесі

минералдық форма түрінде болады:

       Pb-PbS (галенит);

      Zn-ZnS (сфалерит);

      Cu-Cu

2

S (халькозин);

      Fe-Fe

7

S

8

(пирротин) и FeS

2

 (пирит)

      CaO-CaCO

3

(ақ тас)

Шешуі: Есептеуді 100 кг концентратта

Мына  теңдіктен қорғасынның құрамына қарай галенит пен күкірттің массасын

табамыз:

       m(PbS) = [М

r

(PbS) · ω(Pb)] : А

r

(Pb),

мұнда   М

r

(PbS) = А

r

(Pb) + А

r

(S) = 207 + 32 = 239;    ω(Pb) = 51,5%;

          m(PbS) = 239 · 51,5 : 207 = 59,46 кг,соған қарағандағы қүкірттің массасы:

           m(S) = m(PbS) – m(Pb) = 59,46 – 51,5 = 7,96 кг.

Формуланың қысқартылған түрінде бірлік формуласындағы мəнді қоямыз.

Мырыштың құрамына қарай сфалерит пен күкірттің мына теңдіктен массасын табамыз:

m(ZnS) = [М

r

(ZnS) · ω(Zn)] : А

r

(Zn) = 97,4 · 12,0 : 65,4 = 17,87 кг, сонымен қатар

күкіртпен байланысты.

m(S)

ZnS

 = m(ZnS) – m(Zn) = 17,87 – 12,0 = 5,87 кг.

Мыстың құрамына қарай халькозин мен күкірттің массасын келесі теңдіктен табамыз.

m(Cu

2

S) = [М

r

(Cu

2

S) · ω(Cu)] : 2А

r

(Cu) = 160,0 · 3,0 : 128 = 3,75 кг, сонымен қатар

күкіртпен байланысты:

m(S)

Cu

2

S

 = m(Cu

2

S) – m(Cu) = 3,75 – 3,0 = 0,75 кг.

51

FeS

2

жəне Fe

7

S

8

    минералдық  формуласындағы  темірдің  массасын  аңықтау  үшін

күкірт пен темірдің таралуын алу қажет. Мына қосылыс болатын күкірттің массасын

есептейміз

m(S)

ост

=m(S)

общ

–m(S)

PbS

 –m(S)

ZnS

 –m(S)

Cu

2

S

=20,0–7,96–5,87–0,75=5,42 кг

FeS

2

формуласындағы темірдің массасын х  кг əрпі  мен белгілейміз; бұдан Fe

7

S

8

темірдің массасы (8,0 – х) кг болады.

Пиритпен байланысқан күкірттің массасын аңықтаймыз:

m(S)

FeS

2

 = m(Fe)

FeS

2

· 2А

r

(S) : А

r

(Fe) = х · 64 : 56 = 1,14 х

Пирротинмен байланысқан күкірт массасы мынаған тең:

m(S)

Fe

7

S

8

= m(Fe)

 Fe

7

S

8

· 8А

r

(S) : 7А

r

(Fe)=(8,0–х) · 256 : 392 =5,22–0,65 х кг

Пирит пен пирротинің құрамында күкірттің қосындысы барлық күкірт қалдығына тең:

                        m(S)

FeS

2

+ m(S)

Fe

7

S

8

= m(S)

ост

 немесе

                        1,14 х + 5,22 – 0,65 х  = 5,42 кг

                        0,49 х = 0,2 кг

                        х = 041 кг

Темірдің пириттегі массасы 0,41 кг тең болғандықтан, бұдан пириттің массасын

аңықтауға болады:

m(FeS

2

) = М

r

(FeS

2

) · m(Fe)

FeS

2

: А

r

(Fe)

FeS

2

= 120 · 0,41: 56 = 0,88 кг, сонымен қатар

пириттегі күкірт:

m(S)

FeS

2

= m(FeS

2

) – m(Fe)

FeS

2

= 0,88 – 0,41 = 0,47 кг.

Остаток железа будет связан в пирротине:

m(Fe)

 Fe

7

S

8

= m(Fe)

 общ

– m(Fe)

FeS

2

= 8,0 – 0,41 = 7,59 кг.

Темірдің массасы арқылы пирротиннің массасын аңықтаймыз:

m(Fe

7

S

8

) = М

r

(Fe

7

S

8

) · m(Fe)

 Fe

7

S

8

: 7А

r

(Fe) = 648 · 7,59 : 392 = 12,51 кг, сонымен

қатар күкіртпен байланысты:

 m(S)

 Fe

7

S

8

= m(Fe

7

S

8

) – m(Fe)

 Fe

7

S

8

= 12,51 – 7,59 = 4,95 кг.

Пирит пен пирротинмен байланысқан күкірттің қосындысының массасын тексереміз:

                        m(S)

 ост

= m(S)

FeS

2

+ m(S)

 Fe

7

S

8

 немесе

                        5,42 = 0,47 + 4,95 = 5,42 кг

Минералогиялық есептеу элементарлық анализдың шығарылған концентратына

құрамына сəйкес келсе немесе əрбір элементке сəйкес (5% дейін) шамалы

айырмашылық берсе, онда бұл есептеулер келесі есептеулерге қолданылады. Қате

кеткен жағдайда барлық есептеулер қайтадан есептелінеді. Элементарлық химиялық

анализдерге сəкес концентратта кальций оксиді бар (СаО), табиғи формуласы-əктас

(СаСО

3

) 100 кг концентраттың құрамы.

m(СаСО

3

) = М

r

(СаСО

3

) · ω(СаО) : М

r

(СаО) = 100,1· 1,2 : 56,1 = 2,14 кг

 СаСО

3

 ыдырату:

СаСО

3

 ↔ СаО + СО

2

52

 (IV) валентті көміртегі оксиді бөлінеді:

m(СаО

2

) = m(СаСО

3

) ·М

r

(СО

2

) : М

r

(СаСО

3

) = 2,14 · 44 : 100,1 = 0,94 кг

     

Мыс  сульфидінің  заттық  құрамының  қорытынды  есептеулері  кестеде

келтірілген

Мыс концентратының кг, заттық құрамы-кестеде

Компонентері

Қосылыс

Pb

Zn

Cu

 Fe

 S

CaO CO

2

 SiO

2

AI

2

O

3

т.б.  барлығы

PbS

51,50

7,96

59,46

ZnS

12,0

5,87

17,87

Cu

2

 S

3,0

0,75

3,75

Fe

7

S

8

7,59 4,95

12,54

FeS

2

0,41 0,47

0,88

CaCO

3

1,20 0,94

2,14

SiO

2

1,50

1,50

AI

2

O

3

1,30

1,30

т.б.

0,56 0,56

қорытынды 51,50 12,00 3,00 8,00 20,00 1,20 0,94 1,50 1,30  0,56 100,00

Əдістемелік ұсыныстар:

Өндіріс өнімнің  заттық құрамын есептеу  стехиометриялық  қатынасқа негізделеді

жəне бастапқы өнімнің 100 кг –на жүргізіледі. Есептеуді орындаған кезде келесі ережелер

сақталады: алдымен  бастапқы  мəн бойынша  анықталатың қосылыстар құрамын

есептейді,  содан кейін негізгі металдар қосылыстарына, темірге есептеу  есептеу

жүргізеді жəне ең соңында жыныс түзушілерге.

Əдебиет 6 нег. [20-26],  25 қос. [18-22]

Бақылау сұрақтары:

1.Əрбір компоненттің қосылыстағы массасын мольдік жəне көлемдік үлесі. Айтылған

мəндерге аңықтама бер.

2.Өнімнің сандық практикалық шешуі деп нені атаймыз?

3.Келесі қосылыстардың салыстармалы молекуларлық массасын аңықтаймыз:

халькопирит, арсенопирит, пирит.

4.Заттың молярлық массасын дегенге аңықтама бер жəне есептелу формуласын келтіріп,

оны есепте

6- тəжірибелік сабақ

жүктеу/скачать 1,02 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: