Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Литий и его характеристики

Общая характеристика лития

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Литий – третий элемент Периодической таблицы. Обозначение – Li от латинского «lithium». Расположен в во втором периоде в IAгруппе. Относится к группе щелочных металлов. Заряд ядра равен 3.

Литий достаточно широко распространен в земной коре. Наиболее ценны минералы сподумен LiAl(SiO3)2, амблигонитLiAl(PO4)F и лепидолит Li2Al2(SiO3)3(F, OH)2.

В виде простого вещества литий представляет собой металл серебристо-белого цвета (рис.1). Является самым легким из металлов (плотность 0,539 г/см 3). Мягкий и низкоплавкий (температура плавления 180,5oС). Реакционноспособный; на воздухе покрывается оксидно-нитридной пленкой. Воспламеняется при умеренном нагревании (при температуре выше 200oС); окрашивает пламя газовой горелки в темно-красный цвет. Сильный восстановитель; реагирует с водой, кислотами, неметаллами, аммиаком.

Литий. Внешний вид и его характеристики

Рис. 1. Литий. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса лития

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительной молекулярная масса вещества (Mr) – это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (Ar) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии литий существует в виде одноатомных молекул Li, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 6,941.

Изотопы лития

Литий в природе встречается в виде двух изотопов 7Li (92,70%) и 6Li (7,30%), однако иногда это соотношение нарушается за счет природного или искусственного фракционирования изотопов. Их массовые числа равны 7 и 6. Ядро атома лития 7Li содержит три протона и четыре нейтрона, а атома 6Li – такое же число протонов и три нейтрона.

Существует семь искусственных изотопов лития с массовыми числами от 4-х до 12-ти, из которых наиболее устойчивым является 8Li с периодом полураспада равным 0,8403 с.

Ионы лития

По химической активности литий уступает некоторым металлам. Его стандартный электродный потенциал имеет наиболее отрицательное значение (- 3,05В) по сравнению со всеми другими металлами. Это обусловлено энтальпией гидратации иона Li+, что обеспечивает значительное смещение равновесия

Li = Li+ + e

в сторону ионизации металла.

Молекула и атом лития

В свободном состоянии литий существует в виде одноатомных молекул Li. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу лития:

Энергия ионизации атома, эВ

5,39

Относительная электроотрицательность

0,98

Радиус атома, нм

0,155

Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль

150,8

Сплавы лития

Литий придает сплавам ряд ценных физико-химических свойств. Например, у сплавов алюминия с содержанием до 1% лития повышается механическая прочность и коррозионная стойкость, введение 2% в техническую медь значительно увеличивает её электрическую проводимость и т.д.

Сплавы лития с благородными металлами (золото и серебро) нашли применение в качестве эффективных припоев, с магнием, скандием, медью и кадмием представляют собой материалы, используемые в авиационной и космической промышленности.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Смесь лития и натрия общей массой 7,6 г окислили избытком кислорода, всего было израсходовано 3,92 л (н.у.). Полученную смесь растворили в 80 г 24,5% — го раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.
Решение Запишем уравнения окисления лития и натрия избытком кислорода:

4Li + O2 = 2Li2O (1);

2Na + O2 = Na2O2 (2).

Найдем суммарное количество вещества кислорода:

n(O2) = V(O2) / Vm;

n(O2) = 3,92 / 22,4 = 0,175 моль.

Пусть на окисление лития было израсходовано х моль кислорода, тогда в реакции окисления натрия участвовало (0,175 — х) моль кислорода.

Обозначим количество вещества лития как «а», а натрия – «b», тогда, согласно записанным выше уравнениям реакции:

а = 4 × х;

b = 2 ×(0,175 — х) = 0,35 – 2х.

Найдем массы лития и натрия (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел — Ar(Li) = 7 а.е.м.; Ar(Na) = 23а.е.м.):

m(Li) = 4х × 7 = 28х (г);

m(Na) = (0,35 – 2х)× 23 = 8,05 — 46х (г).

Учитывая, что масса смеси лития и натрия была равна 7,6 г можно записать уравнение:

28х + (8,05 — 46х) = 7,6;

(-18)× х = -(0,45);

х = 0,025.

Следовательно, количество вещества кислорода,израсходованное на окисление лития равно 0,025 моль, а натрия – (0,175 – 0,025) = 0,15 моль.

По уравнению (1) n(O2) :n(Li2O) = 1 : 2, т.е.

n(Li2O) = 2×n(O2) = 2×0,025 = 0,05 моль.

Согласно уравнению (2) n(O2) :n(Na2O2) = 1 : 1, т.е. n(Na2O2)=n(O2)= 0,15 моль.

Запишем уравнения реакции растворения продуктов окисления лития и натрия в серной кислоте:

Li2O + H2SO4 = Li2SO4 + H2O (3);

2Na2O2 + 2H2SO4 = 2Na2SO4 + 2H2O + O2 (4).

Рассчитаем массу серной кислоты в растворе:

msolute (H2SO4) = msolution (H2SO4) ×w(H2SO4) / 100%;

msolute (H2SO4) = 80 × 24,5 / 100% = 19,6 г.

Количество вещества серной кислоты будет равно (молярная масса – 98 г/моль):

n (H2SO4) = m (H2SO4) / M (H2SO4);

n (H2SO4) = 19,6 / 98 = 0,2моль.

Определим число молей продуктов реакций (3) и (4). Согласно уравнению (3) n(Li2O) :n(Li2SO4) = 1 : 1, т.е. n(Li2O) = n(Li2SO4) = 0,05 моль. По уравнению (4) n(Na2O2) :n(Na2SO4) = 2 : 2, т.е. n(Na2O2) =n(Na2SO4) = 0,15 моль.

Найдем массы образовавшихся сульфатов (М(Li2SO4) = 110 г/моль; М(Na2SO4) = 142 г/моль):

m(Li2SO4) = 0,05 × 110 = 5,5 (г);

m(Na2SO4) = 0,15 × 142 = 21,03 (г).

Чтобы рассчитать массовые доли полученных веществ, необходимо найти массу раствора. В него входят серная кислота, оксид лития и пероксид натрия. Необходимо учесть массу кислорода, который выделяется из реакционный смеси, в ходе реакции (4). Определим массы оксида лития и пероксида натрия (М(Li2O) = 30 г/моль, М(Na2O2) = 78 г/моль):

m(Li2O) = 0,05 ×30 = 1,5 (г);

m(Na2O2) = 0,15 ×78 = 11,7 (г).

Согласно уравнению (4) n(O2) :n(Na2O2) = 1 : 2, т.е.

n(O2) = ½ ×n(Na2O2) = ½ × 0,15 = 0,075 моль.

Тогда масса кислорода будет равна (М(O2) = 32 г/моль):

m(O2) = 0,075 × 32 = 2,4 (г).

Для того, чтобы найти массу итогового раствора необходимо определить осталась ли в растворе серная кислота. Согласно уравнению (3) n(Li2O):n(H2SO4) = 1 : 1, т.е. n(H2SO4) = n(Li2O) = 0,05 моль. По уравнению (4) n(Na2O2) :n(H2SO4) = 2 : 2, т.е. n(H2SO4) = n(Na2O2) = 0,15 моль.Таким образом в реакцию вступило (0,05 + 0,15) = 0,2 моль серной кислоты, т.е. она прореагировала полностью.

Рассчитаем массу раствора:

msolution = m(Li2SO4) + m(Na2SO4) — m(O2);

msolution = 5,5 + 21,03 — 2,4 = 24,13 г.

Тогда, массовые доли сульфатов натрия и лития в растворе будут равны:

w(Li2SO4) = m(Li2SO4) /msolution× 100%;

w(Li2SO4) = 5,5 /24,13× 100% = 22,79%.

w(Na2SO4) = m(Na2SO4) /msolution× 100%;

w(Na2SO4) = 21,03 / 24,13 × 100% = 87,15%.

Ответ w(Na2SO4) = 87,15%; w(Li2SO4) = 22,79%.
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.