Задача 5.4.1
После полного термического разложения 2,0 г смеси карбонатов кальция и стронция получили 1,23 г смеси оксидов этих металлов. Вычислите массу карбоната стронция в исходной смеси.
Дано: Решение:
m смеси карбонатов = 2 г 1. При разложении карбонатов кальция и
m смеси оксидов = 1,23 г стронция образуются оксиды и
_________________ углекислый газ
Найти: m (SrCO3) -? CaCO3 àCaO + CO2
_ SrCO3 àSrO + CO2
2. Пусть х – масса карбоната кальция, а у – масса карбоната стронция тогда масса смеси х+у =2
3. Количество молей карбонатов определяем по формуле:
n = m/M
n (CaCO3) = х /100, n(SrCO3) = y /148
4. Так как из одного моль CaCO3 образуется 1 моль CaO, то:
n (CaCO3) = n (CaO) = х/ 100,
Аналогично, из 1 моль карбоната стронция SrCO3 образуется 1 моль SrO оксида стронция, следовательно:
n (SrCO3) =n (SrO) = y /148
5. Массы оксидов можно рассчитать по формуле: m =n * M
m (CaO) = 56 х /100,
m (SrO) = 104 y /148.
Получаем второе уравнение: 56 х /100 + 104 y /148 = 1,23
6. Решаем систему: х +y = 2
56 х /100 + 104 y /148 = 1,23,
Получаем: х = 1,21, y = 0,79
Масса карбоната кальция 1,21 г, масса карбоната стронция 0,79 г.
Задача 5.4.2
При действии соляной кислоты на смесь железа и алюминия массой 16,6 г выделился водород объемом 10,13 л. Объем измерен при температуре 0С и давлении 112 кПа. Определите массовую долю железа в смеси. Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей 20% и плотностью 1,1 г/мл использовали для реакции.
Дано: Решение:
m (Fe+Al) = 16,6 г Fe + 2HCl àFeCl2+H2 (1)
V(H2) = 10,13 л 2Al + 6HCl àAlCl3+3H2 (2)
P = 112 кПа
t = 00С 1. Так как условия отличаются от
ω (HCl p-p) = 20% нормальных, воспользуемся уравнением
р (HCl p-p) = 1,1г/мл Менделеева - Клапейрона для расчета
________________ количества выделившегося водорода
V(HCl p-р) -? P*V= n*R*T,
ω (Fe)-? где Р – давление,
Па, V- объем, м3
R- газовая постоянная, кДж/моль*К
T – температура, К(t+273)
2. Рассчитываем суммарное количество вещества водорода по формуле: n = P*V/R*T
n (Н2) = 112*103*10,13*10-3/8,31*273 = 0,5 моль
3. Пусть х – количество вещества железа
у – количества вещества алюминия, тогда масса железа и алюминия:
m (Fe) = М*n m (Fe) = 56* x
m (Al) = М*n m (Al) = 27 *y
4. Масса смеси, состоящей из алюминия и железа равна 16,6 г
m (Fe) + m (Al) = 16,6
56 х +27у =16,6 - масса смеси
5. Рассчитываем количество вещества водорода, образовавшегося по реакции 1 и 2:
Так как из 1 моль железа образуется 1 моль водорода, то из х моль железа образуется х моль водорода (реакция 1):
n(Н2) реакция 1 = х моль
По уравнению реакции (2): из 2 моль алюминия образуется 3 моль водорода. Составим пропорцию:
2 моль Al - 3 моль Н2
у моль Al -? моль Н2
? = 3у/2 = 1,5 у
Значит, водорода во второй реакции образовалось 1,5 *у. Суммарное количество водорода равно 0,5 моль:
n(Н2)1+2 = х +1,5 у = 0,5
6. Составляем систему уравнений:
56 х + 27у =16,6
х +1.5 у = 0,5
Решая систему, получаем: х = 0,2 у = 0,2
7. Рассчитываем массы железа и алюминия:
m (Fe) = 0,2*56 = 11,2 г
m (Al) = 0,2*27 = 5,4 г
8. Массовые доли металлов в смеси:
ω (Fe) = 11,2/16,6 * 100 % = 67,47%,
ω (Al) = 5,4/16,6 * 100 % = 32,53%,
9. Рассчитываем суммарное количество вещества соляной кислоты:
По 1 уравнению реакции: один моль железа реагирует с 2 моль соляной кислоты (коэффициенты 1: 2), значит, 0,2 моль железа прореагируют с 0,4 моль соляной кислоты
n = (HCl)1реакция=0,4 моль
Согласно 2 уравнению: 2 моль алюминия реагируют с 6 молями соляной кислоты (коэффициенты 2:6), значит 0,2 моль алюминия прореагирует с 0,6 моль соляной кислоты
n = (HCl)2реакция= 0,6 моль
Суммарное количество вещества соляной кислоты - (0,4+0,6) =1 моль
10. Масса соляной кислоты
m (HCl) = М*n
m (HCl) = 36,5*1 = 36,5 г
11. Для расчета объема раствора соляной кислоты воспользуемся формулой:
ω (НСl) = m /V р
V = m / р* ω (НСl)
V (НСl) = 36,5 /1,1*0,2 = 166 мл
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СОЛИ
Задача 5.5.1
При сжигании метана 2,24 л СН4 весь углекислый газ пропустили через 19,1 мл 32% раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,35 г/мл). Определите состав соли и ее массовую долю в растворе.
Дано: Решение
Vp-pa (NaOH) =19,1мл 1. СH4+2O2àCO2+2H2O (1)
V(CH4) = 2,24л
рр-ра NaOH = 1,35 г/мл 2. Найдем количество моль метана:
ω(NaOH) = 32 % n(СН4) = V/Vm,
_______________ n(СН4) = 2,24/22,4 = 0,1 моль
Найти: 3. Так как из 1 моль метана образуется 1
ω -? моль газа, то n(СН4) = n(СО2) = 0,1 моль
m соли-?
4. При взаимодействии СО2 и NaOH возможно образование двух видов солей: средней (2) и кислой (3):
СO2+2NaOHàNa2CO3+2H2O (2)
CO2+NaOHàNaHCO3+2H2O (3)
Тип соли будет зависеть от количества вещества исходных веществ: при взаимодействии 1 моль СO2 с 2 моль NaOH, образуется средняя соль; если количества вещества NaOH равно количеству вещества СO2, то – образуется кислая соль.
n (СO2): n (NaOH) как 1: 2 соль средняя
n (СO2): n (NaOH) как 1: 1 соль кислая
5. Найдем массу и количество вещества щелочи: m в-ва = V*p*ω
m (NаОН)=19,1*1,35*0,32 = 8,25г
n = m (NаОH) \ M (NаОH)
m (в-ва) =8,25/40 = 0,21моль
6. Определим, какая соль образуется. Для получения средней соли по уравнению (2) 1 моль СO2 реагирует с 2 моль NаОH, значит, с 0,1 моль газа прореагирует 0,2 моль щелочи и еще 0,01 моль щелочи не прореагирует. То есть образуется средняя соль.
Так как щелочь взята в избытке, то количество моль соли будет равно количеству моль углекислого газа:
n(CO2) реакция 1 = n(CO2)реакция 2 = n(Na2CO3) = 0,1 моль
7. Находим ее массу: nМ = m (Na2CO3) =0,1*106 = 10,6 г
8. Массовая доля соли в растворе: ω (Х) = m (х) / m p-pa
Масса раствора = масса щелочи + масса углекислого газа
m p-pa= p*Vp-p(NaOH) + n*М (CO2)
m p-pa= 19,1*1,35 + 0,1*44 = 30,19 г
ω (Na2CO3)в р-ре = 10,6 / 30,19*100% = 35%
Задача 5.5.2
При взаимодействии водного раствора гидроксида натрия, содержащего 40 г NaOН, с оксидом фосфора (V), получившимся при сгорании 15,5 г красного фосфора образовалась соль. Определите тип соли и ее массу.
Дано: Решение
m (NaOH) = 40 г 1.Фосфор сгорает с образованием оксида
m (P)=15,5 г фосфора (V)
4P +5O2à2P2O5 (1)
___________
Найти m-? 2. При взаимодействии оксида фосфора (V)
m-? и щелочи возможно образование трех видов
солей: средней (фосфата натрия) и двух
кислых (гидрофосфат и дигидрофосфат натрия)
P2O5+ 6NaOHà2Na3PO4+3H2O (2)
фосфат
P2O5 + 4NaOH à2Na2HPO4+H2O (3)
гидрофосфат
P2O5 +2NaOH+2H2O à2NaH2PO4 (4)
дигидрофосфат
Тип соли зависит от количества исходных веществ:
- средняя соль (фосфат натрия) образуется, если 1 моль оксида прореагирует с 6 моль щелочи;
- кислая соль (гидрофосфат натрия) образуется, если 1 моль оксида прореагирует с 4 моль щелочи;
- при взаимодействии 1 моль оксида и 2 моль щелочи образуется дигидрофосфат натрия (кислая соль).
3. Найдем количество фосфора: n (Р) = m / М
n (Р) = 15,5 /31 = 0,5 моль
4. По уравнению реакции (1) из 4 моль фосфора образуется 2 моль оксида, значит из 0,5 моль фосфора образуется 0,25 моль оксида
4 моль Fe – 2 моль P2O5
0,5 моль -?
n(Р2О5) = 0,25 моль
5. Для определения типа соли, находим количество вещества щелочи: n (NaOH) = m / М
n (NaOH) = 40/40 =1 моль,
Получаем, что, 0,25 моль щелочи реагирует с 1 моль оксида фосфора, следовательно, образуется кислая соль - гидрофосфат натрия.
0,25 1,5
P2O5 + 6 NaOH à2 Na3PO4+3H2O (2)
0,25 1
P2O5 + 4 NaOH à2 Na2HPО4 +H2O (3)
0,25 0,5
P2O5 + 2 NaOH + 2H2Oà2 NaH2PО4 (4)
6. Находим массу соли
m (NaH2PО4) = М*n
Количество вещества соли в 2 раза больше, чем количество вещества оксида (коэффициенты 1: 2) и равно 0,5 моль
m (NaH2PО4) = 142*0,5 = 71 г
УПРАЖНЕНИЯ
1. При взаимодействии алюминия с серной кислотой получено 5,38 л водорода, что составило 80% от теоретически возможного. Рассчитайте массу алюминия и объем 10 % раствора серной кислоты (плотностью 1,07 г/мл), потребовавшегося для взаимодействия с алюминием..
2. Смешали 59 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 10% и 100 г гидрокарбоната натрия с массовой долей 5%. Рассчитайте массовую долю соли в новом растворе
3. Смешали 50 мл раствора хлорида кальция с концентрацией 2 моль/л и 80 мл раствора фосфата калия с концентрацией 1 моль/л. Определите массу осадка.
4. Песок массой 2 кг сплавили с гидроксидом калия. Определите выход продукта, если массовая доля оксида кремния (IV) в песке составляет 90%.
5. 40 г карбоната кальция прореагировали с избытком соляной кислоты. Полученный газ поглотили раствором гадроксида натрия (массовая доля 20%, плотностью 1,22 г/мл). Определите объем раствора щелочи, который потребовался для поглощения всего газа.
6. Какая масса вольфрама может быть получена при восстановлении водородом концентрата руды массой 145 г, содержащего оксид вольфрама (VI) и невосстанавливающиесяпримеси, массовая доля которых, равна 20 %. Какой объем водорода (н.у.) потребуется для осуществления процесса.
7. Образец сплава цинка, алюминия и меди массой 20 г обработали избытком щелочи. При этом выделился газ объемом 7,1 л (н.у.). Масса нерастворимого остатка составила 2 г. Определите массовые доли металлов в сплаве.
8. Объем смеси азота и углекислого газ равен 14 л (при нормальных условиях). Масса этой смеси составляет 25,5 г. Найти объемную долю углекислого газа в смеси.
9. В токе хлора сожгли 1,76 г смеси медных и железных опилок, в результате получилось 4,6 г смеси хлоридов этих металлов. Определите массовые исходных веществ.
10. При взаимодействии водного раствора гидроксида натрия, содержащего 35,6 г NaOН, с оксидом серы (IV), получившимся при обжиге пирита (FeS2) массой 53,5 г образовалась соль. Определите ее массу и тип.
ЗАДАЧИ ИЗ ТЕСТОВ ЕГЭ
1. Аммиак объемом 4,48 л (н.у.) пропустили через 200 г 4,9%-го раствора ортофосфорной кислоты. Определите массу соли, образующуюся в результате реакции.
2. Рассчитайте массовую долю соли в растворе при растворении 1,3 г цинка в 36,5 г 10% раствора соляной кислоты.
3. Найти объем воздуха, необходимый для полного сгорания 32 л (н.у.) угарного газа СО.
4. Сероводород объемом 5,6 л (н.у.) прореагировал без остатка с 59,02 мл 20%-ного раствора КOH (плотность 1,186 г/мл). Определите массу соли, полученной в результате этой химической реакции
5. В результате пропускания углекислого газа через 70,83 мл 20 %- раствора гидроксида калия (плотность 1,186 г/мл) было получено 97,2 г раствора соли. Определите массу соли, полученной в результате этой химической реакции.
6. Газ, выделившийся при обработке 26,1 г сульфида марганца (II) соляной кислотой, пропустили через 120 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю соли, образовавшейся при этой химической реакции.
7. Технический сульфид железа (II) массой 33,5 г, содержащий 8% нерастворимых примесей, обработали горячим раствором соляной кислоты, масса которого 219 г и массовая доля HCl 15%. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе. Растворением сероводорода в воде пренебречь.
8. Гидрид кальция обработали соляной кислотой массой 200 г с массовой долей HCl 15%; при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). Рассчитайте массовую долю хлороводорода в получившемся растворе.
9. Через 100 мл раствора гидроксида натрия с плотностью 1,1г/мл пропустили 4,928 л углекислого газа (н.у.), в результате чего образовалось 22,88 г смеси двух солей. Определите массы веществ в полученном растворе.
10. В закрытом сосуде сожгли 2,31 л (н.у.) сероводорода, содержащего 3% негорючих примесей в 5,6 л (н.у.) кислорода. Образовавшийся SO2 газ охладили до комнатной температуры и поглотили 157,6 мл воды. Определите массовую долю вещества, образовавшегося при этом в растворе.
.
ГЛАВА 6 ОСНОВЫ ТЕОРИИ
