В реакцию вступает смесь известного состава, необходимо найти порции затраченных реагентов, и /или полученных продуктов

1 2

Формулы, используемые для решения задач.

n = m / M n _(газа) = V_(газа)/ V_Mn = N / N_A

ρ₌m / V

D = M_1(газа)/ M_2(газа)

D (H₂) = M_(газа)/ 2 D (возд.) = M(_газа)/ 29

(М(Н₂) = 2 г/моль; М_(возд.) = 29 г/моль)

ω = m_(в-ва) / m _{(смеси или р-ра)} j = V_(в-ва) / V _{(смеси или р-ра)}

h = m_{(практ.)} / m_(теор.) h = n _{(практ.)} / n _(теор.) h = V_{(практ.)} / V_(теор.)

С = n / V

М_{(смеси газов)} = V_{1 (газа)} ∙ M_1(газа) + V_{2 (газа)} ∙ M_2(газа) / V_{(смеси газов)}

Уравнение Менделеева – Клапейрона:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Для сдачи ЕГЭ, где типы заданий достаточно стандартны (№24, 25, 26), обучающемуся нужно прежде всего показать знание стандартных алгоритмов вычислений, и только в задании №39 ему может встретиться задание с неопределенным для него алгоритмом.

Классификация химических задач повышенной сложности затруднена тем, что большинство из них – задачи комбинированные. Я разделила расчетные задачи на две группы.

1.Задачи без использования уравнений реакций. Описывается некоторое состояние вещества или сложной системы. Зная одни характеристики этого состояния, надо найти другие. Примером могут служить задачи:

1.1 Расчеты по формуле вещества, характеристикам порции вещества

1.2 Расчеты по характеристикам состава смеси, раствора.

Задачи встречаются в ЕГЭ - № 24. Для обучающихся решение таких задач не вызывает затруднений.

2. Задачи с использованием одного или нескольких уравнений реакций. Для их решения кроме характеристик веществ надо использовать и характеристики процессов. В задачах этой группы можно выделить следующие типы задач повышенной сложности:

Образование растворов.

1) Какую массу оксида натрия необходимо растворить в 33,8 мл воды, чтобы получить 4%-ный раствор гидроксида натрия.

Найти: m (Na₂O) Дано: V (H₂O) = 33.8 мл ω (NaOH) = 4% ρ (H₂O) = 1 г/мл М (NaOH) = 40 г/моль

m (H₂O) = 33.8 г Na₂O + H₂O = 2 NaOH 1 моль 2моль Пусть масса Na₂O = x. n (Na₂O) = x/62 n (NaOH) = x/31 m (NaOH) = 40x/31 m (р-ра) = 33.8 + x ω (NaOH) = m (NaOH) / m (р-ра) 0,04 = 40x/31∙(33.8 + x) x = 1,08, m (Na₂O) = 1,08 г

Ответ: m (Na₂O) = 1,08 г

2) К 200 мл раствора гидроксида натрия (ρ = 1,2 г/мл) с массовой долей щёлочи 20% добавили металлический натрий массой 69 г.

Какова массовая доля вещества в образовавшемся растворе?

Найти: ω₂ (NaOH) Дано: V (NaOН)_р-ра = 200 мл ρ (р-ра) = 1,2 г/мл ω₁ (NaOH) = 20% m (Na) = 69 г М (Na) =23 г/моль

Металлический натрий взаимодействует с водой в растворе щёлочи. 2Na + 2H₂O = 2 NaOH+ H₂ 1 моль 2моль m₁ (р-ра) = 200 ∙ 1,2 = 240 (г) m₁ (NaOH)_в-ва = 240 ∙ 0,2 = 48 (г) n (Na) = 69/23 = 3 (моль) n₂ (NaOH) = 3 (моль) m₂ (NaOH) = 3 ∙ 40 = 120 (г) m_общ. (NaOH) =120 + 48 = 168 (г) n (Н₂) = 1,5 моль m (H₂) = 3 г m (р-ра после р-ции) = 240 + 69 – 3 = 306 (г) ω₂ (NaOH) = 168 / 306 = 0,55 (55%)

Ответ: ω₂ (NaOH) = 55%

3) Какую массу оксида селена(VI) следует добавить к 100 г 15%-ного раствора селеновой кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое?

Найти: m (SeO₃) Дано: m₁ (H₂SeO₄)_р-ра = 100 г ω ₁ (H₂SeO₄) = 15% ω₂ (H₂SeO₄) = 30% М (SeO₃) =127 г/моль М (H₂SeO₄) =145 г/моль

m₁ (H₂SeO₄) = 15 г SeO₃ + H₂O = H₂SeO₄ 1 моль 1моль Пусть m (SeO₃) = x n (SeO₃) = x/127 = 0.0079x n₂ (H₂SeO₄) = 0.0079x m₂ (H₂SeO₄) = 145 ∙ 0.079x = 1.1455x m_общ_. (H₂SeO₄) = 1.1455x + 15 m₂ (р-ра) = 100 + х ω (NaOH) = m (NaOH) / m (р-ра) 0,3 = (1.1455x + 1) /100 + x x = 17,8, m (SeO₃) = 17,8 г

Ответ: m (SeO₃) = 17,8 г

2.2 Расчет по уравнениям реакций, когда одно из веществ находится в избытке/

1) К раствору, содержащему 9,84 г нитрата кальция, прибавили раствор, содержащий 9,84 г ортофосфата натрия. Образовавшийся осадок отфильтровали, а фильтрат выпарили. Определите массы продуктов реакции и состав сухого остатка в массовых долях после выпаривания фильтрата, если считать, что образуются безводные соли.

Найти: ω (NaNO₃) ω (Na₃PO₄) Дано: m (Сa(NO₃)₂)= 9,84 г m (Na₃PO₄)= 9,84 г М (Na₃PO₄) = 164 г/моль М (Сa(NO₃)₂)=164 г/моль М (NaNO₃) =85 г/моль М (Ca₃(PO₄)₂) = 310 г/моль

2Na₃PO₄ + 3Сa(NO₃)₂ = 6NaNO₃ + Ca₃(PO₄)₂↓ 2 моль 3 моль 6 моль 1моль n (Сa(NO₃)₂) _общ_. = n (Na₃PO₄) _общ_. = 9,84/164 = 0,06 (моль) Сa(NO₃)₂ 0,06/3 < 0,06/2 Na₃PO₄ Na₃PO₄ взято в избытке, расчёты проводим по n (Сa(NO₃)₂). n (Ca₃(PO₄)₂) = 0,02 моль m (Ca₃(PO₄)₂) = 310 ∙ 0,02 = 6,2 (г) n (NaNO₃) = 0,12 моль m (NaNO₃) = 85 ∙ 0,12 = 10,2 (г) В состав фильтрата входит раствор NaNO₃и раствор избытка Na₃PO_4. n _{прореаг.} (Na₃PO₄) =0,04 моль n_ост. (Na₃PO₄) = 0,06 - 0,04 = 0,02(моль) m_ост. (Na₃PO₄) = 164 ∙ 0,02 = 3,28 (г) Сухой остаток содержит смесь солей NaNO₃и Na₃PO_4. m (сух.ост.) = 3,28 + 10,2 = 13,48 (г) ω (NaNO₃) = 10,2 / 13,48 = 0,76 (76%) ω (Na₃PO₄) = 24%

Ответ: ω (NaNO₃) = 76%, ω (Na₃PO₄) = 24%

2) Сколько литров хлора выделится, если к 200 мл 35% - ной соляной кислоты

(ρ=1,17 г/мл) добавить при нагревании 26,1 г оксида марганца (IV)? Сколько г гидроксида натрия в холодном растворе прореагирует с этим количеством хлора?

Найти: V (Cl₂) m (NaOН) Дано: m (MnO₂) = 26,1 г ρ (HCl р-ра) = 1,17 г/мл ω (HCl) = 35% V (HCl)_р-ра) = 200 мл. М (MnO₂) =87 г/моль М (HCl) =36,5 г/моль М (NaOH) = 40 г/моль Ответ: V (Cl₂) = 6,72 (л) m (NaOH) = 24 (г)

MnO₂ + 4 HCl= MnCl₂+Cl₂+ 2 H₂O 1 моль 4моль 1 моль 2 NaOН + Cl₂ = Na Cl+ Na ClO + H₂O 2 моль 1 моль n (MnO₂) =26.1 /87 = 0,3(моль) m_р-ра (НCl) = 200 ∙1,17 = 234 (г) m_общ. (НCl) = 234 ∙ 0,35 = 81,9 (г) n (НCl) = 81,9 /36,5 = 2,24(моль) 0,3 < 2.24 /4 НCl - в избытке, расчёты по n (MnO₂) n (MnO₂) = n (Cl₂) =0,3 моль V (Cl₂) = 0,3∙22,4 = 6,72 (л) n (NaOH) = 0,6 моль m (NaOH) = 0,6 ∙40 = 24 (г)

Состав раствора, полученного в ходе реакции.

1) В 25 мл 25%-ного раствора гидроксида натрия (ρ=1,28 г/мл) растворён оксид фосфора (V), полученный при окислении 6,2 г фосфора. Какого состава образуется соль и какова её массовая доля в растворе?

Найти: ω (соли) Дано: V (NaOH)_р-ра = 25 мл ω (NaOH) = 25% m (Р) = 6,2 г ρ (NaOH)_р-ра = 1,28 г/мл М (NaOH) = 40 г/моль М (Р) =31 г/моль М (Р₂О₅) = 142 г/моль М (NaH₂РО₄) = 120г/моль

4Р + 5О₂ = 2 Р₂О₅ 4моль 2моль 6 NaOН + Р₂О₅ = 2 Na₃РО₄+ 3 H₂O 4 NaOН + Р₂О₅ = 2 Na ₂HРО₄+ H₂O 2 NaOН + Р₂О₅ + H₂O = 2 NaH₂РО₄ n (Р) =6,2/31 = 0,2 (моль) n (Р₂О₅) = 0,1 моль m(Р₂О₅) = 0,1 ∙ 142 = 14,2 (г) m (NaOН)_р-ра = 25 ∙ 1,28 = 32 (г) m (NaOН)_в-ва =0,25 ∙ 32 = 8 (г) n (NaOН)_в-ва = 8/40 = 0,2 (моль) По количественному соотношению NaOН и Р₂О₅ можно сделать вывод, что образуется кислая соль NaH₂РО_4. 2 NaOН + Р₂О₅ + H₂O = 2 NaH₂РО₄ 2моль 1 моль 2моль 0,2моль 0,1 моль 0,2моль n (NaH₂РО₄) = 0,2 моль m (NaH₂РО₄) = 0,2 ∙ 120 = 24 (г) m (р-ра после р-ции) = 32 + 14,2 = 46,2 (г) ω (NaH₂РО₄) = 24/46,2 = 0 52 (52%)

Ответ: ω (NaH₂РО₄) = 52%

2) При электролизе 2 л водного раствора сульфата натрия с массовой долей соли 4%

(ρ = 1,025 г/мл) на нерастворимом аноде выделилось 448 л газа (н.у.) Определите массовую долю сульфата натрия в растворе после электролиза.

Найти: m (Na₂O) Дано: V(р-ра Na₂SO₄) = 2л = 2000 мл ω (Na₂SO₄) = 4% ρ (р-ра Na₂SO₄)=1г/мл М (Н₂O) =18 г/моль V(О₂) = 448 л V_М = 22,4 л/моль

При электролизе сульфата натрия проходит разложение воды, на аноде выделяется газ кислород. 2 H₂O = 2 H₂ + О₂ 2 моль 1моль n (О₂) = 448/22,4 = 20 (моль) n (H₂O) = 40 моль m (H₂O)_разл. = 40 ∙ 18 = 720 (г) m (р-ра до эл-за) = 2000 ∙ 1,025 = 2050 (г) m (Na₂SO₄)_в-ва = 2050 ∙ 0,04 = 82 (г) m (р-ра после эл-за) = 2050 – 720 = 1330 (г) ω (Na₂SO₄) = 82 / 1330 = 0,062 (6,2%) Ответ: ω (Na₂SO₄) = 0,062 (6,2%)

В реакцию вступает смесь известного состава, необходимо найти порции затраченных реагентов, и /или полученных продуктов.

1) Определить объём смеси газов оксида серы (IV) и азота, в которой содержится 20 % сернистого газа по массе, который надо пропустить через 1000 г 4%-ного раствора гидроксида натрия, чтобы массовые доли солей, образующихся в растворе, стали одинаковыми.

Найти: V (газов) Дано: m (NaOH) = 1000 г ω (NaOH) = 4% m (средней соли) = m (кислой соли) М (NaOH) =40 г/моль Ответ: V (газов) = 156,8

NaOН + SO₂ = NaHSO₃(1) 1 моль 1моль 2NaOН + SO₂ = Na₂SO₃ + H₂O (2) 2 моль 1моль m (NaOH)_в-ва = 1000 ∙ 0,04 = 40 (г) n (NaOH) = 40/40 = 1 (моль) Пусть n₁ (NaOH) = x, тогда n₂(NaOH) = 1 - x n₁ (SO₂) = n (NaHSO₃) = x m (NaHSO₃) = 104 x n₂ (SO₂) = (1 – x) / 2 = 0,5 ∙ (1 – x) m (Na₂SO₃) = 0,5 ∙ (1 – x) ∙ 126 = 63 (1 – х) 104 x = 63 (1 – х) х = 0,38 моль n₁ (SO₂) =0,38 моль n₂ (SO₂) = 0,31 моль n_общ_. (SO₂) = 0,69 моль m_общ. (SO₂) = 0,69 ∙ 64 = 44,16 (г) – это составляет 20% от массы смеси газов. Масса газа азота составляет 80 %. m (N₂) = 176,6 г, n₁ (N₂) = 176,6 / 28 = 6,31 моль n_общ. (газов)= 0,69 + 6,31 = 7 моль V (газов) = 7 ∙ 22,4 = 156,8 (л)

2) При растворении 2,22 г смеси железных и алюминиевых опилок в 18,25%-ном растворе соляной кислоты (ρ = 1,09 г/мл) выделилось 1344 мл водорода (н.у.). Найдите процентное содержание каждого из металлов в смеси и определите объём соляной кислоты, который потребовался для растворения 2,22 г смеси.

Найти: ω (Fe) ω (Al) V (HCl)_р-ра Дано: m (смеси) = 2,22 г ρ (HCl р-ра) = 1,09 г/мл ω (HCl) = 18,25% M (Fe) = 56 г/моль М (Al) =27 г/моль М (HCl) =36,5 г/моль Ответ: ω (Fe) = 75.7%, ω (Al) = 24,3%, V (HCl)_р-ра) = 22 мл.

Fe + 2HCl= 2 FeCl₂+ H₂ 1 моль 2моль 1 моль 2Al + 6HCl= 2 AlCl₃+ 3H₂ 2 моль 6 моль 3моль n (Н₂) =1,344 /22.4 = 0.06 (моль) Пусть m (Al) = x, тогда m (Fe) = 2,22 - х; n₁ (Н₂) = n (Fe) =(2.22 – x) / 56 n (Al) = х / 27 n₂ (Н₂) = 3х / 27∙2 = х / 18 x/18 +(2,22 – х) / 56 = 0,06 х = 0,54, m (Al) = 0,54 г ω (Al) = 0,54 / 2.22 = 0.243 (24.3%) ω (Fe) = 75.7% n (Al) = 0.54 / 27 = 0.02 (моль) m (Fe) = 2,22 – 0.54 = 1.68 (г) n (Fe) =1.68 / 56 = 0,03 (моль) n₁ (НCl) = 0.06 моль n (NaOH) = 0,05 моль m_р-ра (NaOH) = 0,05 ∙40/0.4 = 5 (г) V (HCl)_р-ра = 24 / 1,09 = 22 (мл)

3) Газ, полученный при растворении 9,6 г меди в концентрированной серной кислоте, пропустили через 200 мл раствора гидроксида калия (ρ=1 г/мл, ω (КOH) = 2,8 %). Какого состава образуется соль? Определить её массу.

Найти: m (соли) Дано: m (Cu) = 9.6 г V (КOН)_р-ра = 200 мл ω (КOH) = 2,8% ρ (H₂O) = 1 г/мл М (Cu) =64 г/моль М (КOH) =56 г/моль М (КНSO₃) =120 г/моль Ответ: m(КНSO₃) = 12 г

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O 1 моль 1 моль КOН + SO₂ = KHSO₃ 1 моль 1 моль 2КOН + SO₂ = K₂SO₃ + H₂O 2 моль 1моль n (SO₂) = n (Cu) =6,4/64 = 0,1 (моль) m(КOН)_р-ра = 200 г m(КOН)_в-ва = 200 г ∙ 0,028 = 5,6 г n (КOН) =5,6/56 = 0,1 (моль) По количественному соотношению SO₂и КОН можно сделать вывод, что образуется кислая соль KHSO_3. КOН + SO₂ = KHSO₃ 1 моль 1 моль n (КНSO₃) = 0,1 моль m(КНSO₃) = 0,1 ∙ 120 = 12 г

4) Через 100 мл 12,33% - ного раствора хлорида железа (II) (ρ=1.03г/мл) пропускали хлор до тех пор, пока концентрация хлорида железа (III) в растворе не стала равна концентрации хлорида железа (II). Определите объём поглощённого хлора (н.у.)

Найти: V(Cl₂) Дано: V (FeCl₂) = 100 мл ω (FeCl₂) = 12,33% ρ (р-ра FeCl₂) =1,03г/мл М (FeCl₂) = 127 г/моль М (FeCl₃) = 162,5 г/моль V_М = 22,4 л/моль

m (FeCl₂)_р-ра = 1,03 ∙ 100 = 103 (г) m (FeCl₂)_р-в-ва = 103 ∙ 0,1233 = 12,7 (г) 2FeCl₂ + Cl₂ = 2 FeCl₃ 2 моль 1моль 2моль Пусть n (FeCl₂)_{прореаг.} = х, тогда n (FeCl₃)_обр. = х; m (FeCl₂)_{прореаг.} = 127х m (FeCl₂)_ост. = 12,7 - 127х m (FeCl₃)_обр. = 162,5х По условию задачи m (FeCl₂)_ост. = m (FeCl₃) 12,7 - 127х = 162,5х х = 0,044, n (FeCl₂)_{прореаг.} = 0,044 моль n (Cl₂) = 0,022 моль V(Cl₂) = 0,022 ∙ 22,4 = 0,5 (л)

Ответ: V(Cl₂) = 0,5 (л)

5) После прокаливания смеси карбонатов магния и кальция масса выделившегося газа оказалась равна массе твёрдого остатка. Определит массовые доли веществ в исходной смеси. Какой объём углекислого газа (н.у.) может быть поглощён 40 г этой смеси, находящейся в виде суспензии.

Найти: ω (MgCO₃) ω (CaCO₃) Дано: m (тв.прод.) = m(газа) m(смеси карбонатов)=40г М (MgO) = 40 г/моль М СаO = 56 г/моль М (CO₂) = 44 г/моль М (MgCO₃) = 84 г/моль М (СаCO₃) = 100 г/моль

1) Проведём расчеты, используя 1 моль смеси карбонатов. MgCO₃ = MgO + CO₂ 1моль 1 моль 1моль CaCO₃ = CaO + CO₂ 1 моль 1моль 1моль Пусть n (MgCO₃) = x, тогда n (CaCO₃) = 1 – x. n (MgO) = x, n (CaO) = 1 - x m (MgO) = 40x m (СаO) = 56 ∙ (1 – x) = 56 – 56x Из смеси, взятой количеством 1 моль, образуется углекислый газ, количеством 1 моль. m (CO₂) = 44.г m (тв.прод.) = 40x + 56 - 56x = 56 - 16x 56 - 16x = 44 x = 0,75, n (MgCO₃) = 0,75 моль n (СаCO₃) = 0,25 моль m (MgCO₃) = 63 г m (СаCO₃) = 25 г m (смеси карбонатов) = 88 г ω (MgCO₃) = 63/88 = 0,716 (71,6%) ω (CaCO₃) = 28,4% 2) Суспензия смеси карбонатов при пропускании углекислого газа превращается в смесь гидрокарбонатов. MgCO₃+ CO₂+ H₂O = Mg(НCO₃)₂(1) 1 моль 1моль CaCO₃+ CO₂+ H₂O = Ca(НCO₃)₂(2) 1 моль 1моль m (MgCO₃) = 40 ∙ 0,75 = 28,64(г) n₁(СO₂) = n (MgCO₃) = 28,64/84 = 0,341 (моль) m (СаCO₃) = 11,36 г n₂(СO₂) = n (СаCO₃) =11,36/100 = 0,1136 моль n _общ.(СO₂) = 0,4546 моль V (CO₂) = n _общ.(СO₂)∙ V_М = 0,4546∙22,4 = 10,18 (л) Ответ: ω (MgCO₃) = 71,6%, ω (CaCO₃) = 28,4%, V (CO₂) = 10,18 л.

6) Смесь порошков алюминия и меди массой 2,46 г нагрели в токе кислорода. Полученное твёрдое вещество растворили в 15 мл раствора серной кислоты (массовая доля кислоты 39,2%, плотность 1,33 г/мл). Смесь полностью растворилась без выделения газа. Для нейтрализации избытка кислоты потребовался 21 мл раствора гидрокарбоната натрия с концентрацией 1,9 моль/л. Вычислите массовые доли металлов в смеси и объём кислорода (н.у.), вступившего в реакцию.

Найти: ω (Al); ω (Cu) V (O₂) Дано: m(смеси) = 2.46 г V (NaHCO₃) = 21 мл= 0,021 л V (H₂SO₄) = 15 мл ω(H₂SO₄) = 39,2% ρ (H₂SO₄) = 1,33 г/мл С(NaHCO₃) = 1,9моль/л М(Al)=27 г/моль М(Cu)=64 г/моль М(H₂SO₄)=98 г/моль V_м = 22,4 л/моль Ответ: ω (Al) = 21.95%; ω (Cu) = 78.05%; V (O₂) = 0,672

4Al + 3O₂= 2Al₂O₃ 4моль 3 моль 2моль 2Cu + O₂ = 2CuO 2моль 1 моль 2 моль Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O (1) 1 моль 3 моль CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O (2) 1 моль 1 моль 2 NaHCO₃+ H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2 H₂O +СО₂(3) 2 моль 1 моль m (H₂SO₄)_р-ра =15 ∙1,33 = 19.95 (г) m (H₂SO₄)_в-ва = 19.95 ∙0,393 = 7,8204 (г) n (H₂SO₄)_общ = 7,8204/98 = 0,0798 (моль) n (NaHCO₃) = 1,9 ∙0,021 = 0,0399 (моль) n ₃ (H₂SO₄) = 0,01995 (моль) n ₁₊₂ (H₂SO₄) =0,0798 – 0,01995 = 0,05985 (моль) 4) Пусть n (Al) = x,. m (Al) = 27x n (Cu) = y, m (Cu) = 64y 27x + 64y = 2,46 n (Al₂O₃) = 1,5x n (CuO) = y

{	1,5x + y = 0.0585	x = 0,02; n (Al) = 0.02 моль
{	27x + 64y = 2,46	y = 0,03; n (Cu) = 0,03 моль

m (Al) = 0,02 ∙ 27 = 0,54

ω (Al) = 0,54 / 2.46 = 0.2195 (21.95%)

ω (Cu) = 78.05%

n ₁(O₂) = 0.015 моль

n ₂ (O₂) = 0.015 моль

n _общ_. (O₂) = 0.03 моль

V (O₂) = 22,4 ∙ 0 03 = 0,672 (л)

7) При растворении в воде 15,4 г сплава калия с натрием выделилось 6,72 л водорода (н.у.) Определите молярное отношение металлов в сплаве.

Найти: n (К): n(Na) m (Na₂O) Дано: m (сплава) = 15,4 г V (H₂) = 6,72 л М (Na) =23 г/моль М (К) =39 г/моль Ответ: n (К): n (Na) = 1: 5

2К + 2H₂O = 2 КOH+ H₂ 2 моль 1 моль 2Na + 2H₂O = 2 NaOH+ H₂ 2 моль 1 моль Пусть n (К) = x, n (Na) = у, тогда n₁(Н₂) = 0,5 х; n₂ (Н₂) = 0,5у n (Н₂) = 6,72 / 22,4 = 0,3 (моль) m (К) = 39 x; m (Na) = 23 у

{	39х + 23 у = 15,4	х = 0,1, n (К) = 0,1 моль;
{	0,5х + 0,5у = 0,3	у = 0,5, n (Na) = 0,5 моль

8) При обработке 9 г смеси алюминия с оксидом алюминия 40%-ным раствором гидроксида натрия (ρ=1,4 г/мл) выделилось 3,36 л газа (н.у.). Определить массовые доли веществ в исходной смеси и объём раствора щёлочи, вступивший в реакции.

Найти: ω (Al) ω(Al₂O₃) V_р-ра (NaOH) Дано: M (см.) = 9 г V(H₂) = 33.8мл ω (NaOH) = 40% М(Al) = 27 г/моль М(Al₂O₃) = 102 г/моль М(NaOH) = 40 г/моль

2Al + 2 NaOH + 6H₂O = 2 Na[Al(OH)₄] + 3H₂ 2моль 2моль 3моль Al₂O₃ + 2 NaOH + 3H₂O = 2 Na[Al(OH)₄] 1моль 2моль n (H₂) = 3,36/22,4 = 0,15 (моль) n (Al) = 0,1 моль m (Al) = 2.7 г ω (Al) = 2,7 / 9 = 0,3 (30%) ω (Al₂O₃) = 70% m (Al₂O₃) = 9 – 2.7 = 6.3 (г) n (Al₂O₃) = 6,3 / 102 = 0,06 (моль) n₁ (NaOH) = 0,1 моль n₂ (NaOH) = 0,12 моль n _общ_. (NaOH) = 0,22 моль m _р_-_ра (NaOH) = 0,22 ∙40 /0.4 = 22 (г) V _р_-_ра (NaOH) = 22 / 1.4 = 16 (мл) Ответ: ω (Al) = 30%, ω(Al₂O₃) = 70%, V _р_-_ра (NaOH) = 16 мл

9) Сплав алюминия и меди массой 2 г обработали раствором гидроксида натрия, с массовой долей щёлочи 40 % (ρ=1,4 г/мл). Не растворившийся осадок отфильтровали, промыли и обработали раствором азотной кислоты. Полученную смесь выпарили досуха, остаток прокалили. Масса полученного продукта составила 0,8 г. Определите массовую долю металлов в сплаве и объём израсходованного раствора гидроксида натрия.

Найти: ω (Cu); ω(Al) V_р-ра (NaOH) Дано: m(смеси)=2 г ω (NaOH)=40% М(Al)=27 г/моль М(Cu)=64 г/моль М(NaOH)=40 г/моль

В щёлочи растворяется только алюминий. 2Al + 2 NaOH + 6 H₂O = 2 Na [Al(OH)₄] + 3 H₂ 2моль 2моль 3моль Медь – нерастворившийся остаток. 3Cu + 8HNO₃ = 3Cu (NO₃)₂ + 4 H₂O + 2 NO 3моль 3моль 2Cu(NO₃)₂ = 2 CuO + 4NO₂ + O₂ 2моль 2моль n (CuO) = 0,8 / 80 = 0,01 (моль) n (CuO) = n (Cu(NO₃)₂) = n (Cu) = 0,1 моль m (Cu) = 0,64 г ω (Cu) = 0,64 / 2 = 0,32 (32%) ω (Al) = 68% m (Al) = 9 – 0,64 = 1,36(г) n (Al) = 1,36 / 27 = 0,05 (моль) n (NaOH) = 0,05 моль m_р-ра (NaOH) = 0,05 ∙40 / 0.4 = 5 (г) V_р-ра (NaOH) = 5 / 1.43 = 3,5 (мл) Ответ: ω (Cu) = 32%, ω(Al) = 68%, V_р-ра (NaOH) = 3,5 мл

10) Прокалили смесь нитратов калия, меди и серебра массой 18,36 г. Объём выделившихся газов составил 4,32 л (н.у.). Твёрдый остаток обработали водой, после чего его масса уменьшилась на 3,4 г. Найти массовые доли нитратов в исходной смеси.

Найти: ω (KNO₃) ω (Cu(NO₃)₂) ω (AgNO₃) Дано: m (смеси) = 18,36 г ∆m(твёрд. ост.)=3,4 г V (CO₂) = 4,32 л М (КNO₂) =85 г/моль М (КNO₃) =101 г/моль

1) 2 КNO₃ = 2 КNO₂ + O_{2 (1)} 2 моль 2 моль 1моль 2 Cu(NO₃)₂ = 2 CuO + 4 NO₂ + O_{2 (2)} 2 моль 2моль 4 моль 1 моль 2 AgNO₃ = 2 Ag + 2 NO₂ + O_{2 (3)} 2 моль 2моль 2моль 1моль CuO + 2H₂O = взаимодействие не возможно Ag+ 2H₂O = взаимодействие не возможно КNO₂+ 2H₂O = растворение соли Изменение массы твёрдого остатка произошло за счёт растворения соли, следовательно: m (КNO₂) = 3,4 г n (КNO₂) = 3,4 / 85 = 0,04 (моль) n (КNO₃) = 0,04 (моль) m (КNO₃) = 0,04∙101 = 4,04 (г) ω (KNO₃) = 4,04 / 18,36 = 0,22 (22%) n₁ (O₂) = 0,02 (моль) n_общ. (газов) = 4,32 / 22,4 = 0,19 (моль) n ₂₊₃ (газов) = 0,17 (моль) m (смеси без КNO₃) = 18,36 – 4,04 = 14,32 (г) Пусть m (Cu(NO₃)₂) = x, тогда m (AgNO₃) = 14,32 – x. n (Cu(NO₃)₂) = x / 188, n (AgNO₃) = (14,32 – x) / 170 n₂ (газов) = 2,5х / 188, n₃ (газов) = 1,5 ∙ (14,32 – х) / 170, 2,5х / 188 + 1,5 ∙ (14,32 – х) / 170 = 0,17 х = 9,75, m (Cu(NO₃)₂) = 9,75 г ω (Cu(NO₃)₂) = 9,75 / 18,36 = 0,531 (53,1%) ω (AgNO₃) = 24,09%

Ответ: ω (KNO₃) = 22%, ω (Cu(NO₃)₂) = 53,1%, ω (AgNO₃) = 24,09%.

11) Смесь гидроксида бария, карбонатов кальция и магния массой 3,05 г прокалили до удаления летучих веществ. Масса твёрдого остатка составила 2,21 г. Летучие продукты привели к нормальным условиям и газ пропустили через раствор гидроксида калия, масса которого увеличилась на 0,66 г. Найти массовые доли веществ в исходной смеси.

Найти: ω (Вa(OН)₂) ω (СaСO₃) ω (MgСO₃) Дано: m (смеси) = 3,05 г m (тв.ост.) = 2,21 г ∆ m (КОН) = 0,66 г М (H₂O) =18 г/моль М (СО₂) =44 г/моль М (Вa(OН)₂) =171 г/моль М (СаСО₂) =100 г/моль М (MgСО₂) =84 г/моль

Вa(OН)₂ = H₂O + ВaO 1 моль 1моль СaСO₃ = СО₂ + СaO 1 моль 1моль MgСO₃ = СО₂ + MgO 1 моль 1моль Масса КОН увеличилась за счёт массы поглощённого СО₂ КОН + СО₂→… По закону сохранения массы веществ m (H₂O) =3,05 – 2,21 – 0,66 = 0,18 г n (H₂O) = 0,01 моль n (Вa(OН)₂) = 0,01 моль m (Вa(OН)₂) = 1,71 г ω (Вa(OН)₂) = 1,71 /3.05 = 0.56 (56%) m (карбонатов) = 3,05 – 1,71 = 1,34 г Пусть m (СaСO₃) = x, тогда m (СaСO₃) = 1,34 – x n₁ (СO₂) = n (СaСO₃) = x /100 n₂ (СO₂) = n (MgСO₃) = (1,34 - x)/84 x /100 + (1,34 - x)/84 = 0,015 x = 0,05, m (СaСO₃) = 0,05 г ω (СaСO₃) = 0,05/3,05 = 0,16 (16%) ω (MgСO₃) =28%

Ответ: ω (Вa(OН)₂) = 56%, ω (СaСO₃) = 16%, ω (MgСO₃) =28%

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: