Sarcini pentru determinarea compoziției cantitative a amestecului. Proprietățile chimice ale metalelor. material pentru pregătirea examenului (GIA) la chimie (clasa a 11-a) pe tema. Sarcini pentru amestecuri și aliaje de metale Informații teoretice necesare
Sarcina numărul 1
Când un amestec de cupru și oxid de cupru (II) este dizolvat în concentrat acid azotic S-au eliberat 18,4 g de gaz brun și s-au obținut 470 g de soluție cu o fracție de masă de sare de 20%. Determinați fracția de masă a oxidului de cupru din amestecul inițial.
Răspuns: 65,22%
Explicaţie:
Când cuprul și oxidul de cupru (II) sunt dizolvate, au loc următoarele reacții:
Cu + 4HNO 3 (conc.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O (I)
CuO + 2HNO 3 (conc.) = Cu (NO 3) 2 + H 2 O (II)
Gazul brun NO 2 este eliberat numai atunci când cuprul interacționează cu acidul azotic concentrat. Să-i găsim cantitatea prin formula:
unde m este masa substanței [g], M este Masă molară substanțe [g/mol].
M(N02) = 46 g/mol
ν (NO 2) \u003d m (NO 2) / M (NO 2) \u003d 18,4 g / 46 g / mol \u003d 0,4 mol.
În funcție de starea de reacție (I):
ν I (Cu(NO 3) 2) = ν(Cu) = 1/2ν(NO 2),
prin urmare,
ν I (Cu (NO 3) 2) \u003d ν (Cu) \u003d 0,4 mol / 2 \u003d 0,2 mol.
Masa de nitrat de cupru formată ca urmare a interacțiunii cuprului cu acidul azotic concentrat:
m I (Cu(NO3)2) = M(Cu(NO3)2) . ν(Cu(NO3)2) = 188 g/mol. 0,2 mol = 37,6 g
Masa de cupru reacţionată este:
m(Cu) = M(Cu) . ν(Cu) = 64 g/mol. 0,2 mol = 12,8 g
Masa totală de azotat de cupru conținută în soluție este:
m total (Cu(NO3)2) = w(Cu(NO3)2) . m(r−ra)/100% = 20%. 470g / 100% = 94g
Masa de azotat de cupru formată prin interacțiunea oxidului de cupru cu acidul azotic concentrat (II):
m II (Cu (NO 3) 2) \u003d m (amestec) - m I (Cu (NO 3) 2) \u003d 94 g - 37,6 g \u003d 56,4 g.
Cantitatea de azotat de cupru formată prin interacțiunea oxidului de cupru cu acidul azotic concentrat (II):
ν II (Cu (NO 3) 2) \u003d m II (Cu (NO 3) 2) / M II (Cu (NO 3) 2) \u003d 56,4 g / 188 g / mol \u003d 0,3 mol
În funcție de starea de reacție:
(II) ν II (Cu (NO 3) 2) \u003d ν (CuO) \u003d 0,3 mol.
m(CuO) = M(CuO) . ν(CuO) = 80 g/mol. 0,3 mol = 24 g
m(amestecuri) = m(CuO) + m(Cu) = 24 g + 12,8 g = 36,8 g
Fracția de masă a oxidului de cupru din amestec este:
w(CuO)% = m(CuO)/m(amestecuri). 100% = 24g / 36.8g 100% = 65.22%
Sarcina numărul 2
Se determină fracția de masă a carbonatului de sodiu într-o soluție obținută prin fierberea a 150 g dintr-o soluție de bicarbonat de sodiu 8,4%. Ce volum al unei soluții 15,6% de clorură de bariu (densitate 1,11 g/ml) va reacționa cu carbonatul de sodiu rezultat? Evaporarea apei poate fi neglijată.
Răspuns: 5,42%, 90 ml
Explicaţie:
Descompunerea bicarbonatului de sodiu în soluție este descrisă prin reacția:
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
Fracția de masă a unei substanțe dizolvate se calculează cu formula:
w(w-in)% \u003d m(w-w) / m(r−ra) . 100%,
unde m (in-va) este masa substanței dizolvate, m (p−ra) este masa soluției).
Calculați masa de bicarbonat de sodiu dizolvat (NaHCO3):
M (NaHCO 3) \u003d m (p−ra) . w(NaHCO 3) / 100% \u003d 150 g. 8,4% / 100% \u003d 12,6 g
ν (NaHCO 3) \u003d m (NaHCO 3) / M (NaHCO 3) \u003d 12,6 g / 84 g / mol \u003d 0,15 mol
Conform ecuației reacției:
ν (Na 2 CO 3) \u003d ν (CO 2) \u003d 1 / 2ν (NaHCO 3) \u003d 0,15 mol / 2 \u003d 0,075 mol
m(Na2C03) = M(Na2C03). ν(Na2CO3) = 106 g/mol. 0,075 mol = 7,95 g
m(C02) = M(C02). ν(CO 2) \u003d 44 g / mol. 0,075 mol = 3,3 g
Deoarece evaporarea apei poate fi neglijată, găsim masa de bicarbonat de sodiu formată după descompunere prin scăderea masei de dioxid de carbon din masa soluției inițiale:
m (r-ra) \u003d m (ref. r-ra) - m (CO 2) \u003d 150 g - 3,3 g \u003d 146,7 g
w (Na 2 CO 3)% \u003d m (Na 2 CO 3) / m (p−ra) . 100% = 7,95 g/146,7 g 100% = 5,42%
Reacția de interacțiune a soluțiilor de clorură de bariu și carbonat de sodiu este descrisă de ecuația:
BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3↓ + 2NaCl
Conform ecuației reacției:
ν (BaCl 2) \u003d ν (Na 2 CO 3) \u003d 0,075 mol, prin urmare
m (BaCl 2) \u003d M (BaCl 2) . ν(BaCl2) = 208 g/mol. 0,075 mol = 15,6 g
Masa unei soluții de clorură de bariu este:
m(p−ra BaCl2) = m(BaCl2)/w(BaCl2) . 100% = 15,6 g / 15,6% . 100% = 100 g
Volumul soluției se calculează cu formula:
V(r-ra) = m(r-ra)/ρ(r-ra), unde ρ(r-ra) este densitatea soluției.
V(r-ra BaCl 2) \u003d m(r-ra BaCl 2) / ρ(r-ra)
V (soluție BaCl 2) \u003d 100 g / 1,11 g / ml \u003d 90 ml
Sarcina numărul 3
În ce raporturi de masă ar trebui amestecate soluțiile de hidroxid de sodiu 10% și acid sulfuric pentru a obține o soluție neutră de sulfat de sodiu? Care este fracția de masă a sării din această soluție?
Răspuns: m (p-ra H 2 SO 4) / m (p-ra NaOH) \u003d 1,225; w(Na2SO4) = 8%Explicaţie:
Interacțiunea soluțiilor de hidroxid de sodiu și acid sulfuric cu formarea unei sări medii (soluție neutră) se desfășoară conform schemei:
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O
Masele hidroxidului de sodiu și acidului sulfuric sunt egale:
m(NaOH) = 0,1 m(p-ra NaOH); m (H2SO4) \u003d 0,1m (H2SO4)
În consecință, cantitățile de hidroxid de sodiu și acid sulfuric sunt egale:
ν(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 0,1 m(p−ra NaOH)/40 g/mol
ν (H 2 SO 4) \u003d m (H 2 SO 4) / M (H 2 SO 4) \u003d 0,1 m (p-ra H 2 SO 4) / 98 g / mol
Conform ecuației reacției ν (H 2 SO 4) = 1/2ν (NaOH), deci
0,1 m (soluţie H2S04) / 98 = ½. 0,1 m (soluție de NaOH)/40
m (soluție H 2 SO 4) / m (soluție NaOH) \u003d 98/2/40 \u003d 1,225
Conform ecuaţiei reacţiei
ν(H2SO4) = ν(Na2SO4), deci
ν (Na 2 SO 4) \u003d 0,1 m (soluție H 2 SO 4) / 98 g / mol
m (Na 2 SO 4 ) \u003d 0,1 m (soluție H 2 SO 4) / 98 g / mol. 142 g / mol \u003d 0,145 m (soluție H 2 SO 4)
m (p-ra H2S04) = 1,225. m (p-ra NaOH)
Masa soluției de sulfat de sodiu rezultată este:
m (r-ra Na 2 SO 4) \u003d m (r-ra H 2 SO 4) + m (r-ra NaOH) \u003d 2,225 m (r-ra NaOH) \u003d 2,225 (r-ra H 2 SO 4 4) / 1.225
w (Na2SO4)% \u003d 0,145 m (p-ra H2SO4). 1,225 / 2,225 m (soluţie H2S04) . 100% = 8,0%
Sarcina numărul 4
Câți litri de clor (N.O.) vor fi eliberați dacă se adaugă 26,1 g de oxid de mangan (IV) la 200 ml de acid clorhidric 35% (densitate 1,17 g/ml) când sunt încălzite? Câte grame de hidroxid de sodiu într-o soluție rece vor reacționa cu această cantitate de clor?
Răspuns: V (Cl 2) \u003d 6,72 l; m(NaOH) = 24 g
Explicaţie:
Când se adaugă acid clorhidric la oxidul de mangan (IV), reacția continuă:
MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
Calculați masele de acid clorhidric și masa de acid clorhidric în soluție:
m(p-ra 35% HCI) = V(p-ra HCI). ρ(soluție HCl) = 200 ml. 1,17 g/ml = 234 g
m(HCI) = M(HCI). w(HCI)%/100% = 234 g 35%/100% = 81,9 g
Prin urmare, cantitatea de HCl:
ν(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 81,9 g/36,5 g/mol = 2,244 mol
Cantitatea de oxid de mangan (IV):
ν (MnO 2) \u003d m (MnO 2) / M (MnO 2) \u003d 26,1 g / 87 g / mol \u003d 0,3 mol
Conform ecuației reacției ν (MnO 2) = ¼ ν (HCl), și conform condiției ν (MnO 2)< ¼ν(HCl), следовательно, MnO 2 – вещество в недостатке, полностью прореагирует с соляной кислотой.
Conform ecuației reacției ν (MnO 2) \u003d ν (Cl 2) \u003d 0,3 mol, prin urmare, volumul eliberat la n.o. clorul este egal cu:
V (Cl 2) \u003d V m. ν (Cl 2) \u003d 22,4 l / mol. 0,3 mol = 6,72 l
Într-o soluție rece, alcalii interacționează cu clorul pentru a forma hipoclorit (NaClO) și clorură de sodiu (NaCl) (reacție de disproporționare):
CI2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H2O
Conform ecuației reacției ν (Cl 2) \u003d ½ ν (NaOH), prin urmare ν (NaOH) \u003d 0,3 mol. 2 = 0,6 mol
Masa de hidroxid de sodiu reactionat cu clorul intr-o solutie rece este:
m(NaOH) = M(NaOH). ν(NaOH) = 40 g/mol. 0,6 mol = 24 g
Sarcina numărul 5
Un amestec de cupru și oxid de cupru (II) poate reacționa cu 219 g de soluție de acid clorhidric 10% sau 61,25 g de soluție de acid sulfuric 80%. Determinați fracția de masă a cuprului din amestec.
Raspuns: 21%
Explicaţie:
Deoarece cuprul se află în seria activităților metalice la dreapta hidrogenului, acidul clorhidric nu interacționează cu acesta. HCI reacționează doar cu oxidul de cupru (II) pentru a forma sare și apă:
Atât oxidul de cupru, cât și oxidul de cupru (II) interacționează cu o soluție de 80% de acid sulfuric:
Calculați masa și cantitatea de substanță HCl care reacționează cu CuO:
de aici cantitatea de CuO care reacţionează cu HCI:
Calculați masa și cantitatea de substanță H 2 SO 4:
Deoarece în reacţia oxidului de cupru cu acidul sulfuric
prin urmare, reacția cu Cu necesită 0,2 moli de H 2 SO 4 și cantitatea de substanță de cupru va fi egală cu:
Masele substanțelor sunt egale:
Prin urmare, fracția de masă a cuprului din amestecul inițial
Sarcina numărul 6
La interacțiunea a 5,6 g de hidroxid de potasiu cu 5,0 g de clorură de amoniu, s-a obținut amoniac. S-a dizolvat în 50 g de apă. Determinați fracția de masă a amoniacului din soluția rezultată. Se determină volumul unei soluții de acid azotic 10% cu o densitate de 1,06 g/ml care va fi necesar pentru a neutraliza amoniacul.
Răspuns: ω (NH 3)% \u003d 3,1%; V (soluție HNO3) = 55,5 ml
Explicaţie:
Ca rezultat al reacției de schimb de hidroxid de potasiu cu clorură de amoniu, se eliberează amoniac și se formează clorură de potasiu și apă:
KOH + NH4Cl → KCl + NH3 + H2O
Calculați cantitatea de KOH și NH4Cl care reacţionează:
Conform ecuației reacției, KOH și NH 4 Cl reacționează în cantități egale, iar în funcție de starea problemei, ν(KOH) > ν(NH 4 Cl). Prin urmare, clorura de amoniu reacționează complet și se formează 0,09346 moli de amoniac.
Fracția de masă a amoniacului din soluția rezultată se calculează prin formula:
Amoniacul reacţionează cu acidul azotic conform reacţiei:
HNO3 + NH3 → NH4NO3
Prin urmare, o cantitate egală de acid azotic reacţionează cu amoniacul, adică.
prin urmare, masa acidului azotic reacţionat este:
Masa soluției de acid azotic este:
Volumul unei soluții 10% de acid azotic este:
Sarcina numărul 7
Clorura de fosfor (V) cântărind 4,17 g a reacţionat complet cu apa. Ce volum de soluție de hidroxid de potasiu cu o fracțiune de masă de 10% (densitate 1,07 g/ml) este necesar pentru a neutraliza complet soluția rezultată?
Răspuns: V(soluție KOH) = 84 ml
Explicaţie:
Clorura de fosfor (V) este complet hidrolizată cu formarea de acid fosforic și acid clorhidric:
Acizii ortofosforic și clorhidric rezultați sunt neutralizați cu o soluție de hidroxid de potasiu și se formează săruri medii:
Să calculăm cantitatea de substanță clorură de fosfor (V) care reacționează cu apa:
Prin urmare, (conform ecuației reacției) se formează
Și (de 5 ori mai mare decât ν(PCl 5)).
Pentru neutralizarea acidului fosforic este nevoie de 0,06 mol KOH, iar pentru neutralizarea acidului clorhidric, 0,1 mol KOH.
Prin urmare, cantitatea totală de alcali necesară pentru a neutraliza soluția acidă este egală.
Masa alcaline este:
Masa soluției alcaline este:
Volumul unei soluții alcaline 10% este:
Sarcina numărul 8
La turnarea a 160 g dintr-o soluție 10% de azotat de bariu și 50 g dintr-o soluție 11% de cromat de potasiu au precipitat. Calculați fracția de masă a nitratului de bariu din soluția rezultată.
Răspuns: ω (Ba (NO 3) 2) = 4,24%
Explicaţie:
În reacția de schimb, când azotatul de bariu interacționează cu cromatul de potasiu, se formează azotat de potasiu și se formează un precipitat - cromat de bariu:
Ba(NO 3) 2 + K 2 CrO 4 → BaCrO 4 ↓ + 2KNO 3
Să calculăm masele și cantitățile de azotat de bariu și cromat de potasiu care reacţionează:
Conform ecuației reacției cu sare, Ba (NO 3) 2 și K 2 CrO 4 reacționează 1 la 1, în funcție de starea problemei ν (Ba (NO 3) 2) > ν (K 2 CrO 4), prin urmare, cromatul de potasiu este insuficient și reacționează complet.
Calculați cantitatea și masa de azotat de bariu rămase după reacție:
Deoarece precipită cromatul de bariu, masa soluției obținute prin turnarea soluțiilor de azotat de bariu și cromat de potasiu este:
Calculați masa de cromat de bariu precipitat:
Atunci masa soluției este:
Găsiți fracția de masă a nitratului de bariu din soluția rezultată:
Sarcina numărul 9
Dacă la o soluție de carbonat de sodiu se adaugă un amestec de cloruri de potasiu și calciu, se formează 10 g de precipitat. Dacă același amestec este adăugat la o soluție de azotat de argint, atunci se formează 57,4 g de precipitat. Determinați fracția de masă a clorurii de potasiu din amestecul inițial.
Răspuns: ω(KCl) = 57,3%
Explicaţie:
Clorura de calciu intră într-o reacție de schimb cu carbonatul de sodiu, în urma căreia carbonatul de calciu precipită:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2NaCl (I)
Clorura de potasiu nu reacționează cu carbonatul de sodiu.
Prin urmare, masa carbonatului de calciu precipitat este de 10 g. Să calculăm cantitatea sa de substanță:
Ambele cloruri intră într-o reacție de schimb cu nitrat de argint:
CaCl 2 + 2AgNO 3 → 2AgCl↓ + Ca(NO 3) 2 (II)
KCl + AgNO 3 → AgCl↓ + KNO 3 (III)
Calculați cantitatea totală de substanță clorură de argint:
Conform reacției (II), și deci
Prin reacția (III), prin urmare,
Masa de clorură de potasiu din amestecul inițial este:
Calculați fracția de masă a clorurii de potasiu din amestec:
Sarcina numărul 10
Un amestec de sodiu și oxid de sodiu a fost dizolvat în apă. În acest caz, s-au eliberat 4,48 l (n.o.) de gaz și s-au format 240 g de soluție cu o fracție de masă de hidroxid de sodiu de 10%. Determinați fracția de masă a sodiului din amestecul inițial.
Răspuns: ω(KCl) = 59,74%
Explicaţie:
Când oxidul de sodiu reacționează cu apa, se formează un alcali, iar când sodiul reacționează cu apa, se formează un alcali și se eliberează hidrogen:
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (I)
Na 2 O + H 2 O → 2NaOH (II)
Să calculăm cantitatea de substanță hidrogen eliberată în timpul interacțiunii sodiului cu apa:
Conform ecuației reacției (I) ν (Na) \u003d ν (NaOH) \u003d 2ν (H 2) \u003d 0,4 mol, prin urmare, masa de sodiu care reacţionează cu apa și masa de alcali formată ca rezultat al reacţiei (I) sunt egale:
m(Na) = 23 g/mol 0,4 mol = 9,2 g și m I (NaOH) = 40 g/mol 0,4 mol = 16 g
Calculați masa totală de alcali în soluție:
Masa și cantitatea de substanță alcalină formată prin reacția (II) sunt egale cu:
m II (NaOH) = 24 g - 16 g = 8 g
Conform ecuației reacției (II) ν(Na 2 O) = 1/2ν II (NaOH), prin urmare,
ν(Na 2 O) \u003d 0,2 mol / 2 \u003d 0,1 mol
m(Na 2 O) \u003d M (Na 2 O) ν (Na 2 O) \u003d 62 g / mol 0,1 mol \u003d 6,2 g
Să calculăm masa amestecului inițial format din sodiu și oxid de sodiu:
m(amestecuri) = m(Na) + m(Na2O) = 9,2 g + 6,2 g = 15,4 g
Fracția de masă a sodiului din amestec este:
Sarcina numărul 11
Un amestec de carbonat de sodiu și carbonat acid de sodiu poate reacționa cu 73 g de soluție de acid clorhidric 20% și 80 g de soluție de hidroxid de sodiu 10%. Determinați fracția de masă a carbonatului de sodiu din amestecul inițial.
Răspuns: ω (Na 2 CO 3) = 38,7%
Explicaţie:
Interacțiunea carbonatului de sodiu și a bicarbonatului de sodiu cu acidul clorhidric are loc conform reacțiilor:
Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O (I)
NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O (II)
Bicarbonatul de sodiu reacţionează cu hidroxidul de sodiu pentru a forma o sare medie:
NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O (III)
Să calculăm masa și cantitatea de substanță NaOH care reacționează conform reacției (III):
m(NaOH)=80 g*0,1 = 8 g
Prin urmare, 0,2 moli de NaHCO3 reacţionează conform reacţiei (III), deoarece ν III (NaHCO3) = ν (NaOH).
Să calculăm masa totală și cantitatea de substanță HCI care reacționează conform reacțiilor (I) și (II):
v(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 14,6 g/36,5 g/mol = 0,4 mol
Conform ecuației de reacție (II) ν II (NaHCO 3) = ν II (HCl), prin urmare, 0,2 moli de HCl reacţionează cu bicarbonatul de sodiu. Apoi interacționează cu carbonatul de sodiu conform reacției (I).
ν I (HCl) \u003d 0,4 mol - 0,2 mol \u003d 0,2 mol.
Conform ecuației de reacție (I) ν (Na 2 CO 3) \u003d 1 / 2ν (HCl) \u003d 0,2 mol / 2 \u003d 0,1 mol.
Să calculăm masele de bicarbonat și carbonat de sodiu din amestecul inițial:
m (NaHCO 3) \u003d M (NaHCO 3) ν (NaHCO 3) \u003d 84 g / mol 0,2 mol \u003d 16,8 g
m (Na 2 CO 3) \u003d M (Na 2 CO 3) ν (Na 2 CO 3) \u003d 106 g / mol 0,1 mol \u003d 10,6 g
Masa amestecului inițial de săruri este egală cu:
m (amestecuri) \u003d m (NaHCO 3) + m (Na 2 CO 3) \u003d 16,8 g + 10,6 g \u003d 27,4 g
Fracția de masă a carbonatului de sodiu este egală cu:
Sarcina numărul 12
Un amestec de sulfură de aluminiu și aluminiu a fost tratat cu apă și s-au eliberat 6,72 litri (N.O.) de gaz. Dacă același amestec este dizolvat într-un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 3,36 litri (N.O.) de gaz. Determinați fracția de masă a aluminiului din amestecul inițial.
Răspuns: ω(Al) = 15,25%
Explicaţie:
Când se prelucrează un amestec de sulfură de aluminiu și aluminiu cu apă, doar sulfura de aluminiu reacţionează:
Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S (I)
Ca rezultat al acestei interacțiuni, se formează hidrogen sulfurat, a cărei cantitate de substanță este:
n (H 2 S) \u003d V (H 2 S) / V m \u003d 6,72 / 22,4 \u003d 0,3 mol,
Cantitatea de hidrogen sulfurat eliberat depinde doar de masa sulfurei de aluminiu (nu depinde de cantitatea de aluminiu metalic). Prin urmare, pe baza ecuației I, putem concluziona că:
n(Al 2 S 3) \u003d n(H 2 S) ⋅ 1/3, unde 1 este coeficientul în fața lui Al 2 S 3 și 3 este coeficientul în fața lui H 2 S. Atunci:
n(Al 2 S 3) \u003d 0,3 ⋅ 1/3 \u003d 0,1 mol.
Prin urmare:
m(Al2S3) = n(Al2S3) ⋅ M(Al2S3) = 0,1 ⋅ 150 g = 15 g;
Când același amestec interacționează într-un exces de soluție de hidroxid de sodiu, gazul este eliberat numai atunci când hidroxidul de sodiu interacționează cu aluminiul:
Al 2 S 3 + 8NaOH → 2Na + 3Na 2 S (II)
Să calculăm cantitatea de hidrogen eliberată în timpul interacțiunii aluminiului cu o soluție de NaOH:
n III (H 2) \u003d V (H 2) / V m \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol
Conform ecuației reacției (III) n(Al) \u003d n III (H 2) ⋅ 2/3, prin urmare, n (Al) \u003d 0,1 mol
Masa aluminiului este:
m(Al) = M(Al) n(Al) = 27 g/mol 0,1 mol = 2,7 g
Prin urmare, masa amestecului inițial:
m (amestecuri) \u003d m (Al 2 S 3) + m (Al) \u003d 15 g + 2,7 g \u003d 17,7 g.
Fracția de masă a aluminiului din amestecul inițial este egală cu:
ω(Al) = 100% ⋅ 2,7/17,7 = 15,25%
Sarcina numărul 13
Pentru arderea completă a unui amestec de dioxid de carbon și dioxid de siliciu s-a consumat oxigen cu o greutate de 22,4 g.Ce volum dintr-o soluție de hidroxid de potasiu 20% (ρ = 1,173 g/ml) poate reacționa cu amestecul inițial dacă se știe că fracția de masă de carbon din el este de 70%?
Răspuns: 28,6 ml
Explicaţie:
Dioxidul de siliciu nu reacționează cu oxigenul. Când carbonul este ars, se produce dioxid de carbon:
C + O 2 → CO 2
Să calculăm cantitatea de substanță carbonică implicată în ardere:
Conform ecuației reacției ν (O 2) = ν (C), prin urmare, ν (C) = 0,7 mol
Calculați masa carbonului ars:
m(C) = M(C) ν(C) = 12 g/mol 0,7 mol = 8,4 g
Calculați masa amestecului inițial de dioxid de carbon și siliciu:
Calculați masa și cantitatea de substanță dioxid de siliciu:
m (SiO 2) \u003d m (amestecuri) - m (C) \u003d 12 g - 8,4 g \u003d 3,6 g
Doar dioxidul de siliciu interacționează cu alcalii:
2KOH + SiO2 → K2SiO3 + H2O
Ca rezultat al acestei reacții, alcalii sunt consumați în cantitate de:
ν(KOH) = 2 0,06 mol = 0,12 mol
m(KOH) = M(KOH) ν(KOH) = 56 g/mol 0,12 mol = 6,72 g
Calculați masa și volumul soluției de KOH alcalin:
Sarcina numărul 14
Un amestec de bicarbonat și carbonat de potasiu cu o fracție de masă de carbonat de 73,4% poate reacționa cu 40 g de soluție de hidroxid de potasiu 14%. Amestecul inițial a fost tratat cu un exces de soluție de acid sulfuric. Ce volum (N.S.) de gaz este eliberat în acest caz?
Răspuns: V (CO 2) \u003d 6,72 l
Explicaţie:
Doar o sare acidă, bicarbonatul de potasiu, poate reacționa cu alcalii:
KHCO3 + KOH → K2CO3 + H2O
Calculați masa și cantitatea de substanță hidroxid de potasiu:
Conform ecuației reacției ν (KOH) = ν (KHCO 3), prin urmare, ν (KHCO 3) = 0,1 mol
Masa de bicarbonat de potasiu din amestec este:
m (KHCO 3) \u003d M (KHCO 3) ν (KHCO 3) \u003d 100 g / mol 0,1 mol \u003d 10 g
Fracția de masă de bicarbonat într-un amestec de săruri
ω (KHCO 3) \u003d 100% - ω (K 2 CO 3) \u003d 100% - 73,4% \u003d 26,6%
Calculați masa amestecului de săruri:
Calculați masa și cantitatea de substanță carbonat de sodiu:
Când sărurile de carbonat de potasiu și bicarbonatul interacționează cu un exces de acid sulfuric, se formează o sare acidă - sulfat acid de potasiu:
KHCO3 + H2SO4 → KHSO4 + CO2 + H2O
K 2 CO 3 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + CO 2 + H 2 O
Cantitatea și volumul total de dioxid de carbon eliberat sunt egale cu:
ν (CO 2) \u003d 0,2 mol + 0,1 mol \u003d 0,3 mol
V (CO 2) \u003d V m ν (CO 2) \u003d 22,4 l / mol 0,3 mol \u003d 6,72 l
Sarcina numărul 15
Un amestec de pilitură de magneziu și zinc a fost tratat cu un exces de acid sulfuric diluat și s-au eliberat 22,4 litri (n.o.) de hidrogen. Dacă aceeași masă a amestecului este tratată cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 13,44 litri (N.O.) de hidrogen. Calculați fracția de masă a magneziului din amestecul inițial.
Răspuns: 19,75%
Explicaţie:
La procesarea unui amestec de rumeguș de magneziu și zinc cu acid sulfuric diluat, se eliberează hidrogen:
Zn + H 2 SO 4 (dif.) → ZnSO 4 + H 2 (I)
Mg + H2S04 (razb.) → MgS04 + H2 (II)
Doar Zn (metalul amfoter) reacționează cu un exces de soluție de NaOH:
Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2 + H2 (III)
Să calculăm cantitatea de hidrogen eliberată prin reacția (III):
Conform ecuației reacției (III) ν III (H 2) = ν (Zn), prin urmare, ν (Zn) = 0,6 mol
Masa zincului este:
m(Zn) = M(Zn) ν(Zn) = 65 g/mol 0,6 mol = 39 g
Conform ecuațiilor de reacție (I) și (II) ν I (H 2) \u003d ν (Zn) și ν II (H 2) \u003d ν (Mg), cantitatea totală de hidrogen eliberată este:
Prin urmare, cantitatea de hidrogen eliberată prin reacție (II):
ν II (H 2) \u003d ν (Mg) \u003d 1 mol - 0,6 mol \u003d 0,4 mol
Masa magneziului este:
m(Mg) = M(Mg) ν(Mg) = 24 g/mol 0,4 mol = 9,6 g
Calculați masa de magneziu și zinc:
m(amestecuri) = m(Mg) + m(Zn) = 9,6 g + 39 g = 48,6 g
Fracția de masă a magneziului din amestecul inițial este egală cu:
Sarcina numărul 16
Într-un exces de oxigen, s-au ars 8 g de sulf. Gazul rezultat a fost trecut prin 200 g de soluţie de hidroxid de sodiu 8%. Determinați fracțiunile de masă ale sărurilor din soluția rezultată.
Răspuns: ω (NaHSO 3) ≈ 4,81%; ω(Na 2 SO 3) ≈ 8,75%
Explicaţie:
Când sulful este ars în exces de oxigen, se formează dioxid de sulf:
S + O 2 → SO 2 (I)
Calculați cantitatea de substanță de sulf ars:
Conform ecuației reacției ν (S) = ν (SO 2 ), prin urmare, ν (SO 2) = 0,25 mol
Masa dioxidului de sulf eliberat este:
m(SO 2) \u003d M (SO 2) ν (SO 2) \u003d 64 g / mol 0,25 mol \u003d 16 g
Calculați masa și cantitatea de substanță hidroxid de sodiu:
Reacția dintre alcali și NaOH se desfășoară în trepte: mai întâi se formează o sare acidă, apoi se transformă într-una medie:
NaOH + SO 2 → NaHSO 3 (II)
NaHSO 3 + NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O (III)
Deoarece ν(NaOH) > ν(SO 2) și ν(NaOH)< 2ν(SO 2), следовательно, образуются средняя и кислая соли.
Ca rezultat al reacției (II), se formează ν (NaHSO 3) \u003d 0,25 mol și rămâne ν (NaOH) \u003d 0,4 mol - 0,25 mol \u003d 0,15 mol.
Când hidrosulfatul de sodiu și alcalii interacționează (reacția (III)), sulfitul de sodiu se formează cu cantitatea de substanță ν (Na 2 SO 3) \u003d 0,15 mol și ν (NaHSO 3) \u003d 0,25 mol - 0,15 mol \u003d 0 rămâne , 1 mol.
Calculați mase de hidrosulfit și sulfit de sodiu:
m (NaHSO 3) \u003d M (NaHSO 3) ν (NaHSO 3) \u003d 104 g / mol 0,1 mol \u003d 10,4 g
m (Na 2 SO 3) \u003d M (Na 2 SO 3) ν (Na 2 SO 3) \u003d 126 g / mol 0,15 mol \u003d 18,9 g
Masa soluției obținute prin trecerea dioxidului de sulf printr-o soluție alcalină este:
m(p−ra) \u003d m(p−ra NaOH) + m(SO 2) \u003d 200 g + 16 g \u003d 216 g
Fracțiile de masă ale sărurilor din soluția rezultată sunt egale cu:
Sarcina numărul 17
Un amestec de pilitură de aluminiu și fier a fost tratat cu un exces de acid clorhidric diluat și s-au eliberat 8,96 L (n.o.) de hidrogen. Dacă aceeași masă a amestecului este tratată cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 6,72 litri (N.O.) de hidrogen. Calculați fracția de masă a fierului din amestecul inițial.
Răspuns: ω(Fe) ≈ 50,91%
Explicaţie:
Reacțiile piliturii de aluminiu și fier într-un exces de acid clorhidric diluat au loc cu eliberarea de hidrogen și formarea de săruri:
Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (I)
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 (II)
Doar pilitura de aluminiu reacţionează cu o soluţie alcalină, rezultând formarea unei săruri complexe şi a hidrogenului:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2 (III)
Să calculăm cantitatea de substanță hidrogen eliberată prin reacție (III):
Să calculăm cantitatea de substanță hidrogen eliberată prin reacțiile (I) + (II):
Conform ecuației reacției (III) ν III (Al) \u003d 2 / 3 ν III (H 2), prin urmare, ν III (Al) \u003d 2/3 0,3 mol \u003d 0,2 mol.
Masa piliturii de aluminiu este:
m(Al) = M(Al) ν(Al) = 27 g/mol 0,2 mol = 5,4 g
Conform ecuației de reacție (II) ν II (Al) = 2/3ν II (H 2), prin urmare, ν II (H 2) = 3/2 0,2 mol = 0,3 mol
Cantitatea de substanță hidrogen eliberată prin reacția (I) este:
ν I (H 2) \u003d ν I + II (H 2) - ν II (H 2) \u003d 0,4 mol - 0,3 mol \u003d 0,1 mol.
Conform ecuației reacției (I) ν I (Fe) \u003d ν I (H 2), prin urmare, ν I (Fe) \u003d 0,1 mol
Masa piliturii de fier este:
m(Fe) = M(Fe) ν(Fe) = 56 g/mol 0,1 mol = 5,6 g
Masa piliturii de fier și aluminiu este egală cu:
m (rumeguș) \u003d m (Al) + m (Fe) \u003d 5,4 g + 5,6 g \u003d 11 g
Fracția de masă a fierului din amestecul inițial este egală cu.
Sarcini pentru determinarea compoziției cantitative a amestecului. Proprietăți chimice metale.
1. Un amestec de pilitură de aluminiu și fier a fost tratat cu un exces de acid clorhidric diluat și s-au eliberat 8,96 L (n.o.) de hidrogen. Dacă aceeași masă a amestecului este tratată cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 6,72 litri (N.O.) de hidrogen. Calculați fracția de masă a fierului din amestecul inițial.
2. Un amestec de pilitură de magneziu și zinc a fost tratat cu un exces de acid sulfuric diluat și s-au eliberat 22,4 litri (n.o.) de hidrogen. Dacă aceeași masă a amestecului este tratată cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 13,44 litri (N.O.) de hidrogen. Calculați fracția de masă a magneziului din amestecul inițial.
3. Când un amestec de cupru și oxid de cupru(II) a fost dizolvat în acid azotic concentrat, s-au eliberat 18,4 g de gaz brun și s-au obținut 470 g de soluție cu o fracție de masă de sare de 20%. Determinați fracția de masă a oxidului de cupru din amestecul inițial.
4. Un amestec de sulfură de aluminiu și aluminiu a fost tratat cu apă și s-au eliberat 6,72 litri (N.O.) de gaz. Dacă același amestec este dizolvat într-un exces de soluție de hidroxid de sodiu, atunci vor fi eliberați 3,36 litri (N.O.) de gaz. Determinați fracția de masă a aluminiului din amestecul inițial.
5. Dacă la o soluție de carbonat de sodiu se adaugă un amestec de cloruri de potasiu și calciu, se formează 10 g de precipitat. Dacă același amestec este adăugat la o soluție de azotat de argint, atunci se formează 57,4 g de precipitat. Determinați fracția de masă a clorurii de potasiu din amestecul inițial.
6. Un amestec de cupru si aluminiu cu o greutate de 10 g a fost tratat cu acid azotic 96% si s-au eliberat 4,48 litri de gaz (n.o.) Determinati compozitia cantitativa a amestecului initial si fractiunea masica de aluminiu din acesta.
7. Un amestec de magneziu și oxid de magneziu cu o greutate de 6,4 g a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat și s-au eliberat 2,24 litri de gaz (n.o.) Determinați compoziția cantitativă a amestecului inițial și fracția de masă a oxidului de magneziu în aceasta.
8. Un amestec de cupru si zinc cu o greutate de 40 g a fost tratat cu o solutie concentrata de alcali.In acest caz s-a eliberat gaz cu un volum de 8,96 litri (n.o.) Calculati fractiunea masica a cuprului din amestecul initial.
Pe tema: dezvoltări metodologice, prezentări și note
Dezvoltarea lecției conține un rezumat detaliat al lecției, diapozitive pentru lecție, registru de lucru pe tema studiată, hărți instructive pentru experiment și alt material didactic....
Problemele de amestec sunt un tip de problemă foarte frecvent în chimie. Ele necesită o idee clară despre care dintre substanțe intră în reacția propusă în problemă și care nu.
Vorbim despre un amestec atunci când nu avem una, ci mai multe substanțe (componente) „turnate” într-un singur recipient. Aceste substanțe nu ar trebui să interacționeze între ele.
Concepții greșite și erori tipice care apar la rezolvarea problemelor pe un amestec.
- O încercare de a scrie ambele substanțe într-o singură reacție.
Se dovedește ceva de genul acesta:
„Un amestec de oxizi de calciu și bariu a fost dizolvat în acid clorhidric...”
Ecuația reacției se scrie după cum urmează:
CaO + BaO + 4HCl \u003d CaCl 2 + BaCl 2 + 2H 2O.
Aceasta este o greșeală, deoarece poate exista orice cantitate din fiecare oxid în acest amestec.
Și în ecuația de mai sus, se presupune că lor cantitate egală. - Presupunerea că raportul lor molar corespunde coeficienților din ecuațiile de reacție.
De exemplu:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2
2Al + 6HCI = 2AlCI3 + 3H2
Cantitatea de zinc este luată ca x, iar cantitatea de aluminiu este luată ca 2x (conform coeficientului din ecuația de reacție). Acest lucru este, de asemenea, incorect. Aceste numere pot fi orice și nu sunt legate între ele în niciun fel. - Încearcă să găsească „cantitatea de substanță dintr-un amestec” împărțind masa acestuia la suma maselor molare ale componentelor.
Această acțiune nu are deloc sens. Fiecare masă molară se poate referi doar la o singură substanță.
Adesea în astfel de probleme se folosește reacția metalelor cu acizi. Pentru a rezolva astfel de probleme, este necesar să știm exact care metale interacționează cu ce acizi și care nu.
Informații teoretice necesare.
Metode de exprimare a compoziției amestecurilor.
- Fracția de masă a componentului din amestec este raportul dintre masa componentei și masa întregului amestec. De obicei, fracția de masă este exprimată în %, dar nu neapărat.
ω ["omega"] = m component / m amestec
- Fracția molară a unui component dintr-un amestec- raportul dintre numărul de moli (cantitatea de substanță) ai componentului și numărul total de moli ai tuturor substanțelor din amestec. De exemplu, dacă amestecul include substanțele A, B și C, atunci:
χ [„chi”] componenta A \u003d n componenta A / (n (A) + n (B) + n (C))
- Raportul molar al componentelor. Uneori, în sarcinile pentru un amestec, este indicat raportul molar al componentelor sale. De exemplu:
N componentă A: n componentă B = 2: 3
- Fracția de volum a componentului din amestec (doar pentru gaze)- raportul dintre volumul substanței A și volumul total al întregului amestec de gaze.
φ ["phi"] = V component / V amestec
Seria electrochimică de tensiuni ale metalelor.
| Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au |
Reacțiile metalelor cu acizii.
- Cu acizi minerali, care includ toți acizii solubili ( cu excepția azotului și a sulfuricului concentrat, a căror interacțiune cu metalele are loc într-un mod special), reacționează numai metale, în seria electrochimică a tensiunilor situate la (în stânga) hidrogenului.
- În același timp, metalele care au mai multe stări de oxidare (fier, crom, mangan, cobalt) prezintă cea mai scăzută stare de oxidare posibilă - de obicei +2.
- Interacțiunea metalelor cu acid azotic duce la formarea, în locul hidrogenului, a produselor de reducere a azotului, iar cu acid sulfuric concentrat— la izolarea produselor de recuperare a sulfului. Deoarece se formează de fapt un amestec de produse de reducere, există adesea o referire directă la o substanță specifică din problemă.
Produse de recuperare a acidului azotic.
| Cu cât metalul este mai activ și cu cât concentrația de acid este mai mică, cu atât mai mult azotul este redus. | ||||
| NU 2 | NU | N2O | N 2 | NH4NO3 |
| Metale inactive (în dreapta fierului) + conc. acid Nemetale + conc. acid |
Metale inactive (în dreapta fierului) + dil. acid | Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + conc. acid | Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + acid de diluție medie | Metale active (alcaline, alcalino-pământoase, zinc) + foarte dil. acid |
| Pasivare: nu reacționează cu acidul azotic concentrat la rece: Al, Cr, Fe, Be, Co. |
||||
| nu reactioneaza cu acid azotic la orice concentrare: Au, Pt, Pd. |
||||
Produse de recuperare a acidului sulfuric.
Reacțiile metalelor cu apa și alcalii.
- Se dizolvă în apă la temperatura camerei numai metale, care corespund bazelor solubile (alcalii). Aceasta este Metale alcaline(Li, Na, K, Rb, Cs), precum și metale din grupa IIA: Ca, Sr, Ba. Aceasta produce alcali și hidrogen. Apa clocotită poate dizolva și magneziul.
- Doar metalele amfotere se pot dizolva în alcali: aluminiu, zinc și staniu. În acest caz, se formează complexe hidroxo și se eliberează hidrogen.
Exemple de rezolvare a problemelor.
Luați în considerare trei exemple de probleme cu care reacționează amestecurile de metale clorhidric acid:
Exemplul 1Când un amestec de cupru și fier cu o greutate de 20 g a fost expus la un exces de acid clorhidric, s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
În primul exemplu, cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric, adică hidrogenul este eliberat atunci când acidul reacționează cu fierul. Astfel, cunoscând volumul de hidrogen, putem afla imediat cantitatea și masa fierului. Și, în consecință, fracțiunile de masă ale substanțelor din amestec.
Exemplul 1 soluție.
- Aflarea cantității de hidrogen:
n \u003d V / V m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol. - Conform ecuației reacției:
Cantitatea de fier este de asemenea de 0,25 mol. Puteți găsi masa acestuia:
m Fe \u003d 0,25 56 \u003d 14 g. - Acum puteți calcula fracțiunile de masă ale metalelor din amestec:
ω Fe \u003d m Fe / m din întregul amestec \u003d 14 / 20 \u003d 0,7 \u003d 70%
Răspuns: 70% fier, 30% cupru.
Exemplul 2Sub acțiunea unui exces de acid clorhidric asupra unui amestec de aluminiu și fier cu o greutate de 11 g, s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
În al doilea exemplu, reacția este ambii metal. Aici, hidrogenul este deja eliberat din acid în ambele reacții. Prin urmare, calculul direct nu poate fi utilizat aici. În astfel de cazuri, este convenabil să se rezolve folosind un sistem foarte simplu de ecuații, luând pentru x - numărul de moli ai unuia dintre metale, iar pentru y - cantitatea de substanță a celui de-al doilea.
Exemplul 2 soluție.
- Aflarea cantității de hidrogen:
n \u003d V / V m \u003d 8,96 / 22,4 \u003d 0,4 mol. - Fie cantitatea de aluminiu x mol, iar fierul y mol. Apoi putem exprima în termeni de x și y cantitatea de hidrogen eliberată:
Este mult mai convenabil să rezolvi astfel de sisteme prin metoda scăderii, înmulțind prima ecuație cu 18:
27x + 18y = 7,2
și scăzând prima ecuație din a doua:(56 - 18) și \u003d 11 - 7.2
y \u003d 3,8 / 38 \u003d 0,1 mol (Fe)
x = 0,2 mol (Al) - În continuare, găsim masele metalelor și fracțiile lor de masă în amestec:
M Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 g
m Al = 0,2 27 = 5,4 g
ω Fe = m Fe / m amestec = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),respectiv,
ω Al \u003d 100% - 50,91% \u003d 49,09%
Răspuns: 50,91% fier, 49,09% aluminiu.
Exemplul 316 g dintr-un amestec de zinc, aluminiu și cupru au fost tratate cu un exces de soluție de acid clorhidric. În acest caz, s-au eliberat 5,6 l de gaz (n.o.) și 5 g de substanță nu s-au dizolvat. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
În al treilea exemplu, două metale reacționează, dar al treilea metal (cuprul) nu reacționează. Prin urmare, restul de 5 g este masa cuprului. Cantitățile celorlalte două metale - zinc și aluminiu (rețineți că masa lor totală este 16 - 5 = 11 g) pot fi găsite folosind un sistem de ecuații, ca în exemplul nr. 2.
Răspuns la Exemplul 3: 56,25% zinc, 12,5% aluminiu, 31,25% cupru.
Următoarele trei exemple de sarcini (nr. 4, 5, 6) conțin reacțiile metalelor cu acizii azotic și sulfuric. Principalul lucru în astfel de sarcini este să determinați corect ce metal se va dizolva în el și care nu.
Exemplul 4Un amestec de fier, aluminiu și cupru a fost tratat cu un exces de acid sulfuric concentrat la rece. În același timp, o parte din amestec s-a dizolvat și s-au eliberat 5,6 litri de gaz (n.o.). Amestecul rămas a fost tratat cu un exces de soluţie de hidroxid de sodiu. Au degajat 3,36 litri de gaz și au rămas 3 g de reziduu nedizolvat. Determinați masa și compoziția amestecului inițial de metale.
În acest exemplu, amintiți-vă că concentrat la rece acidul sulfuric nu reacționează cu fierul și aluminiul (pasivare), ci reacționează cu cuprul. În acest caz, se eliberează oxid de sulf (IV).
Cu alcali reactioneaza numai aluminiu- metal amfoter (pe lângă aluminiu, zincul și staniul se dizolvă și în alcalii, iar beriliul poate fi încă dizolvat în alcalii concentrate la cald).
Exemplul 4 soluție.
- Doar cuprul reacţionează cu acidul sulfuric concentrat, numărul de moli de gaz:
n SO 2 \u003d V / Vm \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol - Numărul de moli de hidrogen:
n H 2 \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 mol,
raportul molar dintre aluminiu și hidrogen este de 2:3 și, prin urmare,
nAl \u003d 0,15 / 1,5 \u003d 0,1 mol.
Greutate aluminiu:
m Al \u003d n M \u003d 0,1 27 \u003d 2,7 g - Restul este fier, cântărind 3 g. Puteți găsi masa amestecului:
m amestec \u003d 16 + 2,7 + 3 \u003d 21,7 g. - Fracțiile de masă ale metalelor:
ω Cu \u003d m Cu / m amestec \u003d 16 / 21,7 \u003d 0,7373 (73,73%)
ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
ω Fe = 13,83%
Răspuns: 73,73% cupru, 12,44% aluminiu, 13,83% fier.
Exemplul 521,1 g dintr-un amestec de zinc şi aluminiu au fost dizolvate în 565 ml de soluţie de acid azotic conţinând 20 gr. % HNO3 şi având o densitate de 1,115 g/ml. Volumul gazului eliberat, care este o substanță simplă iar singurul produs al reducerii acidului azotic, s-a ridicat la 2.912 l (n.o.). Determinați compoziția soluției rezultate în procente de masă. (RCTU)
În textul acestei probleme, produsul reducerii azotului este clar indicat - „substanță simplă”. Deoarece acidul azotic nu dă hidrogen cu metalele, este azot. Ambele metale dizolvate în acid.
Problema se referă nu la compoziția amestecului inițial de metale, ci la compoziția soluției obținute în urma reacțiilor. Acest lucru face sarcina mai dificilă.
Exemplul 5 soluție.
- Determinați cantitatea de substanță gazoasă:
n N 2 \u003d V / Vm \u003d 2,912 / 22,4 \u003d 0,13 mol. - Determinăm masa soluției de acid azotic, masa și cantitatea substanței HNO3 dizolvate:
M soluție \u003d ρ V \u003d 1,115 565 \u003d 630,3 g
m HNO 3 \u003d ω m soluție \u003d 0,2 630,3 \u003d 126,06 g
n HNO 3 \u003d m / M \u003d 126,06 / 63 \u003d 2 molRețineți că, deoarece metalele sunt complet dizolvate, înseamnă - doar suficient acid(aceste metale nu reactioneaza cu apa). În consecință, va fi necesar să se verifice Există prea mult acid?, și cât de mult rămâne după reacție în soluția rezultată.
- Compunem ecuațiile de reacție ( nu uita de balanta electronica) și, pentru comoditatea calculelor, luăm ca 5x cantitatea de zinc, iar pentru 10y cantitatea de aluminiu. Apoi, în conformitate cu coeficienții din ecuații, azotul în prima reacție va fi x mol, iar în a doua - 3y mol:
5x X 5Zn + 12HNO3 = 5Zn(NO3)2 + N 2 + 6H2O Zn 0 − 2e = Zn 2+ | 5 2N+5+10e=N2 1 Este convenabil să rezolvi acest sistem înmulțind prima ecuație cu 90 și scăzând prima ecuație din a doua.
X \u003d 0,04, ceea ce înseamnă n Zn \u003d 0,04 5 \u003d 0,2 mol
y \u003d 0,03, ceea ce înseamnă că n Al \u003d 0,03 10 \u003d 0,3 molSă verificăm masa amestecului:
0,2 65 + 0,3 27 \u003d 21,1 g. - Acum să trecem la compoziția soluției. Va fi convenabil să rescrieți din nou reacțiile și să scrieți peste reacții cantitățile tuturor substanțelor reacţionate și formate (cu excepția apei):
0,2 0,48 0,2 0,03 5Zn + 12HNO3 = 5Zn(NO3) 2 +N2+ 6H2O 0,3 1,08 0,3 0,09 10Al + 36HNO3 = 10Al(NO 3) 3 + 3N 2 + 18H2O - Următoarea întrebare este: acid azotic a rămas în soluție și cât a mai rămas?
Conform ecuațiilor de reacție, cantitatea de acid care a reacționat:
n HNO 3 \u003d 0,48 + 1,08 \u003d 1,56 mol,
acestea. acidul era în exces și îi puteți calcula restul în soluție:
n HNO 3 odihnă. \u003d 2 - 1,56 \u003d 0,44 mol. - Deci in Soluție finală contine:
Azotat de zinc în cantitate de 0,2 mol:
m Zn (NO 3) 2 \u003d n M \u003d 0,2 189 \u003d 37,8 g
azotat de aluminiu în cantitate de 0,3 mol:
m Al (NO 3) 3 \u003d n M \u003d 0,3 213 \u003d 63,9 g
un exces de acid azotic în cantitate de 0,44 mol:
m HNO 3 rest. = n M = 0,44 63 = 27,72 g - Care este masa soluției finale?
Amintiți-vă că masa soluției finale este formată din acele componente pe care le-am amestecat (soluții și substanțe) minus acei produși de reacție care au părăsit soluția (precipitate și gaze):Apoi, pentru sarcina noastră:
M nou soluție \u003d masa soluție acidă + masa aliajului metalic - masa azotului
m N 2 \u003d n M \u003d 28 (0,03 + 0,09) \u003d 3,36 g
sunt noua soluție \u003d 630,3 + 21,1 - 3,36 \u003d 648,04 g - Acum puteți calcula fracțiile de masă ale substanțelor din soluția rezultată:
ωZn (NO 3) 2 \u003d m soluție in-va / m \u003d 37,8 / 648,04 \u003d 0,0583
ωAl (NO 3) 3 \u003d m soluție in-va / m \u003d 63,9 / 648,04 \u003d 0,0986
ω HNO 3 rest. \u003d m in-va / m soluție \u003d 27,72 / 648,04 \u003d 0,0428
Răspuns: 5,83% azotat de zinc, 9,86% azotat de aluminiu, 4,28% acid azotic.
Exemplul 6La prelucrarea a 17,4 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 4,48 litri de gaz (n.o.), iar când acest amestec a fost expus la aceeași masă de acid clorhidric în exces, 8,96 l de gaz. (n.o.). u.). Determinați compoziția amestecului inițial. (RCTU)
Când rezolvăm această problemă, trebuie să ne amintim, în primul rând, că acidul azotic concentrat cu un metal inactiv (cuprul) dă NO 2, iar fierul și aluminiul nu reacţionează cu el. Acidul clorhidric, pe de altă parte, nu reacționează cu cuprul.
Răspuns de exemplu 6: 36,8% cupru, 32,2% fier, 31% aluminiu.
Sarcini pentru soluție independentă.
1. Probleme simple cu două componente ale amestecului.
1-1. Un amestec de cupru și aluminiu cântărind 20 g a fost tratat cu o soluție 96% de acid azotic și s-au eliberat 8,96 litri de gaz (n.a.). Determinați fracția de masă a aluminiului din amestec.
1-2. Un amestec de cupru și zinc cântărind 10 g a fost tratat cu o soluție alcalină concentrată. În acest caz, au fost eliberați 2,24 litri de gaz (n.y.). Calculați fracția de masă a zincului din amestecul inițial.
1-3. Un amestec de magneziu și oxid de magneziu cântărind 6,4 g a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat. Totodată, au fost eliberați 2,24 litri de gaz (n.o.). Găsiți fracția de masă a magneziului din amestec.
1-4. Un amestec de zinc și oxid de zinc cântărind 3,08 g a fost dizolvat în acid sulfuric diluat. S-a obţinut sulfat de zinc cu o greutate de 6,44 g. Calculaţi fracţia de masă a zincului din amestecul iniţial.
1-5. Sub acțiunea unui amestec de pulberi de fier și zinc cu o greutate de 9,3 g pe un exces de soluție de clorură de cupru (II), s-au format 9,6 g de cupru. Determinați compoziția amestecului inițial.
1-6. Ce masă de soluție de acid clorhidric 20% va fi necesară pentru a dizolva complet 20 g dintr-un amestec de zinc cu oxid de zinc, dacă în acest caz se eliberează hidrogen cu un volum de 4,48 litri (n.o.)?
1-7. Când sunt dizolvate în acid azotic diluat, 3,04 g dintr-un amestec de fier și cupru eliberează oxid azotic (II) cu un volum de 0,896 l (n.o.). Determinați compoziția amestecului inițial.
1-8. La dizolvarea a 1,11 g dintr-un amestec de pilitură de fier și aluminiu într-o soluție de acid clorhidric 16% (ρ = 1,09 g/ml), s-au eliberat 0,672 l de hidrogen (n.o.). Aflați fracțiunile de masă ale metalelor din amestec și determinați volumul de acid clorhidric consumat.
2. Sarcinile sunt mai complexe.
2-1. Un amestec de calciu și aluminiu cântărind 18,8 g a fost calcinat fără acces la aer cu un exces de pulbere de grafit. Produsul de reacție a fost tratat cu acid clorhidric diluat și s-au eliberat 11,2 litri de gaz (n.o.). Determinați fracțiile de masă ale metalelor din amestec.
2-2. Pentru a dizolva 1,26 g dintr-un aliaj de magneziu cu aluminiu, s-au folosit 35 ml de soluție de acid sulfuric 19,6% (ρ = 1,1 g/ml). Excesul de acid a reacţionat cu 28,6 ml de soluţie de carbonat acid de potasiu 1,4 mol/L. Determinați fracțiile de masă ale metalelor din aliaj și volumul de gaz (N.O.) eliberat în timpul dizolvării aliajului.
2-3. La dizolvarea a 27,2 g dintr-un amestec de fier și oxid de fier (II) în acid sulfuric și evaporarea soluției la sec, s-au format 111,2 g de sulfat feros, sulfat de fier heptahidrat (II). Determinați compoziția cantitativă a amestecului inițial.
2-4. Interacțiunea fierului cu o greutate de 28 g cu clorul a format un amestec de cloruri de fier (II) și (III) cu o greutate de 77,7 g. Calculați masa clorurii de fier (III) din amestecul rezultat.
2-5. Care a fost fracția de masă a potasiului în amestecul său cu litiu, dacă în urma tratării acestui amestec cu un exces de clor s-a format un amestec în care fracția de masă a clorurii de potasiu a fost de 80%?
2-6. După tratarea cu un exces de brom al unui amestec de potasiu și magneziu cu o masă totală de 10,2 g, masa amestecului de solide rezultat a fost de 42,2 g. Acest amestec a fost tratat cu un exces de soluție de hidroxid de sodiu, după care precipitatul a fost separat și calcinat la masa constanta. Calculați masa reziduului rezultat.
2-7. Un amestec de litiu și sodiu cu o masă totală de 7,6 g a fost oxidat cu un exces de oxigen, s-au consumat în total 3,92 litri (n.o.). Amestecul rezultat a fost dizolvat în 80 g de soluţie de acid sulfuric 24,5%. Calculați fracțiile de masă ale substanțelor din soluția rezultată.
2-8. Un aliaj de aluminiu și argint a fost tratat cu un exces de soluție concentrată de acid azotic, reziduul a fost dizolvat în acid acetic. Volumele de gaze eliberate în ambele reacții, măsurate în aceleași condiții, s-au dovedit a fi egale între ele. Calculați fracțiunile de masă ale metalelor din aliaj.
3. Trei metale și sarcini complexe.
3-1. La prelucrarea a 8,2 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 2,24 litri de gaz. Același volum de gaz este de asemenea eliberat atunci când același amestec de aceeași masă este tratat cu un exces de acid sulfuric diluat (N.O.). Determinați compoziția amestecului inițial în procente de masă.
3-2. 14,7 g dintr-un amestec de fier, cupru și aluminiu, interacționând cu un exces de acid sulfuric diluat, eliberează 5,6 litri de hidrogen (n.o.). Determinați compoziția amestecului în procente de masă dacă clorarea aceleiași probe de amestec necesită 8,96 litri de clor (n.o.).
3-3. Pilitura de fier, zinc și aluminiu sunt amestecate într-un raport molar de 2:4:3 (în ordinea enumerată). 4,53 g din acest amestec au fost tratate cu un exces de clor. Amestecul de cloruri rezultat a fost dizolvat în 200 ml apă. Determinați concentrația de substanțe în soluția rezultată.
3-4. Un aliaj de cupru, fier și zinc cu o greutate de 6 g (masele tuturor componentelor sunt egale) a fost plasat într-o soluție de acid clorhidric 18,25% cântărind 160 g. Calculați fracțiunile de masă ale substanțelor din soluția rezultată.
3-5. 13,8 g dintr-un amestec format din siliciu, aluminiu și fier au fost tratați cu hidroxid de sodiu în exces în timpul încălzirii, în timp ce s-au eliberat 11,2 litri de gaz (n.o.). Când este expus la o astfel de masă a unui amestec de acid clorhidric în exces, se eliberează 8,96 litri de gaz (n.o.). Determinați masele de substanțe din amestecul inițial.
3-6. Când un amestec de zinc, cupru și fier a fost tratat cu un exces de soluție alcalină concentrată, a fost eliberat gaz, iar masa reziduului nedizolvat s-a dovedit a fi de 2 ori mai mică decât masa amestecului inițial. Acest reziduu a fost tratat cu un exces de acid clorhidric, iar volumul gazului eliberat s-a dovedit a fi egal cu volumul gazului eliberat în primul caz (volumele au fost măsurate în aceleași condiții). Calculați fracțiunile de masă ale metalelor din amestecul inițial.
3-7. Există un amestec de calciu, oxid de calciu și carbură de calciu cu un raport molar al componentelor 3:2:5 (în ordinea enumerată). Care este volumul minim de apă care poate intra în interacțiune chimică cu un astfel de amestec de masă 55,2 g?
3-8. Un amestec de crom, zinc și argint cu o greutate totală de 7,1 g a fost tratat cu acid clorhidric diluat, masa reziduului nedizolvat a fost de 3,2 g. Masa precipitatului format s-a dovedit a fi de 12,65 g. Calculați fracțiunile de masă ale metalelor din amestecul inițial.
Răspunsuri și comentarii la sarcini pentru soluții independente.
1-1. 36% (aluminiul nu reacționează cu acidul azotic concentrat);
1-2. 65% (numai metal amfoter, zinc, se dizolvă în alcali);
1-3. 37,5%;
3-1. 39% Cu, 3,4% Al;
3-2. 38,1% Fe, 43,5% Cu;
3-3. 1,53% FeCl3, 2,56% ZnCl2, 1,88% AlCl3 (fierul reacţionează cu clorul la starea de oxidare +3);
3-4. 2,77% FeCl 2, 2,565% ZnCl 2, 14,86% HCl (nu uitați că cuprul nu reacționează cu acidul clorhidric, deci masa lui nu este inclusă în masa noii soluții);
3-5. 2,8 g Si, 5,4 g Al, 5,6 g Fe (siliciul este un nemetal, reacţionează cu o soluţie alcalină, formând silicat de sodiu şi hidrogen; nu reacţionează cu acidul clorhidric);
3-6. 6,9% Cu, 43,1% Fe, 50% Zn;
3-8. 45,1% Ag, 36,6% Cr, 18,3% Zn bariu)
Sarcini privind amestecul (USE-2017, nr. 33)
Sarcinile cu răspuns liber sunt evaluate cu maximum 4 puncte
Un amestec de magneziu și oxid de magneziu cântărind 6,4 g a fost tratat cu o cantitate suficientă de acid sulfuric diluat. Totodată, au fost eliberați 2,24 litri de gaz (n.o.). Găsiți fracția de masă a magneziului din amestec.
Când sunt dizolvate în acid azotic diluat, 3,04 g dintr-un amestec de fier și cupru eliberează oxid azotic (II) cu un volum de 0,986 l (n.o.). Determinați compoziția amestecului inițial.
Interacțiunea fierului cu o greutate de 28 g cu clorul a format un amestec de cloruri de fier (II) și (III) cu o greutate de 77,7 g. Calculați masa clorurii de fier (III) din amestecul rezultat.
La prelucrarea a 8,2 g dintr-un amestec de cupru, fier și aluminiu cu un exces de acid azotic concentrat, s-au eliberat 2,24 litri de gaz. Același volum de gaz este de asemenea eliberat atunci când același amestec de aceeași masă este tratat cu un exces de acid sulfuric diluat (N.O.). Determinați compoziția amestecului inițial în procente de masă.
Când un amestec de cupru și oxid de cupru 2 a fost dizolvat în acid azotic concentrat, s-au eliberat 18,4 g de gaz brun și s-au obținut 470 de soluții cu o fracție de masă de sare de 20%.
Determinați fracția de masă a oxidului de cupru din amestecul inițial.
Temele cu răspunsuri cu variante multiple sunt evaluate cu maximum 2 puncte (USE 2017)
1. (UTILIZARE №5) Stabiliți o corespondență între formula substanței și clasa/grupul căreia îi aparține această substanță
FORMULA CLASEI/GRUPULUI DE SUBSTANȚE
A) CaH 2 1) oxid de sare
B) NaH2PO4 2) oxid care nu formează sare
C) H3N 3) sare medie
D) SeO 3 4) acid
5) sare acra
6) Conexiune binară
2. (UTILIZARE Nr. 7) Ce proprietăți pot prezenta următoarele substanțe?
FORMULA PROPRIETĂȚILOR SUBSTANȚEI
A) HNO 3 1) proprietăţile bazelor
B) NaOH 2) proprietăţile sărurilor
C) Fe (OH) 2 3) proprietăţile acizilor
D) Zn (NO 3) 2 4) proprietăţile acizilor şi sărurilor
5) proprietățile sărurilor și bazelor
3. (UTILIZARE Nr. 7) Stabiliți o corespondență între o substanță solidă și produsele interacțiunii sale cu apa:
A) BaBr21) Ba (OH)2 + HBr
B) Al2S32) Ba (OH)2 + NH3
B) KH 2 3) Ba 2+ + 2Br -
D) Ba3N24) H2 + KOH
5) Al(OH)3 + H2S
6) nu interacționează
4. (UTILIZARE Nr. 5) Stabiliți o corespondență între oxid și hidroxidul corespunzător
A) N2O3 1) HPO3
B) SeO2 2) CuOH
C) Cu2O3) H2SeO3
D) P2O34)H2SeO4
5. (UTILIZARE Nr. 9, Nr. 17) Este prezentată următoarea schemă de transformări ale substanțelor:
Sr === X ==== NH3 === Y
Determinați care dintre substanțele date sunt substanțele X și Y.
Scrieți în tabel numerele substanțelor selectate sub literele corespunzătoare.
6. (UTILIZARE №22) Stabiliți o corespondență între formula sării și produșii de electroliză ai unei soluții apoase din această sare, care au fost eliberați pe electrozi inerți: pentru fiecare poziție indicată printr-o literă, selectați poziția corespunzătoare indicată printr-un număr.
PRODUSE DE ELECTROLIZĂ FORMULĂ DE SARE
A) Na3P041) O2, H2
B) KF2) O2, Mg
C) MgBr2 3) H2, Mg
D) Mg (N03)24) Na, O2
Scrieți în tabel numerele selectate sub cele corespunzătoare
7. (UTILIZARE Nr. 27) Calculați masa de sulfat de cupru (CuSO 4 * 5H 2 O) care trebuie dizolvată în apă pentru a obține 240 g de soluție de sulfat de cupru 10%.
8. (UTILIZARE №27) S-au amestecat două soluții, masa primei soluții este de 80 g, cu o fracție de masă de sulfat de sodiu 5%, masa celei de-a doua soluții este de 40 g, cu o fracție de masă de sulfat de sodiu 16%. Determinați fracția de masă a sulfatului de sodiu din soluția nou obținută.
Răspuns: ___________________ g. (Notați numărul în zecimi.)
9. (FOLOSIȚI 35 (5)) Folosind metoda echilibrului electronic, scrieți ecuația reacției:
CH 3 -CH \u003d CH-CH 3 + KMnO 4 + H 2 O \u003d\u003d CH3-CH (OH) -CH (OH) -CH 3 + MnO 2 + KOH
