Врублевский А. И. Тренажер по химии

80 ______ §5. Определение формул веществ по данным химических реакций

Решение

Формулу вещества представим в виде СхНуОг1Чг Находим молярную массу вещества по формуле

= 5,15-10_23*6,02 - 1023 = 31,0 (г/моль).

Составляем схему реакции сгорания вещества и проводим расчеты, используя метод решения «по массам».

3,1 г 2,24 дм3 4,5 г 1,12 дм3

Формула вещества CH5N; поскольку A/(CH5N) = 31 г/моль, делаем вывод: кислород в составе вещества отсутствует; фор­ мула вещества CH5N.

Ответ: CH5N.

1. При сжигании 0,900 г органического вещества получе­ но 1,32 г С 02 и 0,54 г воды, относительная плотность паров вещества по водороду 90. Установите молекулярную форму­ лу вещества.

При полном сгорании 1,10 г вещества получено 2,20 г С t I 0,90 г Н20; 0,70 дм3 (н.у.) паров вещества имеют массу 2,75 г. Найдите молекулярную формулу вещества.

пЗ. При сгорании 11,8 г вещества получено 17,6 г С 02,0,5 моль водьИг 2,24 дм3 (н.у.) N2, относительная плотность паров ве­ щества по азоту 2,11. Установите молекулярную формулу ве­ щества.

4.При сгорании 2,3 г вещества получено 4,4 г С 02 и 2,7 г воды. Установите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность его паров по водороду 23.

/5. При сжигании 1 дм3 паров вещества получено 1 дм3 С 02

и2 дм3 оксида серы (ГУ), объем кислорода, затраченный на сжигание, равен 3 дм3. Определите молекулярную формулу вещества (условия нормальные).

^^ Д л я сжигания 500 см3 газа нужно 2,5 дм3 кислорода; при этом получено 1,5 дм3 С 0 2 и 2 дм3 водяных паров. Уста­ новите молекулярную формулу вещества (до и после реак­ ции условия одинаковые).

7.Неизвестное вещество химическим количеством 4 моль сожгли и получили 4 моль С 02, 2 моль азота и 10 моль воды. Установите его молекулярную формулу, если на сжигание затрачено 9 моль кислорода.

8.При сгорании 1,88 г органического вещества, содержа­ щего в составе элемент бром, получили 448 см3 (н.у.) С 02 и 0,36 г воды. Весь бром, содержащийся в веществе, путем соответствующих реакций перевели в бромид серебра (I), масса которого 3,76 г. Относительная плотность паров веще­ ства по водороду 94. Установите молекулярную формулу ве­ щества, считая, что весь водород, входящий в его состав, пе­ решел в Н20.

9.После взрыва смеси, состоящей из 25 см3 неизвестного газа и 50 см3 кислорода, получено 25 см3 С 02 и такое количе­ ство воды, которое при реакции с избытком металлического натрия дало 25 см3 водорода. Объемы всех газов измерены при одинаковых условиях. Определите молекулярную фор­ мулу исходного газа.

82______ §5- Определение формул веществ по данным химических реакций

я10. Неизвестное вещество массой 200 г прокалили с углем, при этом образовалось 36,8 г оксида углерода (IV) и 173,2 г свинца. Установите формулу исходного вещества.

11. При разложении 10дм3 некоторого оксида хлора обра­ зо в ал о сь 10 дм3 кислорода и 5 дм3 хлора (н. у.). Относитель-

\ная плотность паров оксида по водороду 33,75. Выведите молекулярную формулу вещества.

12.К смеси углеводорода с аммиаком общим объемом 300 см3

. прибавили избыток кислорода и смесь подожгли. После пол- ' ного сгорания объем смеси стал равен 1250 см3, после кон­ денсации паров воды уменьшился до 550 см3, а после обра­ ботки щелочью уменьшился до 250 см3, из которых 100 см3 приходится на азот. Установите молекулярную формулу ве­ щества (объемы газов измерены в одинаковых условиях).

13.Металлический кобальт массой 17,7 г растворили в азотной кислоте, полученный раствор выпарили, а остаток прокалили, в результате чего образовался оксид кобальта. Найдите степень окисления кобальта в этом оксиде, если масса оксида составила 22,5 г.

14.При действии соляной кислоты на некоторый металл ’ масса растворившегося металла (в г) оказалась численно в 2,5 раза больше объема выделившегося газа (в дм3, н.у.). Ка­ кой это был металл, если при растворении в кислоте он окис­

лялся до степени окисления +2?

/15. Некоторое химическое количество элемента соединяет­ ся либо с 192 г одного из галогенов, либо с такой массой кисло­ рода, которая выделяется при разложении 49 г бертолетовой соли в присутствии катализатора. О каком галогене идет речь?

16.Раствор хлорида двухвалентного металла разделили на

/две равные части. К одной добавили избыток раствора суль-

'фата магния и получили 6,99 г осадка. К другой части прили­ ли избыток раствора нитрата серебра (I) и получили 8,61 г осад­ ка. Определите металл.

§Л Определение формул веществ по данным химических реакций______ 83

щ / 17. При прокаливании до постоянной массы 6,05 г крис­ таллогидрата нитрата меди (II) получено 2,00 г твердого ос­ татка. Определите формулу кристаллогидрата.

18. Газообразное вещество объемом 1 дм3-при сжигании в 5дм3 кислорода образует 6 дм3 водяного пара и 4 дм3 оксида азота (II). Установите молекулярную формулу вещества, если его относительная плотность по водороду 8,5.

/ 19.* К раствору галогенида щелочного металла массой 59,5 г Щ.с массовой долей его 40,0 % прибавили 17 г AgN03. После выпадения осадка массовая доля исходного галогенида со­ ставила 20,62 %. Определите формулу галогенида.

20. В состав вещества X входят элементы С, Н, О и S. При сжигании 0,222 г вещества получено 0,396 г С 0 2 и 0,162 г Н20. Из навески вещества X массой 0,074 г вся сера была пе­ реведена в сульфат-ион, который дал осадок BaS04 массой 0,1165 г. Установите молекулярную формулу вещества X, если его молярная масса равна 148 г/моль.

21. Установите молекулярную формулу аскорбиновой кис­ лоты, если при сжигании 1 моль ее образуются 6 моль С 02, 4 моль Н20 , а молярная масса кислоты равна 176 г/моль.

22. При полном окислении 10,2 г органического вещества было получено 7,95 г карбоната натрия, 5,04 дм3 (н.у.) угле­ кислого газа и 6,75 г воды. Установите формулу вещества.

23.* Установите молекулярную формулу азотсодержаще­ го органического вещества, на сжигание которого затрачено 7,2 г кислорода; при этом получено 4,5 г Н20 и 5,6 дм3 (н.у.) газовой смеси, объем которой при пропускании через избы­ ток щелочи сократился до 1,12 дм3.

24.* При сжигании 9,76 г органического вещества в из­ бытке кислорода получено 10,08 г Н20 и 8,96 дм3 (н.у.) смеси N2 и С 0 2 с относительной плотностью по кислороду 1,275. Предложите молекулярную формулу вещества, если его мо­ лярная масса не превышает 80 г/моль.

3 4 ______ S5. Определение формул веществ по данным химических реакций

25.Оксид неизвестного металла (II) восстановили смесью

Н2 и СО. В результате образовалось 1,8 г воды и 4,4 г оксида углерода (IV). Определите неизвестный металл, если масса оксида 14,4 г.

26.При сжигании соединения массой 0,24 г получили 0,27 г воды и 0,168 дм3 (н.у.) азота, относительная плотность паров вещества по воздуху 1,103. Какова молекулярная формула вещества?

27.При сгорании 4,48 дм3 газообразного вещества (н.у.) получено 3,6 г воды и 4,48 дм3 (н.у.) оксида серы (IV). Отно­ сительная плотность вещества по С 02 равна 0,773. Устано­ вите его молекулярную формулу.

28.При восстановлении оксида металла (III) массой 80 г с выходом 90 % получили металл и 24,3 г воды. Установите формулы металла и его оксида.

29.При нагревании до постоянной массы 41 г соли Ме(НС03)2 к моменту разложения 90 % исходной соли вы­ делился газ объемом 9,96 дм3 (н.у.). Установите металл, если выход продуктов равен 88 %.

30.Оксид Ме20 3 массой 12,24 г растворили в 180 г соля­ ной кислоты с w(HCl) = 18,25 %. Массовая доля НС1 в ра­ створе после реакции составляет 3,42 %. Установите металл.

31.На нейтрализацию 50 г раствора с w(MeOH) = 7,2 %

нужно 38,1 см3 раствора с w(HCl) = 13,5 % (р = 1,065 г/см3).

Установите металл.

32.Для растворения 32,55 г оксида металла (II) взяли 80 см3 раствора с w(H2S04) = 27 % (р = 1,19 г/см3). Массовая доля кис­ лоты в растворе после реакции 8,61 %. Установите металл.

33.Щцроксид Ме(ОН)2 массой 14,5 г растворили в 148,6 см3 соляной кислоты с vv(HCl) = 8,5 % (р = 1,04 г/см3), получив смесь солей, в том числе 0,11 моль средней соли. Установите металл.

§5. Определение формул веществ по данным химических реакций______ 85

34.При разложении 90 % исходной массы Ме(ОН)3 полу­ чена вода массой 4,86 г и остался гидроксид массой 2,8 г. Ус­ тановите металл.

35.После полного окисления кислородом 4,375 г смеси ме­ талла с его оксидом Ме20 3 (металл окисляется до степени окис­ ления +3) общая масса полученного и исходного оксидов ока­ залась на 27,43 % больше массы исходной смеси. Установите металл, если химическое вещество Ме20 3 в исходной смеси в 10,75 раз меньше химического количества металла.

36.Из 3,42 г гидроксида элемента II группы получено 5,94 г его бромида. Установите формулу гидроксида.

37.При полном сжигании некоторой массы азотсодержа­ щего вещества в необходимом количестве кислорода полу­ чена вода массой 0,45 г и газообразные продукты объемом 560 см3 (н.у.). После пропускания газовой смеси через раствор щелочи ее объем уменьшился до 112 см3 (н.у.). Масса молекулы вещества равна 1,246 ■10-22 г. Установите его формулу.

38.Сплав металлов А и Б в мольном отношении 2:1 соот­ ветственно массой 5,95 г полностью растворили в соляной кислоте, получили газ объемом 4,48 дм3 (н.у.). Известно, что

Д.(Д)/ЛД.В) = 0,415. Установите металлы.

39.Через раствор, содержащий смесь двух гидроксидов со­ става МеОН массой 26 г, пропустили С 02 массой 16,5 г до образования карбонатов. Полученные карбонаты выделили

ипрокалили до постоянной массы, равной 30,25 г (темпера­ тура 800 °С). Известно, что Д.(М е,)/^г(Ме2) = 3,286. Устано­

вите металлы.

40. При взаимодействии гидрида МеН с водой массой 100 г получили раствор с массовой долей растворенного вещества 2,38 % (гидрид прореагировал полностью). Масса конечно­ го раствора на 0,2 г меньше суммы масс воды и гидрида. Уста­ новите металл Me.

41.На смесь двух металлов (II) массой 17,6 г подействова­ ли H2S04(pa36.) и получили водород объемом 4,48 дм3 (н.у.). При действии H 2S 0 4(kohix.) на эту же смесь получили газ объемом 2,24 дм3 (н.у.). Если к последнему раствору доба­ вить избыток разбавленного раствора NaOH, то выпадает осадок массой 9,80 г. Установите металлы.

42.При разложении иодида металла массой 0,197 г до чи­ стого металла и иода на нагретой до 1200 °С вольфрамовой проволоке масса последней увеличилась на 0,030 г. Устано­ вите формулу иодида металла.

43.При прокаливании соли металла (II) получили твер­ дый оксид и газообразный оксид (н.у.) объемом 5,6 дм3 (от­ носительная плотность по гелию равна 11). Массовая доля металла в твердом оксиде 60,3 %. Определите объем раство­ ра H N 03 (с = 5,62 моль/дм3, р = 1,18 г/см3), который потре­ буется для растворения всего твердого оксида металла (II). Рассчитайте массовую долю соли в полученном растворе.

Ответы

1. СбН12Об. 2. С4Н80 2. 3. C2H5ON. 4. С2Н60. 5. CSr 6. C3Hg. 7. CH5N.

8.C2H4Br2. 9. CH4. 10. Pb02. 11. СЮ3. 12. C3Hg. 13. +2.14. Fe. 15. Бром. 16. Ba.

17.(CuN0 3)2-3H20. 18. NH3. 19. KBr. 20. C6H,20 2S: 21. C6Hg0 6. 22. C2H5ONa.

23.C2H5N02. 24. C2H,ON. 25. Fe. 26. N2H4. 27. H2S. 28. Fe, Fe20 3. 29. Mg.

30.Al. 31. Li. 32. Hg. 33. Mg. 34. Иттрий. 35. Галлий. 36. Ba(OH)2.

37.C2H5N02. 38. Al, Zn. 39. Na и Li. 40. Li. 41. Fe, Cu. 42. Zrl4. 43. 89 cm5; 32,2 % Mg(N03)2.

§6. Расчеты по уравнениям химических реакций

Техника расчетов по уравнениям химических реакций до­ статочно проста и при использовании понятия «химическое количество» показана ниже.

ПРИМЕР 6-1.* Какая масса осадка образуется при взаи­ модействии хлорида кальция массой 1,64 г с избытком вод­ ного раствора фосфата натрия?

Решение Записываем уравнение реакции, внизу под формулами

веществ проставляем соответствующие стехиометрические коэффициенты (они равны химическим количествам), а ввер­ ху —химическое количество СаС12 и химическое количество Са3(Р 04)2 (осадок), обозначенное как х (моль):

ЗСаС12 + 2Na3P 04 = Са3(Р 04)21 + 6NaCl.

Находим химическое количество и массу осадка:

= 0,004923-310 = 1,53 (г).

Ответ: т[С а3(Р 04)2] = 1,53 г.

Для газов расчеты удобно проводить непосредственно «по объемам». В этом случае над формулами веществ записыва­ ются не «моли», а «объемы». Объемы равны стехиометри­ ческим коэффициентам.

ПРИМЕР 6-2.* Какой объем (дм3, н.у.) кислорода нужен для полного окисления аммиака объемом 10 дм3 (н.у.)? Ка­ кой объем (дм3, н.у.) азота при этом образуется?

у = V(N2) = — = 5 (дм3).

Ответ: К(02) = 7,5 дм3; K(N2) = 5 дм3.

1*. Какая масса Fe20 3 и объем (дм3, н.у.) S02 образуются при обжиге 1,2 г FeS2 согласно уравнению реакции:

2*. Какое химическое количество А1необходимо взять для полного восстановления 3,52 г магнетита Fe30 4 согласно уравнению реакции:

3Fe30 4 + 8А1 = 9Fe +4А120 3?

3*. Медь реагирует с H N 03(pa36) по уравнению:

3Cu + 8HN03 -> 3Cu(N 03)2 + 2NO + 4Н20.

Какая масса (г) H N 03 потребуется и какой объем N 0 (дм3, н.у.) выделится, если в реакцию вступает 3,2 г меди?

4*. Какая масса железа (в г) может прореагировать с: а) 3,65 г НС1; б) 6,02-1023 молекулами хлора?

5*. Обжиг сульфида меди (II) в кислороде протекает с об­ разованием СиО и S02. Какой объем кислорода (дм3, н.у.) нужен для обжига 19,2 г CuS и какие массы (г) продуктов при этом образуются?

6*. Какой объем газов (дм3, н.у.) выделяется при полном термическом разложении 4,26 г нитрата алюминия согласно уравнению реакции:

4A1(N03)3 = 2А120 3 + 12N02 + 302.

7*. Какой объем (дм3, н.у.) азота нужен для взаимодействия с 5,6 дм3 (н.у.) водорода с образованием NH3?

8*. Какой объем (дм3, н.у.) кислорода потребуется для ка­ талитического окисления 11,4 дм3 (н.у.) NH3?

9*. Какой объем (дм3, н.у.) S02 можно окислить с помо­ щью 2,8 дм3 (н.у.) 0 2 с образованием S03?

Отдельно разберем случай, когда конечный продукт об­ разуется в результате последовательного протекания несколь­ ких реакций.

ПРИМЕР 6-3*. Какую массу серной кислоты можно тео­ ретически получить из пирита массой 40,0 г?