В9. Через 200 г 5% раствора соляной кислоты пропустили 11,2 л хлороводорода (н.У.). Массовая доля соляной кислоты в получившемся растворе составила _____ %. (Ответ округлите до десятых.)

Дано:

m1 (р-ра) = 200 г

w1 (HCl) = 5%

V (HCl) = 11,2 л

Найти:

w2 (HCl) = ?

Решение:

1) Расчетные формулы:

w (X) = m (X)/ m (р-ра)

m (X) = m (р-ра) * w (X)

n = m/ M

n (н.у.) = V/ Vm

30

2) Расчеты:

а) Масса соляной кислоты в исходном растворе:

m1 (HCl) = m (р-ра) * w (HCl) = 200 * (5/ 100) = (200 * 5)/ 100 = 2 * 5 = 10 г

б) Количество вещества хлороводорода, пропущенного через раствор:

n (HCl) = V/ Vm = 11,2/ 22,4 = 0,5 моль

в) Масса хлороводорода, пропущенного через раствор:

M (HCl) = 36,5 г/моль

m2 (HCl) = n (HCl) * M (HCl) = 0,5 * 36,5 = 18,25 г

г) Масса соляной кислоты в конечном растворе:

m (HCl) = m1 (HCl) + m2 (HCl) = 10 + 18,25 = 28,25 г

д) Масса конечного раствора:

m (р-ра) = m1 (р-ра) + m2 (HCl) = 200 + 18,25 = 218,25 г

е) Массовая доля соляной кислоты в полученном растворе:

w (HCl) = m (HCl)/ m (р-ра) = 28,25/ 218,25 = 0,129

w% (HCl) = 0,129 * 100% = 12,9%

Ответ: w (HCl) = 12,9%.

B10. Объем газа (20°с, 101 кПа), образующегося при пропускании хлороводорода через раствор, содержащий 19,7 г манганата калия, равен _____ л. (Ответ представьте целым числом.)

Дано:

m (K2MnO4) = 19,7 г

Найти:

V (газа) = ?

31

Решение:

1) Уравнение реакции взаимодействия манганата калия с хлороводородом:

K2MnO4 + 8 HCl (конц.) → MnCl2 + 2 KCl + 2 Cl2 (газ) + 4 H2O

1 моль K2MnO4 – 2 моль Cl2

2) Расчетные формулы.

n = m/ M

n (н.у.) = V/ Vm

V = n * Vm

3) Расчеты:

а) Количество вещества манганата калия:

M (K2MnO4) = 197 г/моль

n (K2MnO4) = m (K2MnO4)/ M (K2MnO4) = 19,7/ 197 = 0,1 моль

б) Количество вещества хлора:

Согласно уравнению реакции (см. выше), 1 моль K2MnO4 соответствует 2 моль Cl2. Следовательно:

1 – 2

0,1 – x

x = n (Cl2) = (2 * 0,1)/ 1 = 2 * 0,1 = 0,2 моль

в) Объем выделившегося газа (хлора):

V (Cl2) = n (Cl2) * Vm = 0,2 * 22,4 = 2 * 2,24 = 4,48 л

Ответ: V (Cl2) = 4,48 л. В условиях задачи сказано представить ответ целым числом, следовательно, V (Cl2) = 4 л.

32

Ч а с т ь C

С1. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции

Cu₂S + HNO₃ (разб.) = Cu(NO₃)₂ + … + … + H₂O

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение:

В зависимости от степени разбавления и температуры, при которой протекает реакция, возможно образование различных продуктов (смеси веществ):

Cu2S + 14 HNO3 → 2 Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10 NO2 + 6 H2O 3 Cu2S + 22 HNO3 → 6 Cu(NO3)2 + 3 H2SO4 + 10 NO + 8 H2O Cu2S + 6 HNO3 → 2 Cu(NO3) + H2SO4 + N2 + 2 H2O

Рассмотрим уравнение одной из возможных реакций:

Cu2S + 14 HNO3 → 2 Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10 NO2 + 6 H2O

S (4-) - 10e → S (6+)

N (5+) + 1 e → N (4+) / 10

Cu2S / S (4-) - восстановитель

HNO3 / N (5+) - окислитель

С2. Даны вещества: гидроксид натрия, белый фосфор, оксид азота (4), водород. Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.

Дано:

NaOH; P (бел.) / P4; NO2; H2

Решение:

1) 3 NaOH + 4 P + 3 Н2О → РН3 + 3 NaH2РО2

2) 8 P + 10 NO2 → 4 P2O5 + 5 N2

3) 2 P + 3 H2 → 2 PH3

4) 2 NO2 + 7 H2 → 2 NH3 + 4 H2O

33

С3. Даны вещества: бром, хлорная кислота, сероводород, гидроксид калия.

Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.

Дано:

Br2; HClO4; H2S; KOH

Решение:

1) Br2 + H2S → S + 2 HBr

2) Br2 + 2 KOH (хол.)→ KBrO + KBr + H2O

Br2 + 6 KOH (гор.)→ KBrO3 + 5 KBr + 3 H2O

3) HClO4 + KOH → KClO4 + H2O

4) H2S + KOH → KHS + H2O

H2S + 2 KOH → K2S + 2 H2O

С4. Сколько граммов бертолетовой соли было израсходовано на реакцию с фосфором, если при растворении получившегося из него оксида фосфора (5) в 85 г 45%-ного раствора фосфорной кислоты массовая доля последней в растворе возросла в 1,5 раза?

Дано:

KClO3 (хлорат калия) - бертолетова соль

m1 (р-ра) = 85 г

w1 (H3PO4) = 45%

w2/w1 = 1,5

Найти:

m (KClO3) = ?

Решение:

1) Уравнения реакций.

а) Взаимодействие бертолетовой соли с фосфором:

5 KClO3 + 6 P → 3 P2O5 + 5 KCl

34

б) Растворение оксида фосфора (5) в растворе фосфорной кислоты:

P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4

2) Расчетные формулы.

w (X) = m (X)/ m (общ.)

n = m/ M

m = n * M

3) Расчеты:

а) Массовая доля фосфорной кислоты в растворе после добавления к нему оксида фосфора (5):

w2/ w1 = 1,5 => w2 = 1,5 * w1 = 1,5 * 45 = 67,5%

б) Масса фосфорной кислоты в первоначальном растворе:

m1 (H3PO4) = m (р-ра) * w (H3PO4) = 85 * (45/ 100) = (85 * 45)/ 100 = 8,5 * 4,5 = 38,25 г

в) Масса фосфорной кислоты, образовавшейся после добавления к раствору оксида фосфора (5):

Согласно уравнению реакции: P2O5 + 3 H2O → 2 H3PO4,

1 моль P2O5 - 2 моль H3PO4

½ моль P2O5 - 1 моль H3PO4

Если масса P2O5 = x г, то тогда n (P2O5) = m (P2O5)/ M (P2O5) = х/ 142

1 моль H3PO4 - ½ моль P2O5

n моль H3PO4 - x/ 142 моль P2O5

n (H3PO4) = (1 * x/ 142)/ ½ = (x/ 142)/ ½ = 2 x/ 142 = x/ 71 моль

m (H3PO4) = n (H3PO4) * M (H3PO4) = (x/ 71) * 98 = (98 * x)/ 71 = 1,38 x

m (H3PO4) = 1,38 x (г)

г) Общая масса фосфорной кислоты в растворе, после добавления к нему оксида фосфора (5):

m2 (H3PO4) = m1 (H3PO4) + 1,38 x = 38,25 + 1,38 х

35

д) Масса раствора фосфорной кислоты, после добавления к нему оксида фосфора (5):

m2 (р-ра) = m1 (р-ра) + m (P2O5) = 85 + х (см. пункт «в»)

е) Масса оксида фосфора (5):

w (H3PO4) = m (H3PO4)/ m (р-ра)

w2 (H3PO4) = m2 (H3PO4)/ m2 (р-ра)

67,5/ 100 = [38,25 + 1,38 x]/ [85 + x]

38,25 + 1,38 x = (85 + x) * 0,675

1,38 x + 38,25 = 85 * 0,675 + x * 0,675

1,38 x - 0,675 x = 8,5 * 6,75 - 38,25

(1,38 - 0,675) x = 57,375 - 38,25

0,705 x = 19,125

x = 19,125/ 0,705 = 191,25/ 7,05 = 27,13

m (P2O5) = 27,13 г

ж) Количество вещества оксида фосфора (5):

n (P2O5) = m (P2O5)/ M (P2O5) = 27,13/ 142 = 0,19 моль

3) Количество вещества бертолетовой соли:

Согласно уравнению реакции: 5 KClO3 + 6 P → 3 P2O5 + 5 KСl,

5 моль KClO3 – 3 моль P2O5

3 моль P2O5 – 5 моль KСlO3

0,19 моль P2O5 – x моль KСlO3

х = (5 * 0,19)/ 3 = 0,32

n (KClO3) = 0,32 моль

з) Масса бертолетовой соли:

m (KClO3) = n (KClO3) * M (KClO3) = 0,32 * 122,55 = 3,2 * 12,255 = 39,216 → 39,2 г

Ответ: m (KСlO3) = 39,2 г.

36