2550

Пример 3. К 1 дм3 10%-ного раствора КОН (плотность 1 092 г/см3) прибавили 0,5 дм3 5%-ного раствора КОН (плотность 1,045 г/см3). Объем смеси довели до 2 дм3. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса 1 дм3 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится KOH

1092 10 109,2 г.

100

Масса 0,5 дм3 5%-ного раствора 1045·0,5 = 522,5 г. В этом растворе содержится KOH

525,5 5 26,125 г.

100

В общем объеме полученного раствора (2 дм3) масса КОН составляет 109,2 + 26,125 = 135,325 г. Отсюда молярная концентрация этого раствора

где 56,1 г/моль – молярная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты, плотность которой 1,84 г/см3, потребуется для приготовления 3 дм3 0,4 н. раствора?

Решение. Молярная масса эквивалента H2SO4 равна

mЭ = М / 2 = 98,02 / 2 = 49,04 г/моль.

Для приготовления 3 дм3 0,4 н. раствора требуется 49,04·0,4·3 = 58,848 г. Масса 1 см3 96%-ной кислоты 1,84 г. В этом растворе содержится H2SO4

51

1,84 96 1,766 г.

100

Следовательно, для приготовления 3 дм3 0,4 н. раствора надо взять 58,848/1,766 = 33,32 см3 кислоты.

Задачи для самостоятельного решения

4-1. Вычислите молярную и нормальную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция, плотность которого1,178

г/см3. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

4-2. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH, плотность которого 1,328 г/см3? К 1 дм3 этого раствора прибавили 5 дм3 воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора.

Ответ: 9,96 н.; 6,3 %.

4-3. К 3 литрам 10%-ного раствора HNO3, плотность которого 1,054 г/см3, прибавили 5 дм3 2%-ного раствора той же кислоты с плотностью 1,009 г/см3. Вычислите процентную и молярную концентрации полученного раствора, если считать, что его объем равен 8 дм3.

Ответ: 5,0 %; 0,82 М.

4-4. Вычислите нормальную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора HNO3, плотность которого 1,12 г/см3. Сколько граммов кислоты содержится в 4 дм3 этого раствора?

Ответ: 3,70 н.; 4,17 м; 931,8 г.

4-5. Вычислите молярную, нормальную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия, плотность которого 1,149 г/см3.

Ответ: 1,38 М; 4,14 н.; 1,43 m.

4-6. Сколько литров 0,1 н. раствора HNО3 можно приготовить из 0,07 дм3 раствора HNО3 с концентрацией ω, равной 0,3 и с плотностью 1,18 г/см3.

Ответ: 3,93 дм3.

4-7. Из 5 дм3 раствора КОН с концентрацией ω = 0,5 и плотностью 1,538 г/см3 надо приготовить раствор с концентрацией ω = 0,18. Сколько дм3 Н2О потребуется для этого?

Ответ: 13,67 дм3.

52

раствора.

Ответ: 28,38 %.

4-10. Какой объем 50%-ного раствора КОН (плотность 1,538 г/см3) требуется для приготовления 3 дм3 6%-ного раствора (плотность 1,048 г/см3)?

Ответ: 245,5 см3.

4-11. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия Na2CO3 (плотность 1,105 г/см3) требуется для приготовления 5 дм3 2%-ного раствора (плотность 1,02 г/см3)?

Ответ: 923,1 см3.

4-12. На нейтрализацию 31 см3 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см3 раствора H2SO4. Чему равны нормальность и титр раствора H2SO4?

Ответ: 0,023 н.; 1,127 10-3 г/см3.

4-13. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см3?

Ответ: 26,6 см3.

4-14. На нейтрализацию 1 дм3 раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см3 раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты.

Ответ: 0,53 н.

4-15. Сколько граммов HNO3 содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см3 0,4 н. раствора NaOH? Чему равен титр раствора NaOH?

Ответ:0,882 г, 0,016 г/см3.

4-16. Сколько граммов NaNO3 нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор?

Ответ: 100 г.

4-17. Смешали 300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного раствора NaCl. Чему равна процентная концентрация полученного раствора?

Ответ: 32,5%.

53

4-18. Смешали 247 г 62%-ного и 145 г 18%-ного растворов серной кислоты. Какова процентная концентрация раствора после смешения?

Ответ: 45,72%.

4-19. Из 700 г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна концентрация оставшегося раствора?

Ответ: 84%.

4-20. Из 10 кг 20%-ного раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна процентная концентрация охлажденного раствора?

Ответ: 16,7%.

4-21. Сколько граммов Na2SО3 потребуется для приготовления 5 дм3 раствора с концентрацией ω = 0,08 и плотностью 1,075 г/см3?

Ответ: 430 г.

4-22. Из 400 г раствора H2SО4 с концентрацией ω = 0,5 выпариванием удалили 100 г воды. Чему равна массовая доля H2SО4 в оставшемся растворе?

Ответ: 66,7%.

4-23. Сколько граммов раствора NaCl с концентрацией ω = 0,3 нужно добавить к 300 г Н2О, чтобы получить раствор с концентрацией ω = 0,1?

Ответ: 150 г.

4-24. Сколько граммов НСl содержится в 0,25 дм3 раствора НС1 с концентрацией ω = 0,1052 и плотностью 1,05 г/см3?

Ответ: 21,8 г.

4-25. Вычислите молярную концентрацию K2SО4 в растворе, если в 0,02 дм3 этого раствора содержится 2,74 г растворенного K2SО4.

Ответ: 0,786 моль/дм3.

4-26. Раствор КОН с концентрацией ω = 0,26 имеет плотность 1,24 г/см3. Какое количество вещества КОН содержится в 5 дм3 этого раствора?

Ответ: 28,7 моль.

4-27. Водный раствор содержит 577 г H2SО4 в 1 дм3. Плотность раствора равна 1,335 г/см3. Вычислить массовую долю, молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалентов и моляльность H2SО4 в растворе.

Ответ: 43,22%; 5,88 моль/дм3; 11,76 моль/дм3; 7,76 моль/кг.

4-28. Плотность 0,8 М раствора Fe2(SО4)3 равна 1 г/см3. Определите молярную концентрацию эквивалентов, моляльность,

54

массовую долю Fe2(SО4)3 в растворе. Чему равен титр этого раствора?

Ответ: 4,8 моль/дм3; 1,18 моль/кг; 32%; 0,32 г/см3.

4-29. Вычислите массовую долю и моляльность HNО3 в 8 н. растворе HNО3 с плотностью 1,246 г/см3.

Ответ: 40,45%; 10,8 моль/кг.

4-30. Сколько граммов Na2CО3 содержится в 500 см3 0,25 н. раствора?

Ответ: 6,63 г.

Тестовые задания

Т4-1.Выражение «Раствор с массовой долей 3 %» означает: а) в 100 г воды растворено 3 г соли; б) в 97 г воды растворено 3 г соли;

в) в 103 г раствора содержится 3 г соли.

Т4-2. На одной склянке написано «15 % HCl», а на другой – «ωHCl = 0,15». Правильное утверждение:

а) концентрация раствора в первой склянке в 100 раз больше, чем во второй;

б) концентрация раствора во второй склянке в 10 раз меньше, чем в первой;

в) концентрации растворов в обеих склянках одинаковы. Т4-3.Число молей KOH в 250 см3 0,2 М раствора равно

а) 0,05; б) 0,25; в) 0,50.

Т4-4.Масса NaOH, содержащаяся в 500 см3 0,6 М раствора, равна а) 12 г; б) 24 г; в) 130 г.

Т4-5. При растворении кристаллогидрата CaCl2∙6H2O массой 219 г в 1000 г воды образовался раствор хлорида кальция с массовой долей

а) 9,1 %; б) 17,9 %; в) 21,9 %.

Т4-6. В колбе объемом 200 см3 находится раствор нитрата натрия, концентрация которого равна 0,1 моль/дм3. Концентрация раствора (моль/дм3), если из колбы с помощью пипетки отлить 50 см3, будет равна

55

а) 0,2; б) 0,1; в) 0,075.

Т4-7. Молярная концентрация раствора, полученного разбавлением 250 см3 3 М раствора до 1 дм3,

а) 3,0; б) 1,2; в) 0,75.

Т4-8. Значение мольной доли пиридина C5H5N в растворе, содержащем 237 г вещества и 126 см3 воды,

а) 237/(126+237); б) 237/126; в) 0,3; г) 3/7.

Т4-9. Значение мольной доли бензойной кислоты (С6Н5СООН) в растворе, содержащем 488 г бензойной кислоты и 276 г этилового спирта (С2Н5ОН),

а) 488/276; б) 488/(276+488); в) 0,4; г) 0,6; д) 4.

Т4-10. Значение мольной доли четыреххлористого углерода ССl4 в растворе, содержащем 308 г ССl4 и 792 г дихлорэтана C2H4Cl2,

а) 0,2; б) 2/8;

в) 308/776; г) 308/(776+308); д) 776/308.

Т4-11. Для нейтрализации 150 см3 раствора гидроксида калия с молярной концентрацией 0,2 моль/дм3 требуется раствор, содержащий ____ грамма(ов) уксусной кислоты.

а) 6,0; б) 5,0; в) 1,8; г) 3,6.

Т4-12. Молярной концентрацией растворенного вещества называется отношение

56

а) числа молей растворенного вещества к общему числу молей в растворе;

б) массы растворенного вещества к массе раствора; в) массы растворителя к общей массе раствора;

г) числа молей растворенного вещества к объему раствора. Т4-13. В растворе нитрата калия объемом 0,5 дм3 и концентрацией 0,1

моль/дм3 содержится ___ г растворенного вещества.

а) 5,05; б) 50,5; в) 10,1; г) 101.

Т4-14. Объем раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалентов 0,15 моль/дм3, необходимый для осаждения ионов бария из 60 см3 раствора хлорида бария с молярной концентрацией эквивалентов 0,2 моль/дм3, равен ___ см3.

а) 180; б) 90; в) 40; г) 80.

Т4-15. К 250 г раствора, содержащего 25 г сульфата калия, добавили 250 см3 дистиллированной воды. Массовая доля растворенного вещества в растворе

а) увеличилась в 2 раза; б) уменьшилась в 2 раза; в) уменьшилась в 2,1 раза; г) осталась неизменной.

Т4-16. Масса гидроксида натрия в растворе, полученном при смешении 80 г раствора с массовой долей NaOH 2,5 % и 120 г раствора с массовой долей 5 %, составляет ___граммов.

а) 6; б) 8; в) 40; г) 200.

Т4-17. Размерность моляльной концентрации выражается в а) г/мл; б) моль/дм3; в) г/моль; г) моль/кг.

57

Т4-18. Молярная концентрация раствора, в 2 дм3 которого содержится 4,25 г хлорида лития, равна ___ моль/дм3.

а) 0,05; б) 0,1; в) 0,5; г) 1.

Т4-19. Объем аммиака (н.у.), который содержится в 2,5 дм3 0,2 М раствора NH3, составляет __ дм3.

а) 22,4; б) 8,98; в) 11,2; г) 4,48.

Т4-20. Масса серной кислоты, содержащаяся в 2 дм3 раствора с молярной концентрацией эквивалентов 0,5 моль/дм3, равна _______

граммам.

а) 98; б) 24,5; в) 196; г) 49.

Т4-21. Объем 0,1 н. раствора КOH, необходимый для нейтрализации 20 см3 0,15 н. раствора азотной кислоты, равен ______см3.

а) 15; б) 45; в) 30; г) 20.

Т4-22. Для нейтрализации 100 см3 раствора гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,2 моль/дм3 потребуется _____ см3 раствора серной кислоты с молярной концентрацией 0,1 моль/дм3.

а) 50; б) 25; в) 100; г) 400.

Т4-23. Смешали 200 г 20%-ного и 300 г 10%-ного раствора глюкозы. Массовая доля вещества в полученном растворе равна ___ %.

а) 15; б) 16; в) 18; г) 14.

58

5. Окислительно-восстановительные реакции

Окислительно-восстановительные реакции – это реакции,

сопровождающиеся изменением степени окисления атомов элементов, входящих в состав реагирующих веществ. В окислительно-восстановительных реакциях как минимум изменяется степень окисления двух элементов, входящих в состав окислителя и восстановителя. В более сложных случаях функцию окислителя или восстановителя могут выполнять два или более элементов.

Любая окислительно-восстановительная реакция – единый взаимосвязанный процесс. Окисление приводит к повышению степени окисления восстановителя, а восстановление – к ее понижению у окислителя. Соответственно окислитель принимает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции, а восстановитель отдает их. При составлении уравнений окислительно-восстановительных реакций используют метод электронного баланса.

Метод электронного баланса реализуется в несколько стадий:

1)установление формул исходных веществ и продуктов реакции;

2)определение степеней окисления элементов в реагентах и продуктах реакции;

3)определение числа электронов, отданных восстановителем и принятых окислителем;

4)определение коэффициентов перед формулами реагентов и продуктов реакции.

Примеры решениятиповых задач

Пример 1. Составить уравнение окислительновосстановительной реакций методом электронного баланса.

FeS + О2 Fe2O3 + SO2.

Решение. Продуктами этой реакции являются SO2 и Fe2O3. Соответственно степень окисления железа изменяется с +2 на +3, степень окисления серы – с –2 на +4, степень окисления кислорода – с 0 на –2. Можно видеть, что функцию восстановителя в этой реакции выполняют совместно Fe2+ и S2-, функцию окислителя – О2. В этой связи представим реакции окисления и восстановления схемой

59

4 FeS + 7 О2 2 Fe2O3 + 4 SO2

По числу принятых кислородом и отданных FeS электронов определяем коэффициенты перед окислителем и восстановителем. С учетом поэлементного баланса находим коэффициенты перед формулами продуктов реакции.

Пример 2. Составьте электронные уравнения. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций. Для каждой реакции укажите, какое вещество является окислителем, какое – восстановителем; какое вещество окисляется, какое – восстанавливается.

KMnO4 + MnSO4 + H2O → MnO2 + H2SO4 + K2SO4.

Решение. Продуктом этой реакции является MnO2, следовательно, в роли окислителя выступает ион Mn7+, а восстановителя – Mn2+. Составляем электронные уравнения.

Окончательный вид уравнения

2KMnO4 + 3MnSO4 + 2H2O → 5MnO2 + 2H2SO4 + K2SO4.

Задачи для самостоятельного решения

5-1. Окислительно-восстановительные реакции выражаются ионными уравнениями

Сг2O72- + 14Н+ + 6Cl- 3С12 + 2Сг3+ + 7Н2О; 2Fe3+ + S2- 2Fe2+ + S.

60