Врублевский А. И. Тренажер по химии

1 0 0 § 7. Примеси. Выход продукта. Потери в производстве

Практическое химическое количество находим (внима­ ние!) умножением теоретического химического количества на все три выхода:

/j(HN03)npaKT= л(НЫ03)теор,,п1-т12-т]з = = 4,464-0,3-0,8-0,95 = 1,02 (моль).

Находим массу азотной кислоты с учетом ее выхода:

т{H N 03) = «(HN03)npaKT-M H N 03) = 1,02-63 = 64,3 (г).

Ответ: m(HN03) = 64,3 г.

16*. Оксид серы (VI) получают из серы в две стадии по схеме: S —> S0 2 —» S03. Какую массу оксида серы (VI) можно получить из 200 г технической серы, если выход на первой стадии равен 60 %, на второй —80 %, а массовая доля серы в образце составляет 90 %?

17*. Из раздела учебника «Фосфор» выпишите уравнение реакции получения фосфора из фосфата кальция. Какую массу фосфата кальция надо взять для получения 35 г фос­ фора при выходе продукта 85 %?

18*. Серную кислоту получают из пирита по схеме:

FeS2 —-0- - >S 0 2 +° 2 >S 0 3 +^ ° >H 2S 0 4.

Из 140 г пирита получено 180 г кислоты. Учитывая, что об­ щий выход реакции равен 98,9 %, найдите массовую долю серы в пирите.

19*. Из 1,5 моль фосфора в две стадии

( Р - +° 2 >Р20 5 — 1» £ - > Н 3Р 0 4)

получили 98 г кислоты. Найдите выход продукта на второй стадии, если на первой стадии Г| = 90 %.

20.Массовая доля элемента серы в техническом пирите равна 40 %. Найдите массовую долю FeS2 в пирите.

21.Массовая доля элемента хлора в техническом хлориде натрия равна 50 %. Найдите массовую долю примесей в тех­ ническом препарате NaCl.

22.Руда содержит по массе 85 % бурого железняка 2Fe20 3х

хЗН20 . Какая масса руды нужна для получения 1000 т желе­ за при выходе железа 95 %?

23.Массовая доля фосфата кальция в руде равна 64 %. Ка­ кую массу этой руды нужно взять для получения 256 т неко­ торого препарата, в котором массовая доля фосфора равна 32 %, учитывая, что суммарные производственные потери равны 50 %?

24.При растворении в азотной кислоте навески известняка массой 10г выделилось 2дм3углекислого газа (н. у.). Определи­ те массовую долю некарбонатных примесей в известняке.

25.Какую массу красного железняка с массовой долей Fe20 378 % нужно взять для получения 200 кг сплава с массо­ вой долей железа 96 %?

26.Массовая доля примесей в доломите СаС03 • MgC03 равна 13,75 %. Какую массу доломита нужно прокалить для получения 42 м3 (н.у.) углекислого газа?

27.Из 1 т поваренной соли с массовой долей примесей 10,5 %

получено 1250 дм3 соляной кислоты с w(HCl) = 37 % (р =

=1,197 см3). Определите выход хлороводорода.

28.Для определения NaCl в технической поваренной соли навеску технической соли массой 5,00 г растворили в 20,00 г

Н20. К пробе полученного раствора массой 1,00 г добавили

избыток раствора AgN03 и получили 0,47 г осадка. Какова w(NaCl) в технической поваренной соли?

29. Хлороводород, полученный действием избытка H 2S 0 4(kohix.) на 11,7 г кристаллического NaCl, пропустили через избыток раствора AgN03. Определите массу получен­ ного осадка, если выход на каждой стадии равен 80 %.

30. Какую массу Fe20 3 необходимо взять для получения 3 т железа, если практический выход составляет 89 % от тео­ ретического?

31.В железной руде содержание Fe20 3равно 80 % по мас­ се. Найдите массу железа, которую можно получить из 500 кг руды, если выход продукта реакции составляет 80 %.

32.Массовая доля примесей в пирите 6,24 %. Какую мас­ су технического пирита нужно подвергнуть обжигу в кисло­ роде, чтобы получить 3500 м3 (н.у.) оксида серы(1У)?

33.При анализе некоторого сплава, содержащего сереб­ ро, получена масса хлорида серебра (I), в точности равная массе сплава, взятого для анализа. Вычислите массовую долю серебра в сплаве.

34.В песке массовая доля оксида кремния (IV) 90 %.Оп­ ределите массовую долю кремния в этом образце.

35.Определите массовую долю оксида железа (III) в крас­ ном железняке, если по данным анализа этот образец руды

36.Какой объем (м3, н.у.) воздуха нужен для обжига пири­ та массой 1 т, содержащего 20 % (по массе) негорючих при­ месей?

37.Какую массу дигидрофосфата кальция можно полу­ чить действием ортофосфорной кислоты на 9,3 г ортофос­ фата кальция, если потери в производстве равны 20 %?

38.Какую массу красного железняка, содержащего 78 % ок­ сида железа (III) по массе, нужно взять для получения 200 кг сплава с массовой долей железа 96 %?

39.Хлорид натрия массой 5,85 г обработали при комнат­ ной температуре раствором серной кислоты с w(H2S04) = 98 % массой 20 г. Выделившийся газ пропустили через избыток раствора AgN03. Определите массу полученного осадка, если выход продукта в первой реакции равен 80 %, а во второй — 90 %. Какая масса раствора серной кислоты затрачена?

40.Разложение 15,38 г бертолетовой соли по уравнению 2КС103 = 2КС1+302Т сопровождается выделением кислоро­ да, который полностью затратили на сжигание серы. Полу­ чено 3,89 дм3(н.у.) S02. Определите выход газа в реакции раз­ ложения бертолетовой соли.

41.Составьте уравнение реакций для цепи превращений: Na —>Na20 —»NaOH —> Na2S04 и рассчитайте массу израсхо­ дованного натрия, если получено 272 г конечного продукта

свыходом 56 %.

42.Технический карбид кальция содержит сульфид каль­ ция и другие примеси, не реагирующие с водой. При обра­ ботке 1,38 г технического препарата избытком кипящей воды собрано 470,4 см3 (н.у.) сероводорода, после пропускания которого через избыток раствора CuS04 выпадает 0,096 г осадка. Найдите w(CaC2) в исходном препарате.

43.При обжиге технического пирита (массовая доля при­ месей 56 %) получили 1 т твердого продукта. Рассчитайте массу взятого технического пирита.

44.Техническую поваренную соль массой 200 г обработа­ ли избытком концентрированной H2S04. Определите мас­ совую долю примесей в соли, если при выходе 95 % выдели­ лось 64,59 дм3 (н.у.) газа.

45.Какой объем H2S (дм3, н.у.) можно получить при дей­ ствии избытка соляной кислоты на сульфид железа (И) мас­ сой 83,81 г, содержащий 5,5 % примесей по массе, если вы­ ход продукта равен 96 %?

46.* При нагревании технического известняка массой 210 г с выходом 80 % получено 33,87 дм3 (н.у.) газа. Рассчитайте массовую долю примесей в техническом известняке.

47. Над нагретой серой массой 12,8 г пропустили избыток водорода и полученный газ растворили в избытке раствора NaOH. Определите массу образовавшейся соли, если выход на первой стадии 85 %, а на второй —90 %.

48.* Масса образца фосфорита равна 450 г, а химическое количество элемента фосфора в нем равно 2,5 моль. Считая, что весь фосфор входит в состав Са3(Р 04)2, определите мас­ совую долю фосфата кальция в фосфорите.

Ответы

1.35,84 дм3. 2.9,1 %. 3. 80 г. 4.90 %. 5.200 г. 6. 3,45 дм3. 7.198,4 г. 8.96 %.

9.80 %. 10. 93 %. 11. 82,7 %. 12. 81 г. 13. 286 г. 14. 158,2 г. 15. 159 г. 16. 216 г.

17.205,9 г. 18. 42,44 %. 19. 74 %. 20. 75 %. 21. 17,75 %. 22. 2070 т. 23. 1280 т.

24.10,7 %. 25. 352 кг. 26. 200 кг. 27. 99,1 %. 28. 95,8 %. 29. 18,4 г. 30. 4,8 г.

31.224 кг. 32. =10 т. 33. 75,3 %. 34. 42 %. 35. 85,7 %. 36. 1995,6 м3. 37. 16,85 г.

38.352 кг. 39. 10,33 г; 10 г р-ра кислоты. 40.92,2 %. 41.157 г. 42. 51 %. 43.1,5 т.

44.15,66 %. 45. 19,35 дм3. 46. 10 %. 47. 23,9 г. 48. 86,1 %.

8.1. Расчет состава газовых смесей

Задачи на эту тему весьма многообразны и считаются од­ ними из самых сложных в школьном курсе химии. Поэтому их не любят абитуриенты и, соответственно, к ним питают слабость составители экзаменационных заданий.

В случае смесей газов прежде всего нужно научиться оп­ ределять состав смеси. Состав газовой смеси можно выра­ жать по-разному:

в массовых долях

Для газовых смесей численные значения объемных и моль­ ных долей совпадают. Сумма долей (массовых, объемных, мольных) всех газов, входящих в состав смеси, равна 1 ( 100 %).

Для газовых смесей (как и для индивидуальных газов) ис­ пользуется понятие молярной массы:

и(смеси)

Молярную массу смеси газов можно находить и по формуле:

где: М - молярные массы отдельных газов, а ф - их объем­ ные (или мольные) доли.

Смеси газов также характеризуются плотностью р и отно­ сительной плотностью по какому-либо газу:

_ т(смеси) _ М (смеси)

^V(смеси) Vm

М, М,(х)

Последние два выражения позволяют также находить мо­ лярную массу газа:

Наконец, отметим, что для смеси газов ее масса, объем, химическое количество находятся суммированием масс, объемов, химических количеств всех газов, входящих в со­ став газовой смеси:

ПРИМЕР 8-1*. В состав газовой смеси входят азот объе­ мом 2 дм3 (н.у.) и кислород объемом 5 дм3 (н.у.). Найдите: а) объемные доли газов в смеси; б) массовые доли газов в сме­ си; в) молярную массу газовой смеси; г) относительную плот­ ность смеси газов по гелию.

б) Находим химическое количество и массу каждого газа:

2,5 =0,259 (25,9 %);

2,5 + 7,14

w(02) = 1 - w(N2) = 1 - 0,259 = 0,741 (74,1 %).

в) Молярную массу смеси рассчитываем двумя способами: по формуле (8-5):

Ответ: а) <p (N2) = 28,6 %; <р (0 2) = 71,4 %; б) w(N2) = 25,9 %; w(02) = 74,1 %;

в) М(смеси) - 30,9 г/моль;

г) 7)Не(смеси) = 7,725.

Приведенные выше расчетные формулы используются для нахождения любой из неизвестных величин по извест­ ным. Например, если известны объем смеси и объемная доля газа, то объем газа находится по формуле:

Очень часто по молярной массе смеси двух газов требует­ ся найти их объемные доли. В этом случае выражение (8-6) преобразуется к виду:

М(смеси) = М хф, + М 2ф2,

но так как

Ф, + Ф2 = 1,

то

<р2 = 1 - ф,,

получаем:

ПРИМЕР 8-2*. Молярная масса газовой смеси азота и ме­ тана равна 20 г/моль. Найдите объемную долю азота в смеси.

Решение

Используем формулу (8-12):

20 = M (N2M N 2) + M(CH4)(l-<p(N2) ) ; 20 = 28cp(N2) +16 • (1 - cp(N2)) ;

cp(N2) = 0,333 (33,3 %).

Ответ: <p(N2) = 33,3 %.

1.Определите относительную плотность по воздуху газо­ вой смеси, состоящей из: а) 8,0 г 0 2 и 7,5 г С2Н6; б) равных объемов С12 и 0 2.

2.Молярнаямассасмеси, состоящейизАги Не, равна 13,0г/мсль. Найдите массу гелия в смеси объемом 11,2 дм3 (н.у.).

3.В смеси Н2и NH3на каждую молекулу Н2приходится три молекулы NHr Чему равна масса 100дм3 (н.у.) такой смеси?

4.Газовая смесь, состоящая из F2 и Не, имеет плотность 0,9375 г/дм3. Определите объем гелия в такой смеси массой

9,2 г.

5.Смесь СО и С 02имеет плотность 1,43 г/дм3 (н.у.). Чему

равны объемные доли газов в смеси?

6.* Смесь содержит Н2, 0 2 и неизвестный газ. Молярная масса смеси равна 19,6 г/моль, а объемные доли Н2 и 0 2 рав­ ны соответственно 20 % и 40 %. Определите молярную массу неизвестного газа.

7. Массы азота и кислорода в смеси равны. Как относятся объемы этих газов?

8. Какова плотность (в г/дм3) смеси газов, в которой объемные доли СО и С 0 2 соответственно равны 0,35 и 0,65?

9. Массовые доли N 2 и С 0 2 в смеси равны. Чему равна плотность (в г/дм3) такой смеси?

10. Объемные доли N 2и С 0 2в смеси одинаковы. Чему рав­ на плотность (в г/дм3) этой смеси?