Врублевский А. И. Тренажер по химии

$ 14. Амфотерностъ оксидов и гидроксидов цинка, алюминия и бериллия 191

2. 1 Образец смеси цинковых и алюминиевых опилок об­ щей массой 11 г растворили в избытке раствора щелочи. Най­ дите объем (н.у.) выделившегося газа, если массовая доля цинка в смеси равна 30 %.

3.Гидроксид натрия массой 4,0 г сплавили с гидроксидом алюминия массой 9,8 г. Рассчитайте массу полученного ме­ таалюмината натрия.

4.При обработке 10,0 г смеси Си и А1 концентрирован­ ной азотной кислотой при комнатной температуре выдели­ лось 2,24 дм3 газа (н.у.). Какой объем (н.у.) газа выделится при обработке такой же массы смеси избытком раствора КОН?

5.Сплав меди и алюминия массой 20 г обработали избыт­ ком щелочи, нерастворившийся остаток растворили в кон­ центрированной азотной кислоте. Полученную при этом соль выделили, прокалили до постоянной массы и получи­ ли 8,0 г твердого остатка. Определите объем израсходован­ ного раствора NaOH (w = 0,4 и р = 1,4 г/см3).

6. Смесь А1 и оксида металла (II) (оксид не амфотерен) масой 39 г обработали избытком раствора КОН, выделившийся газ сожгли и получили 27 г воды. Нерастворившийся остаток полностью растворили в 25,2 см3 раствора НС1 (w = 36,5 %,

р= 1,19 г/см3). Назовите оксид.

7.Смесь стружек Zn и Си обработали избытком раствора КОН, выделился газ объемом 2,24 дм3 (н.у.). Для полного хлорирования такого же образца металлов потребовался хлор объемом 8,96 дм3 (н.у.). Рассчитайте массовую долю меди в образце.

8 . Смесь опилок железа, алюминия и магния массой 49 г обработали избытком разбавленной H2S04, получив при этом

1Во всех случаях состав внешней сферы комплексных соединений алю­ миния [А1(ОН)6]3-.

192 § 14. Амфотерностъ оксидов и гидроксидов цинка, алюминия и бериллия

1,95 моль газа. Другую порцию той же смеси массой 4,9 г об­ работали избытком раствора щелочи, получили 1,68 дм3(н.у.) газа. Найдите массы металлов в смеси.

9* Какая масса осадка образуется при сливании раство­ ров, содержащих 10 г NaOH и 13,6 г ZnCl?.

10. Имеются две одинаковые по мольному составу пор­ ции смеси Al, Mg, Fe, Zn, каждая массой 7,4 г. Одну порцию растворили в соляной кислоте и получили 3,584 дм3газа (н.у.), другую —в растворе щелочи и получили 2,016 дм3 газа (н.у.). Известно, что в обеих смесях на один атом А1 приходится 3 атома Zn. Найдите массы металлов в смеси.

11.Смесь меди, магния и алюминия массой 1 г обработа­ ли избытком соляной кислоты. Раствор отфильтровали, к фильтрату добавили избыток раствора NaOH. Полученный осадок отделили и прокалили до постоянной массы, равной 0,2 г. Нерастворившийся после обработки соляной кислотой остаток прокалили на воздухе и получили 0,8 г вещества чер­ ного цвета. Найдите массовую долю алюминия в смеси.

12.При нагревании в токе кислорода сплава цинка, маг­ ния и меди масса смеси возросла на 9,6 г. Продукт частично растворяется в щелочи, причем для растворения нужно 40 см3раствора КОН (м> = 40 %, р = 1,4 г/см3). Для реакции с такой же порцией сплава нужно 0,7 моль НС1. Найдите хи­ мические количества металлов в сплаве.

13.Сплав меди с цинком массой 5 г обработали избытком раствора NaOH. Затем твердый остаток отделили и обрабо­ тали концентрированной H N 03, полученную при этом соль выделили, прокалили до постоянной массы и получили 2,5 г твердого остатка. Определите массы металлов в сплаве.

14.Сплав меди и алюминия массой 12,8 г обработали из­ бытком соляной кислоты. Нерастворившийся остаток ра­ створили в концентрированной азотной кислоте, получен­ ный раствор упарили, сухой остаток прокалили до постоян­

$ 14. Амфотерность оксидов и гидроксидов цинка, алюминия и бериллия 193

ной массы и получили 4 г твердого вещества. Определите массовую долю меди в сплаве.

15.В каком соотношении масс следует взять две порции А1, чтобы при внесении одной в раствор щелочи, а другой —

всоляную кислоту выделились равные объемы водорода?

16.При обработке смеси А1 и оксида меди (II) избытком раствора КОН выделилось 6,72 дм3 (н.у.) газа, а при раство­ рении такой же порции смеси в Н1М03(конц.) при комнат­ ной температуре получили 75,2 г соли. Найдите массу ис­ ходной смеси веществ.

17.Какую массу оксида меди (II) можно восстановить во­ дородом, полученным при взаимодействии избытка А1

с 139,87 см3 раствора NaOH (w = 40 %, р = 1,43 г/см3)?

18.При полном окислении 7,83 г сплава двух металлов об­ разовалось 14,23 г оксидов, при обработке которых избытком щелочи осталось нерастворенным 4,03 г осадка. Определите качественный состав металлов, образующих сплав, если их катионы имеют степень окисления +2 и +3, а мольное соот­ ношение оксидов 1:1 (считайте, что оксид металла со степе­ нью окисления +3 обладает амфотерными свойствами).

19.Две порции алюминия, имеющие одинаковые массы, растворили: одну в растворе гидроксида калия, другую —

всоляной кислоте. Как относятся между собой объемы вы­ делившихся газов (н. у.)?

20.Сплав меди с алюминием массой 1,000 г обработали избытком раствора щелочи, нерастворившийся осадок ра­ створили в азотной кислоте, затем раствор выпарили, оста­ ток прокалили до постоянной массы. Масса нового остатка равна 0,398 г. Каковы массы металлов в сплаве?

21.Сплав цинка и меди массой 20 г обработали избытком раствора NaOH с массовой долей его 30 % (р = 1,33 г/см3). Твердый остаток выделили и обработали избытком концен­ трированного раствора H N 03. Образовавшуюся при этом соль

194 § 14. Амфотерность оксидов и гидроксидов цинка, алюминия и бериллия

выделили и прокалили до постоянной массы. Масса твердо­ го остатка составила 10,016 г. Вычислите массовые доли ме­ таллов в сплаве и израсходованный объем раствора щелочи.

22.Сплав меди и алюминия массой 2,00 г обработали из­ бытком раствора щелочи. Остаток отфильтровали, промыли, растворили в H N 03, раствор выпарили и прокалили до посто­ янной массы. Масса остатка после прокаливания составила 0,736 г. Рассчитайте массовые доли металлов в сплаве.

23.На хлорирование смеси железа, меди и алюминия нуж­ но 8,96 дм3 хлора (н.у.), а на взаимодействие такой же навес­ ки с хлороводородом его нужно 5,6 дм3 (н.у.). При взаимо­ действии такой же массы смеси металлов со щелочью выде­ ляется 1,68 дм3 (н.у.) газа. Найдите химические количества металлов в смеси.

24*. Гидрид калия массой 5,0 г растворили в воде объемом 80 см3и в полученный раствор внесли алюминий массой 0,81 г. Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

25.* К раствору AL/SO^ массой 100 г с массовой долей соли 17,1 % прилили раствор NaOH объемом 100 см3(р = 1,20 г/см3) с концентрацией щелочи 6,0 моль/дм3, а затем в полученный раствор пропустили хлороводород объемом (н.у.): а) 67,2 дм3, б) 6,72 дм3. Найдите массовую долю вещества с меньшей мо­ лярной массой в полученном растворе для обоих случаев.

26.Газ, полученный при растворении алюминия массой 54 г в избытке раствора КОН, полностью прореагировал с по­ рошком СиО массой 254 г. Полученный продукт обработали раствором с w(HCl) = 30 % (масса раствора 400 г). Определи­ те массовую долю соли в полученном растворе.

27.Навеску смеси А14С3 и А1С13 растворили в избытке ра­ створа NaOH, выделилось 20,16 дм3 (н.у.) газа. Через полу­ ченный раствор пропустили С 0 2 до прекращения выпаде­ ния осадка, масса которого составила 117 г. Определите мас­ совые доли веществ в исходной смеси.

14. Амфотерностъ оксидов и гидроксидов цинка, алюминия и бериллия 19 5

28.* К раствору КОН объемом 500 см3добавили хлороводород объемом 11,2 дм3 (н.у.). В полученный раствор (окра­ шивает фенолфталеин в малиновый цвет) внесли избыток порошка цинка и получили газ объемом (н.у.) 5,6 дм3. Най­ дите с(КОН) в исходном растворе.

Ответы

2.10,7 дм3. 3.8,2 г. 4.8,46 дм3. 5.107,9 см3. 6. CuO. 7.74,7 %. 8.11,8 г Fe; 13,5 г А1; 24,0 г Mg. 9. 7,425 г. 10. 0,54 г А1; 3,9 г Zn; 2,24 г Fe и 0,72 г Mg. 11. 24 %. 12. 0,2 моль Zn; 0,15 моль Mg и 0,25 моль Си. 13. 2 г Си; 3 г Zn. 14. 25 %. 15.1:116.19,3 г. 17.238,5 г. 18. А1 и Mg. 19.1:1.20.0,32 г Си; 0,68 г А1.21.60 % Zn; 40 % Си; 37 см3. 22.29,44 % Си; 70,56 % А1.23.0,05 моль А1; 0,05 моль Fe; 0,25 моль Си. 24 * 2,29 % КОН; 8,64 % Кз[А1(ОН)6]. 25.* а) 26,6 % НС1; б) 7,6 % NaCl. 26. 5,71 % CuCL,. 27. 51,9 % А1„С3; 48,1 % А1С13. 28.* 2 моль/дм3.

§ 15. Приготовление и смешивание растворов

15.1. Массовая доля

Массовая доля вещества X находится по формуле:

от(р-ра X)

ПРИМЕР 15-1. Какие массы СаС12и Н20 нужно взять для приготовления раствора соли массой 95,00 г с массовой до­ лей СаС12 6,5 %?

Решение Используя формулу (15-1) для расчета массовой доли ра­

створенного вещества

w(CaCl2) = w(CaCl2) ,

от(р-ра СаС12)

получаем:

/и(СаС12) = т(р-ра СаС12) • w(CaCl2) = 95 0,065 = 5,85 (г).

Поскольку

m(p-pa СаС12) = wi(CaCl2) + w(H20),

находим:

wi(H20) = да(р-ра СаС12) - и(СаС12) = 95 - 5,85 = 89,15 (г).

Ответ: /и(СаС12) = 5,85 г; /и(Н20) = 89,15 г.

Следующий пример иллюстрирует подход к решению за­ дач на смешивание растворов.

$ 15. Приготовление и смешивание растворов______________________ 197

ПРИМЕР 15-2. Какие массы растворов с массовыми до­ лями 5 % и 25 % нужно взять для приготовления раствора данной соли с массовой долей 20 % и массой 150 г?

Решение

Пусть искомые массы растворов равны х и у. Тогда массы соли в них составляют:

от,(соли) = от,(р-ра) -w, = х-0,05;

от2(соли) = от2(р-ра) -w2 = у -0,25.

Составляем выражение для массовой доли конечного ра­ створа:

от(в-ва) от,(в-ва) + от2(в-ва) w —---------- —------------------------- \

от(р-ра) от,(р-ра)+ от2(р-ра)

0 _ х-0,05 + у-0,25

JC + 7

Находим:

х _ 1

У з

Это означает, что на одну часть массы раствора с w = 0,05 нужно взять три части массы раствора с w = 0,25, т.е.:

1. Какую массу КОН нужно взять для приготовления ра­ створа объемом 200 см3 с w(KOH) = 18 % (р = 1,17 г/см3)?

2. Какую массу NaOH нужно добавить к 100 см3 его ра­ створа с w(NaOH) = 9 % (р = 1,1 г/см3), чтобы получить ра­ створ с w(NaOH) = 18 %?

198 § 15. Приготовление и смешивание растворов

3. Какую массу воды надо добавить к 500 см3 раствора с w(KOH) = 20 % (р = 1,2 г/см3) для получения раствора с w(KOH) = 5 %?

6 . Какую массу раствора с w = 45 % надо прилить к 350 г раствора с w = 12 %, чтобы получить раствор с w = 20 %?

7. Какую массу СаС12нужно добавить к 100 см3раствора с w(CaCl2) = 5 % (р = 1,02 г/см3), чтобы получить раствор с w(CaCl2) = 7,5 %?

8 . К 250 г раствора с w = 50 % прилили раствор с w = 22 % до получения раствора с w = 36 %. Какая масса раствора с w = = 22 % при этом израсходована (не решайте задачу правилом «креста»)?

9.Для приготовления раствора с w = 43 %к4кграстворас w=

=69 % прилили воду. Какая масса воды израсходована?

10.К 7 дм3 раствора H N 03 с w = 20 % (р = 1,115 г/см3)

прилили воду и получили раствор с w = 3 %. Какова масса прилитой воды?

11.Надо приготовить 1,5 дм3раствора AgN03с w = 8 % (р =

=1,08 г/см3) разбавлением водой раствора с w = 60 %. Какой объем воды (в дм3) для этого потребуется?

12.В каких массовых соотношениях нужно смешать ра­ створы см> = 8 % и 3 5 % для получения раствора с w = 18 %?

13.При растворении в одном объеме воды 450 объемов НС1 получили раствор с плотностью 1,21 г/см3. Найдите мас­ совую долю НС1в полученном растворе и химическое коли­ чество НС1 в 100 см3 этого раствора.

14.Какие объемы растворов вещества с w=0,2 (р = 1,2 г/см3)

иw — 0,05 (р = 1,05 г/мл) надо взять для получения 2 дм3 раствора с w= 0,1 (р = 1,1 г/см3)?

15.Какой объем воды нужен для растворения 8 г нитрата калия, если в полученном растворе химические количества соли и воды относятся соответственно как 1 : 8?

16.Нужно приготовить 8,0 кг раствора кислоты с массо­ вой долей ее 25 %, используя для этого воду и раствор кисло­ ты с массовой долей 72%. Какие массы воды и раствора кис­ лоты для этого потребуются?

17.Из 3,0 дм3 соляной кислоты (w = 37 %, р = 1,19 г/см3) надо приготовить раствор с массовой долей НС120 %. Какой объем воды надо добавить к исходному раствору?

18.Какой объем хлороводорода надо растворить в 100 дм3 воды, чтобы получить соляную кислоту с w = 30 %?

19.Какие объемы хлора и водорода нужны для получения

200 г соляной кислоты с w(HCl) = 18,25 %?

20.При упаривании 20 кг раствора соли с массовой долей 3 % масса раствора уменьшилась на 4 кг. Какова массовая доля соли в растворе после упаривания?

21.В каком объеме воды надо растворить хлороводород, полученный при слабом нагревании 234 г NaCl с концентри­ рованной H2S04, чтобы получить раствор с w(HCl) = 20 %?

Какой минимальный объем серной кислоты (w = 86 %,

р= 1,84 г/см3) потребуется для этого?

22.Имеется 30 г раствора с w = 10 % и 100 г раствора этого же вещества с w = 50 %. Какую массу каждого из этих раство­ ров надо взять, чтобы получить максимальную массу раство­ ра с w = 40 %?

23.К 200 г раствора с w(Mel) = 4 % прибавили 0,0803 моль соли Mel, при этом w(Mel) возросла в 2,5 раза. Укажите сим­ вол металла Me.