Задачи лабораторного контроля по химии
.pdf
Мэк(Ме) = МВМе , г/моль, где В – валентность металла.
ММе = Мэк(Ме) · В = 32,79 · 2 = 65,58 г/моль,
что соответствует молекулярной массе атома цинка.
Ответ: Мэк(Zn) = 32,79 г/моль, металл – Zn.
2. При окислении металла израсходовано 3,79 л кислорода, измеренного при 293 К и давлении 740 мм рт. ст. Образовалось 39,43 г оксида. Определить эквивалентные массы эквивалентов металла и оксида. Назвать металл.
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|
|
|
|
|
||||
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
По закону эквивалентов |
|
|
|
|
|
|||||||||
mокс. = 39,43 г |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VO2 3,79 л |
|
|
|
nэк (окс) = nэк(О2); |
|
|
|
|
||||||
Т = 293 К |
|
|
|
m |
|
Vо(О |
) |
|
|
|
|
|||
PO2 = 740 мм рт. ст. |
|
|
|
окс |
|
|
2 |
|
|
; |
|
|||
|
|
|
Mэк(Окс) |
VMэк(О2 ) |
|
|
||||||||
Мэк(Окс) – ? |
|
|
|
|
|
|
mоксVM |
эк |
(О |
) |
|
|||
Мэк(Ме) – ? |
|
|
Мэк(Окс) = |
|
|
|
|
2 |
|
; |
||||
|
|
|
|
Vо(О2 ) |
|
|
||||||||
Ме – ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
VMэк(О2 ) 5,6 л/моль. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
По объединенному уравнению газового состояния |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
PO2 VО2 |
|
Pо Vо(О2 ) |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где То = 273 К; Ро = 760 мм рт. ст.
Определяем Vо(О2 ) .
Vо(О2 ) = |
PO2 |
VO2 |
Tо |
|
740 3,79 273 |
= 3,44 л. |
|
T Pо |
|
293 760 |
|||
|
|
|
|
|
20
Мэк(Окс) = 39,43 5,6 64,2 г/моль; 3,44
Мэк(Окс) = Мэк(Ме) + Мэк(О); Мэк(Ме) = Мэк(Окс) – Мэк(О);
Мэк(Ме) = 64,2 – 8 = 56,2 г/моль;
ММе = Мэк(Ме) · В.
Если В = 1, то Мэ = 56,2 г/моль. Такого металла в таблице Д. И. Менделеева нет. Если В = 2, то ММе = 112,4 г/моль. Следовательно, металл – кадмий.
Ответ: Мэк(Окс) = 64,2 г/моль;
Мэк(Ме) = 56,2 г/моль; Ме – Cd.
3. Написать уравнения реакций взаимодействия гидроксида железа (III) с хлороводородной кислотой с образованием:
а) хлорида дигидроксожелеза (III);
б) хлорида гидроксожелеза (III);в) хлорида железа (III).
В каждой реакции вычислить эквивалентную массу гидроксида железа (III). В одной из реакций определить массу гидроксида железа (III), необходимую для взаимодействия с 3,65 г хлороводородной кислоты.
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
Дано: |
|||
|
|||
mHCl = 3,65 г |
Мэк (основ.) = Mоснов , г/моль, |
||
Fe(OH)3 |
nOH |
||
|
|
||
Mэк[Fe(OH)3] – ? |
|
nOH – число гидроксогрупп, замещенных |
|
mFe(OH) ? |
|||
3 |
|
в данной реакции на кислотный остаток. |
|
|
|
||
|
|
|
|
По реакциям а), б) и в): Определяем Mэк[Fe(OH)3 ]
а) HCl + Fe(OH)3 = Fe(OH)2Cl + H2O
21
M |
эк[Fe(OH)3 ] = |
|
MFe(OH) |
3 |
|
|
106,8 |
= 106,8 г/моль; |
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
б) 2HCl + Fe(OH)3 = FeOHCl2 + 2H2O |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
MFe(OH) |
|
|
|
106,8 |
|
|
|
|
|
|||
Mэк[Fe(OH)3] = |
|
|
|
3 |
|
|
2 |
53,4 г/моль; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
в) 3HCl + Fe(OH)3 = FeCl3 + 3H2O |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Mэк[Fe(OH)3] = |
|
MFe(OH) |
3 |
|
|
106,8 |
35,6 г/моль. |
|
|
||||||||
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
По закону эквивалентов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
mFe(OH) |
3 |
|
|
n (HCl) n [Fe(OH) |
3 |
] , т. е. |
|
|
HCl |
|
|
. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
эк |
эк |
|
|
|
|
|
Mэк(HCl) |
Mэк(Fe(OH)3 ) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Откуда по реакции (в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
m |
|
|
mHCl Mэк[Fe(OH)3 ] |
3,65 35,6 3,56 г; |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
Fe(OH)3 |
|
|
Mэк[HCl] |
|
|
|
|
36,5 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Mэк(HCl) M1HCl 36,51 36,5 г/моль,
где Mэк[Fe(OH)3] = 35,6 г/моль.
Ответ: а) Mэк[Fe(OH)3] = 106,8 г/моль; б) Mэк[Fe(OH)3] = 53,4 г/моль; в) Mэк[Fe(OH)3] = 35,6 г/моль;
mFe(OH)3 3,56 г.
22
3. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА РАСТВОРА
УРОВЕНЬ A
1. Реакция с участием FeCl3 протекает по уравнению:
FeCl3 + 2NaOH = Fe(OH)2Cl + 2NaCl.
Определить массу хлорида железа (III), содержащуюся в 200 см3 0,1 н раствора хлорида железа (III).
|
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
||
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Молярную концентрацию эквивалентов |
||||||||
Реакция |
|
||||||||
FeCl3 определяем по формуле |
|
||||||||
Vр-ра = 200 см3 |
|
||||||||
Сэк(FeCl3) = |
|
|
|
|
|
|
mFeCl |
|
|
= 0,1 моль/л = 0,1 н |
|
Сэк(FeCl3) = |
|
3 |
, моль/л, |
||||
|
Mэк(FeCl3 ) Vр-ра |
||||||||
m FeCl – ? |
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
mFeCl |
|
Cэк(FeCl3 ) Mэк(FeCl3 ) Vр ра; |
|||||
|
|
3 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
MFeCl |
|
||
|
|
100 110,5 |
|
|
|
||||
Мэк(FeCl3) = |
12 |
|
|
921 |
3 |
, г/моль, |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
n |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Cl |
|
|
где nCl – число ионов Сl-, замещенных в данной реакции на ОН-;
Мэк(FeCl3) – молярная масса эквивалентов хлорида железа (III), г/моль;
MFeCl3 – молярная масса хлорида железа (III), г/моль;
nCl = 2, так как в данной реакции два иона хлора замещаются
на 2 иона ОН-. Тогда
mFeCl3 = 0,1 · 200 · 10-3 · 81,25 = 1,625 г,
где Мэк(FeCl3) |
|
100 110,5 |
921 |
56 35,5 3 |
|
162,5 |
= 81,25 г/моль; |
|
|
12 |
|
2 |
|
2 |
|
10-3 – пересчет см3 в л.
Ответ: mFeCl3 = 1,625 г.
23
2. Сколько граммов хлорида магния потребуется для приготовления 800 см3 25%-ного водного раствора плотностью 1,2 г/см3?
Дано:
Vр-ра = 800 cм3
MgCl2 25 % мас.
р-ра = 1,2 г/см3
mMgCl2 ?
РЕШЕНИЕ Массовая доля MgCl2 равна
|
|
mMgCl2 |
100 %, |
|||
|
|
|||||
MgCl2 |
|
|
mр-ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
откуда |
|
|
MgCl2 |
mр-ра |
|
|
mMgCl2 |
|
|
. |
|||
100 |
||||||
|
|
|
||||
mр-ра = Vр-ра·ρр-ра = 800·1,2 = 960 г,
откуда
m |
25 960 240 г. |
MgCl2 |
100 |
|
|
Ответ: mMgCl2 240 г. |
|
3. Определить массу сульфата меди (II), содержащуюся в 800 см3 0,3 М водного раствора сульфата меди (II).
Дано: |
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|||
Vр-ра = 800 см3 |
|
Молярную концентрацию СuSO4 определяем |
||||||||
cCuSO4 = 0,3 М |
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
mCuSO |
|
|
|
|
m |
? |
|
|
|
|
4 |
|
|
||
CuSO4 |
|
|
|
cCuSO4 |
|
|
|
, моль/л, |
||
|
|
|
|
MCuSO4 |
Vр-ра |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
где MCuSO4 молярная масса сульфата меди (II), г/моль; |
||||||||||
MCuSO4 = 64 + 32 + 64 = 160 г/моль; |
|
|
|
|
||||||
m |
c |
М |
CuSO4 |
V |
= 0,3·160·800·10–3 |
= 38,4 г, |
||||
CuSO4 |
CuSO4 |
|
р-ра |
|
|
|
|
|
|
|
10–3 – пересчет см3 в л. Ответ: mCuSO4 38,4 г.
24
4.Определить моляльность вещества в водном растворе, если
в100 г раствора содержится 5,3 г карбоната натрия.
Дано: |
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
mр-ра = 100 г |
Моляльность Na2CO3 враствореопределяем |
|||
mNa |
CO |
3 |
5,3 г |
по формуле |
2 |
|
|
|
|
cm (Na2CO3 ) ? |
cm (Na2CO3 ) |
mNa2CO3 |
1000 |
, моль/кг. |
|
M Na2CO3 |
mH2O |
||
|
|
|
Массу воды определяем из условия:
mр-ра mNa2CO3 mH2O ,
тогда
mH2O mр-ра mNa2CO3 100 5,3 94,7 г.
M Na2CO3 = 23·2 + 12 + 16·3 = 106 г/моль.
Следовательно, cm (Na2CO3 ) 5,3 1000 0,53 моль/кг, 106 94,7
где 1000 – коэффициент пересчета г в кг.
Ответ: cm (Na2CO3 ) 0,53 моль/кг.
5. Определить титр раствора вещества, если в 200 см3 раствора содержится 0,1 моль гидроксида калия.
Дано: |
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
Vр-ра = 200 cм3 |
|
Титр раствора вещества определяем по |
|||||
nKOH 0,1 моль |
формуле |
|
|
||||
TKOH ? |
|
|
|
T |
|
m |
|
|
|
|
|
|
KOH , г/см3. |
||
|
|
|
|
|
KOH |
Vр-ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласно условию |
задачи |
|
|
||||
|
n |
|
|
mKOH |
|
= 0,1 моль, |
|
|
|
|
|||||
|
KOH |
|
MKOH |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
25
откуда
mKOH = 0,1·MKOH = 0,1·56 = 5,6 г,
где МКОН – молярная масса гидроксида калия, г/моль: МКОН = 39 + + 16 + 1 = 56 г/моль.
Следовательно, TKOH 2005,6 0,028 г/см3.
Ответ: TKOH = 0,028 г/см3.
6. Определить молярную долю растворенного вещества в 3,42 %-м водном растворе сахарозы (С12Н22О11).
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|
|
|
|
||||||||
C |
H |
22 |
O |
|
3,42 % |
|
|
|
|
Молярную долю сахарозы в растворе |
||||||||||||||||||||||||||
12 |
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
определяем по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
х C |
|
H |
22 |
O |
|
|
– ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
12 |
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nC H |
|
|
O |
|
|
|
|
mC H |
22 |
O |
/ MC H |
22 |
O |
|
|
|
||||||||
хC12H22O11 = |
|
|
12 |
|
|
22 |
11 |
|
= |
|
|
|
12 |
11 |
|
|
12 |
11 |
|
, |
||||||||||||||||
nC H O |
|
|
|
nH |
O |
mC H |
22 |
O |
/ MC H |
22 |
O |
mH |
O / MH |
O |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
22 |
11 |
|
2 |
|
12 |
11 |
|
12 |
11 |
|
2 |
2 |
|
|
|||||||||
где mC |
|
H |
22 |
O |
|
|
и mH |
O – соответственно массы сахарозы и воды, г; |
|
|||||||||||||||||||||||||||
12 |
|
|
|
|
11 |
|
2 |
|
|
|
O – соответственно молярные массы сахарозы |
|||||||||||||||||||||||||
MC |
|
|
H |
22 |
O |
и M H |
2 |
|||||||||||||||||||||||||||||
12 |
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
и воды, г/моль.
MC12H22O11 = 12·12 + 1·22 + 16·11 = 342 г/моль,
M H2O =1·2 + 16 = 18 г/моль.
Согласно условию задачи, в 100 г раствора содержится 3,42 г
С12Н22О11.
mH2O = 100 – 3,42 = 96,58 г.
xC |
|
H |
|
O |
= |
3,42 / 342 |
0,00186. |
|||
|
|
3,42 / 342 |
96,58 /18 |
|||||||
12 |
|
|
22 |
|
11 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ответ: xC H |
22 |
O |
|
= 0,00186. |
|
|
||||
12 |
|
11 |
|
|
|
|
|
|||
26
УРОВЕНЬ B
1. Плотность 6 % водного раствора ортофосфорной кислоты равна 1,031 г/см3. Рассчитать:
а) молярную концентрацию; б) моляльность;
в) молярную долю кислоты в растворе.
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|
H3PO4 |
6 % |
|
|
|
|
|
а) Молярную концентрацию кислоты оп- |
||||||||||
р-ра 1,031 г/см3 |
|
ределяем по формуле |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cH3PO4 |
|
|
|
m H3PO4 |
, моль/л. |
|||
cH3PO4 ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
MH3PO4 Vр-ра |
||||||||||
cm (H3PO4 ) ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Согласно условию задачи в 100 г раство- |
||||||||||||
H3PO4 ? |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
ра содержится 6 г Н3РО4. |
|
||||||||||||
Тогда 6 г Н3РО4 |
содержится в объеме раствора |
|
|||||||||||||||
|
|
V |
|
|
|
mр-ра |
|
100 |
|
|
97 cм3; ; |
|
|||||
|
|
|
|
р-ра |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
р-ра |
|
|
1,031 |
|
|
|
|||||||||
|
MH3PO4 |
= 1·3 +31+16·4 =98 г/моль |
|
||||||||||||||
Следовательно, cН3РО4 |
|
|
6 |
|
|
|
0,63 моль/л, , |
||||||||||
98 97 10 3 |
|||||||||||||||||
где 10–3 – пересчет см3 в л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
б) моляльность кислоты в растворе определяем по формуле |
|||||||||||||||||
|
cm (Н3РО4 ) |
|
m H3PO4 |
1000 |
, моль/кг; |
||||||||||||
|
|
MH3PO4 |
mH2O |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
mH2O 100 6 94 г. |
|
|||||||||||
Тогда |
c |
(Н |
3 |
РО |
4 |
) 6 1000 |
0,65 моль/кг, |
|
|||||||||
|
m |
|
|
|
|
|
98 94 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где 1000 – коэффициент пересчета г в кг.
27
в) молярную долю кислоты определяют по формуле
H3PO4 |
nH3PO4 |
|
|
|
mH3PO4 / MH3PO4 |
= |
|
|
mH3PO4 |
/ МH3PO4 mH2O / МH2O |
|||
|
nH3PO4 nH2O |
|
||||
|
= |
6 / 98 |
= 0,011; |
|
||
|
6 / 98 94 /18 |
|
||||
mH3PO4 6 |
г; mH2O |
100 6 94 г. |
|
|||
Ответ: cH3PO4 0,63 моль/л;
cm (H3PO4 ) 0,65 моль/кг;H3PO4 0,011.
2. Определить объем 16 %-го раствора карбоната калия плотностью 1,149 г/см3, необходимого для приготовления 3 л 0,2 М водного раствора данного вещества. Пояснить процесс приготовления раствора.
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|
|||
K2CO3 |
16 % |
|
|
|
а) Молярную концентрацию карбоната |
|||||||||||
р-ра 1,149 г/см3 |
|
|
калия определяем по формуле |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
c |
|
0,2 моль/л |
|
|
|
|
|
m К |
СO |
3 |
|
|||||
K2CO3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cK2CO3 |
|
. |
||||
V |
3 л |
|
|
|
|
|
|
|
|
MK2CO3 Vр-ра |
||||||
р-ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vр-ра(16 %) ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Следовательно, |
mK2CO3 cK2CO3 MK2CO3 Vр-ра; |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
МК СО |
|
= 2·39 + 12 + 16·3 = 138 г/моль; |
|||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mK |
CO |
3 |
cK |
CO |
MK |
CO |
3 |
Vр-ра 0,2 138 3 82,8 г. |
|||||||
|
|
2 |
|
|
2 |
|
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
||
Рассчитываем массу 16 %-го раствора К2СО3, который содержит
82,8 г К2СО3.
Составляем пропорцию:
100 г р-ра – 16 г К2СО3;
mр-ра(16%) – 82,8 г К2СО3.
28
mр-ра (16 %) = 100 82,8 517,5 г. 16
Определим объем 16 %-го раствора:
Vр-ра(16 %) mр-ра(16 %) 517,5 450,4 см3.
р-ра 1,149
Ответ: для приготовления 3 л 0,2 М раствора К2СО3 нужно взять 450,4 мл 16 %-го раствора К2СО3 и разбавить его водой до 3 л.
3. Найти массы воды и кристаллогидрата CuSO4·5H2O, необходимые для приготовления 2 литра раствора, содержащего 8 % мас. безводной соли. Плотность8 %-го раствора CuSO4 равна 1,084 г/см3.
Дано: |
|
|
|
|
|
|
|
РЕШЕНИЕ |
|
|||
Vр-ра = 2 л |
|
|
|
|
Массу безводной соли (CuSO4), необходи- |
|||||||
ω(CuSO4 ) = 8 % |
мую для приготовления заданного раствора |
|||||||||||
ρр-ра= 1,084 г/см3 |
определяем из формулы |
|
||||||||||
mH2O ? |
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
||
mCuSO |
|
|
O ? |
|
|
|
|
= |
CuSO4 |
100, |
%, |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5H |
2 |
|
|
(CuSO4 ) |
|
m |
|
|||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
р-ра |
|
||
откуда mCuSO4 |
CuSO4 mр-ра |
. |
|
|
|
|
|
|||||
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|||||
Масса раствора равна
mр-ра Vр-ра р-ра ,
mр-ра 2 103 1,084 2168 г,
где 103 – коэффициент перевода л в см3. Тогда масса CuSO4 в растворе составляет
m |
2168 8 173,4 г. |
CuSO4 |
100 |
|
29