Химия. Решебник

m H2 0,2 2 0,4 г; m H2O 201г;

m раствора 27,4 201 0,4 228 г ; m Ba OH 2 0,2 171 34,2 г;

ω раствора 34,2 100 15 %.

228

Задание 6. Какую массу (г) гидрида натрия следует добавить к 150 мл воды для получения 20 %-ного раствора? (Ответ округлить до сотых).

1) 15,81; 2) 25,34; 3) 18,67; 4) 20,22 .

Ответ: 4) 20,22.

Решение

NaН +H2O = NaOН + H2↑; М(NaН) = 24 г/моль; М(NaOН) = 40 г/моль; М(H2) = 2 г/моль.

Из уравнения реакции видно, что при образовании гидроксида натрия в виде газа уходит водород.

Стехиометрия протекающей реакции

ν Na :ν H2O :ν NaOH :ν H2 1:2:1:1.

Если через «а» обозначить количество молей, то массы веществ, принимающих участие в реакции, будут:

m(NaН) = 24а г; m(NaОН) = 40а г; m(H2) = 2а г; m(H2O) = 150 г.

Масса раствора будет равна сумме масс гидрида натрия и воды за вычетом массы уходящего водорода:

m раствора 150 24a 2a 150 22a.

Исходя из того, что массовая доля растворенного вещества в растворе равна частному от деления массы растворенного вещества на масcу раствора, можно написать:

0,2 15040a 22a.

71

Решив уравнение, находим, что a 0,8427 моль. Находим массы веществ:

m NaH 24 0,8427 20,2248 г; m NaOH 40 0,8427 33,708 г; m H2 2 0,8427 1,6854 г;

m раствора 150 20,2248 1,6854 168,5394 г.

Правильность проверим по уравнению:

ω раствора 33,708 100 20 %.

168,5394

Задание 7. Вычислить массовую долю нитрата натрия в растворе, полученном путем растворения 25 г этой соли в 175 г воды.

Ответ: 12,5 %.

Решение

m NaNO3 25 г;

m раствора 175 15 200 г.

ω 25 100 12,5 %. 200

Задание 8. Выпаривая 40 г раствора КОН получили 8 г сухого гидроксида калия. Чему была равна массовая доля КОН в растворе?

Ответ: 20 %.

Решение

m КОН 8 г; m раствора 40 г.

ω 8 40100 20 %.

Задание 9. Вычислить массы сульфата меди и воды, которые понадобятся для получения 350 г 15 %-ного раствора соли.

Ответ: 297,5.

Решение

m Н2O 350 52,5 297,5 г.

72

Задание 10. В каких массовых отношениях надо смешать безводную фосфорнуюкислотус водойдляполучения60%-ногорастворафосфорной кислоты?

Ответ: 3:2.

Решение

60 %-ный раствор означает, что на каждые 60 г (кг, тонны) фосфорной кислоты следует брать 40 г (кг, тонны) воды, т. е. в массовом соотношении 60:40, 6:4, или 3:2.

Задание 11. К 170 г 20 %-ного раствора бромида магния прибавлено 330 г воды. Вычислите массовую долю бромида магния в получившемся растворе.

Ответ: 6,8.

Решение

ω 34 100 6,8 %. 500

Задание 12. Вычислите, какую массу воды нужно прилить к 10 кг 2 %-ного раствора хлорида натрия, чтобы получить физиологический раствор, представляющий собой 0,85 %-ный раствор этой соли в воде.

Ответ: 13,53 кг.

Решение

m NaCl 2 10 0,2 кг. 100

В получаемом растворе 0,2 кг NaCl составит 0,85 %. Тогда:

m раствора 0,2 100 23,53кг;

0,85

m H2O 23,53 10 13,53.

Задание 13. Какова будет массовая доля вещества в растворе, полученном смешением 300 г 25 % и 200 г 16 % растворов некоторого вещества?

Ответ: 21,4 %.

Решение:

m1 вещества 25 300 75 г – в первом растворе;

100

73

m2 вещества 16 200 32 г – во втором растворе;

100

mобщ. вещества m1 m2 75 32 107 г; m раствора 300 200 500 г;

ω 107 100 21,4 %. 500

Задание 14. Какие массы 30 %-ного раствора сульфита аммония и воды необходимо взять для приготовления 1,5 кг 20 %-ного раствора этой соли?

Ответ: 1 кг 30 %-ного раствора; 0,5 кг воды.

Решение

mсульфитааммония 1,5 20 0,3кг – должно содержаться

100

в 1,5 кг 20 %-ного раствора;

m сульфитааммония 0,3 100 1кг – 30 %-ного раствора;

30

m воды 1,5 1 0,5 кг.

Задание 15. Путем разбавления 500 г 96 %-ной сернoй кислоты водой следует получить 25 %-ную кислоту. Вычислить, какой объем воды для этого и какая масса разбавленнойкислоты получится.

Ответ: 1420 мл воды; 1920 г 25 %-ного раствора.

m воды 1920 500 1420 г.; V(воды) = 1420 мл.

74

IX. КРИСТАЛЛОГИДРАТЫ

Задание 1. Сколько молей воды содержит кристаллогидрат хлорида бария, если при приготовлении 60 г 10,4 %-ного раствора BaCI2 израсходовано 7,32 г кристаллогидрата?

Ответ: 2H2O.

Решение

Задание 2. Какую массу медного купороса CuSO4 5H2O следует приба-

вить к 300 г воды, чтобы получить 15 %-ный раствор сульфата меди? (Ответ округлите до десятых).

Ответ: 214,3г.

Решение

М(CuSO4) = 160 г/моль; М(CuSO4·5Н2О) = 250 г/моль;

m H2O 250 160 90 г – в 1 моле кристаллогидрата. Обозначим через x массу CuSO4 5H2O .

m CuSO4 90250х 0,36x; m раствора 300 x.

Можно составить пропорцию:

в100 г раствора содержится 15 г CuSO4 ;

в300 x г раствора содержится 0,36x г CuSO4

75

или

100 0,36х 15 300 х ; x 214,3 г.

Задание 3. Сколько г кристаллогидрата Na2SO4 10H2O потребуется, чтобы

приготовить 140 мл 20 %-ного раствора сульфата натрия с плотностью 1,085 г/мл (ответ округлить до сотых).

Ответ: 68,89.

Решение

M Na2SO4 142 г/моль;

M Na2SO4 10H2O 322 г/моль. m раствора 140 1,085 151,9 г;

m Na2SO4 врастворе 151,9 20 30,38 г; 100

m Na2SO4 10H2O 322 30,38 68,89 г. 142

Задание 4. Вычислить количество молей воды в составе одного из кристаллогидратов сульфата натрия, если при обезвоживании 1 моля кристаллогидрата потеря массы составляет 47,1 % (ответ округлить до целых).

Ответ: 7.

Решение

Формула неизвестного кристаллогидрата – Na2SO4 xH2O

М(Na2SO4) = 142 г/моль;

М(Н2О) = 18 г/моль.

При обезвоживании теряется 47,1 % Н2О. Тогда

Na2SO4 = 100 – 47,1 = 52,9 %.

M Na2SO4 хH2O 142 100 268,431г. 52,9

m(Н2О) = 268,431 – 142 = 126,431 г;

ν H2O 12618,431 7,024 моль.

Формула кристаллогидрата Na2SO4 7H2O .

76

Задание 5. В воде растворили 44,8 г кристаллогидрата сульфата железа (II). При титровании этого раствора, подкисленного серной кислотой, израсходовано 200 мл 0,2 М раствора перманганата калия. Установить количество молей воды в составе кристаллогидрата.

Ответ: 4.

Решение

Реакция идет по схеме:

10FeSO4 +2KMnO4 +8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O.

m(Н2О) в кристаллогидрате = 44,8 – 30,4 = 14,4 г. М(Н2О) = 18 г/моль.

ν FeSO4 :ν H2O 30,4:14,4 0,2:0,8 1:4. 152 18

Формула кристаллогидрата FeSO4 4H2O.

Задание 6. Растворимость сульфата меди в воде при 30 °С равна 25 г. Какая масса (г) кристаллогидрата CuSO4·5H2O потребуется для получения 375 г насыщенного раствора сульфата меди при этой температуре?

Ответ: 150 г.

Решение

Если нет каких-либо оговорок, растворимость (коэффициент растворимости) показывает массу вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя при образовании насыщенного раствора.

Если растворить 25 г CuSO4 в 100 г воды, то получится 125 г насыщенного раствора. Из этого найдем массу CuSO4, которая будет содержаться в 375 г раствора.

Далее, рассчитаем массу CuSO4·5H2O, в которой содержится 75 г CuSO4.

М(CuSO4) = 160 г/моль; М(CuSO4·5Н2О) = 250 г/моль;

77

Таким образом, для получения 375 г насыщенного раствора сульфата меди при 30 °С к 150 г CuSO4·5Н2О следует добавить 375 – 150 = 225 г воды.

Задание 7. Путем нагревания до 128 °С гипса (CaSO4 ·2H2O) получают

жженный гипс (алебастр). При этом гипс теряет 34 воды по массе. Определить формулу жженного гипса.

Ответ: CaSO4·0,5H2O.

Решение

М(Н2О) = 18 г/моль.

Рассчитаем массу воды, содержащейся в кристаллогидрате: m(Н2О) = 18·2 = 36 г.

Теперь надо рассчитать массу воды, которая теряется: m(Н2О) = 36 ·3/4 = 27 г.

Далее считаем массу воды, которая остается: m(Н2О) = 36 – 27 = 9 г.

Затем считаем сколько молей составляет вода, которая осталась:

ν(Н2О) = 9/18 = 0,5 моль.

Формула жженого гипса CaSO4·0,5H2O.

Задание 8. Какова формула кристаллогидрата КОН, если известно, что он содержит 39,1 % воды по массе?

Ответ: КОН·2H2O.

Решение

М(Н2О) = 18 г/моль; М(КОН) = 56 г/моль; m(КОН) = 100 – 39,1 = 60,9 %;

ν КOH :ν H2O 6056,9:3918,1 1,0875:2,1722 1:2.

Формула кристаллогидрата КОН: КОН·2H2O.

Задание 9. В соответствии с ГОСТом медный купорос должен содержать от 25,1 до 25,2 % меди. Каково содержание (в %) кристаллогидрата CuSO4·5H2O в медном купоросе, содержащем 25,2 % меди по массе?

Ответ: 98,4375 %.

78

Решение

М(Cu) = 64 г/моль; М(CuSO4) = 160 г/моль; М(CuSO4·5Н2О) = 250 г/моль.

ω Cu 25,2 250 98,4375 %. 64

Задание 10. Коэффициент растворимости сульфата кобальта в воде равна 36,06 г. Имеется 250 мл его насыщенного раствора при 20 °С плотностью 1,488 г/см3. Вычислить для этого раствора: а) массовую долю безводной соли; б) массовую долю кристаллогидрата CoSO4·7H2O; в) молярную концентрацию безводной соли; г) массу (кг) безводной соли в 1 л раствора.

Ответ: а – 26,5; б – 48,05; в – 2,56; г – 0,39436.

Решение

а) m(раствора) = 250·1,488 = 372 г;

б) М(CоSO4) = 155 г/моль;

М(CоSO4·7Н2О) = 281 г/моль;

m CoSO4 7H2O 281 98,59 178,73г; 155

m(Н2О) = 372 – 178,73 = 193,27 г чистой, без кристаллизационной;

79

X. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛАСТИНКИ

Задание 1. В 50 мл 0,5 М раствора CuSO4 опущена железная пластинка массой 5 г. Определить массу пластинки после реакции.

Ответ: 5,2 г.

Решение

Чтобы решить эту и последующие задачи, надо вспомнить ряд активности металлов. Здесь же вспомним, что в этом ряду металлы располагаются по убывающей активности, чем левее он расположен, тем более он активен. В этом ряду каждый предыдущий металл вытесняет из соединений все последующие металлы:

Li, Rb, K, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pb, H, Bi, Cu, Hg, Ag, Pd, Pt, Au.

Железо как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности железной пластинки:

CuSO4 +Fe =FeSO4 +Cu.

Найдем избыток-недостаток.

ν CuSO4 ν Cu 0,5 50 0,025моль; 1000

ν Fe 565 0,089моль.

Значит,вреакциювступает0,025мольжелезаивыделяется0,025мольмеди. Грамм-атомная масса Fe 56 г, а Сu 64 г. По недостатку рассчитаем массы

растворяющегося железа и выделяющейся меди. m(Fe) = 0,025· 56 = 1,4 г; m(Cu) = 0,025 ·64 = 1,6 г.

Масса железной пластинки в конце реакции будет: 5 – 1,4 + 1,6 = 5,2 г.

Задание 2. В раствор CuSO4 опущена цинковая пластинка массой 10 г. После окончания реакции промытая и высушенная пластинка весит 9,9 г. Сколько граммов ZnSO4 образовалось?

Ответ: 16,1 г.

Решение

Цинк как более активный металл будет переходить в раствор, а медь как менее активный, будет откладываться на поверхности цинковой пластинки:

CuSO4 +Zn = ZnSO4 +Cu.

80