Химия. Решебник

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка (65 г) выделяется 1 г/моль атомов меди 64 г, т. е. масса уменьшается на 1 г. При этом образуется 1 г/моль ZnSO4 161 г.

Таким образом, при образовании 161 г ZnSO4, масса пластинки уменьшится на 1 г. По условию задачи, уменьшение массы цинковой пластинки составляет 10 – 9,9 = 0,1 г. Отсюда можно составить пропорцию:

при образовании 161 г ZnSO4 масса пластинки уменьшается на 1 г.; при образовании х г ZnSO4 масса пластинки уменьшается на 0,1 г;

x 161,41 0,1 16,1 г.

Задание 3. В раствор нитрата серебра погрузили медную пластинку массой 80 г. После полного вытеснения серебра масса пластинки увеличилась на 7,6 %. Сколько граммов нитрата серебра содержалось в растворе?

Ответ: 13,6 г.

Решение

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag.

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моль атомов меди 64 г выделяется 2 г/моль атомов серебра 216 г, т. е. масса должна увеличиться на 216 – 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO3 340 г.

Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г AgNO3, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %, которое равно:

m 80 7,6 6,08 г. 100

Отсюда можно составить пропорцию:

340 г AgNO3 увеличивают массу пластинки на 152 г; х г AgNO3 увеличивают массу пластинки на 6,08 г;

x 6,08 340 13,6 г.

152

Задание 4. При нагревании 4,2 г смеси Fe, FeO и Fe2O3 с водородом образовалось 3,08 г Fe. Если то же количество смеси обработать избытком раствора сульфата меди (II), то масса смеси увеличивается до 4,24 г. Сколько г Fe2O3 в исходной смеси?

Ответ: 3,2 г.

Решение

С водородом реагируют оксиды железа:

81

Fe2O3 + 3Н2 = 2Fe + 3Н2O;

FeO + Н2 = Fe + Н2O.

С избытком раствора сульфата меди (II) реагирует железо: CuSO4 +Fe =FeSO4 +Cu.

Раз масса смеси с 4,2 г увеличилась до 4,24 г, можем по приращению массы вычислить массу железа в исходной смеси:

4,24 – 4,2 = 0,04 г – приращение массы.

Грамм-атомная масса Fe равна 56 г, Сu 64 г, а разность масс составляет

64 – 56 =8 г.

56 г Fe увеличивают массу смеси на 8 г; x г Fe увеличивают массу смеси на 0,04 г;

x 0,048 56 0,28 г – масса Fe в исходной смеси.

Тогда масса Fe2O3 и FeO будет:

m(Fe2O3 и FeO) = 4,2 – 0,28 = 3,92 г.

Масса железа, которая образовалась из оксидов железа будет: 3,08 – 0,28 = 2,8 г.

Нам осталосьрешить задачунасмеси. Дляэтого обозначим массуFe2O3 в смеси через «x», а массу FeO «3,92 – x». Массу железа, образовавшуюся из Fe2O3 обозначимчерез«а»,амассужелеза,образовавшуюсяизFeOобозначимчерез«b».

М(Fe2O3) = 160 г/моль; М(FeO) = 72 г/моль.

a b 2,8; a 112160x ;

b 3,92 x 56;

72

12x 3,92 x 56 2,8.

160 72

Решив уравнение находим, что x 3,2.

82

Задание 5. В 67,3 мл раствора нитрата серебра плотностью 1,2 г/мл опустили медную пластинку массой 10 г. Найти процентное содержание (по массе) нитрата серебра в растворе после того как массапластинки увеличилась на 7,6 %. Известно также, что в реакцию при этом вступило 20 % нитрата серебра.

Ответ: 8,5 %.

Решение

Медь как более активный металл будет вытеснять серебро из раствора на поверхности медной пластинки:

Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag.

Из уравнения реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов меди (64 г) выделяется2 г/моль атомов серебра (216 г), т. е. масса должна увеличиться на 216 – 64 = 152 г. При этом в реакцию вступают 2 г/моль AgNO3 (340 г).

Таким образом, при вступлении в реакцию 340 г AgNO3, масса пластинки увеличится на 152 г. По условию задачи, увеличение массы медной пластинки составляет 7,6 %, что составляет:

m 10 7,6 0,76 г. 100

Отсюда можно составить пропорцию:

вступление в реакцию 340 г AgNO3 увеличивает массу пластинки на 152 г; вступление в реакцию x г AgNO3 увеличивают массу пластинки на 0,76 г.

m(Cu(NO3)2) = 0,005·188 = 0,94 г.

Масса исходного раствора AgNO3:

m(раствора) = 67,3 ·1,2 = 80,76 г.

Если в реакцию вступили 1,7 г AgNO3, и это составляет по условию задачи 20 %, то оставшиеся в растворе 80 % составят:

AgNO 3 1,72080 6,8 г .

Новая масса раствора:

m(раствора) = 80,76 – 1,7 + 0,94 = 80 г;

ω раствора 6,7 100 8,5 %.

80

83

Задание 6. В раствор, содержащий 3,2 г безводного сульфата меди и 6,24 г безводного сульфата кадмия, погрузили цинковую пластинку. Определить на сколькоувеличитсямассапластинки,еслиполностьювытеснитьмедьикадмий.

Ответ: 1,39 г.

Решение

CuSO4 +Zn = ZnSO4 +Cu;

CdSO4 +Zn = ZnSO4 +Cd; А(Cu) = 64 г/атом; М(CuSO4) = 160 г/моль; А(Cd) = 112 г/атом; М(CdSO4) = 208 г/моль; А(Zn) = 65 г/атом.

Из уравнений реакции видно, что при растворении 1 г/моля атомов цинка 65 г выделяется 1 г/моль атомов меди 64 г, т. е. масса уменьшается на 1 г. Образование 1 моля атомов кадмия сопровождается увеличением массы пластинки на 112 – 65 = 47 г. Отсюда можно составить пропорции:

вступление в реакцию 160 г CuSO4 уменьшает массу пластинки на 1 г; вступление в реакцию 3,2 г CuSO4 уменьшает массу пластинки на x г.

x 3160,2 1 0,02 г.

Вступление в реакцию 208 г CdSO4 увеличивает массу пластинки на 47 г. Вступление в реакцию 6,24 г CdSO4 увеличивает массу пластинки на x г.

x 6,24 47 1,41г.

208

Масса цинковой пластинки увеличится 1,41 – 0,02 = 1,39 г.

Задание 7. Железную сетку массой 10 г опустили в 200 г 20 % раствора сульфата меди. Когда реакция прошла на 10 %, сетку вынули, промыли водой и высушили. Определить массу сетки после реакции и концентрацию оставшегося раствора медного купороса.

Ответ: 10,2 г; 28,15 %.

Решение

84

M CuSO4 160 г/моль;

А(Cu) = 64 г/атом; А(Fe) = 56 г/атом;

ν CuSO4 ν Cu ν Fe 1604 0,025 моль; m(Cu) = 64·0,025 = 1,6 г – выделилось из раствора; m(Fe) = 56 ·0,025 = 1,4 г – перешел в раствор; m(пластинки) = 10 – 1,4 + 1,6 = 10,2 г;

М(CuSO4∙5Н2О) = 250 г/моль;

m(раствора) = 200 – 0,2 = 199,8 г – конечного раствора;

ω раствора 56,25 100 28,15 %. 199,8

Задание 8. Железная пластинка массой 100 г погружена в раствор медного купороса. Покрытую медью пластинку промыли, высушили и снова взвесили. Вес ее оказался равным 101,3 г. Сколько меди отложилось на пластинке?

Ответ: 10,4 г.

Решение

CuSO4 +Fe =FeSO4 +Cu.

Решим задачу наиболее легким путем.

Аr(Cu) = 64;

Аr(Fe) = 56.

Видно, что переход 56 г железа в раствор сопровождается выделением из раствора 64 г меди. При этом приращение массы пластинки составляет 8 г. По условию задачи, приращение массы пластинки составляет:

101,3 – 100 = 1,3 г.

Тогда легко составить пропорцию:

при отложении 64 г Cu масса пластинки увеличивается на 8 г; при отложении х г Cu масса пластинки увеличивается на 1,3 г.

x 64 1,3 10,4 г. 8

85

XI. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Задание 1. Сколько σ- и π-связей в молекуле пропина:

1) 2σ и 2π; 2) 3σ и 3π; 3) 4σ и 2π; 4) 6σ и 2π.

Ответ: 4) 6σ и 2π.

Решение

В молекуле пропина имеются 2π-связи, расположенные между углеродами стройной связью и 6σ-связей: в двух С–С связях и 4-х С–Н связях.

Задание 2. Сколько изомерных карбоновых кислот имеет соединение со-

Ответ: 3) 4.

Решение

Соединение состава С4Н9СООН имеет 4 изомерные карбоновые кислоты: пентановая кислота; 2-метилбутановая кислота; 3-метилбутановая кислота; 2,2-диметилпропановая кислота.

Задание 3. Какой тип гибридизации имеет второй атом углерода прямой

Решение

Атом углерода, участвующий в образовании двойной связи, находится в состоянии sp2-гибридизации.

Задание 4. Какой тип гибридизации имеет второй атом углерода в моле-

Решение

Атом углерода, участвующий в образовании тройной связи, находится в состоянии sp-гибридизации.

Задание 5. Какой тип гибридизации имеет второй атом углерода прямой

Решение

Атом углерода, участвующий в образовании простой (одинарной) связи находится в состоянии sp3-гибридизации.

86

Задание 6. Найти формулу предельного углеводорода, при полном хлорировании которого объем израсходованного хлора в 1,5 раза больше объема ки-

Ответ: 4) C5H12.

Решение

Запишем уравнения протекающих реакций:

Учитывая условие задачи, можем составить уравнение:

2n 2 3n 1 1,5; 2

n = 5 – это пентан C5H12.

Задание 7. Объем смеси некоторого газообразного предельного углеводорода с кислородом, нужным для его сгорания, в два раза больше объема, получающегося после сгорания углекислого газа. Найти формулу углеводорода.

1) С2H6; 2) C3H8; 3) C4H10; 4) C5H12.

Ответ: 2) C3H8.

Решение

Запишем уравнение реакции сгорания предельного углеводорода:

СnН2n 2 3n2 1 O2 nCO2 n 1 H2O.

Учитывая условие задачи, можем составить уравнение:

n = 3 – это пропан C3H8.

Задание 8. Экспериментально найдено, что органическое соединение с молекулярной массой 200 а.е.м. содержит от 20 до 25 % кислорода. Сколько граммов кислорода будет содержаться в трех молях указанного органического

Ответ: 3) 144.

87

Решение

Допустим, что органическое соединение содержит около 22,5 % кислорода. Найдем приблизительную массу кислорода в неизвестном соединении:

m O 200 22,5 45. 100

Так как грамм-атомная масса кислорода равна 16 г, то 1 моль органического соединения будет содержать 3 атома кислорода, а 3 моля органического соединения будут содержать 9 атомов.

Отсюда получаем: m O 9 16 144 г.

Задание 9. При сгорании 2 л паров органического вещества расходуется 3 л кислорода и получается 2 л углекислого газа и 4 л воды. Все объемы измерялись при одинаковых условиях. Найти формулу органического вещества.

1) С2Н4О2; 2) CH4O; 3) (CH3)2O; 4) C3H7OH. Ответ: 2) CH4O.

Решение

Обозначим органическое вещество CxHyOz и напишем реакцию его горения, расставим коэффициенты согласно условию задачи:

2CxHyOz + 3О2 =2СO2 + 4H2O.

Отсюда видно, что x = 1; y = 4; z = 1. Уравнение горения органического вещества будет иметь вид:

2CH4O+ 3О2 =2СO2 + 4H2O.

Задание 10. Объем смеси некоторого газообразного этиленового углеводорода с необходимым для его полного сгорания количеством кислорода в 2 раза большеобъемаполучающегося углекислого газа. Найти формулууглеводорода.

1) С2Н4; 2) C3H6; 3) C4H8; 4) C5H10Ответ. : 1) С2Н4.

Решение

Запишем уравнение реакции сгорания предельного углеводорода:

СnН2n + 1,5nО2 =nСO2 +nH2O.

Учитывая условие задачи, можем составить уравнение: 1 + 1,5n =2n;

n = 2 – это этилен C2H4.

Задание 11. Смешали 40 мл некоторого углеводорода с 400 мл кислорода (избыток) и подожгли. После приведения газов к первоначальным условиям

88

(вода конденсируется) объем их составил 300 мл, из которых 200 мл поглощено щелочью при пропускании через неё газов. Найти формулу углеводорода.

1) С2Н4; 2) C3H6; 3) C4H8; 4) C5H10Ответ. : 4) C5H10.

Решение

Запишем уравнение реакции сгорания углеводорода:

CxHy x 2y O2 xCO2 2y H2O.

Согласно условию задачи, кислород взят в избытке, значит весь углеводород (40 мл) вступил в реакцию. Не вступивший в реакцию избыток кислорода и образовавшийся углекислый газ занимают объем 300 мл. Из них 200 мл поглощаются щелочью – это углекислый газ. Оставшиеся 100 мл – избыток кислорода, не вступивший в реакцию. Таким образом, в реакцию вступили 40 мл углеводорода с 300 мл кислорода и образовалось 200 мл углекислого газа. Разделив на меньшую цифру 40, мы можем расставить коэффициенты в реакции:

CxHy + 7,5О2 = 5СO2 + 5H2O.

Отсюда видно, что x = 5; y = 10 – этопентен C5H10.

89

Задание 16. В состоянии sp2-гибридизации находится хотя бы один атом

Решение

Органические вещества пентан и 2-метилбутан являются структурными изомерами по определению.

Задание20.Органическиевещества1,2дихлорпентани2,3дихлоргексан–это:

Ответ: 1) гомологи.

Решение

Органические вещества 1,2 дихлорпентан и 2,3 дихлоргексан являются гомологами по определению.

Задание 21. Для сжигания 7 г ацетиленового углеводорода потребовалось 15,68 л кислорода. Выведите формулу алкина.

Ответ: С3Н4.

Решение

Горение алкина:

СnH2n-2 3n 1 nCO2 n 1 H2O; 2O2

n O2 1522,68,4 0,7 моль.

90