Экспресс-курс по химии для подготовки к централизованному тестированию и экзамену

Рассчитываем массовую долю KBr в исходной смеси:

ω(KBr) = mm(смесь)(KBr) 100%; ω(KBr) = 16,511,9 100 = 72,1%.

Ответ: массовая доля бромида калия равна 72,1%.

Пример 8.

Смесь силиката натрия и карбоната натрия растворили в воде. Затем к раствору добавили избыток соляной кислоты. В результате реакции образовалось 0,2 моль газа и 7,8 г осадка. Определите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.

Рассчитаем химическое количество кремниевой кислоты:

n(H2SiO3 ) = m(H2SiO3 ) ; M(H2SiO3 )

n(H2SiO3 ) = 7,878 = 0,1 ìîëü.

В соответствии с уравнением реакции

n(Na2SiO3) = n(H2SiO3); n(Na2SiO3) = 0,1 (ìîëü).

Рассчитаем массу силиката натрия:

m(Na2SiO3) = n(Na2SiO3) · M(Na2SiO3); m(Na2SiO3) = 0,1 · 122 = 12,2 (ã).

Соляная кислота с образованием газа – оксида углерода (IV) – реагирует с карбонатом натрия:

Na2ÑO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + ÑÎ2 ↑

61

В соответствии с уравнением реакции

n(Na2ÑO3) = n(ÑO2); n(Na2ÑO3) = 0,2 ìîëü.

Рассчитаем массу карбоната натрия:

m(Na2ÑO3) = n(Na2ÑO3) · M(Na2ÑO3); m(Na2ÑO3) = 0,2 · 106 = 21,2 (ã).

Рассчитаем массу исходной смеси:

m(смесь) = m(Na2ÑO3) + m(Na2SiO3); m(смесь) = 21,2 + 12,2 = 33,4 (г).

Определим массовую долю карбоната натрия в исходной смеси:

ω(Na2CO3 ) = m(Na2CO3 ); m(смесь)

ω(Na2CO3 ) = 33,421,2 ãã = 0,635 èëè 63,5%.

Ответ: массовая доля равна 63,5%.

Пример 9.

Массовая доля атомарного кислорода в газовой смеси, состоящей из оксида серы (IV) и оксида углерода (IV), равна 0,6. Рассчитайте относительную плотность газовой смеси по гелию.

Определяем химическое количество атомарного кислорода в образце:

n(O) = m(O) ; n(O) = 60 = 3,75 (ìîëü). M(O) 16

62

преобразуем уравнение:

n(ÑÎ2) + n(SO2) = 0,5 (n1(O) + n2 (O)).

Подставим в уравнение значение химического количества кислорода в смеси:

n(ÑÎ2) + n(SO2) = 0,5 · 3,75 = 1,875 (ìîëü).

Химическое количество газа равно сумме химических коли- честв оксидов углерода и серы:

n(ãàç) = n(ÑÎ2) + n(SO2); n(ãàç) = 1,875 (ìîëü).

Рассчитываем молярную массу газовой смеси:

M(ãàç) = mn(ãàç)(ãàç); M(ãàç) = 1,875100 = 53,3 (ã/ìîëü).

Находим относительную плотность газовой смеси по гелию:

DHe = MÌ(ãàç)(He); DHe = 53,34 = 13,3.

Ответ: относительная плотность газа по гелию равна 13,3.

Пример 10.

Коэффициент растворимости нитрата серебра при 30 °C равен 274,5 г. При охлаждении насыщенного при 30 °С раствора этой соли массой 200 г до 0 °С выпал осадок массой 81,3 г. Определите коэффициент растворимости нитрата серебра при 0 °С.

63

Дано: Решение:

s(30 °C) = 274,5 г Определяем массу насыщенного при 30 °С m(осадок) 81,3 г раствора нитрата серебра, содержащего

100 ã âîäû è 274,5 ã AgNO3:

s(0 °C) – ?

m(ð-ð) = 274,5 + 100 = 374,5 (ã).

Затем рассчитаем массу нитрата серебра в насыщенном при 30 °С растворе массой 200 г:

x = m1(AgNO3 ) = 274,5 200 = 146,6 (ã). 374,5

Рассчитываем массу воды в насыщенном при 30 °С растворе нитрата серебра массой 200 г:

m(H2Î) = m1(раствор, 30 °C) – m1(AgNO3); m(H2Î) = 200 – 146,6 = 53,4 (ã).

Находим массу растворенного нитрата серебра после охлаждения 200 г раствора:

m2(AgNO3) = m1(AgNO3) – m(осадок); m2(AgNO3) = 146,6 – 81,3 = 65,3 (ã).

Определяем растворимость нитрата серебра при 0 °С в 100 г воды. Для этого составляем пропорцию:

в 53,4 г воды растворяется 65,3 г AgNO3 â 100 ã – õ ã AgNO3

x = s(0 °C) = 65,3 100 = 122,2 (ã). 53,4

Ответ: коэффициент растворимости нитрата серебра при 0 °С равен 122,2 г.

Пример 11.

Какую массу оксида серы (VI) нужно растворить в 100 г воды, чтобы получить раствор серной кислоты с массовой долей H2SO4 49%?

64

Дано: Решение:

m(Í2О) = 100 г При растворении оксида серы (VI) ω (H2SO4) = 49% в воде образуется серная кислота:

Пусть х _ химическое количество оксида серы, необходимое для получения кислоты.

Согласно уравнению реакции

n(H2SO4) = n(SO3); n(H2SO4) = х моль. Выразим массы оксида серы и серной кислоты:

m(SO3) = n(SO3) · M(SO3); m(SO3) = 80x; m(H2SO4) = n(H2SO4) · M(H2SO4); m(H2SO4) = 98x.

В уравнение

ω(H2SO4 ) = m(H2+SO4 ) 100% m(H2O) m(SO3 )

подставим известные значения:

49 = 98x 100%.

100 + 80x

Решаем уравнение:

õ = 0,83 ìîëü; n(SO3) = 0,83 моль. Рассчитываем массу оксида серы:

m(SO3) = n(SO3) · M(SO3); m(SO3) = 80 · 0,83 = 66,4 (ã).

Ответ: масса оксида серы равна 66,4 г.

65

Расчеты по химическим уравнениям

Пример 12.

Через раствор, содержащий гидроксид натрия массой 4 г, пропустили сероводород массой 2,55 г. Определите химиче- ское количество образовавшегося гидросульфида натрия.

Определяем химическое количество сероводорода, необходимое для получения сульфида натрия из 0,1 моль гидроксида натрия:

2NaOH + H2S = Na2S + 2H2O. Согласно уравнению реакции:

n1(H2S) = 0,5n(NaOH); n1(H2S) = 0,5 · 0,1 = 0,05 (ìîëü).

Определяем химическое количество сульфида натрия, которое можно получить при 100% выходе из 0,1 моль гидроксида натрия.

Согласно уравнению реакции

n(Na2S) = 0,5n(NaOH); n(Na2S) = 0,5 · 0,1 = 0,05 (ìîëü).

Нами определено, что из 0,1 моль гидроксида натрия можно получить 0,05 моль сульфида натрия, для этого потребуется 0,05 моль сероводорода. Через раствор гидроксида натрия пропустили 0,075 моль сероводорода. Следовательно, сероводород взят в избытке. Избыток сероводорода равен:

n2(H2S) = n(H2S) – n1(H2S); n2(H2S) = 0,075 – 0,05 = 0,025 (ìîëü).

66

Избыток сероводорода будет взаимодействовать с полученным сульфидом натрия с образованием кислой соли:

Na2S + H2S = 2NaHS.

С 0,025 моль сероводорода, согласно уравнению, прореагирует 0,025 моль сульфида натрия. Следовательно, сульфид натрия взят в избытке, расчет проводим по сероводороду.

Согласно уравнению реакции

n(NaHS) = 2n2(Í2S); n(NaHS) = 2 · 0,025= 0,05 (ìîëü).

Ответ: химическое количество гидросульфида натрия равно 0,05 моль.

Пример 13.

Через раствор, содержащий 7,4 г гидроксида кальция, пропустили газ, образовавшийся в результате действия избытка соляной кислоты на раствор карбоната калия (массовая доля _ 40%, плотность _ 1,414 ã/ñì3, объем _ 36,6 ñì3). Определите массу образовавшегося осадка.

ω(K2CO3 ) m(раствора) m(K2CO3 ) = 100% ;

m(K2CO3 ) = 40 51,75 = 20,7 (ã). 100

Вычислим химическое количество карбоната калия:

n(K2CO3 ) = m(K2CO3 ) ; M(K2CO3 )

n(K2CO3 ) = 20,7138 = 0,15 ìîëü.

67

Запишем уравнение реакции взаимодействия карбоната калия и соляной кислоты:

Ê2ÑÎ3 + 2HÑl = 2ÊCl + CO2 ↑ + H2O.

Согласно уравнению реакции:

n(ÑÎ2) = n(Ê2ÑÎ3); n(ÑÎ2) = 0,15 моль. Рассчитаем химическое количество гидроксида кальция:

m(Ca(OH) ) n(Ca(OH)2 ) = 2 ; M(Ca(OH)2 )

n(Ca(OH)2 ) = 7,474 = 0,1 (ìîëü).

Запишем реакцию образования карбоната кальция в результате взаимодействия гидроксида кальция и оксида углерода:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 ↓ + H2O.

Определяем химическое количество оксида углерода (IV), необходимое для получения карбоната кальция из 0,1 моль гидроксида кальция. Из уравнения реакции следует, что

n1(ÑÎ2) = n(Ñà(ÎÍ)2); n1(ÑÎ2) = 0,1 ìîëü.

Определяем химическое количество карбоната кальция, которое можно получить при 100% выходе из 0,1 моль гидроксида кальция. В соответствии с уравнением реакции

n(ÑàÑÎ3) = n(Ñà(ÎÍ)2; n(ÑàÑÎ3) = 0,1 ìîëü.

Нами определено, что из 0,1 моль гидроксида кальция можно получить 0,1 моль карбоната кальция, для этого потребуется 0,1 моль оксида углерода (IV). Через раствор гидроксида кальция пропустили 0,15 моль оксида углерода. Следовательно, он взят в избытке. Рассчитаем его избыток:

n2(ÑÎ2) = n(ÑÎ2) – n1(ÑÎ2); n2(ÑÎ2) = 0,15 – 0,1 = 0,05 ìîëü.

68

Поскольку оксид углерода взят в избытке, карбонат кальция будет с ним реагировать с образованием растворимого в воде гидрокарбоната кальция по уравнению:

ÑàÑÎ3 + ÑÎ2 + H2Î = Ñà(HÑÎ3)2.

Находим химическое количество карбоната кальция, растворившегося в результате данной реакции. Согласно реакции:

n1(ÑàÑÎ3) = n2(ÑÎ2); n1(ÑàÑÎ3) = 0,05 ìîëü.

Находим химическое количество карбоната кальция в составе нерастворившегося осадка:

n2(ÑàÑÎ3) = n(ÑàÑÎ3) – n1(ÑàÑÎ3); n2(ÑàÑÎ3) = 0,1 – 0,05 = 0,05 ìîëü.

Определяем массу осадка:

m(CaCO3) = n2(ÑàÑÎ3) · M(CaCO3); m(CaCO3) = 0,05 · 100 = 5 ã.

Ответ: масса осадка равна 5 г.

Пример 14.

В раствор сульфата меди (II) опустили железные опилки массой 10 г. К окончанию реакции масса металла составила 10,8 г. Определите массу железа, вступившего в реакцию, и массу образовавшейся меди.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.

В результате реакции железо растворяется, и на опилки осаждается медь. Следовательно, изменение массы металла равно разности масс восстановленной меди и прореагировавшего железа:

∆m = m2(Cu) – m2(Fe); ∆m = 10,8 – 10 = 0,8 (ã).

69

Значит, m2(Cu) – m2(Fe) = 0,8 г. Отсюда следует, что

m2(Cu) = 0,8 + m2(Fe).

Пусть х _ масса железа, вступившего в реакцию, тогда масса восстановленной меди равна (0,8 + x).

Выразим химические количества железа и меди:

Согласно уравнению химической реакции n(Fe) = n(Cu).

В последнее уравнение подставим значения химических количеств железа и меди:

x = 0,8 + x. 56 64

Решаем уравнение: х = m2(Fe) = 5,6 г. Рассчитываем массу меди:

m2(Cu) = 0,8 + m(Fe); m2(Cu) = 0,8 + 5,6 = 6,4 (ã).

Ответ: масса железа – 5,6 г, масса меди – 6,4 г.

Способ 2.

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

∆m = m2(Cu) – m2(Fe); ∆m = 10,8 – 10 = 0,8 ã.

Из уравнения реакции следует, что в результате осаждения 1 моль меди (или 64 г) растворится 1 моль железа (или 56 г). Следовательно, изменение массы пластинки составит 8 г (64 – 56г).

Составим пропорцию:

при осаждение 64 г меди изменение массы пластинки равно 8 г;

70