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

Таким образом, масса меди равна 6,4 г. Рассчитываем массу железа:

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

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

Пример 15.

В системе установилось равновесие:

2ÑÎ + Î2 P 2CO2.

Химические количества СО, О2 è ÑÎ2 в системе соответственно равны 1; 2 и 3 моль. Определите исходные химиче- ские количества оксида углерода (II) и кислорода.

n(Î2, исходн.) – ?

n1(ÑÎ) = n(ÑÎ2); n1(ÑÎ) = 3 (ìîëü);

n1(Î2) = 0,5n(ÑÎ2); n1(Î2) = 0,5 · 3 = 1,5 (ìîëü).

Исходные химические количества оксида углерода (II) и кислорода равны сумме их равновесных химических количеств и химических количеств этих веществ, вступивших в реакцию:

n(СО,исходн.) = n1(СО) + n(СО, равновесн.); n(СО,исходн.) = 3 + 1 = 4 (моль); n(О2,исходн.) = n1(Î2) + n(Î2,равновесн.); n(О2,исходн.) = 1,5 + 2 = 3,5 (моль).

Ответ: исходные химические количества оксида углерода (II) и кислорода соответственно равны 4 моль и 3,5 моль.

71

Пример 16.

Образец железа прореагировал с хлором. Другой образец железа такой же массы прореагировал с соляной кислотой. Оказалось, что масса хлора, вступившего в реакцию, больше массы HCl на 3,35 г. Определите массу железа в образце.

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ↑ .

Пусть химическое количество железа в образце равно х моль. Согласно уравнению реакции:

n(HCl) = 2n(Fe); n(HCl) = 2x. Выразим массу соляной кислоты:

m(HCl) = n(HCl) · M(HCl); m(HCl) = 2õ · 36,5 = 73 õ (ã).

Составим уравнение реакции взаимодействия железа и хлора: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3.

Согласно уравнению реакции:

n(Cl2) = 1,5n(Fe); n(Cl2) = 1,5x. Выразим массу хлора:

m(Cl2) = n(Cl2) · M(Cl2); m(Cl2) = 1,5õ · 71 = 106,5 õ (ã).

Согласно условию масса хлора, вступившего в реакцию, больше массы соляной кислоты на 3,35 г:

m(Cl2) – m(HCl) = 3,35.

В последнее уравнение подставим значения масс хлора и соляной кислоты:

106,5õ – 73õ = 3,35.

Решаем уравнение:

õ = n(Fe) = 0,1 ìîëü.

72

Находим массу железа:

m(Fe) = n(Fe) · M(Fe); m(Fe) = 0,1 · 56 = 5,6 (ã).

Ответ: масса железа равна 5,6 г.

Пример 17.

Смесь, содержащую магний и кремний, массы которых соответственно равны 48 г и 14 г, прокалили без доступа воздуха и затем обработали избытком соляной кислоты. Определите объем выделившегося газа.

Дано: Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия кремния и магния:

Si + 2Mg = Mg2Si.

С 0,5 моль кремния прореагирует 1 моль магния. Следовательно, Mg находится в избытке. Расчеты проводим по Si. Согласно уравнению реакции:

n(Mg2Si) = n(Si); n(Mg2Si) = 0,5 ìîëü.

Химическое количество магния, не вступившего в реакцию, равно разнице химических количеств магния в исходной смеси и прореагировавшего магния:

n1(Mg) = 2 – 1 = 1 (ìîëü).

Соляная кислота будет реагировать как с силицидом магния, так и с непрореагировавшим магнием.

Mg2Si + 4HCl = SiH4 ↑ + 2MgCl2.

73

В соответствии с уравнением реакции

n(SiH4) = n(Mg2Si); n(SiH4) = 0,5 ìîëü. Mg + 2HCl = H2 ↑ + MgCl2.

Из уравнения реакции следует, что

n(H2) = n1(Mg); n(H2) = 1 ìîëü.

Химическое количество газа, образовавшегося в результате реакции, равно сумме химических количеств силана и водорода:

n(ãàç) = n(SiH4) + n(H2); n(ãàç) = 0,5 + 1 = 1,5 (ìîëü).

Рассчитаем объем газа:

V(ãàç) = n(ãàç) · 22,4 äì3/ìîëü; V(ãàç) = 1,5 · 22,4 = 33,6 (äì3).

Ответ: объем газа равен 33,6 дм3.

Пример 18.

При термическом разложении нитрата одновалентного металла выделился газ объемом 4,48 дм3 (н.у.). Массовая доля кислорода в составе нитрата равна 47,52%. Определите массу разложившегося нитрата.

Дано: Решение:

ω (O) = 47,52% Для расчетов выберем образец нитрата V(газ) = 4,48 дм3 массой 100 г. Рассчитаем массу кисло-

рода в образце:

m(MeNO3) – ?

Формула нитрата одновалентного металла имеет вид МеNO3. Определим химическое количество нитрата в образце:

n(ÌåNO3) = 1/3n(O); n(ÌåNO3) = 2,97 : 3 = 0,99 (ìîëü).

74

Находим молярную массу нитрата:

Определим молярную массу металла:

M(Me) = M(MeNO3) – M(N) – 3M(O),

M(Me) = 101 – 14 – 48 = 39 (ã/ìîëü).

Молярную массу, равную 39 г/моль, имеет калий. Формула нитрата имеет вид: KNO3.

Запишем уравнение разложения нитрата калия: 2КNO3 = 2ÊNO2 + O2 ↑ .

Вычислим химическое количество кислорода:

Находим химическое количество нитрата калия. Согласно уравнению реакции:

n(ÊNO3) = 2n(O2); n(ÊNO3) = 2 · 0,2 = 0,4 (ìîëü).

Определяем массу нитрата:

m(ÊNO3) = n(ÊNO3) · M(ÊNO3); m(ÊNO3) = 0,4 · 101 = 40,4 (ã).

Ответ: масса нитрата равна 40,4 г.

Пример 19.

Какую массу картофеля нужно взять для получения 500 дм3 раствора этанола с массовой долей С2Í5ОН 40%? Выход этанола – 80%, массовая доля крахмала в картофеле – 20%, плотность раствора – 0,95 кг/дм3.

75

Находим массу этанола при 100% выходе:

Рассчитаем химическое количество этанола:

n(C2H5OH) = m(C2H5OH) , M(C2H5OH)

Запишем уравнение спиртового брожения глюкозы:

C6H12Î6 → 2C2H5ÎÍ + 2ÑÎ2. Согласно уравнению реакции

n(C6H12Î6) = 0,5n(C2H5ÎÍ); n(C6H12Î6) = 0,5 · 5160 = 2580 (ìîëü).

Глюкоза образуется в результате гидролиза крахмала:

(Ñ6Í10Î5)n + nH2O → nC6H12Î6. Согласно уравнению реакции:

n(Ñ6Í10Î5) = n(C6H12Î6); n(Ñ6Í10Î5) = 2580 моль. Вычисляем массу крахмала:

m(крахмал) = n(С6Í10Î5) · M(Ñ6Í10Î5); m(крахмал) = 162 · 2580 = 418000 (г) = 418 (кг).

Определяем массу картофеля:

76

Пример 20.

Цинк массой 13 г сплавили с серой массой 3,2 г. Затем к смеси добавили избыток соляной кислоты. Определите относительную плотность выделившегося газа по водороду.

Дано: Решение:

С 0,1 моль серы прореагирует 0,1 моль цинка. Следовательно, цинк находится в избытке.

Определяем химическое количество образовавшегося сульфида. Согласно уравнению реакции:

n(ZnS) = n(S); n(ZnS) = 0,1 ìîëü.

Нами определено, что в реакцию вступило 0,1 моль цинка, т.е. n1(Zn) = 0,1 ìîëü.

Химическое количество цинка, не вступившего в реакцию, равно разнице химических количеств цинка, взятого для реакции, и прореагировавшего цинка:

n2(Zn) = n(Zn) – n1(Zn); n2(Zn) = 0,2 – 0,1 = 0,1(ìîëü).

Соляная кислота будет реагировать с образовавшимся в результате первой реакции сульфидом цинка с выделением газа сероводорода:

ZnS + 2HCl = H2S ↑ + ZnCl2. Определим химическое количество сероводорода.

n(H2S) = n(ZnS); n(H2S) = 0,1 ìîëü.

Соляная кислота будет также взаимодействовать с непрореагировавшим цинком с образованием газообразного водорода:

Zn + 2HCl = H2 ↑ + ZnCl2.

77

Из уравнения реакции следует, что

n(H2) = n2(Zn); n(H2) = 0,1 моль. Рассчитаем массы сероводорода и водорода:

m(H2S) = n(H2S) · M(H2S); m(H2S) = 0,1 · 34 = 3,4(ã);

m(H2) = n(H2) · M(H2); m(H2) = 0,1 · 2 = 0,2 (ã).

Таким образом, газ, образовавшийся при взаимодействии соляной кислоты с сульфидом цинка и цинком, состоит из водорода и сероводорода. Вычислим его молярную массу:

Находим относительную плотность газа по водороду:

Ответ: относительная плотность газа по водороду равна 9.

Пример 21.

После прокаливания нитрата меди (II) массой 25 г масса твердого остатка составила 22,84 г. Определите объем (н.у.) кислорода, выделившегося при разложении нитрата меди.

Дано: Решение:

m(Cu(NO3)2) = 25 г Нитрат меди при прокаливании m(остаток) = 22,84 г разлагается по уравнению:

Пусть х _ химическое количество кислорода, выделившегося при разложении нитрата, тогда химическое количество оксида азота, выделившегося при разложении, равно 4х.

Выразим массы кислорода и оксида азота:

m(O2) = n(O2) · M(O2), m(O2) = 32õ;

m(NO2) = n(NO2) · M(NO2), m(NO2) = 4õ · 46 = 184õ.

78

Согласно уравнению реакции, уменьшение массы связано с выделением газов оксида азота и кислорода. Суммарная масса оксида азота и кислорода равна разнице масс нитрата меди и твердого остатка:

m(NO2) + m(O2) = 25 – 22,84 = 2,16 (ã).

Âпоследнее уравнение подставим значения масс кислорода

èоксида азота:

32х + 184x = 2,16. Решаем уравнение:

õ = n(Î2) = 0,01 (ìîëü).

Определяем объем кислорода:

V(O2) = n(O2) · 22,4 äì3/ìîëü; V(O2) = 0,01 · 22,4 = 0,224 (äì3).

Ответ: объем кислорода равен 0,224 дм3.

Пример 22.

При пропускании смеси пропана и пропина через бромную воду образовалось 18 г 1, 1, 2, 2–тетрабромпропана. На сгорание исходной смеси требуется 15,68 дм3 (н.у.) кислорода. Определите массовую долю пропина в исходной смеси.

Дано: Решение:

Согласно уравнению реакции:

n(C3H4) = n(C3H4Br4); n(C3H4) = 0,05 ìîëü.

Вычислим массу пропина в смеси:

m(Ñ3Í4) = n(Ñ3Í4) · M(Ñ3Í4), m(Ñ3Í4) = 0,05 · 40 = 2 (ã).

79

Определяем химическое количество кислорода, затраченного на сгорание пропина:

ÑÍ ≡ Ñ–ÑÍ3 + 4Î2 → 3ÑÎ2 + 2Í2О. Согласно уравнению реакции:

n1(Î2) = 4n(C3H4), n1(Î2) = 4 · 0,05 = 0,2 (ìîëü).

Рассчитаем его объем:

V1(O2) = n1(Î2) · 22,4 äì3/ìîëü; V1(O2) = 0,2 · 22,4 = 4,48 (äì3).

Находим объем кислорода, затраченного на сгорание пропана: V2(O2) = 15,68 – 4,48 = 11,2 (äì3).

Вычисляем его химическое количество:

Составим уравнение реакции горения пропана: СН3–ÑÍ2–ÑÍ3 + 5Î2 → 3ÑÎ2 + 4Í2Î.

Из уравнения реакции следует, что

n(C3H8) = 0,2n2(Î2), n(C3H8) = 0,2 · 0,5 = 0,1 моль. Находим массу пропана в смеси:

m(Ñ3Í8) = n(Ñ3Í8) · M(Ñ3Í8), m(Ñ3Í8) = 0,1 · 44 = 4,4 (ã).

Вычисляем массовую долю пропина:

Ответ: массовая доля пропина равна 31,25%

80