Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Алгоритм решения задач по химии. Часть 1. Практикум. Учебное пособие
.pdf
43
43
43
NH NO
252,6 г
NH NO = = = 3,16 моль;
NH NO 80 г/моль
m
ν
M
3 4 3
3 3 3
HNO = NH NO = 3,16 моль;
HNO = HNO HNO = 3,16 моль 63 г/моль = 199 г.
νν
m νM
3
m HNO
Ответ:
= 199 г.
Задачи для самостоятельного решения
1. При взаимодействии 50 г карбоната калия с хлороводородной кислотой, взятой в избытке, было получено 50 г хлорида
калия. Сколько это составляет от теоретически возможного выхода?
Ответ: 92 %.
2. При электролизе 40 моль воды получили 620 г кислорода. Каков процент выхода кислорода от теоретически возможного?
Ответ: 97 %.
3. В производстве алюминия на каждую тонну алюминия
расходуется 2 т оксида алюминия. Вычислите выход алюминия
(в процентах).
Ответ: 94 %.
4. Сколько (по массе) требуется угля, содержащего 95 %
углерода, для получения 1000 м водяного газа
С + Н2О = СО + Н2, если потери в производстве составляют 3 %?
Ответ: 290,5 кг.
5. Какая масса алюминия может быть получена из 500 кг
глинозема, содержащего 95 % мас. оксида алюминия, если выход составляет 98 % теоретического?
Ответ: 245, 98 кг.
6. Какая масса кокса, содержащего 98 % мас. углерода,
требуется для получения оксида углерода (II), расходуемого на
восстановление 1 т оксида железа (III), считая общие потери в
производстве 20 %?
Ответ: 287 кг.
31
7. Из 65 кг поваренной соли, содержащей 90 % мас. хлорида натрия, при взаимодействии с достаточным количеством
серной кислоты было получено 34 кг хлорида водорода. Рассчитайте выход хлорида водорода в процентах от теоретически
возможного.
Ответ: 65 %.
8. Какая масса потребуется известняка, содержащего 80 %
карбоната кальция, для получения 112 кг оксида кальция, если
выход составляет 85 % от теоретического.
Ответ: 293,75 кг.
7. ВЫВОД ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
ПО ПРОДУКТАМ РЕАКЦИИ
В задачах данного типа даны количества продуктов реак-
ции, а не количественный состав вещества, как в теме 3, рассмотренной ранее.
Алгоритм решения задач
1. Запишите по условию задачи схему реакции.
2. Определите по продуктам реакции качественный состав ис-
комого вещества.
3. Определите количество каждого элемента, входящего в со-
став искомого вещества (кроме кислорода).
4. Сравнив массу сгоревшего вещества и сумму масс элементов,
образующих искомое вещество, определите наличие кислорода в искомом веществе и его количество.
5. По найденному количественному составу выведите простейшую и молекулярную формулы.
Задача 1.
При окислении кислородом 34 г газообразного вещества образовалось 28 г азота и 54 г воды. Плотность сгоревшего вещества
по воздуху равна 0,586. Определить формулу сгоревшего вещества.
32
Решение.
28 6
х : у : 2 : 6 1: 3.
14 1
xy
возд
M(N Н)
D = ;
М(возд)
х у возд
M(N H ) = D М(возд.) = 0,586 29 г/моль = 17 г/моль.
1) Запишем схему реакции:
вещество + O2 → N2 + H2O.
2) Определим качественный состав сгоревшего вещества. Так
как в правой части уравнения есть азот и водород, то сгоревшее
вещество обязательно содержит эти элементы, а кислород предположительно:
NxHyOz + O2 → N2 + H2O.
3) Определим количество водорода и азота в сгоревшем веще-
стве. Водород содержится в воде:
Mr(H2O) = 18 а. е. м.,
М (H2O) = 18 г/моль,
18 г H2O - 2 г (Н),
54 г H2O - Х г (Н), m(H) = 6 г,
по условию m(N) = 28 г.
4) Содержится ли кислород в сгоревшем веществе?
m(NxHy)= m(N) + m(H) = 28 г + 6 г = 34 г.
Известно, что кислородом было окислено 34 г газообразного
вещества, значит, в этом веществе кислорода не было.
5) NxHy.
NH3 - простейшая формула.
6) D
= 0,586.
возд
33
7) M(NH3)= 17 г/моль, поэтому NH3 истинная формула.
M (CO2) = 44 г/моль,
44 г СO2 - 12 г С,
0,33 г CO2 – X г C,
X = 0,090 г ( C ),
М(H2O)= 18 г/моль,
18 г H2O – 2 г H,
0,135 г H2O – X г H,
X = 0,015 г ( H ).
Ответ: формула вещества NH3.
Задача 2.
Определить формулу вещества, зная, что при сжигании 0,145 г
его было получено 0,33 г углекислого газа и 0,135 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 29.
Решение.
1) Запишем схему реакции:
вещество + O2 → СО2 + H2O.
0, 145 г 0,33 г 0,135г
2) Определим качественный состав сгоревшего вещества. Сго-
ревшее вещество обязательно должно содержать углерод и водорпод, а кислород - предположительно:
СхН
yOz
+ O
→ CO2 + H2O,
2
3) Определим количество водорода и углерода в сгоревшем ве-
ществе:
4) Содержится ли кислород в сгоревшем веществе?
m(СxHy)= m(С) + m(H) = 0,090 г + 0,015 г = 0,105 г.
По условию масса сгоревшего вещества 0,145 г , значит, вещество содержало кислород.
m( O ) = 0,145 – 0,105 = 0,04 (г).
5) CxHyOz.
34
0,09 0,015 0,04
: : : : 0,0075:0,015:0,0025 3:6:1.
12 1 16
х у z
C3H6O - простейшая формула.
2
xy
H
2
M(C Н O)
D = = 29;
М(H )
2
х у z H 2
M(C H O ) = D М(H ) = 29 2 г/моль = 58 г/моль.
6)
7) M(С
O) = 58 г/моль, поэтому С
3Н6
O истинная формула.
3Н6
Ответ: формула вещества С
3Н6
O.
Задачи для самостоятельного решения
1. При сжигании 0,7 г вещества образовалось 0,05 моль
углекислого газа и 0,05 моль воды. 0,1 г паров этого вещества
(при н. у.) занимает объем 32 см3. Определите молекулярную
формулу этого вещества.
Ответ: C5H
10.
2. Определите молекулярную формулу оксида хлора, если
при его разложении получается 0,1 дм3 кислорода и 0,05 дм3
хлора (н. у.). Плотность но воздуху этого оксида 2,34.
Ответ: ClO
2.
3. При нагревании 1,225 г вещества выделилось
0,336 дм3 кислорода (н. у.) и образовалось 0,745 г хлорида ка-
лия. Определите формулу исходного вещества.
Ответ: КСlO3.
4. При сжигании 6,2 г соединения кремния с водородом
получено 12 г оксида кремния (IV), плотность сгоревшего вещества по воздуху 2,14. Выведите молекулярную формулу сгоревшего вещества.
Ответ: Si2H6.
5. При соединении 1 г фосфора с кислородом было полу-
чено 2, 29 г оксида фосфора. Какова формула оксида фосфора.
Ответ: Р2О
.
5
35
6. При полном сжигании 7,98 г некоторого вещества по-
раств.в-ва раств.в-ва
раств.в-ва
раствора растворителя раств.в-ва
= =
+
mm
ω
m m m
лучилось 2, 35 л углекислого газа, взятого при н.у., и 13, 4 г сернистого газа. Установите простейшую формулу этого вещества.
Ответ: СS
2.
7. Выведите формулу кристаллогидрата хлорида бария
BaCI2·X H2O, зная, что 36, 6 г соли при прокаливании теряют
5,1 г воды.
Ответ: ВаС1
∙ 2 H2O.
2
8. При обезвоживании 4,3 г кристаллической соды
Na
∙XH2O осталось 1,6 г вещества. Выведите формулу кри-
2СО3
сталлогидрата.
Ответ: N а
2СО3
∙ 10 Н2О.
9. 200 г неизвестного вещества прокалили с углем, при
этом образовалось 36, 8 г оксида углерода (IV) и 173, 2 г свинца.
Выведите формулу взятого вещества.
Ответ: РbO2.
8. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА МАССОВУЮ ДОЛЮ
РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ
Массовая доля растворенного вещества представляет со-
бой отношение массы растворенного вещества к общей массе
раствора. Для двухкомпонентного раствора (раствор, состоящий
из растворителя и растворенного вещества) справедливо следующее выражение:
.
Массовую долю выражают в долях единицы или в процентах
(например, ω = 0,05 или 5 %).
Расчеты при разбавлении и смешении двух растворов или
других веществ удобно проводить с применением правила креста, которое можно представить следующей схемой:
36
ω 1 (ω - ω 2)
ω
ω 2 (ω
1
- ω)
В точке ω пересечения прямых записывают содержание
вещества в смешенном растворе (в смеси) ω (%). Содержание
веществ в исходных смешиваемых растворах ω
зывают с левой стороны креста, причем ω
1
1
> ω
. Разница ω
2
и ω
(в %) ука-
2
1
– ω
соответствует количеству частей раствора с массовой долей
ω
(%), необходимого для смешения с ω – ω 2 частями раствора
2
с массовой долей ω
нии раствора водой ω
сталлического вещества ω
(%) разбавляемого раствора. При разбавле-
1
= 0 %, при соединении раствора и кри-
воды
= 100 %.
вещества
Алгоритм решения задач
1. Запишите формулу для расчета массовой доли растворенного
вещества.
2. Определите, какие величины из формулы даны в условии за-
дачи (масса растворенного вещества, масса раствора, масса
растворителя, массовая доля).
3. Выразите из формулы ту величину, которую можно вычис-
лить, используя известные величины по условию задачи.
4. Выполняя дальнейшие расчеты, помните, что при добавлении
вещества в раствор, увеличивается масса растворенного вещества, масса раствора и массовая доля вещества. При добавлении растворителя в раствор (чаще всего воды) увеличивается масса раствора, уменьшается массовая доля вещества,
а масса вещества не меняется. При нагревании или кипячении растворов вода испаряется и масса раствора уменьшается, массовая доля вещества увеличивается, а масса вещества
не меняется.
5. Проанализируйте полученный ответ.
37
24
24
р-ра
(Н SO )
(Н SO ) =
m
ω
m
24
2 2 4
раствора
H SO
160 г
H SO = = = 0,533
300 г
m
ω
m
Задача 1.
Из 400 г раствора с массовой долей серной кислоты 40 % выпариванием удалили 100 г воды. Вычислить массовую долю H2SO4
в оставшемся растворе.
Решение.
Запишем формулу для расчета массовой доли серной кислоты:
.
Определим массу серной кислоты в растворе до выпаривания:
m(H2SO4) = ω1(H2SO4) ∙ m
= 0,4 · 400 г = 160 г.
р-ра
После выпаривания масса раствора изменилась:
m
1р-ра
= m
− m(H2O) = 400 – 100 = 300 г.
р-ра
При этом масса растворенного вещества осталась неизменна.
Вычислим массовую долю серной кислоты в оставшемся растворе после выпаривания:
или 53,3 %.
Ответ: после выпаривания массовая доля серной кислоты со-
ставила 53,3 %.
Задача 2.
Определить массовую долю соли, полученной при смешении
раствора объемом 40 см
3
с массовой долей азотной кислоты 0,2
и плотностью 1,12 г/ см3 с раствором объемом 36 см3 с массовой долей гидроксида натрия 0,15 и плотностью 1,17 г/см3.
38
A B C
: : : : 0,0075:0,015: 0,0025 3:6:1.
Ar A Ar Ar
m m m
х у z
(NaOH) 6,32 г
NaOH = = = 0,158 моль.
(NaOH) 40 г/моль
m
ν
M
Решение.
Запишем уравнение реакции HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O.
Определим массу раствора HNO3:
m
(HNO3) = V
р-ра
(HNO3) ∙ ρ = 40 см3∙ 1,12 г/ см3= 44,8 г.
р-ра
Найдем массу HNO3:
m(HNO3) = m
(HNO3) ∙ ω(HNO3) = 44,8 ∙ 0,2 = 8,96 г.
р-ра
Вычислим количество вещества HNO3:
Подобным образом найдем массу и количество гидроксида
натрия в растворе:
m
(NaOH) = V
р-ра
(NaOH) ∙ ρ = 36 см3 ∙ 1, 17 г/ см3 = 42,1 г.
р-ра
Из уравнения следует, что с азотной кислотой количе-
ством вещества 0,142 моль будет реагировать гидроксид натрия
количеством вещества 0,142 моль, следовательно, NaOH взят в
избытке.
Дальнейший расчет будем вести по веществу, находяще-
муся в недостатке, т.е. по HNO
. По уравнению реакции количе-
3
ство азотной кислоты относится к количеству нитрата натрия,
как 1:1. Следовательно, (NaNO
) = 0,142 моль. Найдем массу
3
NaNO3:
m(NaNO3) = (NaNO3) ∙ M(NaNO3);
m(NaNO3) = 0,142 моль ∙ 85 г/моль = 12,1 г.
Вычислим массу полученного раствора:
m
р-ра
= m
(HNO3) + m
р-ра
(NaOH) = 44,8 + 42,1 = 86,9 г.
р-ра
39
Определим массовую долю соли в полученном растворе:
3
р-ра 3
(NaNO )
12,1 г
=
(NaNO ) 86,9 г
m
m
ω(NaNO3) =
= 0,139 (13,9 %).
Ответ: ω(NaNO3) = 13,9 %.
Задача 3.
В каком массовом соотношении следует смешать растворы с
массовыми долями нитрата аммония 40 и 25 %, чтобы получить
раствор с массовой долей NH4NO3 30 %?
Решение. В соответствии с правилом креста получим:
ω
= 40 (ω – ω 2) = 30 – 25 = 5
1
ω = 30
ω 2 = 25 (ω 1 – ω) = 40 – 30 = 10
Таким образом, для получения раствора NH4NO
с массовой до-
3
лей 30 % следует смешать 5 массовых частей раствора с массовой долей NH4NO3 40 % и 10 массовых частей раствора с массовой долей NH4NO3 25 %.
Ответ: искомое соотношение 5:10 или 1:2.
Задача 4.
Какой концентрации ω получается раствор нитрата калия после
смешения 1 массовой части раствора с массовой долей KNO
40 % с 2 массовыми частями раствора с массовой долей KNO3
25 %?
Решение.
Записываем правило креста:
3
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]