Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Подготовка к централизованному тестированию. Задачи и упражнения с примерами решений
.pdf
13.59. К pаствоpу хлорида железа, содеpжащего 12,7 г соли,
пpибавили избыток гидpоксида калия. Образовался гидроксид
железа массой 9 г. Опpеделите валентность железа в хлоpиде.
Решение. Составляем схему pеакции:
+ xKOH = Fe(OH)x↓ + xKC l .
FeCl
x
Принимаем, валентность железа равна x.
Выражаем количества хлорида и гидроксида железа:
n(FeCl
n(FeCl
n(Fe(OH)
) = m(FeClx) / M(FeClx);
x
) = 12,7 / (56 + 35,5 x);
x
) = m(Fe(OH)x) / M(Fe(OH)x);
x
n(Fe(OH)
) = 9 / (56 + 17x).
x
Согласно уравнению реакции:
n(FeCl
) = n(Fe(OH)x).
x
Подставляем в уравнение количества хлорида и гидроксида
железа:
12,7 / (56 + 35,5 x) = 9 / (56 + 17x).
Решаем уравнение: x (валентность Fe) = 2.
13.60. Обpазец, содеpжащий железо и оксид железа (II), вза-
имодействует с 3,36 дм
3
(н. у.) хлора. Hа pаствоpение такого же
обpазца затpачена соляная кислота, содеpжащая 14,6 г HCl. Опpеделите массу оксида железа в обpазце.
Ответ: 7,2 г.
13.61. Пpи pаствоpении 13,9 г кристаллогидрата FeSO
.
xH2O
4
в воде массой 86,1 г массовая доля сульфата железа в pаствоpе
оказалась pавной 0,076. Опpеделите формулу кристаллогидрата.
Решение. Вычисляем массу раствора:
m(p-ра) = 13,9 + 86,1 = 100 г.
Масса сульфата железа в составе кpисталлогидpата равна мас-
се сульфата железа в растворе:
m(FeSO
m(FeSO
) = ω(FeSO4) . m(р-ра);
4
) = 0,076 . 100 = 7,6 г.
4
Находим количество сульфата железа:
n(FeSO
n(FeSO
) = m(FeSO4) / M(FeSO4);
4
) = 7,6 / 152 = 0,05 моль.
4
211
Из формулы кристаллогидрата следует, что
n(FeSO
n(FeSO
.
xH2O) = n(FeSO4);
4
.
xH2O) = 0,05 моль.
4
Определяем молярную массу кристаллогидрата:
М(FeSO
М(FeSO
.
xH2O) = m(FeSO
4
.
xH2O) = 13,9 / 0,05 = 278 г/моль.
4
.
xH2O) / n(FeSO
4
.
xH2O);
4
Учитывая, что
М(FeSO
.
xH2O) = M(FeSO4) + xM(H2O),
4
вычисляем x:
x = (M(FeSO
.
xH2O) – M(FeSO4)) / M(H2O);
4
x = (278 – 152) / 18 = 7.
Формула кристаллогидрата FeSO
.
7Н2O.
4
13.62. Массовая доля металла в составе смеси, состоящей из ок-
сида и хлорида данного металла, равна 47,76 %. Химические количества хлорида и оксида одинаковы. Металл в оксиде проявляет степень окисления, равную +2, в хлориде — +3. Определите металл.
Ответ: железо.
13.63.
К раствору хлорида неизвестного металла массой 13,35 г
постепенно добавляли раствор гидроксида натрия с массовой долей
0,1. В начале происходило образование осадка, который при дальнейшем добавлении щелочи постепенно растворялся. Всего на образование осадка и его последующее растворение было затрачено 160 г
раствора NaOH. В результате протекающих реакций была получена
соль состава Na[Me(OH)
]. Определите неизвестный металл.
4
Ответ: алюминий.
13.64. При обжиге сульфида цинка масса твердого остатка ока-
залась на 4 % меньше массы исходной соли. Определите массовые
доли компонентов в конечной смеси.
Решение. Составляем уравнение реакции:
2ZnS + 3O
= 2ZnO + 2SO2.
2
Пусть в реакцию вступило x моль ZnS. Согласно уравнению в
результате реакции образовалось также x моль ZnO. Следовательно, масса прореагировавшего ZnS будет равна:
.
m(ZnS) = M(ZnS)
n(ZnS); m(ZnS) = 97 x;
212
масса образовавшегося ZnO составит:
m(ZnO) = M(ZnO)
.
n(ZnO); m(ZnO) = 81 x.
Пусть масса исходного образца сульфида цинка равна a.
Тогда масса твердого остатка составит:
m(остатка) = a – 0,04a = 0,96 a.
Уменьшение массы твердого остатка происходит в результате
превращения сульфида цинка в оксид цинка:
a – m(ZnS) + m(ZnO) = 0,96 a;
a – 97x + 81x = 0,96 a.
Решая уравнение, получим x = 0,0025a.
Тогда масса оксида цинка в твердом остатке будет равна:
m(ZnO) = 81 x = 81
.
0,0025a = 0,2025a.
Массовая доля оксида цинка в твердом остатке составит:
ω(ZnO) = m(ZnO) / m(остатка);
ω(ZnO) = 0,2025a / 0,96 a = 0,211.
Массовая доля сульфида цинка в твердом остатке будет равна:
ω(ZnS) = 1 – 0,211 = 0,789.
13.65. При прокаливании карбоната кальция масса твердого
остатка уменьшилась на 33 %. Определите массовые доли компонентов в конечной смеси.
Ответ: ω(СаO) = 62,7 %, ω (СаСО
) = 37,3 %.
3
213
РАЗДЕЛ III
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ГЛАВА 14
УГЛЕВОДОРОДЫ
14.1. Алканы, циклоалканы
14.1. В соответствии с систематической номенклатурой дайте
названия следующим алканам:
.
14.2. Напишите структурные формулы следующих соеди-
нений: 2-метилгексан, 2,3,6-триметилгептан, 2,2-диметилбутан,
5-метил-3-этилоктан, 2,2-дибромпентан.
14.3. Составьте структурные формулы изомерных алканов со-
става С
Ответ: 5 изомеров.
. Дайте названия всем изомерам. Определите их число.
6Н14
14.4. Назовите четыре гомолога пентана, приведите их струк-
турные формулы.
14.5. С помощью каких химических реакций можно осущест-
вить следующие химические превращения:
a) C
→ C2H5Br → C4H
2H6
→ CO2 → CO → CH4 → H2;
10
b) карбид алюминия → метан → бромметан → этан → этен?
14.6. Приведите названия по систематической номенклатуре
следующих соединений:
214
14.7. Смесь, содержащую 2 дм3 (н. у.) метана и 4 дм3 (н. у.) кис-
лорода, подожгли. Опpеделите относительную плотность обpазовавшейся газовой смеси по водороду. Температура газа 120 °С,
давление нормальное.
Решение. Записываем уравнение реакции:
СН
+ 2О2 → СО2↑ + 2Н2О.
4
Определяем количество метана и кислорода:
n(СН
n(СН
n(О
) = V(СН4) / Vm;
4
) = 2 / 22,4 = 0,0893 моль;
4
) = V(О2) / Vm;
n(О
2
) = 4 / 22,4 = 0,1786 моль.
2
Из уравнения реакции следует, что с 0,0893 моль метана прореагирует 0,1786 моль кислорода. Следовательно, исходные вещества прореагируют без остатка. Определяем количества воды и
оксида углерода. Согласно уравнению реакции:
n(H
O) = 2n(CH4);
2
О) = 2 . 0.0893 = 0,1786 моль;
n(Н
2
n(CO
n(CO
) = n(CH4);
2
) = 0,0893 моль.
2
Рассчитываем массы оксида углерода и воды:
m(CO
m(CO
m(Н
m(Н
) = n(CO2) . M(CO2);
2
) = 0,0893 . 44 = 3,93 г;
2
О) = n(Н2О) . M(Н2О);
2
О) = 0,1786 . 18 = 3,21 г.
2
При 120 °С и нормальном давлении вода является газом. Вычисляем моляpную массу газа:
M(г) = (m(СО
) + m(H2O)) / (n(СО2) +n(H2O));
2
M(г) = (3,93 + 3,21) / (0,0893 + 0,1786) = 26,7 г/моль.
Находим относительную плотность газа по водоpоду:
D = М(г) / М(H
14.8. Смесь, содержащую 2 дм
); D = 26,7 / 2 = 13,35.
2
3
(н. у.) этана и 13,2 г кислорода,
подожгли. Опpеделите относительную плотность обpазовавшей-
215
ся газовой смеси по водороду. Температура газа 130 °С, давление
нормальное.
Ответ: 14,5.
14.9. Какой минимальный объем (н. у.) пропана нужно сжечь,
чтобы, пропустив образовавшийся оксид углерода (IV) через
3
раствора гидроксида натрия c массовой долей NaOH 8 % и
10 см
плотностью 1,09 г/см
3
, получить гидрокарбонат натрия.
Решение. Вычисляем массу раствора гидроксида натрия:
m(p-pа) = ρ(p-pа)
.
V(p-pа);
m(p-pа) = 1,09 . 10 = 10,9 г.
Рассчитываем массу гидроксида натрия:
.
m(NaOH) = ω(NaOH)
m(p-ра) / 100 %;
m(NaOH) = 8 . 10,9 / 100 = 0,872 г.
Находим его количество:
n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) ;
n(NaOH) = 0,872 / 40= 0,0218 моль.
Оксид углерода реагирует с гидроксидом натрия с образованием гидрокарбоната натрия по уравнению:
+ NaOH = NaHCO3.
СО
2
Определяем количество оксида углерода. Согласно уравнению
реакции:
n(CO
) = n(NaOH); n(NaOH) = 0,0218 моль.
2
Составляем уравнение горения пропана:
С
+ 5О2 → 3СО2 + 4Н2О.
3Н8
Определяем количество пропана. Из уравнения реакции следует, что
n(С
) = 1/3n(СО2);
3Н8
n(С3Н8) = 1/3 . 0,0218 = 0,00727 моль.
Вычисляем объем пропана:
V(C
) = n(C3Н8) . Vm;
3Н8
V(C3Н8) = 0,00727 . 22,4 = 0,163 дм3.
14.10. Какой объем (н. у.) метана потребуется для получения
95,6 г трихлорметана, если его выход равен 75 %?
Ответ: 23,9 дм
3
.
216
14.11. Какую массу бутана можно получить при взаимодейс-
твии 5 г натрия и 21,8 г бромэтана, если его выход равен 70 %?
Ответ: 4,06 г.
14.12. Метан, полученный при действии воды на 16 г техни-
ческого карбида алюминия, сожгли в избытке кислорода. Определите массу образовавшегося оксида углерода (IV). Массовая доля
в составе технического карбида алюминия равна 90 %.
Al
4C3
Ответ: 13,2 г.
14.13. Установите формулу углеводорода (Х), содержащего
80 % углерода (по массе) и 20 % водорода (по массе). Относительная плотность углеводорода по водороду равна 15.
Решение. Вычисляем молярную массу углеводорода:
М(Х) = М(Н
) . D; M(X) = 2 . 15 = 30 г/моль.
2
Для расчетов выбираем образец углеводорода количеством вещества 1 моль. Его масса равна 30 г.
Рассчитываем массы углерода и водорода в составе углеводорода:
.
m(С) = ω(С)
m(С) = 80
m(Н) = ω(Н)
m(H) = 20
m(обpазца) / 100 %;
.
30 / 100 = 24 г;
.
m(обpазца) / 100 %;
.
30 / 100 = 6 г.
Найдем количества углерода и водорода в составе углеводорода:
n(С) = m(С) / M(С); n(С) = 24 / 12 = 2 моль;
n(H) = m(H) / M(H); n(H) = 6 / 1 = 6 моль.
Таким образом, в состав 1 моль углеводорода входят 2 моль
атомов углерода и 6 моль атомов водорода.
Следовательно, его формула имеет вид C
2H6
.
14.14. Установите формулу углеводорода, содержащего 82,76 %
углерода (по массе) и 17,24 % водорода (по массе). Относительная
плотность углеводорода по кислороду равна 1,8125.
Ответ: C
4H10
.
14.15. При сжигании соединения Х массой 3,2 г образовалось
3
7,2 г воды и 4,48 дм
(н. у.) оксида углерода (IV). Относительная
плотность паpов этого вещества по водоpоду равна 8. Определите
формулу вещества.
217
Решение. Рассчитываем молярную массу соединения Х:
M(X) = M(H
) . D; M(X) = 2 . 8 = 16 г/моль.
2
Вычисляем количество воды:
n(H
O) = m(H2O) / M(H2O);
2
n(H
O) = 7,2 / 18 = 0,4 моль.
2
Из формулы воды H
n(H) = 2n(H
О следует, что
2
O); n(H) = 2 . 0,4 = 0,8 моль.
2
Найдем массу водорода в составе воды:
m(H) = n(H)
.
M(H); m(H) = 0,8 . 1 = 0,8 г.
Вычисляем количество оксида углерода:
n(СО
Из формулы оксида углерода СО
) = V (СО2) / Vm; n(СО2) = 4,48 / 22,4 = 0,2 моль.
2
следует, что
2
n(С) = n(СО
); n(С) = 0,2 моль.
2
Найдем массу углерода:
m(С) = n(С)
.
M(С); m(С) = 0,2 . 12 = 2,4 г.
В состав неизвестного соединения кроме углерода и водорода
может входить кислород, так как он обнаруживается в продуктах
его горения. Определяем наличие или отсутствие кислорода в соединении Х. Для этого находим суммарную массу водорода и углерода в составе соединения:
m(H) + m(С) = 0,8 + 2,4 = 3,2 г.
Из условия известно, что масса соединения равна также 3,2 г.
Следовательно, кислород в состав Х не входит. Определяем формулу соединения Х. Для этого находим соотношение количеств
водорода и углерода в его составе:
n(H) : n(С) = 0,8 : 0,2 = 4 : 1.
Тогда простейшая формула будет иметь вид: СН
масса СН
равна 16 г/моль. Нами рассчитано, что и молярная мас-
4
. Молярная
4
са соединения Х равна также 16 г/моль. Следовательно, молекулярная формула Х идентична пpостейшей СН
.
4
14.16. При сжигании соединения Х массой 8,6 г образовалось
3
12,6 г воды и 13,44 дм
(н. у.) оксида углерода (IV). Относительная плотность паpов этого вещества по метану равна 5,375. Определите формулу вещества.
Ответ: С
6Н14
.
218
14.17. Относительная плотность алкана по водороду равна 22.
Определите формулу алкана.
Решение. Рассчитываем молярную массу алкана:
M(C
) = M(Н2) . D; M(CxH
xH2x+2
) = 2 . 22 = 44 г/моль.
2x+2
Учитывая, что
M(C
) = xM(C) + (2x+2)M(H),
xH2x+2
рассчитываем x, подставив в уравнение значения молярных масс
углерода и водорода:
44 = 12x + 2x + 2;
x = 3.
Следовательно, формула алкана – С
3Н8
.
14.18. Относительная плотность паров алкана по водороду рав-
на 29. Определите формулу алкана.
Ответ: C
14.19. Hа сгорание 2 дм
4H10
.
3
алкана потребовалось 10 дм3 кислорода. Объемы газов приведены к нормальным условиям. Определите формулу алкана.
Решение. Записываем уравнение реакции:
C
+ yО2 → xCO2 + (x+1)H2О.
xH2x+2
Определяем количество кислорода, необходимое для сгорания
1 моль алкана, учитывая, что количества газообразных веществ
соотносятся как их объемы:
n(O
) / n(CxH
2
n(O
) / n(CxH
2
) = V(О2) / V(CxH
2x+2
) = 10 / 2 = 5 / 1.
2x+2
2x+2
);
Таким образом, на сгорание 1 моль алкана требуется 5 моль
кислорода.
Тогда уравнение реакции примет вид:
C
+ 5О2 → xCO2 + (x+1)H2О.
xH2x+2
Определяем формулу алкана. Для этого находим количество
атомов кислорода в левой и правой частях уравнения:
= 2 . 5 = 10 моль;
лев
= 2 x + x + 1 = (3x + 1) моль.
n(О)
n(О)
прав
Количества кислорода в левой и правых частях уравнения реакции равные:
219
n(О)
= n(О)
лев
прав
.
Подставляем в уравнение значения количеств кислорода:
10 = 3x + 1,
откуда x = 3.
Таким образом, формула алкана имеет вид С
14.20. Hа сгорание 1 дм
3
алкана потребовалось 6,5 дм3 кисло-
3H8
.
рода. Объемы газов приведены к нормальным условиям. Определите формулу алкана.
Ответ: C
14.21. При сгорании 1 дм
3
3 дм
оксида углерода (IV). Объемы измерены при одинаковых
4H10
.
3
газообразного алкaна образовалось
условиях. Oпределите формулу алкaна.
Решение. Записываем уравнение реакции:
C
+ yО2 → xCO2 +(x+1)H2О.
xH2x+2
Определяем количество оксида углерода (IV), образующегося
при сгорании 1 моль алкана:
n(СО
) / n(СxH
2
n(СО
) = V(CO2) / V(CxH
2x+2
) / n(СxH
2
2x+2
) = 3 / 1.
2x+2
);
Следовательно, при сгорании 1 моль алкана образуется 3 моль
оксида. Расставим коэффициенты перед оксидом углерода и алканом:
СxH
откуда x = 3. Формула алкана – С
14.22. При сгорании 1 дм
3
5 дм
оксида углерода (IV). Объемы измерены при одинаковых
+ yО2 → 3CO2 + (x+1)H2O,
2x+2
.
3H8
3
газообразного алкaна образовалось
условиях. Oпределите формулу алкaна.
Ответ: C
5H12
.
14.23. Алкан сожгли в избытке кислорода. Продукты реакции
пропустили через избыток раствора гидроксида натрия массой
99,2 г. В результате масса раствора стала равной 100 г, а массовая доля образовавшегося карбоната натрия в растворе составила
1,06 %. Определите формулу алкана.
Решение. Составляем схему горения алкана:
Х + О
→ СО2 + H2О. (1)
2
220
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]