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
ве оксида представлен одним нуклидом 12С, кислород — двумя
16
нуклидами —
О и 18О. Определите мольную долю С18О в об-
разце.
Ответ: 25 %.
4.49. Образец метана СH
3
4,48 дм
. Масса образца равна 3,4 г. Углерод в составе метана пред-
ставлен двумя нуклидами —
1
H. Определите массовую долю 14СH4 в образце.
занимает объем (н. у.), равный
4
12
С и 14С, водород — одним нуклидом
Ответ: 53 %.
2
4.50. Массовая доля
4 %. Определите массовую долю
H в составе смеси 2H35Cl и 1H35Cl равна
1
H в смеси.
Ответ: 0,72 %.
12
4.51. Массовая доля водорода в составе смеси
CH4 и 14CH
равна 23 %. Определите массовую долю 12С в смеси.
Решение. Для расчетов выбираем образец смеси массой 100 г.
Рассчитываем массу водорода составе образца:
.
m(H) = ω(H)
m(H) = 23
m(образца) / 100 %;
.
100 / 100 = 23 г.
Масса углерода в составе образца равна разнице масс образца
и водорода:
m(C) = 100 – 23 = 77 г.
Найдем количество атомов водорода в смеси:
n(H) = m(H) / M(H);
n(H) = 23 / 1 = 23 моль.
4
Определяем количество углерода в образце. Из формулы СH
следует, что
n(C) = 0,25n(Н); n(C) = 0,25
Обозначим массу
12
C в образце за y, тогда масса 14C в образце
.
23 = 5,75 моль.
равна (77 – y).
12
Выражаем количества
12
n(
C) = m(12C) / M(12C); n(12C) = y / 12;
14
n(
C) = m(14C) / M(14C); n(14C) = (77 – y) / 14.
C и 14C в образце:
Нами определено:
n(C) = 5,75 моль.
71
4
Количество углерода в образце равно сумме количеств нукли-
дов углерода:
12
n(C) = n(
C) + n(14C); n(12C) + n(14C) = 5,75 моль.
В последнее уравнение подставляем значения количеств нук-
лидов углерода:
y / 12 + (77 – y) / 14 = 5,75.
Решаем уравнение и получаем y = 21;
12
C) = 21 г.
m(
Определяем массовую долю
12
ω⋅=
( C) 100 %;
12
С в смеси:
12
C
()
m
m образца
()
12
()ω⋅==
21
C10021%.
100
4.52. Массовая доля кальция в составе смеси Са16О и Cа18О
16
равна 70 %. Определите массовую долю
О в смеси.
Ответ: 12 %.
12
4.53. Углерод, представленный нуклидом
ке кислорода. Кислород представлен двумя нуклидами
17
Доля нуклида
О в образце кислорода составляет 20 %. Рассчи-
С, сожгли в избыт-
16
О и 17О.
тайте мольные доли всех видов молекул углекислого газа, образовавшегося в результате реакции.
12С16
Ответ: ω(
О2) = 64 %, ω(12С17О2) = 4 %,
ω(12С16О17О) = 32 %.
72
ГЛАВА 5
РАСТВОРЫ
5.1. Массовая доля растворенного вещества
5.1. Какой объем (н. у.) хлороводорода нужно взять для приго-
товления раствора массой 40 г с массовой долей HCl 10 %?
Решение. Рассчитываем массу хлороводорода в растворе:
m(HCl) = ω(HCl)
m(HCl) = 10
Вычисляем количество хлороводорода:
n(HCl) = m(HCl) / M(HCl);
n(HCl) = 4 / 36,5 = 0,11 моль.
Определяем объем (н. у.) хлороводорода:
V(HCl) = n(HCl)
V(HCl) = 0,11
5.2. Какой объем (н. у.) аммиака нужно взять для приготовле-
ния раствора массой 70 г с массовой долей NH
Ответ: 7.38 дм
3
.
5.3. В воде массой 76 г растворили оксид серы (VI) массой
4 г. Определите массовую долю серной кислоты в полученном
растворе.
Решение. При растворении оксида серы в воде будет происхо-
дить следующая реакция:
SO
+ H2O = H2SO4.
3
Согласно уравнению реакции:
n(H
Рассчитываем количество оксида серы:
n(SО
) = m(SО3) / M(SО3);
3
n(SО
) = 4 / 80 = 0,05 моль.
3
То гд а
n(H
2SО4
Определяем массу серной кислоты:
m(H
) = n(H2SO4) . M(H2SO4);
2SO4
m(H
2SO4
.
m(р-ра) / 100 %;
.
40 / 100 = 4 г.
.
Vm;
.
22,4 = 2.46 дм3.
) = n(SО3).
2SО4
) = 0,05 моль.
) = 0,05 . 98 = 4,9 г.
8 %?
3
73
Масса раствора равна сумме масс воды и растворенного в ней
оксида серы:
m(p-pa) = m(H
O) + m(SO3);
2
m(p-pa) = 76 + 4 = 80 г.
Находим массовую долю H
H SO 100%;
ω= ⋅
()
24
H SO 100 6,125 %.
ω=⋅=
()
24
в растворе:
2SO4
HSO
m
()
24
p\pa
m
()
4,9
80
5.4. В воде массой 50 г растворили оксид серы (IV) объемом
(н. у.) 5,6 дм
3
. Определите массовую долю сернистой кислоты в
полученном растворе.
Ответ: 31 %.
5.5. Какую массу натрия нужно взять для приготовления вод-
ного раствора гидроксида натрия массой 80 г с массовой долей
NaOH 10 %?
Ответ: 4,6 г.
5.6. Определите, какие массы оксида углерода (IV), раствора
гидроксида натрия с массовой долей NaOH 20 % и воды нужно
взять для приготовления раствора карбоната натрия массой 50 г c
массовой долей Na
5,3 %. В ответе укажите массу воды.
2CO3
Ответ: 38,9 г.
5.7. Определите, какие массы раствора фтороводородной кис-
лоты c массовой долей HF 20 %, раствора гидроксида натрия c
массовой долей NaOH 10 % и воды нужно взять для приготовления раствора фторида натрия массой 40 г с массовой долей NaF
5,25 %. В ответе укажите массу воды.
Ответ: 15 г.
5.8. Определите, какие массы кристаллического карбоната ли-
тия, раствора соляной кислоты c массовой долей HCl 10 % и воды
нужно взять для приготовления раствора хлорида лития массой
30 г c массовой долей LiCl 10 %.
Решение. Рассчитываем массу хлорида лития в растворе:
m(LiCl) = ω(LiCl)
m(LiCl) = 10
.
m(р-ра LiCl) / 100 %;
.
30 / 100 = 3 г.
74
Вычисляем количество хлорида лития:
n(LiCl) = m(LiCl) / M(LiCl);
n(LiCl) = 3 / 42,5= 0,071 моль.
При приготовлении раствора хлорид лития образуется в ре-
зультате взаимодействия карбоната лития и соляной кислоты:
Li
+ 2HCl = 2LiCl + CO2↑ + H2О.
2CO3
Определяем количества хлороводорода и карбоната лития,
необходимые для приготовления требуемого раствора. Согласно
уравнению реакции:
n(HCl) = n(LiCl); n(HCl) = 0,071 моль;
) = 0,5n(LiCl);
2CО3
n(Li
n(Li
) = 0,5 . 0,071 моль = 0,0355 моль.
2CО3
Раcсчитываем массу HCl:
m(HCl) = n(HCl)
m(HCl) = 0,071
.
M(HCl);
.
36,5 = 2,59 г.
Расcчитываем массу Li
m(Li
2CO3
m(Li
2CO3
) = n(Li2CO3) . M(Li2CO3);
:
2CO3
) = 0,0355 . 74 = 2,63 г.
Вычисляем массy раствора соляной кислоты c массовой долей
HCl 10 %:
HCl
m
р\ра HCl 100 %;
m
()
р\ра HCl 100 25,9 г.
()
()
=⋅
HCl
ω
()
2,59
=⋅=m
10
Поскольку оксид углерода выделяется в виде газа, его массу
необходимо учесть при расчете массы воды, которую необходимо
добавить при приготовлении раствора.
Определяем количество выделившегося оксида углерода (IV)
в результате реакции. Согласно уравнению реакции:
n(CO
) = n(Li2CО3); n(CO2) = 0,0355 моль.
2
Находим массу оксида углерода:
m(CO
m(CO
) = n(CO2) . M(CO2);
2
) = 0,0355 . 44 = 1,56 г.
2
75
Рассчитываем массу воды:
O) = m(p-pa LiCl) – m(Li2CO3) – m(p-pa HCl) + m(CO2);
m(H
2
O) = 30 – 2,63 – 25,9 + 1,56 = 3,03 г.
m(H
2
5.9. Определите, какие массы кристаллического сульфида натрия,
раствора серной кислоты с массовой долей H
10,5 % и воды нуж-
2SO4
но взять для приготовления раствора сульфата натрия массой 200 г c
массовой долей Na
14,2 %. В ответе укажите массу воды.
2SO4
Ответ: 4,5 г.
5.10. При упаривании раствора сульфата натрия массой 150 г
получили кристаллогидрат Na
.
10H2O массой 16,1 г. Опреде-
2SO4
лите массовую долю сульфата натрия в исходном растворе.
Решение. Записываем схему:
Na
. 10 H2O → Na2SO4.
2SO4
Согласно схеме:
n(Na
) = n(Na2SO
2SO4
.
10 H2O).
4
Определяем количество кристаллогидрата:
n(Na
.
10 H2O) = m(Na2SO
2SO4
n(Na
2SO4
.
10 H2O) = 16,1 / 322 = 0,05 моль.
.
10 H2O) / M(Na2SO
4
.
10 H2O);
4
То гд а
n(Na
) = 0,05 моль.
2SO4
Рассчитываем массу сульфата натрия:
m(Na
) = n(Na2SO4) . M(Na2SO4);
2SO4
m(Na
) = 0,05 . 142 = 7,1 г.
2SO4
Находим массовую долю сульфата натрия в растворе:
Na SO
m
Na SO 100 %;
ω= ⋅
()
24
()
24
p\pa
m
()
Na SO 100 4,7 %.
ω=⋅=
()
24
5.11. Какую массу MgCl
7,1
150
.
6 H2O нужно взять для приготовле-
2
ния раствора хлорида магния массой 140 г c массовой долей соли
4,75 %?
Ответ: 14,21 г.
76
5.12. Какую массу воды нужно взять для приготовления рас-
твора ацетата натрия CH
соли 8,2 % из СH
COONa . 3 H2O и воды?
3
COONa массой 200 г с массовой долей
3
Ответ: 172,8 г.
5.13. Какую массу воды нужно добавить к раствору хлорида
натрия массой 125 г c массовой долей NaCl 8 %, чтобы получить
раствор этой соли c массовой долей 5 %?
Решение. Определяем массу cоли в pаствope c массовой долей
NaCl 8 %:
.
m(NaCl) = ω(NaCl)
m(NaCl) = 8
m1(р-ра) / 100 %;
.
125 / 100 = 10 г.
Рассчитываем массy раствора cоли c массовой долей NaCl 5 %:
m
NaCl
m
р\ра 100 %;
()
2
р\ра 100 200 г.
m =⋅ =
()
2
()
=⋅
NaCl
ω
()
10
5
Масса добавляемой воды равна разнице масс конечного и исходного растворов:
O) = m2(p-ра) – m1(p-ра);
m(H
2
m(H
O)= 200 – 125 = 75 г.
2
5.14. Какую массу воды нужно добавить к раствору серной кис-
лоты массой 40 г c массовой долей H
раствор кислоты c массовой долей H
20 %, чтобы получить
2SO4
8 %?
2SO4
Ответ: 60 г.
5.15. Какую массу раствора гидроксида калия с массовой до-
лей КОН 20 % нужно добавить к воде массой 80 г, чтобы получить
раствор гидроксида калия c массовой долей щелочи 8 %?
Решение. Обозначаем массу раствора гидроксида калия с массовой долей 20 % за x.
Выражаем массу гидроксида калия в растворе массой x:
m(КОH) = ω(КОH)
m(КОH) = 20
.
m(р-ра) / 100 %;
.
x / 100 = 0,2 x.
По условию задачи массовая доля KOH в составе нового раствора равна 8 %. Его масса будет равна сумме масс раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 20 % и воды:
m(8 %-й p-р) = m(20 %-й p-р) + m(H
O);
2
m(8 %-й p-р) = x + 80.
77
В уравнение
KOH
m
KOH 100 %.ω= ⋅
()
()
m 8%-é ð- ð
()
подставляем известные значения:
0,2
8% 100%.
x
=⋅
80
x
+
Решаем уравнение:
x = 53,3; m(20 %-й p-p) = 53,3 г.
5.16. Какую массу соляной кислоты с массовой долей HCl 30 %
нужно добавить к воде массой 70 г, чтобы получить раствор кислоты c массовой долей HCl 10 %?
Ответ: 35 г.
5.17. Какой объем pаствора карбоната натрия (плотность
3
равна 1,16 г/см
, массовая доля соли — 15 %) нужно добавить к
воде массой 90 г, чтобы получить раствор соли c массовой долей
2CO3
10 %?
Na
Ответ: 155 см3.
5.18. Какую массу оксида серы (VI) нужно растворить в воде
массой 100 г, чтобы получить раствор серной кислоты с массовой
долей H
2SO4
49 %?
Решение. При растворении оксида серы (VI) в воде образуется
серная кислота:
SO
+ H2О = H2SO4.
3
Обозначим количество оксида серы, необходимое для получения кислоты, x.
Согласно уравнению реакции
n(H2SO4) = n(SO3); n(H2SO4) = x.
Выражаем массы оксида серы и серной кислоты:
m(SO
) = n(SO3) . M(SO3); m(SO3) = 80x;
3
m(H
) = n(H2SO4) . M(H2SO4);
2SO4
m(H
2SO4
) = 98x.
Подставив в уравнение
(H SO )
m
(H SO ) 100 %
ω= ⋅
24
mm
24
(H O) (SO )
+
23
78
известные значения, получаем:
49 100.
98
=⋅
100 80xx
+
Решаем уравнение:
x = 0,83 моль; n(SO
) = 0,83 моль.
3
Рассчитываем массу оксида серы:
m(SO
) = n(SO3) . M(SO3);
3
m(SO
) = 80 . 0,83 = 66,4 г.
3
5.19. Какой объем (н. у.) оксида серы (IV) нужно растворить в
воде массой 200 г, чтобы получить раствор сернистой кислоты с
массовой долей H
Ответ: 13,44 дм
2SO3
3
.
20,5 %?
5.20. Какую массу хлороводорода нужно растворить в воде для
3
приготовления соляной кислоты объемом 200 см
3
лей HCl 20 % (плотность 1,1 г/см
)?
с массовой до-
Ответ: 44 г.
5.21. Какую массу гидроксида натрия нужно взять для приго-
3
товления раствора гидроксида натрия объемом 100 см
3
долей NaOH 9 % (плотность 1,1 г/см
)?
с массовой
Ответ: 9,9 г.
5.22. Какой объем раствора азотной кислоты (плотность —
3
1,48 г/см
товления 100 см
(плотность раствора – 1,2 г/см
Решение. Рассчитываем массу раствора HNO
, массовая доля кислоты — 86 %) нужно взять для приго-
3
раствора HNO3 c массовой долей кислоты 32 %
3
)?
c массовой долей
3
кислоты 32 %:
.
Масса HNO
m(HNO
m = V
3
ρ; m(p-ра) = 100 . 1,2 = 120 г.
в данном растворе будет равна:
) = ω(HNO3) . m(р-ра) / 100 %;
3
m(HNO
) = 32 . 120 / 100 = 38,4 г.
3
Вычисляем массу раствора кислоты c массовой долей HNO
86 %, необходимого для приготовления требуемого раствора:
(HNO )
р\ра 100 %;
m =⋅
()
1
m
ω
3
(HNO )
3
3
79
р\ра 100 44,7 г.
m
()
1
38,4
=⋅=
86
Определяем объем раствора HNO3 c массовой долей кислоты
86 %:
3
V = m / ρ; V(p-ра) = 44,7 / 1,48 = 30 см
.
5.23. Какой объем раствора серной кислоты (плотность –
3
1,82 г/см
раствора H
(плотность 1.4 г/см
Ответ: 21,4 см
, массовая доля 90 %) нужно взять для приготовления
объемом 50 см3 c массовой долей кислоты 50 %
2SO4
3
)?
3
.
5.24. Требуется приготовить раствор соли с массовой долей
20 % массой 150 г из двух растворов этой соли c массовыми долями cоответственно 10 % и 40 %. Какую массу раствора соли с
массовой долей 10 % нужно взять для этого?
Решение. Определяем массу соли в 150 г раствора с массовой
долей этой соли 20 %.
.
m(соли) = ω(соли)
m(соль) = 20
m(р-ра) / 100 %;
.
150 / 100 = 30 г.
Обозначим массу раствора с массовой долей соли 10 %, необходимую для приготовления раствора с массовой долей 20 % массой 150 г, x. Тогда масса раствора с массовой долей соли 40 % для
приготовления этого же раствора составит: 150 – x.
Выражаем массу соли в растворе с массовой долей соли 10 %:
(соли) = 10 . x / 100 = 0,1x.
m
1
Выражаем массу соли в растворе с массовой долей соли 40 %:
(соль) = 40 . (150 – x) / 100 = 0,4(150 – x).
m
2
Hами определено, что масса соли в растворе c массовой долей
этой соли 20 % равна 30 г.
Следовательно,
(соль) + m2(соль) = 30 г.
m
1
Переписываем уравнение, подставив выражения масс соли в
растворах:
0,1 x + 0,4(150 –
x) = 30.
Решаем уравнение: x = 100 г.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]