Завдання визначення кількісного складу суміші. Хімічні властивості металів

Завдання на суміші – дуже частий вид завдань у хімії. Вони вимагають чіткого уявлення у тому, які з речовин входять у пропоновану завдання реакцію, які немає.
Про суміш ми говоримо тоді, коли у нас є не одна, а кілька речовин (компонентів), «ссипаних» в одну ємність. Ці речовини не повинні взаємодіяти один з одним.

Типові помилки та помилки, що виникають при вирішенні завдань на суміші.

1. Спроба записати обидві речовини в одну реакцію.
   Виходить приблизно так:
   «Суміш оксидів кальцію та барію розчинили в соляній кислоті…»
   Рівняння реакції складається так:
   СаО + ВАО + 4HCl = СаCl 2 + BaCl 2 + 2H 2 O.
   Це помилка, адже у цій суміші можуть бути будь-які кількості кожного оксиду.
   А в наведеному рівнянні передбачається, що їх рівну кількість.
2. Припущення, що їх молярне співвідношення відповідає коефіцієнтам у рівняннях реакцій.
   Наприклад:
   Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
   2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
   Кількість цинку приймається за х, а кількість алюмінію - за 2х (відповідно до коефіцієнта рівняння реакції). Це теж не так. Ці кількості можуть бути будь-якими і вони між собою не пов'язані.
3. Спроби знайти «кількість речовини суміші», поділивши її масу у сумі молярних мас компонентів.
   Ця дія взагалі ніякого сенсу не має. Кожна молярна масаможе відноситися тільки до окремої речовини.

Часто у таких завданнях використовується реакція металів із кислотами. Для вирішення таких завдань треба точно знати, які метали з якими кислотами взаємодіють, а які ні.

Необхідні теоретичні відомості.

Способи вираження складу сумішей.

• Масова частка компонента у суміші- Відношення маси компонента до маси всієї суміші. Зазвичай масову частку виражають у %, але з обов'язково.

  ω [«омега»] = m компонента / m суміші

• Мольна частка компонента у суміші- Відношення числа моль (кількості речовини) компонента до сумарного числа моль всіх речовин у суміші. Наприклад, якщо в суміш входять речовини А, В та С, то:

  χ [«хі»] компонента А = n компонента А/(n(A) + n(B) + n(С))

• Мольне співвідношення компонентів.Іноді у завданнях для суміші вказується молярне співвідношення її складових. Наприклад:

  N компонента А: n компонента = 2: 3

• Об'ємна частка компонента у суміші (тільки для газів)- Відношення обсягу речовини А до загального обсягу всієї газової суміші.

  φ [«фі»] = V компонента / V суміші

Електрохімічний ряд напруги металів.

Реакції металів із кислотами.

1. З мінеральними кислотами, до яких відносяться всі розчинні кислоти ( крім азотної та концентрованої сірчаної, взаємодія яких з металами відбувається по-особливому), реагують тільки метали, в електрохімічному ряді напруг знаходяться до (ліворуч) водню.
2. При цьому метали, що мають декілька ступенів окиснення (залізо, хром, марганець, кобальт), виявляють мінімальний з можливих ступінь окиснення - зазвичай це +2.
3. Взаємодія металів з азотною кислотоюпризводить до утворення замість водню продуктів відновлення азоту, а з сірчаною концентрованою кислотою- До виділення продуктів відновлення сірки. Так як реально утворюється суміш продуктів відновлення, часто задачі є пряме вказівку на конкретну речовину.

Продукти відновлення азотної кислоти.

Продукти відновлення сірчаної кислоти.

Реакції металів з водою та з лугами.

1. У воді при кімнатній температурірозчиняються тількиметали, яким відповідають розчинні основи (луги). Це лужні метали (Li, Na, K, Rb, Cs), а також метали IIA групи: Са, Sr, Ba. При цьому утворюється луг та водень. При кип'ятінні у воді також можна розчинити магній.
2. У лугу можуть розчинитися лише амфотерні метали: алюміній, цинк та олово. При цьому утворюються гідроксокомплекси і виділяється водень.

Приклади розв'язання задач.

Розглянемо три приклади завдань, у яких суміші металів реагують з солянийкислотою:

приклад 1.При дії на суміш міді та заліза масою 20 г надлишком соляної кислоти виділилося 5,6 л газу (н.у.). Визначити масові частки металів у суміші.

У першому прикладі мідь не реагує із соляною кислотою, тобто водень виділяється при реакції кислоти із залізом. Таким чином, знаючи обсяг водню, ми відразу зможемо знайти кількість та масу заліза. І, відповідно, масові частки речовин у суміші.

Рішення прикладу 1.

1. Знаходимо кількість водню:
   n = V/V m = 5,6/22,4 = 0,25 моль.
2. По рівнянню реакції:

   Кількість заліза також 0,25 моль. Можна знайти його масу:
   m Fe = 0,25 56 = 14 р.

3. Тепер можна розрахувати масові частки металів у суміші:

   ω Fe = m Fe /m всієї суміші = 14/20 = 0,7 = 70%

Відповідь: 70% заліза, 30% міді.

приклад 2.При дії на суміш алюмінію та заліза масою 11 г надлишком соляної кислоти виділилося 8,96 л газу (н.у.). Визначити масові частки металів у суміші.

У другому прикладі реакцію вступають обидваметалу. Тут уже водень із кислоти виділяється в обох реакціях. Тому прямим розрахунком тут не можна скористатися. У таких випадках зручно вирішувати за допомогою дуже простої системи рівнянь, прийнявши за х – число моль одного з металів, а за у – кількість речовини другої.

Рішення прикладу 2.

1. Знаходимо кількість водню:
   n = V / V m = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
2. Нехай кількість алюмінію - хмоль, а заліза у міль. Тоді можна висловити через х і у кількість водню, що виділився:

   Вирішувати такі системи набагато зручніше методом віднімання, домноживши перше рівняння на 18:
   27х + 18у = 7,2
   і віднімаючи перше рівняння з другого:

   (56 − 18)у = 11 − 7,2
   у = 3,8/38 = 0,1 моль (Fe)
   х = 0,2 моль (Al)

3. Далі знаходимо маси металів та їх масові частки у суміші:

   M Fe = n M = 0,1 56 = 5,6 г
   m Al = 0,2 27 = 5,4 г
   ω Fe = m Fe / m суміші = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

   відповідно,
   ω Al = 100% − 50,91% = 49,09%

Відповідь: 50,91% заліза, 49,09% алюмінію.

приклад 3.16 г суміші цинку, алюмінію та міді обробили надлишком розчину соляної кислоти. При цьому виділилося 5,6 л газу (н.у.) та не розчинилося 5 г речовини. Визначити масові частки металів у суміші.

У третьому прикладі два метали реагують, а третій метал (мідь) не входить у реакцію. Тому залишок 5 г – це маса міді. Кількості решти двох металів — цинку та алюмінію (врахуйте, що їх загальна маса 16 − 5 = 11 г) можна знайти за допомогою системи рівнянь, як у прикладі №2.

Відповідь до прикладу 3: 56,25% цинку, 12,5% алюмінію, 31,25% міді.

Наступні три приклади завдань (№4, 5, 6) містять реакції металів з азотною та сірчаною кислотами. Головне в таких завданнях - правильно визначити, який метал розчинятиметься в ній, а який не буде.

приклад 4.На суміш заліза, алюмінію та міді подіяли надлишком холодної концентрованої сірчаної кислоти. При цьому частина суміші розчинилася і виділилося 5,6 л газу (н.у.). Суміш, що залишилася, обробили надлишком розчину їдкого натру. Виділилося 3,36 л газу і залишилося 3 г залишку, що не розчинився. Визначити масу та склад вихідної суміші металів.

У цьому прикладі слід пам'ятати, що холодна концентрованасірчана кислота не реагує із залізом та алюмінієм (пасивація), але реагує з міддю. У цьому виділяється оксид сірки (IV).
З лугомреагує тільки алюміній- Амфотерний метал (крім алюмінію, в лугах розчиняються ще цинк і олово, в гарячій концентрованій лугу - ще можна розчинити берилій).

Рішення прикладу 4.

1. З концентрованою сірчаною кислотою реагує тільки мідь, кількість моль газу:
   n SO 2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль
2. Число моль водню:
   n H 2 = 3,36/22,4 = 0,15 моль,
   молярне співвідношення алюмінію та водню 2:3 і, отже,
   n Al = 0,15/1,5 = 0,1 моль.
   Маса алюмінію:
   m Al = n M = 0,1 27 = 2,7 г
3. Залишок - це залізо, масою 3 г. Можна знайти масу суміші:
   m суміші = 16+2,7+3=21,7г.
4. Масові частки металів:

   ω Cu = m Cu / m суміші = 16/21,7 = 0,7373 (73,73%)
   ω Al = 2,7/21,7 = 0,1244 (12,44%)
   ω Fe = 13,83%

Відповідь: 73,73% міді, 12,44% алюмінію, 13,83% заліза.

Приклад 5.21,1 г суміші цинку та алюмінію розчинили в 565 мл розчину азотної кислоти, що містить 20 мас. % НNО 3 та має щільність 1,115 г/мл. Об'єм газу, що виділився, що є простою речовиною і єдиним продуктом відновлення азотної кислоти, склав 2,912 л (н.у.). Визначте склад отриманого розчину масових відсотках. (РХТУ)

У тексті цього завдання чітко вказано продукт відновлення азоту - "Проста речовина". Оскільки азотна кислота з металами не дає водню, це — азот. Обидва метали розчинилися в кислоті.
У задачі питається не склад вихідної суміші металів, а склад розчину, що вийшов після реакцій. Це робить завдання складнішим.

Рішення прикладу 5.

1. Визначаємо кількість речовини газу:
   n N 2 = V/Vm = 2,912/22,4 = 0,13 моль.
2. Визначаємо масу розчину азотної кислоти, масу та кількість речовини розчиненої HNO3:

   M розчину = V = 1,115 565 = 630,3 г
   m HNO 3 = ω m розчину = 0,2 630,3 = 126,06 г
   n HNO 3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль

   Зверніть увагу, що оскільки метали повністю розчинилися, значить - кислоти точно вистачило(З водою ці метали не реагують). Відповідно, треба буде перевірити, чи не виявилася кислота в надлишкуі скільки її залишилося після реакції в отриманому розчині.

3. Складаємо рівняння реакцій ( не забудьте про електронний баланс) і, для зручності розрахунків, приймаємо за 5х – кількість цинку, а за 10у – кількість алюмінію. Тоді, відповідно до коефіцієнтів у рівняннях, азоту в першій реакції вийде х моль, а в другій — 3у моль:

   5x		x
   5Zn	+ 12HNO 3 = 5Zn(NO 3) 2 +	N 2	+ 6H 2 O

   Zn 0 − 2e = Zn 2+	|	5
   2N +5 + 10e = N 2		1

   Вирішувати цю систему зручно, домноживши перше рівняння на 90 і віднімаючи перше рівняння другого.

   Х = 0,04, отже, n Zn = 0,04 5 = 0,2 моль
   у = 0,03, отже, n Al = 0,03 10 = 0,3 моль

   Перевіримо масу суміші:
   0,2 65 + 0,3 27 = 21,1 р.
   

4. Тепер переходимо до складу розчину. Зручно буде переписати реакції ще раз і записати над реакціями кількості всіх речовин, що прореагували і утворилися (крім води):

   0,2	0,48	0,2	0,03
   5Zn	+ 12HNO 3 =	5Zn(NO 3) 2	+ N 2 +	6H 2 O

   0,3	1,08	0,3	0,09
   10Al	+ 36HNO 3 =	10Al(NO 3) 3	+ 3N 2 +	18H 2 O

5. Наступне питання: чи залишилася в розчині азотна кислота та скільки її залишилося?
   За рівняннями реакцій кількість кислоти, що вступила в реакцію:
   n HNO 3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 моль,
   тобто. кислота була надлишку і можна обчислити її залишок у розчині:
   n HNO 3 зуп. = 2 − 1,56 = 0,44 моль.
6. Отже, у підсумковому розчинімістяться:

   Нітрат цинку в кількості 0,2 моль:
   m Zn(NO 3) 2 = n M = 0,2 189 = 37,8 г
   нітрат алюмінію в кількості 0,3 моль:
   m Al(NO 3) 3 = n M = 0,3 213 = 63,9 г
   надлишок азотної кислоти в кількості 0,44 моль:
   m HNO 3 зуп. = n M = 0,44 63 = 27,72 г

7. Яка маса підсумкового розчину?
   Згадаємо, що маса підсумкового розчину складається з тих компонентів, які ми змішували (розчини та речовини) мінус ті продукти реакції, які пішли з розчину (осади та гази):

   Тоді для нашого завдання:

   M новий. розчину = маса розчину кислоти + маса сплаву металів - маса азоту
   m N 2 = n M = 28 (0,03 + 0,09) = 3,36 г
   m новий. розчину = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

8. Тепер можна розрахувати масові частки речовин в розчині:

   ωZn(NO 3) 2 = m в-ва / m р-ну = 37,8 / 648,04 = 0,0583
   ωAl(NO 3) 3 = m в-ва / m р-ну = 63,9 / 648,04 = 0,0986
   ω HNO 3 зуп. = m в-ва / m р-ну = 27,72 / 648,04 = 0,0428

Відповідь: 5,83% нітрату цинку, 9,86% нітрату алюмінію, 4,28% азотної кислоти.

Приклад 6.При обробці 17,4 г суміші міді, заліза та алюмінію надлишком концентрованої азотної кислоти виділилося 4,48 л газу (н.у.), а при дії на цю суміш такої ж маси надлишку хлороводневої кислоти – 8,96 л газу (н.у.). Визначте склад вихідної суміші. (РХТУ)

При вирішенні цього завдання треба згадати, по-перше, що концентрована азотна кислота з неактивним металом (мідь) дає NO 2 , а залізо та алюміній з нею не реагують. Соляна кислота, навпаки, не реагує з міддю.

Відповідь наприклад 6: 36,8% міді, 32,2% заліза, 31% алюмінію.

Завдання для самостійного вирішення.

1. Нескладні завдання із двома компонентами суміші.

1-1. Суміш міді та алюмінію масою 20 г обробили 96% розчином азотної кислоти, при цьому виділилося 8,96 л газу (н. у.). Визначити масову частку алюмінію суміші.

1-2. Суміш міді та цинку масою 10 г обробили концентрованим розчином лугу. При цьому виділилось 2,24 л газу (н.y.). Обчисліть масову частку цинку у вихідній суміші.

1-3. Суміш магнію та оксиду магнію масою 6,4 г обробили достатньою кількістю розведеної сірчаної кислоти. При цьому виділилось 2,24 л газу (н.у.). Знайти масову частку магнію у суміші.

1-4. Суміш цинку та оксиду цинку масою 3,08 г розчинили в розведеній сірчаній кислоті. Отримали сульфат цинку масою 6,44 р. Обчисліть масову частку цинку у вихідній суміші.

1-5. При дії суміші порошків заліза та цинку масою 9,3 г надлишок розчину хлориду міді (II) утворилося 9,6 г міді. Визначте склад вихідної суміші.

1-6. Яка маса 20%-ного розчину соляної кислоти буде потрібна для повного розчинення 20 г суміші цинку з оксидом цинку, якщо при цьому виділився водень об'ємом 4,48 л (н.у.)?

1-7. При розчиненні у розведеній азотній кислоті 3,04 г суміші заліза та міді виділяється оксид азоту (II) об'ємом 0,896 л (н.у.). Визначте склад вихідної суміші.

1-8. При розчиненні 1,11 г суміші залізної та алюмінієвої тирси в 16%-ному розчині соляної кислоти (ρ = 1,09 г/мл) виділилося 0,672 л водню (н.у.). Знайдіть масові частки металів у суміші та визначте обсяг витраченої соляної кислоти.

2. Завдання складніші.

2-1. Суміш кальцію та алюмінію масою 18,8 г прожарили без доступу повітря з надлишком порошку графіту. Продукт реакції обробили розведеною соляною кислотою, виділилося при цьому 11,2 л газу (н.у.). Визначте масові частки металів у суміші.

2-2. Для розчинення 1,26 г сплаву магнію з алюмінієм використано 35 мл 19,6% розчину сірчаної кислоти (ρ = 1,1 г/мл). Надлишок кислоти вступив у реакцію з 28,6 мл розчину гідрокарбонату калію з концентрацією 1,4 моль/л. Визначте масові частки металів у сплаві та об'єм газу (н.у.), що виділився при розчиненні сплаву.

2-3. При розчиненні 27,2 г суміші заліза та оксиду заліза (II) у сірчаній кислоті та випарюванні розчину насухо утворилося 111,2 г залізного купоросу – гептагідрату сульфату заліза (II). Визначте кількісний склад вихідної суміші.

2-4. При взаємодії заліза масою 28 г з хлором утворилася суміш хлоридів заліза (II) та (III) масою 77,7 г. Обчисліть масу хлориду заліза (III) в отриманій суміші.

2-5. Чому дорівнювала масова частка калію в його суміші з літієм, якщо в результаті обробки цієї суміші надлишком хлору утворилася суміш, в якій масова частка хлориду калію склала 80%?

2-6. Після обробки надлишком брому суміші калію і магнію загальною масою 10,2 г маса отриманої суміші твердих речовин дорівнювала 42,2 г. Цю суміш обробили надлишком розчину гідроксиду натрію, після чого осад відокремили і прожарили до постійної маси. Обчисліть масу отриманого залишку.

2-7. Суміш літію та натрію загальною масою 7,6 г окислили надлишком кисню, всього було витрачено 3,92 л (н.у.). Отриману суміш розчинили в 80 г 24,5% розчину сірчаної кислоти. Обчисліть масові частки речовин в розчині, що утворився.

2-8. Сплав алюмінію зі сріблом обробили надлишком концентрованого розчину азотної кислоти, залишок розчинили в оцтовій кислоті. Обсяги газів, що виділилися в обох реакціях виміряні за однакових умов, дорівнювали між собою. Обчисліть масові частки металів у металі.

3. Три метали та складні завдання.

3-1. При обробці 8,2 г суміші міді, заліза та алюмінію надлишком концентрованої азотної кислоти виділилося 2,24 л газу. Такий же об'єм газу виділяється і при обробці цієї суміші такої ж маси надлишком розведеної сірчаної кислоти (н.у.). Визначте склад вихідної суміші масових відсотках.

3-2. 14,7 г суміші заліза, міді та алюмінію, взаємодіючи з надлишком розведеної сірчаної кислоти, виділяє 5,6 л водню (н.у.). Визначте склад суміші в масових відсотках, якщо для хлорування такого ж навішування суміші потрібно 8,96 л хлору (н.у.).

3-3. Залізні, цинкові та алюмінієві тирсу змішані в мольному відношенні 2:4:3 (у порядку перерахування). 4,53 г такої суміші обробили надлишком хлору. Отриману суміш хлоридів розчинили у 200 мл води. Визначити концентрацію речовин в отриманому розчині.

3-4. Сплав міді, заліза і цинку масою 6 г (маси всіх компонентів рівні) помістили в 18,25 % розчин соляної кислоти масою 160 г. Розрахуйте масові частки речовин у розчині.

3-5. 13,8 г суміші, що складається з кремнію, алюмінію та заліза, обробили при нагріванні надлишком гідроксиду натрію, при цьому виділилося 11,2 л газу (н.у.). При дії таку масу суміші надлишку соляної кислоти виділяється 8,96 л газу (н.у.). Визначте маси речовин у вихідній суміші.

3-6. При обробці суміші цинку, міді і заліза надлишком концентрованого розчину лугу виділився газ, а маса залишку залишилася в 2 рази менше маси вихідної суміші. Цей залишок обробили надлишком соляної кислоти, обсяг газу, що виділився при цьому виявився рівним обсягу газу, що виділився в першому випадку (обсяги вимірювалися за однакових умов). Обчисліть масові частки металів у вихідній суміші.

3-7. Є суміш кальцію, оксиду кальцію та карбіду кальцію з молярним співвідношенням компонентів 3:2:5 (у порядку перерахування). Який мінімальний обсяг води може вступити до хімічна взаємодіяз такою сумішшю масою 55,2 г?

3-8. Суміш хрому, цинку і срібла загальною масою 7,1 г обробили розведеною соляною кислотою, маса залишку залишилася рівною 3,2 г. Розчин після відділення осаду обробили бромом в лужному середовищі, а по закінченні реакції обробили надлишком нітрату барію. Маса осаду, що утворилася, дорівнювала 12,65 г. Обчисліть масові частки металів у вихідній суміші.

Відповіді та коментарі до завдань для самостійного вирішення.

1-1. 36% (алюміній не реагує з концентрованою азотною кислотою);

1-2. 65% (у лугу розчиняється лише амфотерний метал – цинк);

1-3. 37,5%;

3-1. 39% Cu; 3,4% Al;

3-2. 38,1% Fe, 43,5% Cu;

3-3. 1,53% FeCl 3 , 2,56% ZnCl 2 , 1,88% AlCl 3 (залізо реакції з хлором переходить у ступінь окислення +3);

3-4. 2,77% FeCl 2 , 2,565% ZnCl 2 , 14,86% HCl (не забудьте, що мідь не реагує із соляною кислотою, тому її маса не входить у масу нового розчину);

3-5. 2,8 г Si, 5,4 г Al, 5,6 г Fe (кремній - неметал, він реагує з розчином лугу, утворюючи силікат натрію та водень; з соляною кислотою він не реагує);

3-6. 6,9% Cu, 43,1% Fe, 50% Zn;

3-8. 45,1% Ag, 36,6% Cr, 18,3% Zn (хром при розчиненні в соляній кислоті переходить у хлорид хрому (II), який при дії брому в лужному середовищі переходить у хромат; при додаванні солі барію утворюється нерозчинний хромат барію)

Завдання визначення кількісного складу суміші. Хімічні властивостіметалів.

1. Суміш алюмінієвої та залізної тирси обробили надлишком розведеної соляної кислоти, при цьому виділилося 8,96 л (н.у.) водню. Якщо таку масу суміші обробити надлишком розчину гідроксиду натрію, то виділиться 6,72 л (н.у.) водню. Розрахуйте масову частку заліза у вихідній суміші.

2. Суміш магнієвої та цинкової тирси обробили надлишком розведеної сірчаної кислоти, при цьому виділилося 22,4 л (н.у.) водню. Якщо таку масу суміші обробити надлишком розчину гідроксиду натрію, то виділиться 13,44 л (н.у.) водню. Розрахуйте масову частку магнію вихідної суміші.

3. При розчиненні суміші міді та оксиду міді(II) у концентрованій азотній кислоті виділилося 18,4 г бурого газу та було отримано 470 г розчину з масовою часткою солі 20%. Визначте масову частку оксиду міді у вихідній суміші.

4. Суміш сульфіду алюмінію та алюмінію обробили водою, при цьому виділилося 6,72 л (н.у.) газу. Якщо цю суміш розчинити в надлишку розчину гідроксиду натрію, то виділиться 3,36 л (н.у.) газу. Визначте масову частку алюмінію у вихідній суміші.

5.Якщо суміш хлоридів калію та кальцію додати до розчину карбонату натрію, то утворюється 10 г осаду. Якщо ту суміш додати до розчину нітрату срібла, то утворюється 57,4 г осаду. Визначте масову частку хлориду калію у вихідній суміші.

6. Суміш міді та алюмінію масою 10 г обробили 96-відсоткової азотної кислоти, при цьому виділилося 4,48л газу (н.у.). Визначте кількісний склад вихідної суміші та масову частку алюмінію в ній.

7. Суміш магнію та оксиду магнію масою 6,4 г обробили достатньою кількістю розведеної сірчаної кислоти, при цьому виділилося 2,24л газу (н.у.). Визначте кількісний склад вихідної суміші та масову частку оксиду магнію в ній.

8. Суміш міді і цинку масою 40г обробили концентрованим розчином лугу. При цьому виділився газ обсягом 8,96л (н.у.). Обчисліть масову частку міді у вихідній суміші.

За темою: методичні розробки, презентації та конспекти

Розробка уроку містить докладний конспект уроку, слайди до проведення уроку, робочий зошитпо темі, інструктивні карти для проведення експерименту та інший дидактичний матеріал.

Завдання №1

При розчиненні суміші міді та оксиду міді (II) у концентрованій азотній кислоті виділилося 18,4 г бурого газу та було отримано 470 г розчину з масовою часткою солі 20%. Визначте масову частку оксиду міді у вихідній суміші.

Відповідь: 65,22%

Пояснення:

При розчиненні міді та оксиду міді (II) протікають наступні реакції:

Cu + 4HNO 3(конц.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O (I)

CuO + 2HNO 3(конц.) = Cu(NO 3) 2 + H 2 O (II)

Бурий газ NO 2 виділяється лише при взаємодії міді з концентрованою азотною кислотою. Знайдемо його кількість за формулою:

де m – маса речовини [г], M – молярна маса речовини [г/моль].

M(NO 2) = 46 г/моль

ν (NO 2) = m(NO 2)/M(NO 2) = 18,4 г/46 г/моль = 0,4 моль.

За умовою реакції (I):

ν I (Cu(NO 3) 2) = ν(Cu) = 1/2ν(NO 2),

отже,

ν I (Cu(NO 3) 2) = ν(Cu) = 0,4 моль/2 = 0,2 моль.

Маса нітрату міді, що утворився за рахунок взаємодії міді з концентрованою азотною кислотою:

m I (Cu(NO 3) 2) = M(Cu(NO 3) 2) . ν(Cu(NO 3) 2) = 188 г/моль. 0,2 моль = 37,6 р.

Маса міді, що вступила в реакцію, дорівнює:

m(Cu) = M(Cu). ν(Cu) = 64 г/моль. 0,2 моль = 12,8 р.

Загальна маса нітрату міді, що міститься в розчині, дорівнює:

m заг. (Cu(NO 3) 2) = w(Cu(NO 3) 2) . m(р-ра)/100% = 20%. 470г / 100% = 94 р.

Маса нітрату міді, що утворився при взаємодії оксиду міді з концентрованою азотною кислотою (II):

m II (Cu(NO 3) 2) = m(суміш) - m I (Cu(NO 3) 2) = 94 г - 37,6 г = 56,4 г.

Кількість нітрату міді, що утворився при взаємодії оксиду міді з концентрованою азотною кислотою (II):

ν II (Cu(NO 3) 2) = m II (Cu(NO 3) 2) /M II (Cu(NO 3) 2) = 56,4 г/188 г/моль = 0,3 моль

За умовою реакції:

(II) ν II (Cu(NO 3) 2) = ν(CuO) = 0,3 моль.

m(CuO) = M(CuO). ν(CuO) = 80 г/моль. 0,3 моль = 24 г

m(суміші) = m(CuO) + m(Cu) = 24 г + 12,8 г = 36,8 г

Масова частка оксиду міді у суміші дорівнює:

w(CuO)% = m(CuO)/m(суміші) . 100% = 24 г/36,8 р. 100% = 65,22%

Завдання №2

Визначте масову частку карбонату натрію в розчині, отриманому кип'ятінням 150 г 8,4% розчину гідрокарбонату натрію. Який об'єм 15,6% розчину хлориду барію (щільністю 1,11 г/мл) прореагує з отриманим карбонатом натрію? Випаровування води можна знехтувати.

Відповідь: 5,42%, 90 мл

Пояснення:

Розкладання гідрокарбонату натрію в розчині описується реакцією:

2NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

Масова частка розчиненої речовини розраховується за такою формулою:

w(в-во)% = m(в-ва)/m(р-ра). 100%

де m(в-ва) - маса розчиненої речовини, m(р-ра) - маса розчину).

Обчислимо масу розчиненого гідрокарбонату натрію (NaHCO 3):

M(NaHCO 3) = m(р-ра). w(NaHCO 3)/100% = 150 г. 8,4%/100% = 12,6 г

ν(NaHCO 3) = m(NaHCO 3)/M(NaHCO 3) = 12,6 г/84 г/моль = 0,15 моль

По рівнянню реакції:

ν(Na 2 CO 3) = ν(CO 2)= 1/2ν(NaHCO 3) = 0,15 моль/2 = 0,075 моль

m(Na 2 CO 3) = M(Na 2 CO 3) . ν(Na 2 CO 3) = 106 г/моль. 0,075 моль = 7,95 р.

m(CO2) = M(CO2). ν(CO 2 ) = 44 г/моль. 0,075 моль = 3,3 р.

Так як випаровування води можна знехтувати, масу утворився після розкладання гідрокарбонату натрію знаходимо, віднімаючи з маси вихідного розчину масу Вуглекислий газ:

m(р-ра) = m(вих.р-ра) - m(CO 2) = 150 г - 3,3 г = 146,7 г

w(Na 2 CO 3)% = m(Na 2 CO 3)/m(р-ра). 100% = 7,95 г/146,7 р. 100% = 5,42%

Реакція взаємодії розчинів хлориду барію та карбонату натрію описується рівнянням:

BaCl 2 + Na 2 CO 3 → BaCO 3 ↓ + 2NaCl

По рівнянню реакції:

ν(BaCl 2) = ν(Na 2 CO 3)= 0,075 моль, отже

m(BaCl 2) = M(BaCl 2). ν(BaCl 2) = 208 г/моль. 0,075 моль = 15,6 г

Маса розчину хлориду барію дорівнює:

m(р-ра BaCl 2) = m(BaCl 2)/w(BaCl 2). 100% = 15,6 г/15,6%. 100% = 100 г

Об'єм розчину розраховується за формулою:

V(р−ра) = m(р−ра)/ρ(р−ра), де ρ(р−ра) – густина розчину.

V(р-ра BaCl 2) = m(р-ра BaCl 2)/ρ(р-ра)

V(р-ра BaCl 2) = 100 г/1,11 г/мл = 90 мл

Завдання №3

У яких масових співвідношеннях слід змішати 10% розчини гідроксиду натрію і сірчаної кислоти для отримання нейтрального розчину сульфату натрію? Чому дорівнює масова частка солі у такому розчині?

Відповідь: m(р-ра H2SO4)/m(р-ра NaOH) = 1,225; w(Na 2 SO 4) = 8%Пояснення:

Взаємодія розчинів гідроксиду натрію та сірчаної кислоти з утворенням середньої солі (нейтрального розчину) протікає за схемою:

2NaOH + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + H 2 O

Маси гідроксиду натрію та сірчаної кислоти рівні:

m(NaOH) = 0,1m(р-ра NaOH); m(H 2 SO 4) = 0,1m(H 2 SO 4)

Відповідно, кількості гідроксиду натрію та сірчаної кислоти рівні:

ν(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 0,1m(р-ра NaOH)/40 г/моль

ν(H 2 SO 4) = m(H 2 SO 4)/M(H 2 SO 4) = 0,1m(р-ра H 2 SO 4)/98 г/моль

За рівнянням реакції ν(H 2 SO 4) = 1/2ν(NaOH), тому

0,1m(р-ра H 2 SO 4)/98 =? 0,1m(р-ра NaOH)/40

m(р-ну H 2 SO 4)/m(р-ну NaOH) = 98/2/40 = 1,225

За рівнянням реакції

ν(H 2 SO 4) = ν(Na 2 SO 4), тому

ν(Na 2 SO 4) = 0,1m(р-ра H 2 SO 4)/98 г/моль

m(Na 2 SO 4) = 0,1m(р-ну H 2 SO 4)/98 г/моль. 142 г/моль = 0,145 m(р-ну H 2 SO 4)

m(р-ну H 2 SO 4) = 1,225 . m(р-ра NaOH)

Маса розчину сульфату натрію, що вийшов, дорівнює:

m(р-ра Na 2 SO 4) = m(р-ра H 2 SO 4) + m(р-ра NaOH) = 2,225 m(р-ра NaOH) = 2,225(р-ра H 2 SO 4)/1,225

w(Na 2 SO 4)% = 0,145 m(р-ну H 2 SO 4) . 1,225/2,225 m(р-ну H 2 SO 4) . 100% = 8,0%

Завдання №4

Скільки літрів хлору (н.у.) виділиться, якщо до 200 мл 35% соляної кислоти (щільністю 1,17 г/мл) додати при нагріванні 26,1 г оксиду марганцю (IV)? Скільки грамів гідроксиду натрію в холодному розчині прореагує з цією кількістю хлору?

Відповідь: V(Cl 2) = 6,72 л; m(NaOH) = 24 г

Пояснення:

При додаванні соляної кислоти до оксиду марганцю (IV) протікає реакція:

MnO 2 + 4HCl → MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

Обчислимо маси хлороводню та масу соляної кислоти в розчині:

m(р-ра 35%-ної HCl) = V(р-ра HCl) . ρ(р-ра HCl) = 200 мл. 1,17 г/мл = 234 г

m(HCl) = M(HCl). w(HCl)%/100% = 234 р. 35%/100% = 81,9 г

Звідси кількість HCl:

ν(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 81,9 г/36,5 г/моль = 2,244 моль

Кількість оксиду марганцю (IV):

ν(MnO 2) = m(MnO 2)/M(MnO 2) = 26,1 г/87 г/моль = 0,3 моль

За рівнянням реакції ν(MnO 2) = ¼ ν(HCl), а за умовою ν(MnO 2)< ¼ν(HCl), следовательно, MnO 2 – вещество в недостатке, полностью прореагирует с соляной кислотой.

За рівнянням реакції ν(MnO 2) = ν(Cl 2 ) = 0,3 моль, тому об'єм, що виділився при н.у. хлору дорівнює:

V(Cl 2) = V m. ν(Cl 2) = 22,4 л/моль. 0,3 моль = 6,72 л

У холодному розчині луг взаємодіє з хлором з утворенням гіпохлориту (NaClO) та хлориду (NaCl) натрію (реакція диспропорціонування):

Cl 2 + 2NaOH → NaClO + NaCl + H 2 O

За рівнянням реакції ν(Cl 2) = ½ ν(NaOH), тому ν(NaOH) = 0,3 моль. 2 = 0,6 моль

Маса гідроксиду натрію, що прореагував з хлором у холодному розчині, дорівнює:

m(NaOH) = M(NaOH) . ν(NaOH) = 40 г/моль. 0,6 моль = 24 г

Завдання №5

Суміш міді та оксиду міді (II) може прореагувати з 219 г 10%-ного розчину соляної кислоти або 61,25 г 80%-ного розчину сірчаної кислоти. Визначте масову частку міді у суміші.

Відповідь: 21%

Пояснення:

Оскільки мідь стоїть у ряді активностей металів правіше водню, соляна кислота з нею не взаємодіє. HCl реагує тільки з оксидом міді (II) з утворенням солі та води:

З 80%-ним розчином сірчаної кислоти взаємодіє і мідь, і оксид міді (II):

Обчислимо масу та кількість речовини HCl, яка реагує з CuO:

отже, кількість CuO, що реагує з HCl:

Обчислимо масу та кількість речовини H 2 SO 4:

Оскільки в реакції оксиду міді із сірчаною кислотою

отже, на реакцію з Cu йде 0,2 моль H 2 SO 4 і кількість речовини міді дорівнює:

Маси речовин дорівнюють:

Отже, масова частка міді у вихідній суміші

Завдання №6

При взаємодії 5,6 г гідроксиду калію з 5,0 г амонію хлориду отримали аміак. Його розчинили у 50 г води. Визначте масову частку аміаку отриманому розчині. Визначте об'єм 10%-ного розчину азотної кислоти з щільністю 1,06 г/мл, який буде потрібно для нейтралізації аміаку.

Відповідь: ω(NH 3)% = 3,1%; V(р-ра HNO 3) = 55,5 мл

Пояснення:

В результаті обмінної реакції гідроксиду калію з хлоридом амонію виділяється аміак і утворюються хлориду калію та вода:

KOH + NH 4 Cl → KCl + NH 3 + H 2 O

Обчислимо кількості реагуючих KOH та NH 4 Cl:

За рівнянням реакції KOH та NH 4 Cl реагують у рівних кількостях, а за умовою задачі ν(KOH) > ν(NH 4 Cl). Отже, хлорид амонію реагує повністю і утворюється 0,09346 моль аміаку.

Масова частка аміаку в отриманому розчині розраховується за такою формулою:

Аміак реагує з азотною кислотою за реакцією:

HNO 3 + NH 3 → NH 4 NO 3

Отже, з аміаком реагує однакову кількість азотної кислоти, тобто.

отже, маса азотної кислоти, що прореагувала, дорівнює:

Маса розчину азотної кислоти дорівнює:

Об'єм 10%-ного розчину азотної кислоти дорівнює:

Завдання №7

Хлорид фосфору (V) масою 4,17 г повністю прореагував із водою. Який об'єм розчину калію гідроксиду з масовою часткою 10% (щільністю 1,07 г/мл) необхідний для повної нейтралізації отриманого розчину?

Відповідь: V(р-ра KOH) = 84 мл

Пояснення:

Хлорид фосфору (V) повністю гідролізується з утворенням ортофосфорної кислоти та хлороводню:

Утворені ортофосфорну та соляну кислоти нейтралізують розчином гідроксиду калію, при цьому утворюються середні солі:

Обчислимо кількість речовини хлориду фосфору (V), що вступає в реакцію з водою:

Отже, (за рівнянням реакції) утворюються

І (у 5 разів більше ν(PCl 5)).

Для нейтралізації ортофосфорної кислоти необхідно 0,06 моль KOH, а нейтралізації соляної кислоти 0,1 моль KOH.

Отже, загальна кількість лугу, необхідне нейтралізації розчину кислот, дорівнює.

Маса лугу дорівнює:

Маса розчину лугу дорівнює:

Об'єм 10%-ного розчину лугу дорівнює:

Завдання №8

При зливанні 160 г 10% розчину нітрату барію і 50 г 11% розчину хромату калію випав осад. Розрахуйте масову частку нітрату барію в розчині, що утворився.

Відповідь: ω(Ba(NO 3) 2) = 4,24%

Пояснення:

В обмінній реакції при взаємодії нітрату барію з хроматом калію утворюється нітрат калію, і випадає осад – хромат барію:

Ba(NO 3) 2 + K 2 CrO 4 → BaCrO 4 ↓ + 2KNO 3

Обчислимо маси та кількості реагуючих нітрату барію та хромату калію:

За рівнянням реакції солі Ba(NO 3) 2 і K 2 CrO 4 реагують 1 до 1, за умовою задачі ν(Ba(NO 3) 2) > ν(K 2 CrO 4), отже, хромат калію є в нестачі і повністю реагує.

Обчислимо кількість та масу нітрату барію, що залишився після реакції:

Так як в осад випадає хромат барію, маса розчину, отриманого зливанням розчинів нітрату барію і хромату калію, дорівнює:

Обчислимо масу хромату барію, що випав в осад:

Тоді маса розчину дорівнює:

Знаходимо масову частку нітрату барію в отриманому розчині:

Завдання №9

Якщо суміш хлоридів калію та кальцію додати до розчину карбонату натрію, то утворюється 10 г осаду. Якщо ту суміш додати до розчину нітрату срібла, то утворюється 57,4 г осаду. Визначте масову частку хлориду калію у вихідній суміші.

Відповідь: ω(KCl) = 57,3%

Пояснення:

В обмінну реакцію з карбонатом натрію вступає хлорид кальцію, внаслідок чого випадає осад карбонат кальцію:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 ↓ + 2NaCl (I)

Хлорид калію з карбонатом натрію не реагує.

Отже, маса карбонату кальцію, що випав в осад, дорівнює 10 г. Обчислимо його кількість речовини:

В обмінну реакцію з нітратом срібла вступають обидва хлориди:

CaCl 2 + 2AgNO 3 → 2AgCl↓ + Ca(NO 3) 2 (II)

KCl + AgNO 3 → AgCl↓ + KNO 3 (III)

Обчислимо загальну кількість речовини хлориду срібла:

По реакції (II), тому і

По реакції (III) , отже,

Маса хлориду калію у вихідній суміші дорівнює:

Обчислимо масову частку хлориду калію в суміші:

Завдання №10

Суміш натрію та оксиду натрію розчинили у воді. При цьому виділилося 4,48 л (н.у.) газу та утворилося 240 г розчину з масовою часткою гідроксиду натрію 10%. Визначте масову частку натрію у вихідній суміші.

Відповідь: ω(KCl) = 59,74%

Пояснення:

При взаємодії оксиду натрію з водою утворюється луг, а при взаємодії натрію з водою утворюється луг і виділяється водень:

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2 (I)

Na 2 O + H 2 O → 2NaOH (II)

Обчислимо кількість речовини водню, що виділяється при взаємодії натрію з водою:

За рівнянням реакції (I) ν(Na) = ν(NaOH) = 2ν(H 2 ) = 0,4 моль, отже, маса натрію, що реагує з водою, та маса лугу, що утворюється в результаті реакції (I), рівні:

m(Na) = 23 г/моль · 0,4 моль = 9,2 г та m I (NaOH) = 40 г/моль · 0,4 моль = 16 г

Обчислимо загальну масу лугу в розчині:

Маса та кількість речовини лугу, що утворюється за реакцією (II), рівні:

m II (NaOH) = 24 г - 16 г = 8 г

За рівнянням реакції (II) ν(Na 2 O) = 1/2ν II (NaOH), отже,

ν(Na 2 O) = 0,2 моль/2 = 0,1 моль

m(Na 2 O) = M(Na 2 O) · ν(Na 2 O) = 62 г/моль · 0,1 моль = 6,2 г

Обчислимо масу вихідної суміші, що складається з натрію та оксиду натрію:

m(суміші) = m(Na) + m(Na 2 O) = 9,2 г + 6,2 г = 15,4 г

Масова частка натрію в суміші дорівнює:

Завдання №11

Суміш карбонату натрію і гідрокарбонату натрію може прореагувати з 73 г 20% розчину соляної кислоти і 80 г 10% розчину гідроксиду натрію. Визначте масову частку карбонату натрію у вихідній суміші.

Відповідь: ω(Na 2 CO 3) = 38,7%

Пояснення:

Взаємодія карбонату та гідрокарбонату натрію з соляною кислотою протікає за реакціями:

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O (I)

NaHCO 3 + HCl → NaCl + CO 2 + H 2 O (II)

З гідроксидом натрію реагує гідрокарбонат натрію з утворенням середньої солі:

NaHCO 3 + NaOH → Na 2 CO 3 + H 2 O (III)

Обчислимо масу та кількість речовини NaOH, що реагує за реакцією (III):

m(NaOH)=80 г*0,1 = 8 г

Отже, за реакцією (III) реагує 0,2 моль NaHCO 3 так як III (NaHCO 3) = V (NaOH).

Обчислимо загальні масу та кількість речовини HCl, що реагує за реакціями (I) та (II):

v(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 14,6 г/36,5 г/моль = 0,4 моль

За рівнянням реакції (II) II (NaHCO 3) = II (HCl), отже, з гідрокарбонатом натрію реагує 0,2 моль HCl. Тоді з карбонатом натрію за реакцією (I) взаємодіє

ν I (HCl) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль.

За рівнянням реакції (I) ν(Na 2 CO 3) = 1/2ν(HCl) = 0,2 моль/2 = 0,1 моль.

Обчислимо маси гідрокарбонату та карбонату натрію у вихідній суміші:

m(NaHCO 3) = M(NaHCO 3) · ν(NaHCO 3) = 84 г/моль · 0,2 моль = 16,8 г

m(Na 2 CO 3) = M(Na 2 CO 3) · ν(Na 2 CO 3) = 106 г/моль · 0,1 моль = 10,6 г

Маса вихідної суміші солей дорівнює:

m(суміші) = m(NaHCO 3) + m(Na 2 CO 3) = 16,8 г + 10,6 г = 27,4 г

Масова частка карбонату натрію дорівнює:

Завдання №12

Суміш сульфіду алюмінію та алюмінію обробили водою, при цьому виділилося 6,72 л (н.у.) газу. Якщо цю суміш розчинити в надлишку розчину гідроксиду натрію, то виділиться 3,36 л (н.у.) газу. Визначте масову частку алюмінію у вихідній суміші.

Відповідь: ω(Al) = 15,25%

Пояснення:

При обробці суміші сульфіду алюмінію та алюмінію з водою реагує тільки сульфід алюмінію:

Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S (I)

В результаті цієї взаємодії утворюється сірководень, кількість речовини якого становить:

n(H 2 S) = V(H 2 S)/V m = 6,72/22,4 = 0,3 моль,

Кількість сірководню, що виділився, залежить тільки від маси сульфіду алюмінію (від кількості металевого алюмінію не залежить). Тому, з рівняння I можна дійти невтішного висновку у тому, что:

n(Al 2 S 3) = n(H 2 S) ⋅ 1/3, де 1 - коефіцієнт перед Al 2 S 3 , а 3 - коефіцієнт перед H 2 S.

n(Al 2 S 3) = 0,3 ⋅ 1/3 = 0,1 моль.

Отже:

m(Al 2 S 3) = n(Al 2 S 3) ⋅ M(Al 2 S 3) = 0,1 ⋅ 150 г = 15 г;

При взаємодії цієї ж суміші надлишку розчину гідроксиду натрію газ виділяється тільки при взаємодії гідроксиду натрію з алюмінієм:

Al 2 S 3 + 8NaOH → 2Na + 3Na 2 S (II)

Обчислимо кількість водню, що виділяється при взаємодії алюмінію з розчином NaOH:

n III (H 2) = V(H 2)/V m = 3,36/22,4 = 0,15 моль

За рівнянням реакції (III) n(Al) = n III (H 2) ⋅ 2/3, отже, n(Al) = 0,1 моль

Маса алюмінію дорівнює:

m(Al) = M(Al) · n(Al) = 27 г/моль · 0,1 моль = 2,7 г

Отже маса вихідної суміші:

m(суміші) = m(Al 2 S 3) + m(Al) = 15 г + 2,7 г = 17,7 г.

Масова частка алюмінію у вихідній суміші дорівнює:

ω(Al) = 100% ⋅ 2,7/17,7 = 15,25 %

Завдання №13

На повне спалювання суміші вуглецю та діоксиду кремнію витратили кисень масою 22,4 г. Який обсяг 20%-ного розчину гідроксиду калію (ρ = 1,173 г/мл) може прореагувати з вихідною сумішшю, якщо відомо, що масова частка вуглецю в ній становить 70%?

Відповідь: 28,6 мл

Пояснення:

Діоксид кремнію не реагує із киснем. При спалюванні вуглецю утворюється вуглекислий газ:

C + O 2 → CO 2

Обчислимо кількість речовини вуглецю, що бере участь у горінні:

За рівнянням реакції ν(O 2) = ν(C), отже ν(C) = 0,7 моль

Обчислимо масу згорілого вуглецю:

m(C) = M(C) · ν(C) = 12 г/моль · 0,7 моль = 8,4 г

Обчислимо масу вихідної суміші вуглецю та діоксиду кремнію:

Обчислимо масу та кількість речовини діоксиду кремнію:

m(SiO 2) = m(суміші) – m(C) = 12 г – 8,4 г = 3,6 г

З лугом взаємодіють тільки діоксид кремнію:

2KOH + SiO 2 → K 2 SiO 3 + H 2 O

В результаті цієї реакції витрачається луг у кількості:

ν(KOH) = 2 · 0,06 моль = 0,12 моль

m(KOH) = M(KOH) · ν(KOH) = 56 г/моль · 0,12 моль = 6,72 г

Обчислимо масу та об'єм розчину лугу KOH:

Завдання №14

Суміш гідрокарбонату і карбонату калію з масовою часткою карбонату в ній 73,4% може прореагувати з 40 г 14% розчину гідроксиду калію. Вихідну суміш обробили надлишком розчину сірчаної кислоти. Який обсяг (н.у.) газу виділяється у своїй?

Відповідь: V(CO 2) = 6,72 л

Пояснення:

З лугом може реагувати лише кисла сіль – гідрокарбонат калію:

KHCO 3 + KOH → K 2 CO 3 + H 2 O

Обчислимо масу та кількість речовини гідроксиду калію:

За рівнянням реакції ν(KOH) = ν(KHCO 3), отже, ν(KHCO 3) = 0,1 моль

Маса гідрокарбонату калію в суміші дорівнює:

m(KHCO 3) = M(KHCO 3) · ν(KHCO 3) = 100 г/моль · 0,1 моль = 10 г

Масова частка гідрокарбонату у суміші солей

ω(KHCO 3) = 100% − ω(K 2 CO 3) = 100% − 73,4% = 26,6%

Обчислимо масу суміші солей:

Обчислимо масу та кількість речовини карбонату натрію:

При взаємодії солей карбонату та гідрокарбонату калію з надлишком сірчаної кислоти утворюється кисла сіль – гідросульфат калію:

KHCO 3 + H 2 SO 4 → KHSO 4 + CO 2 + H 2 O

K 2 CO 3 + 2H 2 SO 4 → 2KHSO 4 + CO 2 + H 2 O

Загальна кількість і обсяг вуглекислого газу, що виділяється, рівні:

ν(CO 2 ) = 0,2 моль + 0,1 моль = 0,3 моль

V(CO 2 ) = V m · ν(CO 2 ) = 22,4 л/моль · 0,3 моль = 6,72 л

Завдання №15

Суміш магнієвої та цинкової тирси обробили надлишком розведеної сірчаної кислоти, при цьому виділилося 22,4 л (н.у.) водню. Якщо таку масу суміші обробити надлишком розчину гідроксиду натрію, то виділиться 13,44 л (н.у.) водню. Розрахуйте масову частку магнію вихідної суміші.

Відповідь: 19,75%

Пояснення:

При обробці суміші магнієвої та цинкової тирси розведеною сірчаною кислотою виділяється водень:

Zn + H 2 SO 4 (розб.) → ZnSO 4 + H 2 (I)

Mg + H 2 SO 4 (розб.) → MgSO 4 + H 2 (II)

З надлишком розчину NaOH реагує тільки Zn (амфотерний метал):

Zn + 2NaOH + 2H 2 O → Na 2 + H 2 (III)

Обчислимо кількість водню, що виділяється за реакцією (III):

За рівнянням реакції (III) III (H 2) = V (Zn), отже, V (Zn) = 0,6 моль

Маса цинку дорівнює:

m(Zn) = M(Zn) · ν(Zn) = 65 г/моль · 0,6 моль = 39 г

За рівняннями реакції (I) і (II) ν I (H 2) = ν(Zn) і ν II (H 2) = ν(Mg), загальна кількість водню, що виділився, дорівнює:

Отже, кількість водню, що виділився за реакцією (II):

ν II (H 2) = ν(Mg) = 1 моль – 0,6 моль = 0,4 моль

Маса магнію дорівнює:

m(Mg) = M(Mg) · ν(Mg) = 24 г/моль · 0,4 моль = 9,6 г

Обчислимо масу магнію та цинку:

m(суміші) = m(Mg) + m(Zn) = 9,6 г + 39 г = 48,6 г

Масова частка магнію у вихідній суміші дорівнює:

Завдання №16

У надлишку кисню спалили 8 г сірки. Отриманий газ пропустили через 200 г 8% розчину гідроксиду натрію. Визначте масові частки солей отриманому розчині.

Відповідь: ω(NaHSO 3) ≈ 4,81%; ω(Na 2 SO 3) ≈ 8,75%

Пояснення:

При горінні сірки у надлишку кисню утворюється діоксид сірки:

S + O 2 → SO 2 (I)

Обчислимо кількість речовини згорілої сірки:

За рівнянням реакції ν(S) = ν(SO 2), отже, ν(SO 2) = 0,25 моль

Маса діоксиду сірки, що виділився, дорівнює:

m(SO 2) = M(SO 2) · ν(SO 2) = 64 г/моль · 0,25 моль = 16 г

Обчислимо масу та кількість речовини гідроксиду натрію:

Реакція між лугом і NaOH протікає східчасто: спочатку утворюється кисла сіль, потім вона перетворюється на середню:

NaOH + SO 2 → NaHSO 3 (II)

NaHSO 3 + NaOH → Na 2 SO 3 + H 2 O (III)

Оскільки ν(NaOH) > ν(SO 2) та ν(NaOH)< 2ν(SO 2), следовательно, образуются средняя и кислая соли.

Через війну реакції (II) утворюється ν(NaHSO 3) = 0,25 моль, і залишається ν(NaOH) = 0,4 моль – 0,25 моль = 0,15 моль.

При взаємодії гідросульфату натрію та лугу (реакція (III)) утворюється сульфіт натрію кількістю речовини ν(Na 2 SO 3) = 0,15 моль, і залишається ν(NaHSO 3) = 0,25 моль – 0,15 моль = 0,1 моль.

Обчислимо маси гідросульфіту та сульфіту натрію:

m(NaHSO 3) = M(NaHSO 3) · ν(NaHSO 3) = 104 г/моль · 0,1 моль = 10,4 г

m(Na 2 SO 3) = M(Na 2 SO 3) · ν(Na 2 SO 3) = 126 г/моль · 0,15 моль = 18,9 г

Маса розчину, отриманого пропусканням діоксиду сірки через розчин лугу, дорівнює:

m(р-ра) = m(р-ра NaOH) + m(SO 2) = 200 г + 16 г = 216 г

Масові частки солей в отриманому розчині дорівнюють:

Завдання №17

Суміш алюмінієвої та залізної тирси обробили надлишком розведеної соляної кислоти, при цьому виділилося 8,96 л (н.у.) водню. Якщо таку масу суміші обробити надлишком розчину гідроксиду натрію, то виділиться 6,72 л (н.у.) водню. Розрахуйте масову частку заліза у вихідній суміші.

Відповідь: ω(Fe) ≈ 50,91%

Пояснення:

Реакції алюмінієвої та залізної тирси в надлишку розведеної соляної кислоти протікають з виділенням водню та утворенням солей:

Fe + 2HCl → FeCl 2 + H 2 (I)

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2 (II)

З розчином лугу реагують тільки алюмінієва тирса, в результаті чого утворюються комплексна сіль і водень:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 (III)

Обчислимо кількість речовини водню, що виділяється за реакцією (III):

Обчислимо кількість речовини водню, що виділяється за реакціями (I) + (II):

За рівнянням реакції (III) III (Al) = 2/3 III (H 2), отже, III (Al) = 2/3 · 0,3 моль = 0,2 моль.

Маса алюмінієвої тирси дорівнює:

m(Al) = M(Al) · ν(Al) = 27 г/моль · 0,2 моль = 5,4 г

За рівнянням реакції (II) ν II (Al) = 2/3ν II (H 2), отже, ν II (H 2) = 3/2 · 0,2 моль = 0,3 моль

Кількість речовини водню, що виділяється за реакцією (I), дорівнює:

I (H 2) = I + II (H 2) - II (H 2) = 0,4 моль - 0,3 моль = 0,1 моль.

За рівнянням реакції (I) I (Fe) = I (H 2), отже, I (Fe) = 0,1 моль

Маса залізної тирси дорівнює:

m(Fe) = M(Fe) · ν(Fe) = 56 г/моль · 0,1 моль = 5,6 г

Маса залізної та алюмінієвої тирси дорівнює:

m(тирса) = m(Al) + m(Fe) = 5,4 г + 5,6 г = 11 г

Масова частка заліза у вихідній суміші дорівнює.

Завдання на суміші (ЄДІ-2017, №33)

Завдання з вільною відповіддю оцінюються максимально на 4 бали

Суміш магнію та оксиду магнію масою 6,4г обробили достатньою кількістю розведеної сірчаної кислоти. При цьому виділилось 2,24 л газу (н.у.). Знайти масову частку магнію у суміші.

При розчиненні у розведеній азотній кислоті 3,04 г суміші заліза та міді виділяється оксид азоту (II) об'ємом 0,986 л (н.у.). Визначте склад вихідної суміші.

При взаємодії заліза масою 28 г з хлором утворилася суміш хлоридів заліза (II) та (III) масою 77,7 г. Обчисліть масу хлориду заліза (III) в отриманій суміші.

При обробці 8,2 г суміші міді, заліза та алюмінію надлишком концентрованої азотної кислоти виділилося 2,24 л газу. Такий же об'єм газу виділяється і при обробці цієї суміші такої ж маси надлишком розведеної сірчаної кислоти (н.у.). Визначте склад вихідної суміші масових відсотках.

При розчиненні суміші міді та оксиду міді 2 у концентрованій азотній кислоті виділилося 18,4 г бурого газу і було отримано 470 розчину з масовою часткою солі 20%.
Визначте масову частку оксиду міді у вихідній суміші.

Завдання з вибором відповідей оцінюються максимально на 2 бали (ЄДІ 2017)

1. (ЄДІ №5)Встановіть відповідність між формулою речовини та класом/групою, до якої(-ої) цієї речовини належить

ФОРМУЛА РЕЧОВИНИ КЛАС/ГРУПА

А) СаН 2 1) оксид солеутворюючий

Б) NaH 2 PO 4 2) оксид несолетворний

В) H 3 N 3) середня сіль

Г) SeO 3 4) кислота

5) сіль кисла

6) Бінарне з'єднання

2. (ЄДІ № 7) Які властивості можуть виявляти такі речовини?

ФОРМУЛА РЕЧОВИНИ ВЛАСТИВОСТІ

А) HNO 3 1) властивості основ

Б) NaOH 2) властивості солей

В) Fe(OH) 2 3) властивості кислот

Г) Zn(NO 3) 2 4) властивості кислот та солей

5) властивості солей та основ

3. (ЄДІ № 7) Встановіть відповідність між твердою речовиною та продуктами її взаємодії з водою:

А) BaBr 2 1) Ba(OH) 2 + HBr

Б) Al 2 S 3 2) Ba(OH) 2 + NH 3

В) KH 2 3) Ba 2+ + 2Br -

Г) Ba 3 N 2 4) H 2 + KOH

5) Al(OH) 3 + H 2 S

6) не взаємодіє

4. (ЄДІ №5)Встановіть відповідність між оксидом та відповідним йому гідроксидом

А) N 2 O 3 1) HPO 3

Б) SeO 2 2) CuOH

В) Cu 2 O 3) H 2 SeO 3

Г) P 2 O 3 4) H 2 SeO 4

5. (ЄДІ №9, №17)Задано наступну схему перетворень речовин:

Sr === X ==== NH 3 === Y

Визначте, які із зазначених речовин є речовинами X та Y.

Запишіть у таблиці номери вибраних речовин під відповідними літерами.

6. (ЄДІ №22)Встановіть відповідність між формулою солі та продуктами електролізу водного розчину цієї солі, які виділилися на інертних електродах: до кожної позиції, позначеної буквою, підберіть відповідну позицію, позначену цифрою.

ФОРМУЛА СОЛІ ПРОДУКТИ ЕЛЕКТРОЛІЗУ

А) Na 3 PO4 1) O 2 H 2

Б) KF 2) O 2 Mg

В) MgBr 2 3) H 2 , Mg

Г) Mg(NO 3) 2 4) Na, O 2

Запишіть у таблицю вибрані цифри під відповідними

7. (ЄДІ №27)Обчисліть масу мідного купоросу(CuSO 4 *5H 2 O), яку необхідно розчинити у воді, щоб одержати 240 г 10% розчину сульфату міді.

8. (ЄДІ №27)Змішали два розчини, маса першого розчину дорівнює 80 г, з масовою часткою сульфату натрію 5%, маса другого розчину масою 40г, з часткою сульфату натрію 16%. Визначте масову частку сульфату натрію у отриманому розчині.

Відповідь: ___________________ р. (Запишіть число з точністю до десятих.)

9. (ЄДІ 35 (5))Використовуючи метод електронного балансу, складіть рівняння реакції:

СН 3 -СН = СН-СН 3 + KMnO 4 + H 2 O == CH3-СН(OH)-CH(OH)-CH 3 + MnO 2 + KOH