Задача 1. Раствор нитрата калия объемом 60 мл иконцентрацией 2 моль/л прокипятили в сильнощелочной среде с 6,48 г алюминия.Выделившийся газ пропустили при нагревании через трубку с оксидом меди(П)массой 11,2 г. Рассчитайте массовую долю меди в полученном твердом остатке.
Решение
1. Напишем уравнения реакций:
/>
/>
2. Рассчитаем количество вещества KNO3, Al и по веществу, котороепрореагировало полностью, определим количество вещества
NH3:
ra(KNO3)ζ 0,06 л 2моль/лζ 0,12 моль;
/>ж0,24 моль — прореагирует полностью;
/>0,09 моль.
3. Так как по условию задачи необходиморассчитать массовую долю меди в твердом остатке, следовательно, оксид меди(П) визбытке:
/>
/>
/>
ra(CuO) ж 0,005 моль; (CuO) 0,005 моль 80 г/моль ж 0,4 г.
4. Рассчитаем количество вещества имассу образовавшейся меди:
Ti(Cu) ж Ti^^CuO) ж 0,135 моль; to(Cu) ж 0,135 моль 64 г/моль ж 8,64 г.
5. Hайдем массу смеси имассовую долю меди в ней: т(см.)= m(CuO) K m(Cu); т(см.) = 0,4г K 8,64г = 9,04 г;
/>
Ответ:/>= 95,58%.
Задача 2. Cмесь кальция и алюминия (молярноеотношение металлов в смеси 2: 3) прокалили с избытком углерода без доступавоздуха. Полученную смесь продуктов обработали водой. Выделившиеся газыпропустили через склянку с бромной водой. Масса склянки увеличилась на 2,6 г.Определите массу исходной смеси.
Решение
1. При прокаливании с углеродом бездоступа воздуха (отсутствие кислорода) образуются только карбиды металлов, приобработке которых водой получаются метан и ацетилен. При пропускании этих газовчерез бромную воду с бромом реагирует только ацетилен, поэтому масса склянкиувеличилась на массу ацетилена. Запишем уравнения реакций:
/>
2. Hайдем массу кальция:
/>
3. Hайдем массу алюминия.
По условию A (Ca): A (Al) =2: 3, следовательно,
/>
m(Al) =0,15 моль ■ 27 г/моль = 4,05 г.
4. Вычислим массу смеси:
/>
то(см.) ж 4 г K 4,05 г ж 8,05 г. Ответ: то(см.) ж8,05г.
Задача 3. Смесь хрома и железа массой 1,6 гполностью прореагировала с газом, выделившемся при электролизе 30,4 г 20%-гораствора хлорида меди (II). Определите массовые доли металлов в смеси.
Решение
1. С хлором взаимодействуют и хром, ижелезо с образованием хлоридов трехвалентных металлов:
/>
2. Определим количество вещества хлора,полученного при электролизе:
/>
3. Выразим массы металлов через,.
Пусть ra2(Cl2)ζ, моль,тогда ra3(Cl2)ζ (0,045 —,)моль;
/>
/>
4. Составим уравнение:
/>
Решая уравнение, получаем, что, ж0,015.
5. Найдем массовые доли металлов всмеси:
/>
/>
/>
Ответ:/>ж 65%;/>ж 35%.
Задача 4. Продукты реакции, образовавшиеся присплавлении смеси, содержащей оксид хрома(Ш), гидроксид калия и хлорат калия встехиометрических количествах, растворили в воде и добавили избыток растворахлорида бария. При этом образовался осадок массой 50,6 г. Найдите массу оксидахрома(Ш) в смеси.
Решение
1. При сплавлении Cr2O3 с щелочными расплавами окислителейпроисходит окисление хрома(Ш) и образуются хроматы:
/>
2. Найдем количество вещества и массу Cr2O3 в смеси:
/>
Ответ:/>ж 15,2 г.
Задача 5. Смесь оксидов алюминия и хрома(Ш)обработали избытком концентрированного раствора щелочи. Раствор отфильтровали.Осадок отделили, промыли, высушили и прокалили с гид-роксидом натрия, при этомобразовалась соль массой 16,05 г. Через фильтрат пропустили избыток углекислогогаза, в результате чего образовался осадок массой 3,9 г. Определите массовуюдолю оксида хрома(Ш) в смеси.
Pешение
1. В концентрированном растворе щелочирастворяется только оксид алюминия с образованием комплексной соли. Припропускании углекислого газа через ее раствор эта соль разрушается и образуетсягидроксид алюминия. Смесь хрома(Ш), который не растворился в растворе щелочи,при сплавлении с гидроксидом натрия образует хромит натрия:
/>
2. Oпределим массу Al2O3 в смеси:
/>
/>
An(Al2O3) = 0,025 моль ■ 102 г/моль = 2,55 г.
3. Hайдем массу Cr2O3 в смеси:
/>
/>
An(Cr2O3) = 0,075 моль ■ 152 г/моль = 11,4 г.
4. Hайдем массовую долю Cr2O3 в смеси:
т(см.) = 11,4 г K2,55 г = 13,95 г;
/>
Oтвет: MJ(Cr2O3) = 81,72%.
Задача 6. Cмесь хлоридов алюминия и хрома(Ш)массой 317 г обработали сначала избытком раствора гидроксида калия, а затем —избытком хлорной воды. К полученному раствору прилили избыток нитрата бария,при этом образовалось 126,5 г осадка желтого цвета. Рассчитайте массовую долюхлорида хрома(Ш) в исходной смеси.
Pешение
1. В избытке щелочи образуютсягидроксокомплексы и алюминия, и хрома(Ш), но с хлорной водой реагирует толькогидроксо-комплекс хрома(Ш):
/>
2. По количеству хромата бария (осадокжелтого цвета) рассчитаем количество вещества, массу и массовую долю CrCl3:
/>
Oтвет: M(CrCl3) = 25,0%.
Задача 7. При гидролизе средней соли образовалось20,4г вещества H2X,массовая доля водорода в котором равна 5,88%, и 41,2 г вещества M(OH)3,массовая доля M в которомравна 50,49%. Oпределите формулу соли.
Pешение
1. Для определения элемента X находим массу и количество веществаэлементов водорода и X,содержащихся в 20,4 г вещества H2X, атакже молярную массу элемента X:
/>
m(X) = 20,4 г — 1,2 г = 19,2 г;
/>
/>
следовательно, X — это сера.
2. Определяем массу элемента М:
/>
то(М) ж41,2 г 0,5049 ж 20,8 г.
3. Так как количество вещества элементаМ и количество вещества M(OH)3 равны, то составимуравнение и определим элемент М, обозначив его молярную массу через
/>
Решая уравнение, находим, что — = 52 г/моль, следовательно, элемент М —это хром.
4. Для определения формулы солинеобходимо знать количество вещества элементов серы и хрома:
/>
следовательно, формула соли Cr2S3. Ответ: Cr2S3.
Задача 7. Газ, образовавшийся при разложениидихромата аммония массой 126 г, смешали с газом, выделившимся при растворении42 г гидрида натрия в 900 мл 2 Mраствора хлороводорода, и пропустили при соответствующих условиях над никелевымкатализатором. Продукт реакции растворили в избытке раствора азотной кислоты.Рассчитайте, насколько увеличится масса раствора азотной кислоты.
Решение
1. Масса азотной кислоты увеличиваетсяза счет поглощения аммиака, который образуется при соответствующих условиях изводорода и азота:
(1) (2)
(3) />(4)
2. Найдем количество вещества азота:
/>
3. Определим количество вещества водорода:
/>
ra(HCl) ж 2 моль/л 0,9 л ж 1,8 моль — избыток, значит, количествовещества водорода определяем по NaH:
ra(H2)ζ ra(NaH) ж 1,75 моль.
4. Сравним количествовещества N2 и H2. По уравнению:
/>
а имеем 0,5 моль, следовательно, азотпрореагирует полностью.
5. Вычислим массу аммиака:
ra(NH3)ζ2ra(N2)ζ 1моль; то(NH3)ζ 1 моль ■ 17г/моль ж 17 г — на столько увеличится массараствора азотной кислоты. Ответ:/>ж 17 г.
Задача 8. К раствору хлорида железа, содержащему13,0 г соли, прибавили избыток гидроксида калия. При этом образовался осадокмассой 8,56 г. Определите валентность железа в хлориде.
Решение
1. Известны нераствормые гидроксидыжелеза(11) и железа(Ш). Обозначим валентность железа в хлориде через,:
/>
2. Выразим через &количество вещества соли и гидроксида железа:
/>
3. вставим уравнение:
/>
Pешая уравнение, получаем, чтовалентность железа в хлориде равна III.
Oтвет: III.
Задача 9. Cмесь металла и сульфида данного металлаполностью растворилась в 10%-ной соляной кислоте, при этом выделилось 11,2 л(н. у.) газа. При добавлении к образовавшемуся раствору раствора краснойкровяной соли образуется осадок синего цвета. При пропускании выделившегосягаза через избыток раствора нитрата свинца образуется 47,8 г осадка черногоцвета. Oпределите массовые доли компонентов смеси.
Pешение
1. Исходная смесь полностью раствориласьв соляной кислоте, следовательно, и металл, и сульфид данного металлапрореагировали нацело. Взаимодействие с красной кровяной солью с образованиемосадка синего цвета (турнбулевой сини) — качественная реакция на катион Fe2K, следовательно, металл — железо,сульфид металла — FeS:
/>
2. Hайдем массу сульфида железа: />
3. Oпределим массу железа:
Ai(H2) = га(газов) — Ai(H2S); Ai(H2) = 0,5 моль — 0,2 моль = 0,3 моль; Ai(Fe) =(H2) = 0,3моль; An(Fe) =0,3 моль ■ 56 г/моль = 16,8 г.
4. Вычислим массовые доли компонентовсмеси:
т(см.) = 16,8 г K17,6 г = 34,4 г;
/>
M(Fe) =100%- 51,16%=48,84%. Oт ве т: M(Fe) =48,84%; M(FeS) = 51,16%.
Задача 6.334. Cмесь железа и магния обработаликонцентрированной серной кислотой и собрали газ объемом 1,68 л (н. у.).^ра-створившийся остаток отделили и обработали разбавленной азотной кислотой,при этом остаток полностью растворился. Полученный раствор осторожно выпарили,соль прокалили. Масса твердого остатка составила 12 г. Oπределитеколичественное соотношение металлов в смеси.
Pешение
1. Железо при обычных условиях сконцентрированной серной кислотой не взаимодействует, но растворяется вразбавленной азотной кислоте с образованием нитрата железа(Ш):
/>
2. Вычислим количество вещества магния:
/>
3. Вычислим количествовещества железа: />
4. Определим соотношениеметаллов в смеси:!(Fe): Ti(Mg) ж 0,15: 0,3 ж 1: 2. Ответ: ra(Fe): ra(Mg) ж 1: 2.
Задача 10. Навескусмеси порошкообразных хрома и марганца обработали хлором без нагревания, массанавески при этом увеличилась на 2,13 г. Полученную смесь растворили в воде.Нерастворившийся твердый остаток отделили и обработали при нагреванииконцентрированной серной кислотой. Выделившийся газ был поглощен 60 мл 0,2 M раствора перманганата калия. Вычислитемассу исходной навески.
Решение
1. С хлором без нагреваниявзаимодействует только марганец, при этом образуется соль MnCl2, растворимая в воде. Сконцентрированной серной кислотой при нагревании взаимодействует хром, причемобразуется сульфат хрома(Ш) и выделяется SO2, который и взаимодействует с перманганатом калия:
/>
2. Найдем массу марганца:
/>
то(Мп) ж0,03 моль ■ 55 г/моль ж1,65 г.
3. Найдем массу хрома:
/>
TO(Cr) ж 0,02 моль ■ 52 г/моль ж 1,04 г.
4. Вычислим массу исходной смеси:
то(см.) ж TO(Cr) K то(Мп); то(см.) ж 1,04 г K 1,65 г ж 2,69 г. Ответ: то(см.) ж2,69 г.
Задача 11. При прокаливании смеси, содержащейравные количества вещества гидроксида, карбоната и нитрата двухвалентногометалла, масса смеси уменьшилась на 25,5 г. Определите металл, входящий всостав соединений, а также массу смеси, если смесь не содержит примесей, амассовая доля металла в ней равна 46,83%.
Решение
1. Обозначим молярную массу металлачерез а количество вещества каждого компонента смеси — через Так как металлдвухвалентен, а количества веществ в смеси равны, то масса металла равна 3,-(г).
Выразим массу исходной смеси:
то(исх. см.) ж то(Me(OH)2) K то(Me(NO3)2) K Tre(MeCO3); то(исх. см.) ж -(, K 34) K -(, K 124) K -(, K 60); то(исх. см.) ж 3,-K 218-.
2. Определим металл:
/>
Решая это уравнение, получаем, ж 64, следовательно, металл — медь.
3. Напишем уравнения реакций:
(1) (2 />(3
4. Найдем массу исходной смеси.
Так как масса смеси уменьшилась за счетобразования газообразных продуктов реакции, то:
о(исх. см.) ж о(кон. см.) K 25,5;
то(исх. см.) ж — ■ 98 K — ■ 188 K — ■ 124; то(исх. см.) ж410-;
то(кон. см.) ж TO1(CuO) K To2(CuO) K To3(CuO);
Следовательно, в смеси было по 0,15 моль веществ. Найдем ее массу:
то(исх. см.) ж 0,15 ■ 410 ж 61,5 (г). Ответ: Cu; то(исх. см.) ж61,5 г.
Задача 12. Hитрат неизвестного металла растворили вводе и полученный раствор разделили на две равные части. К одной части добавилимагний, к другой — такую же массу марганца. По окончании реакции масса осадкаво второй части оказалась на 3,1 г меньше, чем в первой. После добавленияизбытка соляной кислоты к обоим осадкам они частично растворились, и их массыоказались равными и составили 21,6 г. Oπределите неизвестный металл.
Pешение
1. Hадо учесть, что осадки — этонеизвестный металл, вытесненный из соли магнием и марганцем, который, в отличиеот магния и марганца, не растворяется в соляной кислоте:
/>
2. Так как массы осадков равны, тоодинаково и количество вещества металла, а, следовательно, равны и количествавещества вступивших в реакцию магния и марганца.
Если прореагирует 1 моль магния и 1 мольмарганца, то разность масс осадков будет равна Дт = 55 г -24 г = 31 г. Так как разностьмасс осадков равна 3,1 г, следовательно, в реакцию вступило 0,1 моль Mg и 0,1моль Mn. Cогласно уравнениям реакций образовалось по 0,2 моль неизвестногометалла. Hайдем его молярную массу:
/>= 108 г/моль, металл — серебро. Oт в е т: Ag.
Задача 12. Что общего и различного в химическихсвойствах пероксида водорода и бромоводорода? Приведите уравнения реакций,подтверждающие ответ.
Pешение
Oкислительно-восстановительныесвойства веществ характеризует величина стандартного восстановительногопотенциала:
/>
Анализ этих данных показывает, чтобромоводород — восстановитель, а у пероксида водорода окислительные свойствапреобладают над восстановительными:
/>
/>
/>
/>
Восстановительные свойства бромоводородавыражены сильнее, чем у пероксида водорода:
/>
В кислотно-основных взаимодействияхрастворы обоих соединений проявляют кислотные свойства, например вступают вреакцию нейтрализации:
2HBr K Ba(OH)2 ж BaBr2 K 2H2O; H2O2 K Ba(OH)2 ж BaO2 K 2H2O. Но HBr — сильная кислота, а H2O2 — слабая:
BaO2K 2HBr ж BaBr2 K H2O2.
Оба вещества способны разлагаться:
/>
Но реакция разложения бромоводородаобратима и протекает только при нагревании; пероксид водорода может разлагатьсясамопроизвольно под действием света или в присутствии катализатора. Процесснеобратим.