Основные понятия и законы химии

4.65.Образец мела содержит карбонат кальция, карбонат магния и некарбонатные примеси. Массовая доля этих примесей составляет 3%. При действии избытка соляной кислоты на образец массой 51,98 г получили газ объемом 11,31 л (н.у.). Вычислите массу карбоната кальция во взятом образце.

4.66.Образец сплава цинка, алюминия, меди массой 20 г обработали избытком концентрированного раствора щелочи. При этом выделился газ объемом 7,1 л (н.у.). Масса нерастворимого осадка составила 2 г. Определите массовые доли металлов в сплаве.

4.67.Смесь хлорводорода и бромводорода массой 5,51 г растворили в воде. На нейтрализацию полученного раствора затратили гидроксид калия массой 5,04 г. Определите массовые доли галогеноводородов в исходной смеси.

4.68.Имеется смесь бромида и йодида калия. Образец этой смеси массой 2,85 г растворили в воде. Через раствор пропустили избыток хлора. Раствор упарили досуха и прокалили. В остатке получили соль, при взаимодействии которой с раствором нитрата серебра образовался осадок массой 2,87 г. Определите массовую долю бромида калия в исходной смеси.

4.69.Сплав натрия и калия массой 13,1 г поместили в воду. Для нейтрализации полученного раствора затратили раствор объемом 109,6 мл с массовой долей азотной кислоты 25% и плотностью 1,15 г/мл. Чему равна массовая доля натрия в сплаве?

4.70.Какой объем водорода, измеренного при 25ОС и давлении 755 мм рт. ст. (100,7 кПа), выделится при взаимодействии с водой 1 г сплава, состоящего из 30% (масс.) калия и 70% (масс.) натрия?

4.71.Железную пластину погрузили сначала в разбавленную серную кислоту, а затем – в раствор сульфата меди. При этом собрано 1,12 л (н.у.) газа, а масса пластины увеличилась на 2,4 г. Сколько граммов железа прореагировало (всего)?

4.72.Цинковая пластинка массой 10 г помещена в раствор сульфата меди. После окончания реакции, когда вся медь выделилась на пластинке, ее промыли, высушили и взвесили. Масса пластинки оказалась равной 9,9 г. Напишите уравнения реакции и определите массу сульфата меди, находящегося

висходном растворе.

4.73.Железную пластину массой 100 г погрузили в раствор медного купороса. Покрывшуюся медью пластину высушили и взвесили, ее масса оказалась равна 101,3 г. Определите массу меди, выделившейся на пластине.

4.74.Цинковую пластинку опустили в раствор нитрата серебра. Какая масса цинка перешла в раствор, если масса раствора уменьшилась на 3,02 г?

4.75.Раствор сульфата двухвалентного металла содержит 1,120 г металла в виде ионов. В раствор погрузили цинковую пластинку. После полного выделения металла на пластинке масса ее увеличилась на 0,470 г. Назовите металл.

4.76.Смесь сероводорода и йодоводорода объемом 1,792 л (н.у.) пропустили через избыток раствора нитрата серебра. При этом образовался оста-

ток массой 19,19 г. Определите массовые и объемные доли газов в исходной смеси.

4.77.Какую массу оксида марганца (VI) и какой объем раствора с массовой долей HCl 36% и плотностью ρ = 1,18 г/мл надо взять для получения хлора, который может вытеснить из раствора йодида калия молекулярный йод массой 30,48 г? Принять, что выход реакции на каждой ступени процесса составляет 80% от теоретически возможного.

4.78.При сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Определите эквивалентную массу металла.

4.79.Определите эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г металла образует 3,48 г оксида и 3,72 г сульфида.

4.80.Вычислите атомную массу двухвалентного металла и определите, какой это металл, если 8,34 г металла окисляются 0,680 л кислорода (н.у.).

4.81.Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г кислоты. Определите эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода

(н.у.).

4.82.На восстановление 1,80 г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквивалентные массы оксида и металла.

4.83.Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите массу металла.

4.84.На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г гидроксида натрия. Определите эквивалентную массу кислоты.

4.85.При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,40 г соли. Вычислите эквивалентные массы вещества и образовавшейся соли.

4.86.0,375 алюминия при взаимодействии с кислотой вытесняет 0,468 л водорода (н.у.). Определите эквивалентный объем водорода, зная, что эквивалентная масса алюминия равна 8,99 г/моль.

4.87.1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

4.88.Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

4.89.Оксид трехвалентного металла содержит 31,58% кислорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массу этого элемента.

4.90.Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.).

4.91.Вычислите эквивалент и эквивалентную массу H3PO4 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.

4.92.В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равны мольная и атомная массы этого металла?

4.93.На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу, мольную массу и атомную массу этого металла.

4.94.При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равны мольная и атомная массы металла?

4.95.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты израсходовано 1,291 г гидроксида калия. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность кислоты. На основании расчета напишите уравнение реакции.

4.96.Оксид металла содержит 47,06% кислорода, а соединение того же металла с бромом – 89,88% брома. Вычислите эквивалентную массу брома.

4.97.Чему равна нормальность 30%-го раствора едкого натра плотностью 1,328 г/мл? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора.

4.98.Вычислите эквивалентную и молярную концентрации 20,8%-го

раствора HNO3 плотностью 1,12 г/мл. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора?

4.99.Какой объем 20,01%-го раствора соляной кислоты (ρ = 1,100 г/мл) потребуется для приготовления 1 л 10,17%-го раствора (ρ = 1,050 г/мл)?

4.100. Какой объем 50%-го раствора КОН (ρ = 1,538 г/мл) требуется для приготовления 3 л 6%-го раствора (ρ = 1,048 г/мл)?

4.101. Какой объем 10%-го раствора карбоната натрия (ρ = 1,105 г/мл) требуется для приготовления 5 л 2%-го раствора (ρ = 1,02 г/мл)?

4.102. На нейтрализацию 31 мл 0,16 н раствора щелочи требуется 217 мл раствора серной кислоты. Чему равны нормальность и титр раствора кислоты?

4.103. Какой объем 0,3 н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г едкого натра в 40 мл?

4.104. Определите процентную концентрацию сульфата железа (II) в

растворе, полученном при растворении 208,5 г железного купороса

FeSO4.7H2O в 1291,5 г H2O.

4.105. В лаборатории имеются растворы с массовой долей хлорида натрия 10% и 20%. Какую массу каждого раствора нужно взять для приготовления 300 г раствора с массовой долей соли 12%?

4.106. Из фасованной кислоты с ρ = 1,8402 г/мл и воды необходимо приготовить 10 л аккумуляторной серной кислоты, имеющей плотность ρ = 1,28 г/мл (для зимнего времени). В каких соотношениях нужно взять кислоту и воду?

4.107. Сколько литров 24%-го раствора едкого кали (ρ = 1,218 г/мл), необходимого для заливки щелочных аккумуляторов, можно приготовить из 125 л 48%-го раствора гидроксида калия (ρ = 1,510 г/мл)?

4.108. Сколько 0,20 н едкого кали требуется, чтобы осадить в виде Fe(OH)3 все железо, содержащееся в 0,028 л 1,4 н FeCl3?

4.109. Каким объемом 4 н H2SO4 можно полностью разложить 0,65 л 20%-го раствора карбоната калия (ρ = 1,189 г/мл)? Какой объем займет выделившейся газ при н.у.?

4.110. К 0,05 л 8%-го раствора хлорида марганца (ρ = 1,085 г/мл) прибавлено 0,20 л 10%-го раствора гидроксида лития (ρ = 1,107 г/мл). Какое вещество взято в избытке и сколько его осталось после реакции?

4.111. Какова была масса гидроксида алюминия, если для его растворения потребовалось 0,2 л 30%-го раствора азотной кислоты (ρ = 1,180 г/мл)? Какой объем 2,5 н гидроксида калия необходимо затратить для растворения этого количества гидроксида алюминия?

4.112. Раствор, содержащий 0,512 г неэлектролита в 100 г бензола, кристаллизуется при 5,996°С. Температура кристаллизации бензола 5,5°С. Криоскопическая константа 5,1О. Вычислите мольную массу растворенного вещества.

4.113. Вычислите процентную концентрацию водного раствора сахара C12H22O11, зная, что температура кристаллизации -0,93°С. Криоскопическая константа воды 1,86°.

4.114. Вычислите температуру кристаллизации мочевины (NH2)2CO, содержащего 5 г мочевины в 150 г воды. Криоскопическая константа воды 1,86°.

4.115. Вычислите процентную концентрацию водного раствора глицерина C3H5(OН)3, зная, что этот раствор кипит при 100,39°С. Эбуллиопическая константа воды 0,52°.

4.116. Раствор, содержащий 25,65 г некоторого неэлектролита в 300 г воды, кристаллизуется при –0,465°С. Вычислите мольную массу растворенного вещества. Криоскопическая константа воды 1,86°.

4.117. При растворении 4,86 г серы в 60 г бензола температура кипения его повысилась на 0,81°. Сколько атомов содержит молекула серы в этом растворе? Эбуллиопическая константа бензола 2,57°.

4.118. Определите формулу вещества, содержащего 39,34% углерода, 8,20% водорода и 52,46% серы, если раствор 0,2 г этого вещества в 26 г бензола замерзает при температуре на 0,318° ниже, чем чистый бензол.

4.119. Для приготовления антифриза на 30 л воды взято 9 л глицерина С3Н5(ОН)3. Чему равна температура замерзания приготовленного антифриза? Плотность глицерина равна 1,261 г/мл.

4.120. Сколько граммов мочевины (NH2)2CO следует растворить в 75 г H2O, чтобы температура кристаллизации понизилась на 0,465°? Криоскопическая константа воды 1,86°.

4.121. При взаимодействии амальгамы натрия с водой получен раствор щелочи. Для нейтрализации этого раствора потребовалось 50 мл 0,5 н раствора кислоты. Определить процентное содержание натрия (по массе) в амальгаме.

4.122. Одинаковое ли количество серной кислоты потребуется для растворения 40 г никеля, если в одном случае взять концентрированную кислоту, а в другом – разбавленную? Какая масса серной кислоты пойдет на окисление никеля в каждом случае?

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Студентам, успешно справившимся с основным контрольным заданием, рекомендуется с целью подготовки к аудиторным занятиям решить предложенные задачи.

5.1.Комбинированные задачи

5.1.1.Определите состав смеси сульфида железа (II) и сульфида меди (II), если известно, что при добавлении к этой смеси избытка раствора соляной кислоты выделилось 2,24 л газа.

5.1.2.При нагревании 54,2 г смеси нитратов натрия и калия выделилось 6,72 л газов. Рассчитайте количество нитрата калия и натрия в исходной смеси солей.

5.1.3.18 г оксида углерода (II) и оксида углерода (IV) занимают объем 11,2 л. Определите объем, занимаемый оксидом углерода (II), после пропускания исходной смеси газов над раскаленным углем.

5.1.4.При взаимодействии 72,8 г неизвестного металла (II) и его карбоната с соляной кислотой выделилось 8,96 л газов (н.у.). После сжигания смеси газов и конденсации водяных паров объем газов уменьшился до 6,72 л. Рассчитайте процентное содержание металла в смеси.

5.1.5.При прокаливании 64,4 г кристаллогидрата А теряется 36 г воды. Установите формулу кристаллогидрата, если известно, что соль окрашивает пламя в желтый цвет, а при взаимодействии исходной навески соли с раствором хлорида бария образуется 26,6 г белого осадка, нерастворимого в воде и кислотах.

5.1.6.При сжигании смеси сероводорода с избытком кислорода ее объем уменьшился на 67,2 л. Полученный газ пропустили через 285,7 мл 40%-го

раствора гидроксида натрия (ρ = 1,4 г/мл). Определите состав образовавшейся соли.

5.1.7.Оксид металла, содержащий 70% металла, полностью восстановили водородом до металла. При растворении 11,2 г полученного металла в азотной кислоте средней концентрации образовался нитрат металла (III) и выделилось 13,44 л оксида азота (IV). Рассчитайте массу исходного оксида металла и назовите его.

5.1.8.При взаимодействии 52,2 г оксида марганца (IV) и 336 мл 36,5%-

го раствора соляной кислоты (ρ = 1,19 г/мл) выделился газ, который собрали в колбу. При взаимодействии с газом 48,8 г простого порошкообразного вещества образуется соль, в которой элемент проявляет валентность (III). Определите вещество.

5.1.9. Сульфит натрия, необходимый для реакции в сернокислой среде с 5,98 г соли, в состав которой входит 26,53% калия, 35,30% хрома и 38,10% кислорода, был получен путем пропускания оксида серы (IV) в 16%-ный раствор гидроксида натрия (ρ = 1,2 г/мл). Рассчитайте объем раствора гидроксида натрия в мл.

5.1.10.При растворении сульфида двухвалентного металла в соляной кислоте образовалось 7,62 г хлорида металла. На окисление его до трехвалентного состояния требуется 196 г 1,5%-го раствора дихромата калия, реакция идет в среде серной кислоты. Сульфид какого металла был взят?

5.1.11.5,6 л углекислого газа пропущено над 9 г раскаленного угля. Образовавшаяся газовая смесь пропущена через нагреваемую трубку, содержащую 72 г оксида неизвестного металла. Какой объем 32%-ной азотной кисло-

ты (ρ = 1,2 г/мл) требуется для растворения продуктов реакции? Известно, что оксид металла содержит 20% кислорода.

5.1.12. Смесь двух газов, один из которых был получен обработкой 50 г карбоната кальция соляной кислотой, а второй – взаимодействием 43,5 г оксида марганца (IV) с концентрированной соляной кислотой, пропустили через 3018,2 мл 10%-го раствора йодистого калия (ρ = 1,1 г/мл). Определите объемный состав взятых газов после окончания реакции.

5.1.13. Стружки неизвестного, предварительно нагретого металла сгорели в сосуде с газом, полученным при взаимодействии 34,8 г оксида марганца (IV) и 336 мл (ρ = 1,19 г/мл) 36,5%-го раствора соляной кислоты. Образовавшееся в результате реакции вещество с желтой кровяной солью дает темносиний осадок (берлинская лазурь). Рассчитайте количество неизвестного металла и назовите его.

5.1.14.Масса железного стержня после выдерживания в водном растворе нитрата меди увеличилась на 1,6 г и составила 23,2 г. Рассчитайте массу железного стержня до погружения в раствор нитрата меди и его количественный состав после реакции.

5.1.15.После выдерживания в водном растворе нитрата серебра первоначальная масса медного стержня 38,4 г увеличилась на 15,2 г. Стержень промыли водой, высушили и растворили в 93%-ной серной кислоте

(ρ = 1,84 г/мл). Определите объем кислоты (мл), необходимый для полного растворения стержня.

5.1.16. Медный стержень массой 140,8 г выдержали в растворе нитрата серебра, после чего его масса составила 171,2 г. Рассчитайте объем израсходованного 32%-го раствора азотной кислоты (ρ = 1,2 г/мл) на растворение медного стержня после выдерживания его в растворе нитрата серебра.

5.1.17.Имеется смесь магния, алюминия и железа массой 8,9 г. После обработки смеси избытком концентрированного раствора азотной кислоты на холоде масса остатка составила 4,1 г. Остаток обработали концентрированным раствором щелочи, в котором не растворилась часть смеси массой 1,4 г. Определите массовые доли металлов в смеси.

5.1.18.Имеется смесь опилок Al, Zn и Cu. Масса твердого остатка после обработки образца этой смеси массой 8 г избытком концентрированной азотной кислоты составила 1,52 г. Образец этой же смеси массой 3 г внесли в избыток концентрированного раствора щелочи, масса нерастворившегося остатка составила 0,6 г. Определите массовые доли металлов в смеси.

5.1.19. Имеется смесь порошков алюминия и оксида неизвестного металла, в котором металл проявляет степень окисления +2. Образец этой смеси массой 3,58 г поместили в раствор щелочи, получив газ, при сгорании которого образовалась вода массой 1,08 г. При растворении твердого осадка затратили раствор объемом 25,8 мл с массовой долей серной кислоты 20% и ρ = 1,14 г/мл. Какой оксид находится в смеси с алюминием?

5.1.20.Имеется смесь порошков никеля, цинка и серебра. Часть этой смеси массой 4,58 г обработали концентрированным раствором щелочи, получив газ объемом 2,24 мл. Другую часть той же смеси массой 11,45 г обработали разбавленной серной кислотой. При этом выделился газ, занимающий объем 2,24 л. Определите массовые доли металлов в смеси. Условия нормальные.

5.1.21.При обработке 40 г смеси меди, цинка, оксида кремния и оксида цинка разбавленной серной кислотой выделилось 4,48 л газа. Нерастворившийся осадок был сплавлен со стехиометрическим количеством карбоната натрия, при этом получили 3,36 л газа (н.у.). После обработки сплава водой твердый осадок растворили в концентрированной серной кислоте и получили 2,24 л газа. Определите процентное содержание оксида цинка в смеси.

5.1.22.19,4 г смеси кремния, железа и цинка прореагировало с избытком гидроксида натрия, при этом выделилось 4,48 л газа (н.у.). При действии на такое же количество смеси избытка соляной кислоты выделилось 6,72 л газа. Определите количественный состав смеси.

5.1.23.Имеется смесь кремния, алюминия и карбоната кальция. Определите ее количественный состав, если известно, что при обработке этой смеси раствором щелочи выделяется 17,92 г газа, а при обработке такой же навески исходной смеси раствором соляной кислоты так же выделяется 17,92 л газа, пропускание которого через раствор гидроксида кальция приводит к образованию 16,2 г гидрокарбоната кальция.

5.1.24.При обработке нитрата металла (III) холодным раствором гидроксида натрия выделился осадок, при прокаливании которого образовалось 32 г оксида металла (III), содержащего 70% металла. Рассчитайте объем 36,5%-го

раствора соляной кислоты (ρ = 1,19 г/мл), необходимый для растворения получившегося оксида металла (III).

5.1.25.При взаимодействии смеси металлического цинка и его карбоната с соляной кислотой выделилось 6,72 л газа. После сжигания образовавшегося газа и конденсации водяных паров объем его уменьшился до 4,48 л. Рассчитайте процентное содержание цинка в исходной смеси веществ.

5.1.26.Газом, выделившимся при обработке 100 г сплава меди с цинком избытком раствора соляной кислоты, при нагревании полностью восстановили оксид железа (III), при этом масса оксида железа уменьшилась на 9,6 г. Определите процентный состав исходного сплава меди с цинком.

5.1.27.Рассчитайте процентное содержание KMnO4 в техническом аппарате, если при действии на 25 г препарата раствором соляной кислоты обра-

зуется хлорид марганца (II) и такое количество хлора, которое способно вытеснить весь йод из раствора, содержащего 83 г йодида калия.

5.1.28.Прокаливание 104 г нитратов меди (II) и свинца (II) привело к образованию смеси твердых веществ, которые растворили в азотной кислоте. При пропускании избытка сероводорода в образовавшийся раствор солей 67,2 г черного осадка. Рассчитайте количество нитрата меди и нитрата свинца

висходной смеси солей.

5.1.29.Газ, выделившийся при обработке сульфида цинка избытка соляной кислоты, смешали с избытком газа, полученного термическим разложением бертолетовой соли. После сжигания образовавшейся газовой смеси объем

ееуменьшился на 13,44 л. Рассчитайте количество израсходованного сульфида цинка.

5.2.Программированные задания

На практических зачетных занятиях студенту могут быть предложены программированные задания 1 и 2. Нами рассмотрены подробные решения и анализ программированных заданий. Задание 1 представляет собой некий обзор задач по теме: «Основные понятия и законы химии. Растворы». Программированное задание 2 представляет собой небольшие качественные и количественные задачи, которые позволяют провести экспресс-опрос по соответствующей теме.

Рекомендуется проработать материал данных методических указаний, а

также [1], [4] и [5].

5.2.1. Пример решения

Программированное задание по химии 1

ными веществами возможные уравнения реакции в молекулярном и ионно-

молекулярном виде: H2SO4; BaCl2; KOH; HNO3; Zn(OH)2. H2SO4 – серная кислота; HNO3 – азотная кислота;

Zn(OH)2 – гидроксид цинка; KOH – гидроксид калия (щелочь); BaCl2 – хлорид бария (соль).

а) BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- = Ba2-SO4↓ + 2H+ + 2Cl-

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

б) H2SO4 + 2 KOH = K2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42- + 2K+ + 2OH- = 2K+ + SO42- + *H2O 2H+ + 2OH- = 2H2O (м.д.в.)

в) KOH + HNO3 = КNO3 + H2O

K+ + OH- + H+ + NO3- = H+ + NO3- + H2O

Согласно полученным данным, находим формулу соединения: ν(Na); ν(S);

ν(O) = 1,266; 1,266; 1,899 = 1; 1; 1,5 = 2; 2; 3.

Следовательно, формула соединения имеет вид: Na2S2O3. Ответ: Na2S2O3 – тиосульфат натрия.

4. К 3 литрам 10%-го раствора азотной кислоты плотностью ρ = 1,054 г/мл прибавили 5 литров 2%-го раствора той же концентрации плотностью ρ = 1,009 г/мл. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора.

Дано: V1(р-ра) = 3,000 л = 3000 мл; V2(р-ра) = 5,000 л = 5000 мл; ρ1(р-ра) = 1,054 г/мл; ρ2(р-ра) = 1,009 г/мл;

____________________________________________________________________________

ω% (HNO3), СМ(HNO3) − ?

Известно, что ωв-ва = (mв-ва/mр-ра).100%;

СМ = νв-ва/Vр-ра = mв-ва/Мв-ва.Vp-pa;

Масса азотной кислоты m(HNO3) в полученном растворе равна сумме масса этого вещества в исходном растворе, а общая масса раствора m(р-ра) – сумме масс исходных растворов:

m(HNO3) = m1(HNO3) + m2(HNO3) = m1(р-ра). ω1(HNO3) + m2(р-ра). ω2(HNO3) =

=V1(р-ра).ρ1. ω1(HNO3) = V2(р-ра).ρ2. ω2(HNO3) = 3000 мл.1,054 г/мл.0,100 +

+5000 мл.1,009 г/мл.0,020 = 417,100 г.

Тогда:

ω(HNO3) = 8207,000417,100 100% = 5,082%;

СМ(HNO3) = 417,100 = 0,827 (моль/л).

63 8

Ответ: 5,08%; 0,82 м.

5. Медь реагирует с концентрированной серной кислотой. При взаимодействии образовавшегося газа с избытком сероводорода получено 9,6 г твердого вещества. Сколько граммов меди вступило в реакцию?

Дано: m = 9,6 г.

_______________________

m(Cu) − ?

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + 2H2O + SO2

SO2 + 2H2S = 3S↓ + 2H2O