- •24. При прокаливании 15,0 г смеси хлорида и нитрата калия до постоянной массы получено 14,04 г твердого остатка. Найдите массы веществ в исходной и конечной смесях.
- •12. Гидроксид калия массой 10 г, содержащий примеси kCl, растворили в воде и раствор подвергли электролизу, получив при этом 224 см3 (н. У.) хлора. Найдите массовую долю примесей в гидроксиде калия.
- •27. Массовая доля нитрата аммония в смеси с некоторой солью Me(no3)2 составляет 60%, а массовая доля атомов элемента азота в этой же смеси равна 27,83%. Установите металл Me.
- •5. При сжигании 1 дм3 паров вещества получено 1 дм3 co2 и 2 дм3 оксида серы (IV), объем кислорода, затраченный на сжигание, равен 3 дм3. Определите молекулярную формулу вещества (условия нормальные).
- •27. В результате полного термического разложения смеси kno3 и Cu(no3)2 выделилось 8,4 дм3 (н. У.) смеси газов, в которой массовая доля элемента азота 14,302%. Определите массу исходной смеси солей.
11. На взаимодействие с 29,4 г смеси Fe, Cu и Al нужно 17,94 дм3 (н. у.) хлора. При обработке такой же по массе и составу смеси металлов азотной концентрированной кислотой при комнатной температуре выделилось 8,96 дм3 (н. у.) бурого газа. Найдите массы металлов в смеси.
Fe + (3/2)Cl2 = FeCl3
Cu + Cl2 = CuCl2
Al + (3/2)Cl2 = AlCl3
Fe + HNO3 (конц.) → ×
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Al + HNO3 (конц.) → ×
n(Cu) = n(NO2)/2 = 8,96/(2*22,4) = 0,2 моль
m(Cu) = 0,2*64 = 12,8 г
m(Fe) + m(Al) = 29,4 – 12,8 = 16,6 г
n(Cl2) = 17,94/22,4 = 0,8 моль
Пусть в смеси x моль Fe и y моль Al. Тогда:
56x + 27y = 16,6
1,5x + 0,2 + 1,5y = 0,8
x + y = (0,8 – 0,2)/1,5 = 0,4
56(0,4 - y) + 27y = 16,6
29y = 5,8
y = 0,2
x = 0,2
m(Fe) = 0,2*56 = 11,2 г
m(Al) = 16,6 – 11,2 = 5,4 г
Ответ: 11,2 г Fe, 12,8 г Cu и 5,4 г Al
12. Смесь железа и меди обработали при комнатной температуре HNO3 (конц.). Осадок отфильтровали, прохлорировали и получили 16,25 г хлорида. Фильтрат упарили, остаток прокалили и получили 15,90 г твердого остатка. Определите химические количества металлов в смеси.
Fe + HNO3 (конц.) → ×
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Fe + (3/2)Cl2 = FeCl3
n(Fe) = n(FeCl3) = 16,25/162,5 = 0,1 моль
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
n(Cu) = n(CuO) = 15,90/80 = 0,1988 моль
Ответ: 0,1 моль Fe и 0,1988 моль Cu
14. При взаимодействии смеси железных и медных опилок с разбавленной серной кислотой получено 8,96 дм3 (н. у.) газа. При обработке при комнатной температуре такой же смеси HNO3 (конц.) получена соль, термическое разложение которой дает 11,2 дм3 (н. у.) газов. Чему равна массовая доля меди в смеси?
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Cu + H2SO4 → ×
n(Fe) = (H2) = 8,96/22,4 = 0,4 моль
Fe + HNO3 (конц.) → ×
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
n(Cu) = (2/5)n(газов) = 0,4*11,2/22,4 = 0,2 моль
ω(Cu) = 100%*(0,2*64/(0,2*64 + 0,4*56)) = 36,4%
Ответ: 36,4%
24. При прокаливании 15,0 г смеси хлорида и нитрата калия до постоянной массы получено 14,04 г твердого остатка. Найдите массы веществ в исходной и конечной смесях.
KCl → ×
KNO3 = KNO2 + (½)O2↑
m(O2) = 15 – 14,04 = 0,96 г
n(O2) = 0,96/32 = 0,03 моль
n(KNO3) = n(KNO2) = 2n(O2) = 0,06 моль
m(KNO3) = 0,06*101 = 6,06 г
m(KCl) = 15 – 6,06 = 8,94 г
m(KNO2) = 0,06*85 = 5,1 г
Ответ: исходная: 6,06 г KNO3 и 8,94 г KCl; конечная: 5,1 г KNO2 и 8,94 г KCl
27. В 100 см3 раствора азотной кислоты с массовой долей ее 65% (ρ = 1,4 г/см3) внесли 8 г меди. Какова массовая доля соли в полученном растворе?
Cu + 4HNO3 (конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
n(Cu) = 8/64 = 0,125 моль
n(HNO3) = 100*1,4*0,65/63 = 1,445 моль
HNO3 в избытке, медь полностью растворилась.
m(р-ра) = 100*1,4 + 8 – 0,125*2*46 = 136,5 г
n(Cu(NO3)2) = n(Cu) = 0,125 моль
m(Cu(NO3)2) = 0,125*188 = 23,5 г
ω(Cu(NO3)2) = (23,5/136,5)*100% = 17,2%
Ответ: 17,2%
45. К 250 см3 раствора с ω(FeSO4) = 15% (ρ = 1,168 г/см3) добавили 13,8 г натрия. Найдите массовые доли (в%) веществ в образовавшемся растворе.
Na + H2O = NaOH + (½)H2↑
n(NaOH) = n(Na) = 13,8/23 = 0,6 моль
n(H2) = 0,5n(Na) = 0,3 моль
m(H2) = 0,3*2 = 0,6 г
n(FeSO4) = 250*1,168*0,15/152 = 0,3 моль
2NaOH + FeSO4 = Fe(OH)2↓ + Na2SO4
Отношение количеств веществ гидроксида натрия и сульфата железа соответствуют уравнению реакции, оба вещества реагируют полностью. В растворе остается только сульфат натрия.
n(Fe(OH)2) = n(Na2SO4) = n(FeSO4) = 0,5n(NaOH) = 0,3 моль
m(Fe(OH)2) = 0,3*90 = 27 г
m(Na2SO4) = 0,3*142 = 42,6 г
m(р-ра) = 250*1,168 + 13,8 – 0,6 – 27 = 278,2 г
ω(Na2SO4) = (42,6/278,2)*100% = 15,3%
Ответ: 15,3%
21. Алюминий массой 7,56 г растворили в 100 см3 раствора с ω(KOH) = 48,25% (ρ = 1,3 г/см3). Найдите массовые доли веществ в растворе после реакции.
2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2↑
n(Al) = 0,28 моль
n(KOH) = 100*1,3*0,4825/56 = 1,12 моль
KOH в избытке. Остается 1,12 – 0,28 = 0,84 моль KOH. Образуется 0,28 моль K[Al(OH)4].
m(KOH) = 0,84*56 = 47,04 г
m(K[Al(OH)4]) = 0,28*134 = 37,52 г
m(H2) = (3/2)*0,28*2 = 0,84 г
m(р-ра) = 100*1,3 + 7,56 – 0,84 = 136,72 г
ω(KOH) = (47,04/136,72)*100% = 34,41%
ω(K[Al(OH)4]) = (37,52/136,72)*100% = 27,44%
Ответ: ω(KOH) = 34,41%, ω(K[Al(OH)4]) = 27,44%
44. Навеску сплава массой 0,960 г, в которой на 1 атом Mg приходится 8 атомов Al, обработали соляной кислотой объемом 20 см3 (ω = 8,49%, ρ = 1,04 г/см3). Металлы и кислота полностью прореагировали. Найдите объем (н. у.) выделившегося газа и объем (н. у.) воздуха, необходимый для полного сжигания сплава.
Пусть в сплаве x моль Mg. Тогда:
24x + 8*27x = 0,960
x = 0,004
n(HCl) = 20*1,04*0,0849/36,5 = 0,048 моль
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Al + 3HCl = AlCl3 + (3/2)H2↑
n(HCl необх.) = 2x + 3*8x = 26x = 0,104 моль
HCl в недостатке.
n(H2) = x + (3/2)*8x = 13x = 0,052 моль
V(H2) = 0,052*22,4 = 1,165 л
Mg + (½)O2 = MgO
4Al + 3O2 = 2Al2O3
n(O2) = (½)x + (¾)*8x = 6,5x = 0,026 моль
V(O2) = 0,026*22,4 = 0,5824 л
V(воздуха) = 0,5824*100/21 = 2,77 л
Ответ: 1,165 л; 2,77 л воздуха
46. При нагревании до постоянной массы смеси KMnO4 и KClO3 получили газ (н. у.) объемом 17,92 дм3, а при обработке такой же смеси избытком концентрированной соляной кислоты выделяется газ (н. у.) объемом 39,2 дм3. Чему равна ω(KClO3) в исходной смеси солей?
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
KClO3 = KCl + (3/2)O2↑ (кат. MnO2)
n(O2) = 17,92/22,4 = 0,8 моль
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 2KCl + 8H2O
KClO3 + 6HCl = KCl + 3Cl2↑ + 3H2O
n(Cl2) = 39,2/22,4 = 1,75 моль
Пусть в навеске смеси было x моль KMnO4 и y моль KClO3. Тогда: 0,5x + 1,5y = 0,8
2,5x + 3y = 1,75
x = 0,1
y = 0,5
ω(KClO3) = 100%*(0,5*122,5/(0,5*122,5 + 0,1*158)) = 79,5%
Ответ: 79,5%
10. Смесь веществ, полученных после реакции алюминия со смешанным оксидом железа, обработали избытком раствора щелочи и получили 1,344 дм3 (н. у.) газа. После обработки такого же количества этой смеси избытком соляной кислоты получено 5,376 дм3 (н. у.) газа. Найдите массовые доли веществ в смеси алюминия и смешанного оксида.
8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]
Fe + NaOH → ×
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑
При обработке щелочью выделяется газ. Это говорит о наличии избыточного алюминия в смеси.
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑
n(Al изб.) = 2n(H2, 1)/3 = 2*1,344/(3*22,4) = 0,04 моль
n(H2, 2) = 5,376/22,4 = 0,24 моль
n(Fe) = 0,24 – 3n(Al)/2 = 0,18 моль
n(Fe3O4) = n(Fe)/3 = 0,06 моль
n(Al прореаг.) = 8n(Fe)/9 = 0,16 моль
n(Al) = n(Al прореаг.) + n(Al изб.) = 0,2 моль
m(Al) = 0,2*27 = 5,4 г
m(Fe3O4) = 0,06*232 = 13,92 г
ω(Al) = (5,4/(19,32))*100% = 27,95%
ω(Fe3O4) = 100 – 27,95 = 72,05%
Ответ: ω(Al) = 27,95%, ω(Fe3O4) = 72,05%
25. Технический сульфид железа (II) массой 30 г обработали избытком соляной кислоты и полученный газ растворили в 126,6 см3 раствора с ω(KOH) = 15% (ρ = 1,18 г/см3). Массовая доля кислой соли в конечном растворе составила 9%. Определите массу примесей в исходном образце сульфида железа (II).
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
n(KOH) = 126,6*1,18*0,15/56 = 0,4 моль
Пусть n(FeS) = n(H2S) = x моль
2KOH + H2S = K2S + 2H2O
Потратилось 0,4/2 = 0,2 моль H2S. Осталось x – 0,2 моль H2S.
K2S + H2S = 2KHS
2(x – 0,2) моль KHS образуется.
m(KHS) = 2*(x – 0,2)*72
m(KHS) = 0,09*(126,6*1,18 + 34x)
(x – 0,2)*144 = 0,09*(126,6*1,18 + 34x)
x = 0,3
m(FeS) = 88x = 26,4 г
m(примесей) = 30 -26,4 = 3,6 г
Ответ: m(примесей) = 3,6 г
24. Газ, образовавшийся при нагревании Fe с избытком H2SO4 (конц.), пропустили через 14,79 см3 раствора K2SO3 (ω = 0,178, ρ = 1,08 г/см3). При этом образовался раствор с равными химическими количествами двух солей. Определите массу прореагировавшего железа и массовые доли веществ в конечном растворе.
2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3SO2↑ + 3H2O
SO2 + K2SO3 + H2O = 2KHSO3
n(KHSO3) = 2n(K2SO3, прореаг.) = n(K2SO3) – n(K2SO3, прореаг.) = n(K2SO3, 2)
n(SO2) = n(K2SO3, прореаг.) = n(K2SO3)/3 = 14,79*1,08*0,178/(3*158) = 0,006 моль
n(Fe) = 2n(SO2)/3 = 0,004 моль
m(Fe) = 0,004*56 = 0,224 г
n(K2SO3) = 0,006*3 = 0,018 моль
n(KHSO3) = n(K2SO3, 2) = 0,012 моль
m(K2SO3) = 0,012*158 = 1,896 г
m(KHSO3) = 0,012*120 = 1,44 г
m(кон. р-ра) = 14,79*1,08 + 64*0,006 = 16,3572 г
ω(K2SO3) = (1,896/16,3572)*100% = 11,6%
ω(KHSO3) = (1,44/16,3572)*100% = 8,81%
Ответ: m(Fe) = 0,224 г, ω(K2SO3) = 11,6%, ω(KHSO3) = 8,81%
30. При обжиге технического пирита (степень чистоты 56%) получают 1 т твердого продукта (примеси инертны). Рассчитайте взятую массу технического пирита, а также объем раствора с ω(HCl) = 22% (ρ = 1,11 г/см3), затраченный на перевод в раствор 28 г твердого продукта обжига.
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
n(FeS2) = 2n(Fe2O3) = 2*1*106/160 = 12,5*103 моль
m(FeS2) = 12,5*103*120 = 1,5 т
m(тех. пирита) = 1,5*100/56 = 2,68 т
Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
n(HCl) = 6n(Fe2O3) = 6*28/160 = 1,05 моль
m(HCl) = 1,05*36,5 = 38,325 г
m(HCl, 22%) =38,325/0,22 = 174,2 г
V(HCl, 22%) = 174,2/1,11 = 156,94 мл
Ответ: 2,68 т ; 157 мл
5. При электролизе 300 см3 раствора с ω(KOH) = 22,4% (ρ = 1,2 г/см3) на катоде получили 89,6 дм3 (н. у.) газа. Найдите массовую долю KOH в полученном растворе.
m(KOH) = 300*1,2*0,224 = 80,64 моль
KOH = K+ + OH-
K(-): 2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- *2
A(+): 4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
4H2O + 4OH- = 2H2↑ + 4OH- + 2H2O + O2↑
2H2O = 2H2↑ + O2↑
n(H2) = 89,6/22,4 = 4 моль
n(O2) = n(H2)/2 = 2 моль
m(получ. р-ра) = 300*1,2 – 2*4 – 32*2 = 288 г
ω(KOH) = (80,64/288)*100% = 28%
Ответ: 28%