Сборгник задач по химии

При участии реакции газообразных веществ чаще рассчитывают не их массы, а объём.

Пример 9. Какая масса магния вступает в реакцию с серной кислотой, если в результате реакции выделяется 5,6 л водорода (н.у.)?

Решение: запишем уравнение реакции:

Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑.

По уравнению 1 моль Mg вытесняет из H2SO4 1 моль H2. Масса 1 моляMg составляет24 г. Учитывая, что1 мольгазаприн.у. занимает объем 22,4 л (1 следствие из закона Авогадро), составим и решим пропорцию:

24 г Mg вытесняет 22,4 л Н2;

x г Mg – 5,6 л Н2.

Отсюда

x = 2422,54,6 = 6 г Mg.

Однако не всегда в реакциях участвуют пропорциональные количества и массы реагирующих веществ. Часто один из реагентов берется в избытке, другой – в недостатке. Расчет количества продуктов реакции проводят по количеству реаген-

та, который взят в недостатке.

Пример 10. Смешано 7,3 г HCl с 4,0 г NH3. Сколько граммов NH4Cl образуется?

Решение: запишем уравнение реакции:NH3+ HCl = NH4Cl. Определим, какойизреагентовнаходитсявизбытке, акакой–

внедостатке. ДляэтогорассчитаемколичествомолейHCl иNH3: (НCl) = Mm(HCl)(HCl) = 36,57,3 =0,20 моль;

Таким образом, NH3 дан в избытке. Значит, расчет массы продукта реакции – хлорида аммония – проводим по HCl. Учи-

21

тывая, что молярные массы HCl и NH4Cl составляют соответственно 36,5 и 53,5 г/моль, составим и решим пропорцию:

367,,35 = 53x,5.

Отсюда

x = 7,3 53,5 =10,7 г NH4Cl. 36,5

Пример 11. В растворе реагируют 0,25 моль Fe2(SO4)3 и 0,45 моль BaCl2. Определить массу хлорида железа.

Решение: запишем уравнение реакции: Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2FeCl3 + 3BaSO4↓.

На первый взгляд, в избытке взят BaCl2, т.к. 0,25 моль < 0,45 моль; но это неверный вывод, т.к. в неравенстве не учтены коэффициенты. Обратите внимание на правильное определение – какой из реагентовнаходитсявизбыткеикакой– внедостатке:

0,125 = 0,25 моль Fe2(SO4)3; 0,345 = 0,15 моль BaCl2,

следовательно, в недостатке взят хлорид бария. Поэтому расчет проводим, исходя из 0,45 моль BaCl2. Составим пропорцию:

3 моль BaCl2 (по уравнению) образуют 2 моль FeCl3; 0,45 моль BaCl2 – x моль FeCl3.

Отсюда

x = 0,453 2 = 0,3 моль FeCl3.

Учитывая, что молярная масса FeCl3 равна 162,5 г/моль, массу FeCl3 рассчитываем по формуле:

m = n · M = 0,3 · 162,5 = 48,75 г.

Количество продукта реакции, которое получается в соответствии с расчетом по уравнению реакции, называется теоре-

тическим количеством (ν(теор.)). Однако реально образо-

ванное количество продукта может быть меньше, чем ожидалось в соответствии с уравнением реакции. Назовем его прак-

22

тическим количеством (ν(пр.)). В таком случае рассчитывают

практический выход продукта ŋ:

В идеальных условиях n(пр.) = n(теор.), т. е. выход продукта становится полным (ŋ = 1 (100%)); его часто называют

теоретическим выходом.

Аналогичный вид имеют выражения для массы продукта и объема газообразного продукта.

Пример 12. При действии избытка концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия массой 11,7 г выделяется хлороводород объемом 4 л (н.у.). Определить выход продукта реакции(в%).

Решение: рассчитаем количество вещества хлорида натрия n(NaCl), вступившего в реакцию:

n(NaCl) = Mm(NaCl)(NaCl) ; n(NaCl) = 11,758,5 = 0,2моль.

Запишем уравнение реакции: NaCl + H2SO4 = NaHSO4 + HCl. Согласно уравнению реакции n(HCl) = n(NaCl) = 0,2 моль.

Находимобъём(н.у.) HCl притеоретическом(100 %) выходе:

V(HCl) теор. = n(HCl) 22,4 л·· моль-1; V(HCl) теор. = 0,2 22,4 = 4,48 л.

Определяем выход продукта реакции в соответствии с уравнением (по формуле 6), если практический объём равен 4 л:

ŋ(HCl) = 4,448 100 % = 89 %.

Пример 13. Напишите молекулярные и графические формулы оксида натрия, оксида алюминия, оксида фосфора (V), гидроксида алюминия, ортофосфорной кислоты.

Решение:

23

№2. Определить молярные массы: оксида фосфора (V), азотистой кислоты, гидроксида железа (III), сульфата натрия.

№3. Чему равны для водорода: а) молекулярная масса; б) мольная масса; в) масса одной молекулы?

№4. Сколько молекул азота содержится: а) в 1 грамме; б)

в0,015 кг этого вещества?

№5. Сопоставить числа молекул, содержащихся в 1 г аммиака и в 1г водорода. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

№6. Выразить в граммах массу одной молекулы диоксида углерода и оксида фосфора (V).

№7. Выразить в граммах массу одной молекулы сероводорода и серной кислоты.

№8. Сколько молекул содержится в 10 г кислорода, в 2 г хлора и 5г. водорода.

№9. Какое количество вещества составляют: а) 1 г гидроксида калия; б) 2 кг меди?

№10. Какое количество вещества составляют: а) 10 г серной кислоты; б) 2 кг оксида магния?

№11. Чему равны массы веществ (в кг): а) 1000 моль водорода; б) 10 моль хлорида натрия?

№12. Чему равны массы веществ (в г): а) 1 моль железа; б) 0,1 моль серебра?

№13. Чему равны массы (в г) 50 моль никеля ,10 моль йода и 1моля серебра?

№14. Молекула некоторого вещества имеет массу, равную 5,31·10-26 кг. Определите молярную массу вещества.

№15. Сопоставить число молекул, содержащихся в 1 г сернистой и в 1 г азотистой кислот. Где и во сколько раз число молекул больше?

№16. Чему равна масса (в г) одной молекулы кислорода?

№17. Одинаковое ли число молекул содержится в 0,001 кг Н2 и в 0,001 кг О2 при одинаковых условиях?

№18. Одинаковое ли число молекул содержится в 1 л Н2 и

в1 л О2 при одинаковых условиях?

25

№19. Посчитать массу (в г) 3 моль H2SO4 и 12 моль Cl2.

№20. Определить молярные массы: оксида серы (VI), гидроксида лития, хлорной кислоты, карбоната меди.

№21. Чему равны для свободного хлора (Cl2): а) относительная молекулярная масса; б) мольная масса; в) масса (в г) одной молекулы Cl2? Чему равна мольная масса атома хлора?

№22. Сопоставить числа молекул, содержащихся в 0,5 кг хлорида натрия и 0,5 кг хлорида калия. Где и во сколько раз число молекул больше?

№23. Чему равна масса 10 молекул H2O?

№24. Определить количество (в моль) азота, которое заключается в 70 г этого газа. Сколько молекул содержится в этой массе азота?

№25. Чему равна масса смеси, состоящей из 10 моль газообразного водорода и 5 моль кислорода?

№26. Определить массу и количество вещества NH3 в образце этого газа, который содержит 2,5·1025 молекул.

№27. Образец некоторого вещества содержит 2,11·1024 молекул. Масса образца 154 г. Рассчитать молярную массу этого вещества.

№28. Вычислить количество вещества, которое заключа-

ется в 100 г: а) LiF; б) SiO2; в) HBr.

№29. Смешали 0,2 моль железа и 0,3 моль серы. Определить массу полученной смеси.

№30. Определить число молекул Br2 в броме массой 3,2 г.

1.7.2.Эквивалент. Молярная масса эквивалента. Закон эквивалентов

№31. Определите молярные массы эквивалентов элементов в соединениях: HCl, H2O, BH3, CH4.

№32. Массовая доля кислорода в оксиде металла составляет 40 %. Найти молярную массу эквивалента металла.

№33. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого равна 56 г/моль, вытесняет из кислоты 1,4 л

26

водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

№34. Свинец образует 2 оксида, массовые доли кислорода

вкоторых составляют 7,17 % и 13,38 %. Определить молярные массы эквивалентов свинца в оксидах.

№35. Одно и то же количество металла соединяется с 0,20 г кислорода и с 3,17 г одного из галогенов. Определить молярную массу эквивалента галогена.

№36. Масса 1 л кислорода равна 1,4 г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21 г магния, эквивалент которого равен ½ моля?

№37. Определить молярные массы эквивалентов металла и серы, если 3,24 г металла образует 3,48 г оксида и 3,72 г сульфида.

№38. 1,46 г металла вытеснили из кислоты 500 мл водорода (н.у.) с образованием иона металла со степенью окисления (+2). Вычислить молярную массу эквивалента металла и определить, что это за металл.

№39. Одинакова ли молярная масса эквивалента железа в соединениях FeCl2 и FeCl3? Ответ подтвердить расчетом.

№40. Медь образует оксид, массовая доля кислорода в котором составляет 11,2 %. Определить молярную массу эквивалента меди и валентность меди в оксиде. Написать формулу оксида.

№41. На нейтрализацию 2,45 г кислоты израсходовано 2,00 г гидроксида натрия. Определить молярную массу эквивалента кислоты.

№42. Хлор образует соединение с фтором, массовая доля которого составляет 34,89 %. Определить молярную массу эквивалента хлора в соединении и его валентность, если валентность фтора равна 1.

№43. На нейтрализацию 1,22 г гидроксида калия израсходовано 1,07 г кислоты. Определить молярную массу эквивалента кислоты и указать какая это килота.

№44. Определить молярные массы эквивалентов: H2BeO2; Fe2(SO4)3; MgO.

27

№45. Определить степень окисления свинца в оксиде, содержащем 7,18 % кислорода.

№46. Определить молярную массу эквивалента и атомную массу трехвалентного металла, если 10,8 г этого металла присоединяют 6,72 л кислорода, измеренного при нормальных условиях.

№47. При взаимодействии 8,1 г некоторого металла был получен оксид массой 15,3 г. Определить, какой металл был взят, если известно, что в оксиде он трехвалентен.

№48. Определить молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях: CuO; CaSiO3; Al(OH)3; Mn2O7.

№49. При нагревании 0,92 г олова в кислороде образовалось 1,17 г оксида. Вычислить молярную массу эквивалента и валентность олова; напишите формулу оксида.

№50. 7,0 г KOH прореагировали с 12,3 г H2SO4. Чему равна молярная масса эквивалента H2SO4 в этой реакции?

№51. Определить молярные массы эквивалентов следую-

щих соединений: HBr, Mg(OH)2, NaHCO3.

№52. Мышьяк образует с серой соединение, массовая доля серы в котором 39 %. Валентность серы в этом соединении равна двум. Определить молярную массу эквивалента и валентность мышьяка.

№53. 0,376 г алюминия при взаимодействии с кислотой вытеснили 0,468 л водорода (н. у). Определить эквивалентный объем водорода. Молярная масса эквивалента алюминия 8,99 г/моль.

№54. Некоторое количество металла, молярная масса эквивалента которого 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

№55. Вычислите атомную массу двухвалентного металла

иопределите, какой это металл, если 8,34 г металла окисляются 0,680 л кислорода (условия нормальные).

№56. Мышьяк образует 2 оксида, один из которых содержит 65,21 % (масс.) As, другой – 75,7 % (масс.) As. Определите молярные массы эквивалентов мышьяка в обоих случаях.

28

№57. 1,00 г некоторого металла соединяется с 8,89 г брома и с 1,78 г серы. Найти молярные массы эквивалентов брома и металла, если молярная масса эквивалента серы 16,0 г/моль.

№58. При сгорании 5 г алюминия образуется 9,44 г оксида алюминия. Определить молярную массу эквивалента алюминия.

№59. Сульфид металла содержит 52 % металла. Определите молярную массу эквивалента металла, если молярная масса эквивалента серы 16 г/моль.

№60. Оксид пятивалентного элемента содержит 56,33 % кислорода. Рассчитать атомную массу элемента, используя закон эквивалентов. Какой это элемент?

1.7.3.Основные газовые законы химии. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Закон Авогадро. Мольный объем. Относительная плотность газа.

Газовые смеси. Закон Дальтона

№61. Сколько молекул содержится в 1,00 мл Н2 при н.у.?

№62. Вычислить массу 0,5 м3 Cl2 при 20 оС и давлении

99,9 кПа (749,3 мм.рт. ст.).

№63. Воздух на вершине Казбека при атмосферном давлении равным 54,8 кПа весит 1 кг.Какой объем занимаёт эта масса

воздуха при 0 °С.

№64. Плотность этилена по кислороду равна 0,875. Определить молекулярную массу газа.

№65. Какой объем займет 1кг воздуха при 17 °С и давле-

нии 101,33 кПа (760 мм.рт.ст.)?

№66. Определить плотность хлора по воздуху.

№67. Газовая смесь приготовлена из 3 л метана, взятого при давлении 720 мм.рт.ст., 4 л водорода при 630 мм.рт.ст. и 1 л оксида углерода (IV) при 816 мм.рт.ст. Объем смеси равен 8 л. Используя закон Дальтона и следствие из него, определить парциальные давления газов в смеси и общее давление.

29

№68. Масса 2,24 л газа (условия нормальные) равна 2,8 г. Чему равна молярная масса газа? Какой это газ?

№69. В уравнение Клапейрона-Менделеева входит универсальная газовая постоянная, которая может быть определена по формуле: R = (P0 • V0) / T0. Рассчитать величину и определить

размерность R.

№70. Рассчитайте число молекул водорода, которое содержится в 5 л этого газа при нормальных условиях.

№71. Вычислить массу 1 м3 воздуха при 17 оС и давлении

83,2 кПа (624мм.рт.ст.).

№72. При некоторой температуре плотность паров серы по азоту равна 9,14. Из скольких атомов состоит молекула серы при этой температуре?

№73. Масса колбы вместимостью 500 мл, наполненной

при 27°С кислородом, равна 61,0 г. Масса пустой колбы равна 60,2 г. Определить давление кислорода.

№74. Молекулярный кислород занимает при н.у. объем, равный 7,28 л. Рассчитать массу газа.

№75. Газовая смесь состоит из 2 л кислорода и 4 л диоксида серы. Газы взяты при давлении 750 мм.рт.ст. Объем смеси 6 л. Используя закон Дальтона, определить парциальные давления газов в смеси.

№76. Рассчитать, какое число молекул содержится в 10 г кислорода.

№77. Вычислить молярнуюную массу ацетона, если масса

500 мл его паров при 87 °С и давлении 96 кПа (720 мм.рт.ст.) равна 0,93 г.

№78. Азот (N2) при нормальных условиях занимает объем 14 л. Вычислить число молекул азота в этом объеме газа.

№79. Вычислить относительную плотность по воздуху га-

зов: CH4, NH3, N2O.

№80. При 17 °С и давлении 104 кПа (780 мм.рт.ст.) масса

624 мл газа равна 1,56 г. Вычислить молярную массу газа.

30