2380-himicheskie-osnovy-proizvodstva

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра общей и неорганической химии

Химические основы производства

Сборник задач

Под редакцией профессора В.И. Деляна

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2014

УДК 54:669 Х46

Р е ц е н з е н т доц. Р.Т. Хайруллина

А в т о р ы :

О.А. Брагазина, В.Г. Лобанова, О.П. Чернова, О.М. Балашова

Химические основы производства : сб. задач /О.А. Бра-

Х46 газина [и др.]. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 47 с. ISBN 978-5-87623-793-4

Сборник содержит 600 задач и заданий, разбитых на 8 разделов, относящихся к основным разделам общей химии и химии металлов применительно к металлур-

гическим процессам. В приложениях имеется справочный материал, необходимый для написания формул, уравнений реакций и решения задач.

Cборник составлен в соответствии с программой дисциплины «Химиче-

ские основы производства».

Предназначен для студентов института ЭУПП, обучающихся по направ-

лениям «Экономика», «Менеджмент», «Бизнес-информатика».

Рекомендован для самостоятельной работы студентов при подготовке к контрольным мероприятиям, лабораторно-практическим занятиям и сдаче экзамена.

УДК 54:669

2

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уважаемые студенты!

Для изучения дисциплины «Химические основы производства» в соответствии с учебной программой вам необходимо прослушать курс лекций, выполнить лабораторные работы и сдать экзамен. Лек-

ционный материал базируется на изучении химии как науки, лежа-

щей в основе металлургических и химических процессов, и включает в себя разделы общей химии и химии металлов. Для повышения эф-

фективности усвоения теоретического материала вы должны нау-

читься решать химические расчетные задачи, уметь выполнять теоре-

тические задания и объяснять технологические процессы с точки зрения химии, и конечно уметь писать формулы соединений и урав-

нения реакций. В этом вам поможет предлагаемый сборник задач,

составленный преподавателями кафедры общей и неорганической химии нашего университета. Сборник содержит большое количество задач и заданий, многие из которых и особенно задачи последнего раздела по своему содержанию и рассматриваемым объектам отра-

жают реально существующие металлургические процессы, такие как обжиг, металлотермия, процессы гидрометаллургии и многие другие,

что свидетельствует о практической значимости и взаимосвязи зако-

нов общей химии с металлургией и химической промышленностью.

Справочный материал, помещенный в приложениях, поможет вам при составлении химических формул соединений, написании уравне-

ний реакций и в решении расчетных задач.

Желаем успехов!

4

1. КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Составьте формулы приведенных ниже соединений и укажите,

к какому классу веществ они относятся. Ответ выразите в виде молярной массы последнего соединения. (При выполнении задания см. прил. 1–3.)

1.1.Оксид фосфора (III), нитрат цинка, хлорная кислота

1.2.Сульфид алюминия, гидроксид натрия, оксид серы (VI)

1.3. Гидроксид алюминия, оксид марганца (VII), хлорид гидроксо-

меди (II)

1.4.Серная кислота, оксид азота (I), ортофосфат калия

1.5.Гидросиликат натрия, оксид хрома (III), азотная кислота

1.6.Иодоводород, оксид бора (III), хлорид калия

1.7.Ортофосфорная кислота, сульфат железа (II), гидроксид кальция

1.8.Гидрокарбонат аммония, оксид рубидия, азотистая кислота

1.9.Сульфат висмута (III), сульфат гидроксовисмута (III), гидросуль- фат висмута (III)

1.10.Сульфид калия, оксид бериллия, гидроксид стронция

1.11.Гидроксид титана (III), оксид азота (V), дигидроортофосфат калия

1.12.Оксид кремния (IV), нитрат марганца (II), гидроксид бария

1.13.Оксид олова (IV), хлорид кобальта (II), кремниевая кислота

1.14.Азотная кислота, карбонат кальция, оксид углерода (II)

1.15.Метафосфорная кислота, бромид гидроксокобальта (II), оксид магния

Определите степень окисления указанного элемента и вычислите массовую долю (%) данного элемента в соединении.

1.16.Хлора в NaClO2

1.17.Марганца в KMnO4

1.18.Бора в Na2B4O7

1.19.Ванадия в K3VO4

1.20.Хлора в HClO4

1.21.Селена в MgSeO4

1.22.Азота в NH4Cl

1.23.Серы в Al2(SO4)3

1.24.Серы в Na2SO3

1.25.Ванадия в Na6V10O28

1.26.Фосфора в Ca3(PO4)2

1.27.Хрома в H2Cr3O10

1.28.Фосфора в Mg2P2O7

5

1.29.Титана в TiOSO4

1.30.Хрома в K2Cr2O7

Определите кислоты среди перечисленных соединений и назовите их. В ответе укажите формулу оксида, соответствующего двухоснов-

ной кислоте.

1.31.HClO, Fe2O3, Cu(OH)2, Н2SO3, NH4NO3

1.32.Al2(SO4)3, Н2SiO3, HClO2, Mg(OH)2, CrO

1.33.Na2CO3, Ti(OH)4, H2SеО4, HVO3, Fe(NO3)3

1.34.CrSO4, H2SO4, SiF4, Al(OH)3, НРО3

1.35.Ni(NO3)2, Н2CO3, H3AsO4, Fe(OH)2, V2O5

Определите основания среди перечисленных соединений и назо-

вите их. В ответе укажите формулу оксида, соответствующего двух-

кислотному основанию.

1.36.Na2CO3, Са(ОН)2, HPO3, MnO2, NiOOH

1.37.H2O2, KNO2, Fe(OН)2, H2CrO4, RbOH

1.38.NH3 ·H2O, HNO2, BaSO3, K2Cr2O7, Ni(OH)2

1.39.CoSO4, Ni(NO3)2, Ва(OН)2, HMnO4, Au(OH)3

1.40.HgSO4, P2O5, Мn(OН)2, HIO3, Bi(OH)3

Определите амфотерный оксид среди перечисленных соeдинений,

назовите его. В ответе укажите формулу металлoсодержащего про-

дукта реакции этого оксида с соляной кислотой.

1.41.Na2O, СаО, P2O3, ZnO, NiO

1.42.H2O2, NO2, FeO, CrO3, PbO

1.43.Cs2O, N2O, BeO, Mn2O7, Ni2O3

1.44.CoO, K2O, ВаO, CrO3, Al2O3

1.45.HgO, P2O5, МnO, Cr2O3, Bi2O3

Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осу-

ществить приведенные ниже превращения. В ответе укажите сумму коэффициентов второго уравнения.

1.46.Fe → FeCl2 → Fe(OH)2 → FeSO4

1.47.N2 → NH3 → NH4Cl → NH3 ·H2O

1.48.P → P2O5 → H3PO4 → Na3PO4

1.49.Br2 → HBr → NaBr → AgBr

1.50.S → SO2 → Na2SO3 → SO2

1.51.S → ZnS → H2S → SO2

1.52.Sn → SnCl2 → Sn(OH)2 → Sn(NO3)2

6

1.53.Al → Al2O3 → Al2(SO4)3 → Al(OH)3

1.54.Ni → NiSO4 → Ni(OH)2 → NiO

1.55.Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCl2

1.56.BeO → BeCl2 → Be(OH)2 → BeSO4

1.57.Zn → ZnO → ZnSO4 → Zn(OH)2

1.58.Pb → Pb(HSO4)2 → Pb(OH)2 → PbCl2

1.59.Si → Na2SiO3 → H2SiO3 → SiO2

1.60.K → KOH → KH2PO4 → K3PO4

Составьте молекулярные уравнения получения приведенных ниже солей из соответствующих кислот и оснований. В ответе укажите ко-

эффициент при формуле кислоты.

1.61.KHSO4

1.62.Ca(NO3)2

1.63.Na2SO4

1.64.Bi(OH)2NO3

1.65.CrCl3

1.66.CrOHSO4

1.67.Al(HSO4)3

Закончите уравнения приведенных ниже реакций. В ответе укажи-

те сумму коэффициентов уравнения и тип реакции.

1.68.Bi(OH)3 + ? → Bi(OH)SO4 + ?

1.69.CaCO3 → CaO + ?

1.70.Ba(NO3)2 + ? → BaSO4 + ?

1.71.Na2O + SO3 → ?

1.72.Cd(OH)2 + ? → CdCl2 + ?

1.73.? + ? → PbS + NaNO3

1.74.(NH4)2CO3 → NH3 + CO2 + ?

1.75.CO2 + ? → NaHCO3

7

2.СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

2.1.Рассчитайте количество вещества (моль) железа в образце массой

11,2 г.

2.2.Определите число молекул хлора в объеме 1,12 л (н.у.).

2.3.Рассчитайте массу (г) 0,2 моль серной кислоты.

2.4.Рассчитайте массу (г) 1,2 1024 атомов кислорода.

2.5.Рассчитайте объем (л, н.у.) водорода, имеющего массу 10 г.

2.6.Определите массу (г) 5 моль фтора.

2.7.Определите массу (г) 1,5 1024 атомов хрома.

2.8.Определите число атомов цинка в образце массой 3,25 г.

2.9.Определите, сколько молей кислорода составляют 3 1025 его атомов.

2.10.Рассчитайте объем (л, н.у.) хлора, имеющего массу 7,1 г.

2.11.Рассчитайте массу (г) азота, занимающего объем 33,6 л (н.у.).

2.12.Определите объем (л, н.у.) диоксида серы, имеющего массу 3,2 г.

2.13.Рассчитайте массу (г) 1,2 1025 молекул водорода.

2.14.Рассчитайте массу оксида углерода (II) (г), занимающего объем

5,6 л (н.у.).

2.15.Рассчитайте число атомов марганца в образце массой 11 г.

2.16.Рассчитайте объем (л), который будет занимать 1 моль газа при температуре 300 °С и давлении 3 105 Па.

2.17.Водород при нормальных условиях занимает объем 10 л. Рассчитай-

те его объем (л) при температуре 25 °С и давлении 3 105 Па.

2.18.При температуре 50 °С и давлении 2 106 Па кислород занимает объ-

ем 22 л. Рассчитайте его объем (л) при нормальных условиях.

2.19.Рассчитайте объем (л) углекислого газа при температуре 40 °С и нормальном атмосферном давлении, если при нормальных ус-

ловиях его объем равен 20 л.

2.20.Рассчитайте объем (л) оксида азота (II) при нормальных услови-

ях, если при температуре 27 °С и давлении 5 105 Па его объем составляет 15 л.

2.21.При температуре 40 °С и давлении 3 105 Па хлор занимает объем

30 л. Рассчитайте его объем (л) при нормальных условиях.

2.22.При температуре 100 °С и давлении 2 105 Па кислород занимает объ-

ем 50 л. Рассчитайте его объем (л) при нормальных условиях.

2.23.При нормальных условиях диоксид азота занимает объем 10 л. Рас-

считайте его объем (л) при температуре 50 °С и давлении 6 105 Па.

2.24. Рассчитайте объем водорода (м3) при температуре 300 °С

и давлении 5 105 Па, если при нормальных условиях его объем составляет 5 м3.

8

2.25.При нормальных условиях азот занимает объем 50 л. Определи-

те его объем (л) при температуре 200 °С и давлении 5 105 Па.

2.26.Определите, под каким давлением (Па) должен находиться ки-

слород в баллоне объемом 50 л при температуре 30 °С, если при нормальных условиях объем газа составляет 90 л.

2.27.Приведите объем (л) воздуха к нормальным условиям, если при тем- пературе 57 °С и давлении 1,013 106 Па его объем составляет 41 л.

2.28.Рассчитайте температуру (°С), при которой находится водород в

800 мл. Рассчитайте объем (мл) диоксида серы при температуре

50°С и давлении 1,5 105 Па.

2.31.Рассчитайте массу (г) водорода объемом 100 л, находящегося при температуре 157 °С и давлении 1 106 Па.

2.32.Определите объем (м3) кислорода, находящегося при темпера-

туре 185 °С и давлении 2 105 Па, если его масса равна 3 кг.

2.33.Рассчитайте давление (Па) кислорода в баллоне объемом 40 л,

если при температуре 30 °С в баллоне находится 96 г газа.

2.34.Определите температуру (°С), при которой водород массой 50 г

находится в баллоне объемом 20 л, если давление газа составля- ет 3 106 Па.

2.35.Азот массой 140 г находится в баллоне объемом 50 л при тем-

пературе 27 °С. Рассчитайте давление (Па) газа в баллоне.

2.36.Рассчитайте массу (г) воздуха, занимающего при давлении

1 106 Па и температуре 70 °С объем 35 л.

2.37.При температуре 27 °С и давлении 1,6 106 Па в баллоне объемом

40 л находится 822 г газа. Определите его молекулярную массу.

2.38.При температуре 17 °С и давлении 1,55 106 Па в баллоне объемом

50 л находится 900 г газа. Определите его молекулярную массу.

2.39.Рассчитайте массу (г) кислорода, занимающего при давлении

2 106 Па и температуре 50 °С объем 40 л.

2.40.Определите молекулярную массу газа, 114,6 г которого при температуре 25 °C и давлении 2 105 Па занимают объем 20 л.

2.41.Рассчитайте массу (кг) воздуха в баллоне объемом 50 л, нахо-

дящимся при температуре 20 °С под давлением 2 106 Па.

9

2.42.При температуре 17 °С и давлении 5 105 Па хлор занимает объ-

ем 30 л. Рассчитайте массу (г) газа.

2.43.Рассчитайте массу (кг) воздуха в комнате, имеющей объем

50 м3, при температуре 24 °С и давлении 1 105 Па.

2.44.При температуре 25 °C и давлении 3 105 Па азот занимает объем

20 л. Рассчитайте массу (г) газа.

2.45.Определите молекулярную массу газа, 240 г которого при тем-

пературе 25 °C и давлении 5 105 Па занимают объем 18,5 л.

2.46.Рассчитайте объем (л, н.у.) водорода, который выделится при растворении магния массой 4,4 г в соляной кислоте.

2.47.Определите массу (г) железа, которое необходимо окислить ки-

слородом воздуха для получения 32 г оксида железа (III).

2.48.При растворении цинка в серной кислоте выделилось 5 л (н.у.)

водорода. Определите массу (г) растворенного металла.

2.49.При растворении оксида марганца (II) в соляной кислоте получено

6,8 г соли. Определите массу (г) растворенного оксида марганца.

2.50.Через раствор, содержащий едкий натр, пропустили 3,36 л (н.у.) се-

роводорода. Определите массу (г) образовавшейся средней соли.

2.51.При восстановлении оксида железа (III) водородом получено 11,2 г

металла. Определите массу (г) прореагировавшего оксида железа.

2.52.К раствору, содержащему 7,4 г нитрата магния, добавили избыток раствора едкого натра. Определите массу (г) выпавшего осадка.

2.53.К раствору, содержащему 15 г хлорида цинка, добавили избыток раствора сульфида натрия. Определите массу (г) выпавшего осадка.

2.54.К раствору, содержащему 13,6 г нитрата серебра, добавили рас-

твор, содержащий 7,5 г хлорида натрия. Определите массу (г)

выпавшего осадка.

2.55.К раствору, содержащему 12,7 г хлорида железа (II), добавили раствор, содержащий 16 г гидроксида калия. Определите массу

(г) выпавшего осадка.

2.56.К раствору, содержащему 20,8 г хлорида бария, добавили рас-

твор, содержащий 12 г серной кислоты. Определите массу (г)

выпавшего осадка.

2.57.К раствору, содержащему 6,66 г хлорида кальция, добавили рас-

твор, содержащий 7 г ортофосфата натрия. Определите массу

(г) выпавшего осадка.

2.58.К раствору, содержащему 37,6 г нитрата меди (II), добавили рас-

твор, содержащий 20 г сульфида натрия. Определите массу (г)

выпавшего осадка.

10