Задачи к разделу Основные понятия и законы химии

Здесь собраны примеры задач с решениями на нахождение молекулярной формулы вещества, эквивалента, парциального давления и другие задачи. Теоретическую часть вы найдете в разделе Основные понятия и законы химии.


Задача 1. Какой объем (н.у.) занимает 5*10-3 кг углекислого газа?

Показать решение »

Решение.

Найдем молекулярную массу СО2:
Mr(CO2)= 12+2*16=44 г.
Tакже нам известен молярный объем газа, который равен 22,4 м3.
Составим следующую пропорцию:
44 кг СО2 занимает объем 22,4 м3
5*10-3 кг СО2 занимает объем – х
откуда х=(5*10-3*22,4)/44=2,5*10-3 м3

Таким образом, 5*10-3 кг углекислого газа занимает объем равный 2,5*10-3 м3.

Задача 2. Определить массу 0,9*10-3 м3 кислорода при 21 °С и давлении 96000 Па, если масса 10-3 м3 кислорода равна 1,5*10-3 кг при нормальных условиях.

Показать решение »

Решение:

Найдем температуру в Кельвинах Т=273+21=294 К;

Найдем объем газа, приведенный к  н.у. по формуле

P1V1 / T1 = P2V2 / T2;

V1= T1P2V2/ T2P1=(273*96000*0.9*10-3)/(294*101325)=0.8*10-3 м3

Теперь рассчитаем массу вычисленного объема:

10-3 м3 кислорода имеют массу равную 1,5*10-3 кг

0,8*10-3 м3 кислорода имеют массу равную х

х = 0,8*10-3*1,5*10-3/10-3=1,2*10-3 кг

Таким образом, 0,8*10-3 м3 кислорода имеют массу равную 1,2*10-3 кг.

Задача 3. Рассчитайте объем атома железа, если его плотность равна 7900 кг/ м3

Показать решение »

Решение:

Найдем молярный объем железа (M(Fe)=56 г.)

V=n/ρ=56/7900=7,1*10-3 м3

Условно примем, что атомы имеют форму шара и в кристалле касаются друг друга, то истинный объем будет составлять только 74% от общего объема:

V=0,071*0,74=5,25*10-3 м3

Тогда объем одно атома железа будет равен:

VА=5,25*10-3/6,02*1026=8,7*10-30 м3

Задача 4. Определить массу молекулы газа, если масса 10-3 м3 газа, при н.у., равна 0,3810-3 кг.

Показать решение »

Решение:

Число молекул 1 кмоль любого вещества равна числу Авогадро (6,02*1026 ), поэтому для начала определим 1 кмоль газа:

10-3 м3 газа имеют массу равную 0,3810-3 кг

22,4 м3 газа имеют массу равную — х

х=22,4*0,3810-3/10-3=7,6 кг,

Далее определяем массу молекулы газа:

m=7,6/6,02*1026=1,26*10-26 кг.

Задача 5. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла, если при соединении 7,2 г. металла с хлором было получено 28,2 г. соли. Молярная масса эквивалента хлора равна 35,45 г/моль

Показать решение »

Решение:

Согласно закону эквивалента отношение массы металла и соли должно быть равно отношению их молярных масс эквивалентов. Обозначим молярную массу эквивалента металла через х, тогда:

7,2/28,2=х/(х+35,45)

Решая уравнение, находим, что х=12,15 г/моль.

Таким образом, молярная масса эквивалента металла Мэкв=12,15 г/моль.

Задача 6. Определение молярной массы эквивалента сложных веществ в реакциях обмена

Определите молярные массы эквивалентов H2SO4 в следующих реакциях:

А) H2SO4+2KOH = K2SO4+2H2O

Б) H2SO4+KOH = KHSO4+H2O

Показать решение »

Решение: Значение эквивалента вещества зависит от того, в какой именно реакции оно участвует.В реакции А) 1 моль H2SO4 взаимодействует с 2 моль KOH, а эквивалент H2SO4 с 2 эквивалентами KOH. Молярная масса эквивалента KOH равна его молекулярной массе, следовательно, молярная масса эквивалента H2SO4 равна половине ее молекулярной массы:Мэкв=98/2=49 г/моль

В реакции Б) 1 моль H2SO4 взаимодействует с 1 моль KOH, а эквивалент H2SO4 с 1 эквивалентами KOH. Молярная масса эквивалента KOH равна его молекулярной массе, следовательно, молярная масса эквивалента H2SO4 равна ее молекулярной массе: 98 г/моль.

Задача 7. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 9 г. ее израсходовано 8г гидроксида натрия.

Показать решение »

Решение:

Молярная масса эквивалента гидроксида натрия равна его молекулярной массе Мэкв =40 г/моль.
Вещества взаимодействуют между собой в массах, пропорциональных из молярным  массам  эквивалента, т.е.:
Обозначим молярную массу эквивалента кислоты – х, тогда
9/8=х/40=45 г/моль
Таким образом , молярная масса эквивалента кислоты Мэкв=45 г/моль.

Задача 8. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 67,5, а массовые доли элементов  (%) в веществе следующие: серы – 23,7, кислорода – 23,7, хлора – 52.

Показать решение »

Решение:

Формулу искомого соединения можно представить как SxOyClz. Найдем соотношение между числом атомов S, O, Cl делением его содержания на его атомную массу:

x:y:z = 23,7/32 : 23,7/16 : 52/35,5 = 0,74 : 1,48 : 1,46

Делим все полученные соотношения на наименьшее, получаем:

x:y:z =1:2:2

Простейшая формула вещества SO2Cl2

Его молекулярная масса равна Mr = 32+16*2+35,5*2 = 135 г.

Теперь найдем молекулярную массу вещества по плотности паров этого вещества по водороду:

Mr = 2DH2= 2*67,5 = 135 г.

Следовательно, истинная формула вещества совпадает с простейшей: SO2Cl2

Задача 9. Рассчитайте молекулярную массу газа, если 7*10-3 кг. его при 20°С и 0,253*105 Па занимают объем 22,18*10-3 м3

Показать решение »

Решение:

В данном случае, вычислить молярную массу газа можно, используя уравнение Клапейрона – Менделеева:

pV = nRT = (m/M)RT;

R=8,3144*103 Дж/моль*К

Т=273+20=293 К

М=mRT/pV=7*10-3*8,3144*103293/(0,253*105*22,18*10-3)=30,35 г/моль

Молярная масса газа равна 30,35 г/моль

Задача 10. При 0°С в сосуде объемом 14*10-3 м3 содержится 0,8*10-3 кг водорода и  6,3*10-3 кг азота. Определите парциальное давление азота и общее давление смеси.

Показать решение »

Решение:

Найдем количества вещества водорода и азота:

n=m/Mn(H2)=0,8*10-3/2=0,4*10-3моль

n(N2)= 6,3*10-3/28=0,225*10-3моль

Далее, с помощью уравнения Клапейрона – Менделеева, найдем парциальное давление каждого газа в смеси:

pV = nRT = (m/M)RT;

p = nRT/V;

p(H2)=n(H2)

RT/V=0,4*10-3*8,3144*103*273/14*10-3=64,85*103Па

p(N2)= n(N2)

RT/V=0,225*10-3*8,3144*103*273/14*10-3=36,479*103Па

pобщ=p(H2)+p(N2)= 64,85*103+36,479*103=101329 Па

Задача 11. Газовая смесь составлена из 5*10-3 м3 метана под давлением 96000 Па, 2*10-3 м3 водорода под давлением 84000 Па и 3*10-3 м3 диоксида углерода под давлением 109000 Па. Объем смеси 8*10-3 м3. Определите парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси.

Показать решение »

Решение:

Сначала найдем парциальное давление каждого из газов:

p(CH4)=P(CH4)*V(CH4)/Vобщ=96000*5*10-3/8*10-3=60000 Па

p(H2)=P(H2)*V(H2)/Vобщ=84000*2*10-3/8*10-3=21000 Па

p(CО2)=P(CО2)*V(CО2)/Vобщ=109000*3*10-3/8*10-3=40875 Па

Общее давление:

pобщ= p(CH4)+ p(H2)+ p(CО2)= 60000+21000+40875=121875 Па

Задача 12.Газовая смесь состоит из оксида и диоксида азота. Вычислите парциальные давления газов в смеси, если объемные доли газов соответственно равны (%) 37,5 и 62,5. Общее давление газовой смеси 106640 Па.

Показать решение »

Решение:

Парциальное давление газа в смеси равно произведению общего давления на его объемную долю в смеси:
p(NO)= pобщNO=106640*0,375=39990 Па
p(NO2)= pобщNO2=106640*0,625=66650 Па