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?
Решение.
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.
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
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.
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
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
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 8 г. гидроксида натрия.
Решение:
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.
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
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.
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∙103 Па
p(N2)= n(N2)
RT/V=0,225∙10-3∙8,3144∙103∙273/14∙10-3=36,479∙103 Па
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.
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.
Решение:
