1. К раствору силиката калия массой 25,5 г и массовой долей 10% прилили избыток раствора нитрата кальция. Вычислите массу образовавшегося осадка.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
K2SiO3 + Ca(NO3)2 = CaSiO3↓ + 2KNO3
2) Рассчитаем массу и количество вещества силиката калия, содержащегося в растворе:
m(K2SiO3) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (25,5∙10)/100 = 2,55 г.;
n(K2SiO3) = m(K2SiO3)/M(K2SiO3) = 2,55/154 = 0,0166 моль.
3) Определим массу осадка:
по уравнению реакции
n(K2SiO3) = n(CaSiO3) = 0,0166 моль;
m(CaSiO3) = n(CaSiO3)∙M(CaSiO3) = 0,0166∙116 = 1,93 г.
Ответ: 1,93 г.
2. К раствору сульфата алюминия массой 60,8 г и массовой долей 15% прилили избыток раствора хлорида бария. Вычислите массу образовавшегося осадка.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Al2(SO4)3 + 3BaCl2 = 3BaSO4↓ + 2AlCl3
2) Рассчитаем массу и количество вещества сульфата алюминия, содержащегося в растворе:
m(Al2(SO4)3) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (60,8∙15)/100 = 9,12 г.;
n(Al2(SO4)3) = m(Al2(SO4)3)/M(Al2(SO4)3) = 9,12/342 = 0,0267 моль.
3) Определим массу осадка:
по уравнению реакции
n(BaSO4) = 3n(Al2(SO4)3) = 3∙0,0267 = 0,08 моль;
m(BaSO4) = n(BaSO4)∙ M(BaSO4) = 0,08∙233 = 18,66 г.
Ответ: 18,66 г.
3. Вычислите объём газа (н. у.), который выделится при действии избытка сульфида железа(II) на 500 г 12%-ного раствора серной кислоты.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
FeS + H2SO4 = FeSO4 + H2S↑
2) Рассчитаем массу и количество вещества серной кислоты, содержащейся в растворе:
m(H2SO4) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (500∙12)/100 = 60 г.;
n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4) = 60/98 = 0,61 моль.
3) Определим объём сероводорода:
по уравнению реакции
n(H2S) = n(H2SO4) = 0,61 моль;
V(H2S) = n(H2S)∙Vm = 0,61∙22,4 = 13,66 л.
Ответ: 13,66 л.
4. Через 60 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 11% пропустили сернистый газ. При этом образовался сульфит натрия. Вычислите объём (н. у.) вступившего в реакцию газа.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
2NaOH + SO2↑ = Na2SO3 + H2O
2) Рассчитаем массу и количество вещества гидроксида натрия, содержащегося в растворе:
m(NaOH) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (60∙11)/100 = 6,6 г.;
n(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 6,6/40 = 0,165 моль.
3) Определим объём сернистого газа, вступившего в реакцию:
по уравнению реакции
n(SO2) = 0,5∙n(NaOH) = 0,5∙0,165 = 0,0825 моль;
V(SO2) = n(SO2)∙Vm = 0,0825∙22,4 = 1,85 л
Ответ: 1,85 л.
5. Раствор соляной кислоты массой 182,5 г и массовой долей 10% добавили к избытку сульфида магния. Вычислите объём (н. у.) выделившегося газа.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
MgS + 2HCl = MgCl2 + H2S↑
2) Рассчитаем массу и количество вещества соляной кислоты, содержащейся в растворе:
m(HCl) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (182.5∙10)/100 = 18,25 г.
n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 18,25/36,5 = 0,5 моль.
3) Определим объём выделившегося газа:
по уравнению реакции
n(H2S) = 0,5∙n(HCl) = 0,5∙0,5 = 0,25моль;
V(H2S) = n(H2S)∙Vm = 0,25∙22,4 = 5,6 л
Ответ: 5,6 л.
6. После пропускания через раствор гидроксида калия 6,72 л сернистого газа (н. у.) получили 340,5 г раствора сульфита калия. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
SO2 + 2KOH = K2SO3 + H2O
2) Рассчитаем массу и количество вещества сульфита калия, полученного в результате реакции:
n(SO2) =V(SO2)/Vm =6,72/22,4 = 0,3 моль
по уравнению реакции
n(K2SO3) = n(SO2) = 0,3 моль;
3) Определим массовую долю сульфита калия в растворе:
m(K2SO3) = n(K2SO3)∙M(K2SO3) = 0,3∙158 = 47,4 г.
ω(K2SO3) = (m(K2SO3)/m(р-ра))∙100% = (47,4/340,5)∙100 = 13,92 %
Ответ: 13,92 %
7. При взаимодействии 120 г раствора нитрата свинца с небольшим избытком раствора иодида калия выпало 10,5 г осадка. Рассчитайте массовую долю нитрата свинца в исходном растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
2KI + Pb(NO3)2 = 2KNO3 + PbI2↓
2) Рассчитаем количество вещества и массу нитрата свинца:
n(PbI2) = m(PbI2)/M(PbI2) = 10,5/461 = 0,023 моль
по уравнению реакции
n(Pb(NO3)2) = n(PbI2) = 0,023 моль;
3) Определим массовую долю нитрата свинца в растворе:
m(Pb(NO3)2) = n(Pb(NO3)2)∙M(Pb(NO3)2) = 0,023∙331 = 7,613 г.
ω(K2SO3) = (m(Pb(NO3)2)/m(р-ра))∙100% = (7,613/120)∙100 = 6,34 %
Ответ: 6,34 %
8. При растворении 18,25 г технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 5,6 л (н. у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
2) Рассчитаем количество вещества водорода и цинка:
n(H2) =V(H2)/Vm =5,6/22,4 = 0,25 моль
по уравнению реакции
n(Zn) = n(H2) = 0,25 моль;
3) Определим массу чистого цинка и массовую долю примесей:
m(Zn) = n(Zn)∙M(Zn) = 0,25∙65 = 16,25 г.
m(примесей) = m(технич.Zn) — m(Zn) = 18,25 – 16,25 = 2,0 г.
ω(примесей) = (m(примесей)/m(технич.Zn))∙100% = (2,0/18,25)∙100 = 10,96 %
Ответ: 10,96 %.
9. Рассчитайте массу осадка, который выпадет при взаимодействии избытка карбоната калия с 31,4 г раствора нитрата бария с массовой долей последнего 10%.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
K2CO3 + Ba(NO3)2 = BaCO3↓ + 2KNO3
2) Рассчитаем массу и количество вещества нитрата бария в растворе:
m(Ba(NO3)2) = (m(р-ра)∙ω)/100% = (31,4∙10)/100 = 3,14 г.
n(Ba(NO3)2) = m(Ba(NO3)2)/M(Ba(NO3)2) = 3,14/261 = 0,012 моль.
3) Определим массу вещества, выпавшего в осадок:
по уравнению реакции
n(BaCO3) = n(Ba(NO3)2) = 0,012 моль;
m(BaCO3) = n(BaCO3)∙ M(BaCO3) = 0,012∙197 = 2,36 г.
Ответ: 2,36 г.
10. В избытке соляной кислоты растворили 2,11 г. руды, содержащей 71% карбоната железа(II). Определите объём углекислого газа, выделившегося при этом.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
FeCO3 + 2HCl = FeCl2 + H2O + CO2↑
2) Определим массу чистого карбоната железа и его количество вещества:
m(FeCO3) = (m(руды)∙ω)/100% = (2,11∙71)/100 = 1,50 г.
n(FeCO3) = m(FeCO3)/M(FeCO3) = 1,50/116 = 0,013 моль.
3) Рассчитаем количество вещества выделившегося углекислого газа и его объем:
по уравнению реакции
n(CO2) = n(FeCO3) = 0,013 моль;
V(CO2) = n(CO2)∙Vm = 0,013∙22,4 = 0,29 л.
Ответ: 0,29 л
11. При растворении в избытке разбавленной серной кислоты цинка, содержащего 9,5% нерастворимых примесей, выделилось 4,48 л (н. у.) водорода. Определить массу исходного образца металла, содержащего примеси.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
2) Рассчитаем количество вещества водорода и цинка:
n(H2) =V(H2)/Vm =4,48/22,4 = 0,2 моль
по уравнению реакции
n(Zn) = n(H2) = 0,2 моль;
3) Определим массу, массовую долю чистого цинка и массу смеси (исходного образца, содержащего примеси):
m(Zn) = n(Zn)∙ M(Zn) = 0,2∙65 = 13 г.
ω(Zn) = 100 — ω(примесей) = 100-9,5 = 90,5 %
m(смеси) = (m(Zn)∙100)/ω(Zn) = 13∙100/90,5 = 14,36 г.
Ответ: 14,36 г.
12. При обжиге 96 кг пирита (минерала, содержащего FeS2 ) образовался сернистый газ объёмом 30,69 м3 (в пересчёте на н. у.). Рассчитайте массовую долю негорючих примесей в пирите.
Решение
1) Составим уравнение сгорания пирита:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
2) Рассчитаем количество вещества сернистого газа:
n(SO2) = V(SO2)/Vm = 30,69/22,4 = 1,37 кмоль.
3) Определим массу чистого FeS2, массу примесей и их массовую долю в исходном веществе:
Пусть количество вещества пирита приходящегося на 1,37 кмоль сернистого газа составляет x.
Тогда по уравнению реакции составим пропорцию:
х/4 = 1,37/8
n(FeS2) = 0,685 кмоль.
Масса чистого пирита, вступившего в реакцию равна:
m(FeS2) = n(FeS2)∙ M(FeS2) = 0,685∙120 = 82,2 кг.
масса примесей равна:
m(примесей) = 99 – 82,2 = 13,8 кг
Массовая доля примесей:
ω(примесей) = (m(примесей)∙100)/m(пирита) = 13,8∙100/96 = 14,375 %
Ответ: 14,375 %.
13. К 150 г раствора карбоната натрия добавили избыток разбавленной серной кислоты, и раствор нагрели до окончания выделения газа. Всего выделилось 4,48 л газа (н. у.). Рассчитайте массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2↑+ H2O
2) Рассчитаем количество вещества и массу карбоната натрия:
n(CO2) = V(CO2)/Vm = 4,48/22,4 = 0,2 моль.
по уравнению реакции
n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,2 моль
m(Na2CO3) = n(Na2CO3)∙M(Na2CO3) = 0,2∙106 = 21,2 г.
3) Определим массовую долю карбоната натрия в растворе:
ω(Na2CO3) = (m(Na2CO3)/m(р-ра))∙100% = (21,2/150)∙100 = 14,13 %
Ответ: 14,13 %.
14. К 200 г баритовой воды добавили избыток раствора карбоната натрия, выпал осадок массой 8,9 г. Определите массовую долю гидроксида бария в исходном растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Ba(OH)2 + Na2CO3 = BaCO3↓ + 2NaOH
2) Рассчитаем количество вещества карбоната бария и гидроксида бария:
n(BaCO3) = m(BaCO3)/M(BaCO3) = 8,9/197 = 0,045 моль.
по уравнению реакции
n(Ba(OH)2) = n(BaCO3) = 0,045 моль
3) Определим массу гидроксида бария и его массовую долю в баритовой воде:
m(Ba(OH)2) = n(Ba(OH)2)∙M(BaCO3) = 0,045∙171 = 7,695 г.
ω(Ba(OH)2) = (m(Ba(OH)2)/m(р-ра))∙100% = (7,695/200)∙100 = 3,85 %
Ответ: 3,85 %.
15. Какой объём воздуха (н. у.) потребуется для полного сжигания 36 кг дисульфида железа(II) FeS2 до сернистого газа? Объёмная доля кислорода в воздухе составляет 21%.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
2) Рассчитаем количества вещества FeS2 и кислорода:
n(FeS2) = m(FeS2)/M(FeS2) = 36000/120 = 300 моль.
Для определения количества вещества кислорода составим пропорцию по уравнению реакции:
300/4 = n(O2)/11
n(O2) = 825 кмоль.
3) Рассчитаем объёмы кислорода и воздуха:
V(O2) = n(O2)∙Vm = 825∙22,4 = 18480 л = 18,48 м3
V(воздуха) = V(O2)∙100/ω(O2) = 18,48∙100/21 = 88 м3
Ответ: 88 м3.
16. К раствору с массовой долей гидроксида натрия 15% добавили избыток раствора сульфата меди(II). При этом образовался осадок массой 24,5 г. Определите массу исходного раствора щелочи.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
2) Рассчитаем количество вещества выпавшего в осадок гидроксида меди (II):
n(Cu(OH)2) = m(Cu(OH)2)/M(Cu(OH)2) = 24,5/98 = 0,25 моль.
3) Определим количество вещества, массу гидроксида натрия, массу исходного раствора:
по уравнению реакции
n(NaOH) = 2n(Cu(OH)2) = 2∙0,25 = 0,5 моль
m(NaOH) = n(NaOH)∙M(NaOH) = 0,5∙40 = 20 г.
m(р-ра) = m(NaOH)∙100%/ω(NaOH) = 20∙100/15 = 133,33 г.
Ответ: 133,33 г.
17. Оксид меди(II) массой 38 г может прореагировать с 154 г раствора соляной кислоты. Определите массовую долю кислоты в растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
СuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
2) Рассчитаем количество вещества оксида меди (II):
n(СuO) = m(СuO)/M(СuO) = 38/80 = 0,475 моль.
3) Определим количество вещества, массу соляной кислоты и её массовую долю в растворе:
n(HCl) = 2n(CuO) = 2∙0,475 = 0,95 моль
m(HCl) = n(HC)∙M(HC) = 0,95∙36,5 = 34,675 г.
ω(HCl) = (m(HCl)/m(р-ра))∙100% = (34,675/154)∙100 = 22,52 %
Ответ: 22,52 %.
18. При взаимодействии 19,6 г гидроксида меди(II) с соляной кислотой получили 134 г раствора хлорида меди(II). Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Сu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O
2) Рассчитаем количество вещества прореагировавшего гидроксида меди (II):
n(Сu(OH)2) = m(Сu(OH)2)/M(Сu(OH)2) = 19,6/98 = 0,2 моль.
3) Определим количество вещества, массу образовавшегося хлорида меди (II) и его массовую долю в получившемся растворе:
n(CuCl2) = n(Сu(OH)2) = 0,2 моль
m(CuCl2) = n(CuCl2)∙M(CuCl2) = 0,2∙135 = 27 г.
ω(CuCl2) = (m(CuCl2)/m(р-ра))∙100% = (27/134)∙100 = 20,15 %
Ответ: 20,15%.
19. Через 126 г раствора с массовой долей азотной кислоты 30% был пропущен аммиак, который полностью прореагировал. Определите объём (н.у.) аммиака, вступившего в реакцию.
Решение
1) Составим уравнение реакции:
HNO3 + NH3 = NH4NO3
2) Рассчитаем массу и количество вещества прореагировавшей азотной кислоты:
m(HNO3) = (ω(HNO3)∙m(р-ра))/100% = (30∙126)/100 = 37,8 г
n(HNO3) = m(HNO3)/M(HNO3) = 37,8/63 = 0,6 моль.
3) Определим количество вещества и объём вступившего в реакцию аммиака:
n(NH3) = n(HNO3) = 0,6 моль
V(NH3) = n(NH3)∙Vm = 0,6 · 22,4 = 13,44 л.
Ответ: 13,44 л.
20. Определите объемную долю аммиака в его газовой смеси с воздухом, если известно, что на нейтрализацию 150 л (н.у.) этой смеси было израсходовано 2,913 л 4,9 %-ного раствора серной кислоты плотностью 1,03 г/мл (продукт реакции – средняя соль).
Решение
1) Составим уравнение реакции:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
2) Рассчитаем массу и количество вещества серной кислоты:
ρ = m/V
V(H2SO4) = 2,913 л = 2913 мл
m(р-ра) = ρ(H2SO4)∙V(H2SO4) = 1,03∙2913 = 3000 г.
m(H2SO4) = (m(р-ра))∙ω(H2SO4)/100% = 3000∙4,9/100 = 147 г.
n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4) = 147/98 = 1,5 моль.
3) Определим количество вещества и объёмную долю аммиака:
По уравнению реакции:
n(NH3) = 2n(H2SO4) = 2∙1,5 = 3 моль
V(NH3) = n(NH3)∙Vm = 3 · 22,4 = 67,2 л.
φ(NH3) = V(NH3)/V(смеси) = 67,2/150 = 0,448 = 44,8 %
Ответ: 44,8 %
21. Какой объем газа (при н.у.) выделится при взаимодействии избытка меди со 100мл 9,54 %-ного раствора азотной кислоты (ρ=1,057 г/мл)
Решение
1) Составим уравнение реакции:
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
2) Рассчитаем массу и количество вещества азотной кислоты:
ρ = m/V
m(р-ра) = ρ(HNO3)∙V(HNO3) = 1,057∙100 = 105,7 г.
m(HNO3) = (m(р-ра))∙ω(HNO3)/100% = 105,7∙9,54/100 = 10,08 г.
n(HNO3) = m(HNO3)/M(HNO3) = 10,8/63 = 0,16 моль.
3) Определим количество вещества и объём выделившегося газа:
Составим пропорцию:
n(NO)/2 = n(HNO3)/8
n(NO) = 0,16∙2/8 = 0,04 моль
V(NO) = n(HNO3)∙Vm = 0,04 · 22,4 = 0,896 л.
Ответ: 0,896 л
22. Какой объем сероводорода (при н.у.) образуется при взаимодействии 880 г технического сульфида железа(II), содержащего 10% примесей, с раствором, содержащим 10 моль соляной кислоты
Решение
1) Составим уравнение реакции:
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑
2) Рассчитаем массу и количество вещества FeS:
ω(FeS) = 100 — ω(примесей) = 100-10 = 90%
m(FeS) = (m(р-ра))∙ω(FeS)/100% = 880∙90/100 = 792 г.
n(FeS) = m(FeS)/M(FeS) = 792/88 = 9 моль.
3) Определим объём выделившегося газа:
По уравнению реакции:
n(H2S) = n(FeS) = 2n(HCl)
FeS находится в избытке, HCl прореагирует полностью и образуется 5 моль H2S
V(H2S) = n(H2S)∙Vm = 5 · 22,4 = 112 л.
Ответ: 112 л.
23. На мрамор, содержащий 5% примесей, подействовали избытком 10%-ного раствора азотной кислоты , при этом выделилось 5,6 л (при н.у.) газа. Определите массу использованного минерала
Решение
1) Составим уравнение реакции:
СaCO3 + 2HNO3 = Ca(NO3)2 + CO2↑ + H2O
2) Рассчитаем количество вещества CO2:
n(CO2) = V(CO2)/Vm = 5,6/22,4 = 0,25 моль.
3) Определим массу минерала:
По уравнению реакции:
n(СaCO3) = n(CO2) = 0,25 моль
m(СaCO3) = n(СaCO3)∙M(СaCO3) = 0,25∙100 = 25 г.
ω(СaCO3) = 100 — ω(примесей) = 100-5 = 95%
m(минерала) = m(СaCO3)∙100%/ω(СaCO3) = 25∙100/95 = 26,3 г.
Ответ: 26,3 г
24. Какой объем 60%-ного раствора азотной кислоты плотностью 1,305 г/мл можно получить, используя азотсодержащий продукт каталитического окисления 896 л (при н.у.) аммиака?
Решение
1) Составим уравнения реакций:
4NH3 + 5O2 = 4NO↑ + 6H2O
2NO + O2 = 2NO2↑
4NO2 +O2 + H2O = 4HNO3
В процессе не образуется азотсодержащих побочных продуктов, т.е. все атомы азота, входившие в NH3, переходят в HNO3. Поэтому можно составить схему для расчета:
NH3… → HNO3
2) Рассчитаем количество вещества аммиака:
n(NH3) = V(NH3)/Vm = 896/22,4 = 40 моль
3) Рассчитаем массу раствора HNO3:
По схеме расчета:
n(HNO3) = n(NH3) = 40 моль
m(HNO3) = n(HNO3)∙M(HNO3) = 40∙63 = 2520 г.
m(р-ра) = m(HNO3)∙100%/(ω(HNO3) = 2520∙60/100 = 4200 г.
4) Рассчитаем объем раствора HNO3:
V = m/ρ
V(HNO3) = m(р-ра)/ρ(HNO3)∙ = 4200/1,305 = 3218,4 мл = 3,22 л.
Ответ: 3,22 л
25. Техническую кальцинированную соду, содержащий 5% примесей, обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 2 моль углекислого газа. Определите массу технической соды, вступившей в реакцию с кислотой
Решение
1) Составим уравнение реакции:
Na2CO3 + 2HCl = NaCl + CO2↑ + H2O
2) Рассчитаем массу чистого Na2CO3:
По уравнению реакции:
n(Na2CO3) = n(CO2) = 2 моль
m(Na2CO3) = n(Na2CO3)∙M(Na2CO3) = 2∙106 = 212 г.
3) Определим массу технической соды:
ω(Na2CO3) = 100 — ω(примесей) = 100-5 = 95%
m(минерала) = m(Na2CO3)∙100%/ω(Na2CO3) = 212∙100/95 = 223,16 г.
Ответ: 223,16 г