Обчислення за рівнянням хімічної реакції

Задача 1.Суміш хлорату і нітрату калію масою 6,49 г з каталітичною добавкою марган(IV) оксиду нагріли до повного припинення виділення газу. Цей газ пропустили через трубку з нагрітою міддю. Речовину, що утворилася, обробили 53,1 мл 19,6%-ного розчину сульфатної кислоти (r=1,13 г/мл). Для нейтралізації кислоти, що залишилася, необхідно 25 мл розчину натрій гідроксиду з концентрацією 1,6 моль/л. Визначити масові частки солей в суміші і об’єм газу (н.у.), який виділився при нагріванні.

Розв’язок

2KClO₃ ® 2KCl + 3O₂ (1)

2KNO₃ ® 2KNO₂ + O₂ (2)

2Cu + O₂ ® 2CuO (3)

CuO + H₂SO₄ ® CuSO₄ + H₂O (4)

H₂SO₄ + 2KOH ® K₂SO₄ + 2H₂O (5)

n(KOH) = C×V = 1,6×0,025 = 0,04 моль

За рівнянням (5): n₁(H₂SO₄) = n(KOH) = 0,02 моль

Всього в розчині сульфатної кислоти було:

n(H₂SO₄) = моль

Отже, на реакцію (4) витрачено: n₂(H₂SO₄) = 0,12 - 0,02 = 0,1 моль

За рівнянням (4): n(CuO) = n₂(H₂SO₄) = 0,1 моль,

а за рівнянням (3): n(О₂) = n(СuO) = 0,05 моль.

Приймемо: n₁(О₂) = х, кисень, що утворився в реакції (1);

n(KClO₃) = n₁(O₂) = x; m(KClO₃) = 122,5× x = 81,67 x;

n₂(O₂) = y, кисень, що утворився в реакції (2);

n(KNO₃) = 2n₂(O₂) = 2y; m(KNO₃) = 101×2y = 202y

202x + 202y = 10,1

81,67x + 202y = 6,49

120,33x = 3,61

x = 0,03; y = 0,02

W(KClO₃) = , або 33,75%; W(KNO₃) = 62,25%

Задача 2.У склянці без етикетки знаходиться біла, добре розчинна у воді речовина. При дії на розчин цієї речовини водним розчином натрій гідроксиду виділяється газ з різким запахом. До розчину, що містить 4,9 г вихідної речовини, додали надлишок розчину аргентум(І) нітрату. Осад, що випав, відфільтрували, промили та висушили, його маса становила 9,4 г. Яка речовина була в склянці?

Якщо при дії лугу виділяється газ з різким запахом, то невідома речовина – сіль амонію.

(NH₄)_xA + xAg(NO₃)₂ = xNH₄NO₃ + Ag_xA¯

Оскільки всі нітрати розчинні у воді, в осад випадає Ag_xA.

Нехай відносна атомна маса Ar(А) = а

Mr((NH₄)_xA) = 18x + a

Mr(Ag_xA) = 108x+a

n((NH₄)_xA) = ; n(Ag_xA) =

За рівнянням реакції n((NH₄)_xA) = n(Ag_xA)

=

529,2х + 4,9а = 169,2х +9,4а

360х = 4,5а; а = = 80х

Невідома сіль – амоній бромід NH₄Br

Задача 3.Визначити масу оцтової кислоти, одержаної з спирту, який у свою чергу був добутий бродінням 200 кг технічної глюкози, масова частка нецукристих домішок у якій становить 10%.

Розв’язок

C₆H₁₂O₆ ® 2C₂H₅OH + 2CO₂

n(C₆H₁₂O₆) =

n(cп.) = 2 моль = n(к-ти)

m(к-ти) = 60×2 = 120 кг

Задача 4.44 г суміші органічних речовин одного і того ж складу С₄Н₈О₂ обробили карбонатом натрію, при цьому виділився оксид вуглецю (IV) і утворилося 22 г натрієвої солі органічної кислоти. Залишок обробили водним розчином лугу при нагріванні і здійснили відгонку утвореного при цьому етилового спирту. Установити будову речовин у вихідній суміші. Обчислити, яку масу етанолу одержали.

Розв’язок

2C₃H₇COOH + Na₂CO₃ ® 2C₃H₇COONa + CO₂ + H₂O

CH₃COOC₂H₅ + NaOH ® CH₃COONa + C₂H₅OH

n(C₃H₇COONa) =

m(к-ти) = 0,2×88 = 17,6

m(ефіру) = 44-17,6 = 26,4

n(ефіру) = = n(спирту)

m(спирту) = 0,3×46 = 13,8

Задача 5.До 342 г 10%-ного розчину гідроксиду металу другої групи додали надлишок розчину карбонату натрію. При цьому випав осад масою 39,4 г. Осад відфільтрували та, перемішуючи, розчинили в 46,5 мл 20%-ної хлоридної кислоти (r = 1,1). Який газ і в якому об’ємі (н.у.) при цьому виділився?

Розв’язок

Ме(OH)₂ + Na₂CO₃ = MeCO₃¯ + 2 NaOH

MeCO₃ + 2HCl = MeCl₂ + CO₂­ + H₂O

Ar(Me) = x; Mr(Me(OH)₂) = x + 34; Mr(MeCO₃) = x + 60

n(Me(OH)₂) = n(MeCO₃)

;

x = 137 (Ba)

n(BaCO₃) = моль - надлишок

n(HCl) = моль - недостача

n(СО₂) = n(HCl) = 0,14 моль; V(CO₂) = 0,14×22,4 = 3,136 л

Задача 6.Суміш порошків заліза та сірки нагріли без доступу повітря. На одержані продукти подіяли хлоридною кислотою, в результаті чого утворилося 6,72 л газів. При повному їх згорянні утворилося 0,2 моль газу. Об’єми всіх газів приведені до нормальних умов. Визначте склад вихідної суміші.

Розв’язок

Fe + S = FeS; FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂ 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

2H₂ + O₂ = 2H₂O

0,2 моль газу, що залишився після згоряння – це SO₂

n(H₂S) = n(SO₂) = n(FeS) = n₁(Fe) = 0,2 моль

При дії HCl виділився газ кількістю речовини:

моль

n(Н₂) = 0,3–0,2 = 0,1 моль = n₂(Fe); n(Fe) = 0,2 + 0,1 = 0,3 моль

n(S) = n(FeS) = 0,2 моль

Задача 7.У атмосфері кисню спалили 6 г деякої речовини Y. Одержану при згорянні речовину кількісно поглинули 38,57 мл 37%-вого розчину їдкого натру (r = 1,40). Масова частка лугу в утвореному розчині зменшилася у 2 рази в порівнянні з початковою, причому, утворений розчин може хімічно зв’язати 11,2 л вуглекислого газу (умови нормальні). Яку речовину спалили?

m(р-ну) = 38,57×1,4 » 54 г

m(NaOH) = 54×0,37 »20

n(NaOH) = = 0,5 моль

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

n(CO₂) = = 0,5 моль

Отже, маса NaOH у розчині не змінилася. Тоді змінилася маса розчину. Речовина Y може бути водень.

2H₂ + O₂ = 2H₂O

n(H₂) = = 3 моль = n(Н₂О)

m(H₂O) = 3×18 = 54 г

Маса розчину збільшилась у 2 рази, отже, масова частка лугу зменшилась у 2 рази:

W¢(NaOH) = = 0,185 або 18,5%

Задачі на надлишок

Задача 1. Який об’єм водню, виміряний за н.у., виділиться при дії на алюміній масою 32,4 г розчину об’ємом 200 мл з масовою часткою гідроксиду калію 30% і густиною 1,29 г/мл?

2Al + 2KOH + 6H₂O = 2K[Al(OH)₄] + 3H₂

Якщо дано маси двох вихідних речовин, то шукаємо, яка з речовин у недостачі і по ній ведемо розрахунок.

n =

n(Al) = = 1,2 моль

n = ; m(розч. р-ни) = W×m(розчину): m(р-ну) = r×V

n =

n(KOH) = = 1,38 моль

За рівнянням реакції кількості речовин співвідносяться між собою 1:1. Отже, КОН у надлишку. Розрахунок ведемо за кількістю речовини алюмінію.

n(Н₂) = n(Al) = ×1,2 моль = 1,8 моль

V = n×Vm

V(H₂) = 1,8 моль × 22,4 л/моль = 40,32 л

Задача 2. Унаслідок реакції між залізом масою 22,4 г та хлором, об’ємом 15,68 л (н.у.), добули ферум(III) хлорид, який розчинили у воді масою 500 г. Визначити масову частку ферум(III) хлориду в добутому розчині.

2Fe + 3Cl₂ =2FeCl₃

Якщо дано маси двох вихідних речовин, то шукаємо, яка з речовин у недостачі і по ній ведемо розрахунок.

n =

n(Fe) = = 0,4 моль

n =

n(Cl₂) = = 0,7 моль

За рівнянням реакції залізо і хлор реагують у мольному співвідношенні 2:3, отже, хлор у надлишку. Розрахунок ведемо за кількістю речовини заліза

n(FeCl₃) = n(Fe) = 0,4 моль

m = n×M

m(FeCl₃) = 0,4 моль × 162,5 г/моль = 65 г

Знайдемо масу розчину:

m(р-ну) = m(Н₂О) + m(FeCl₃)

m(р-ну) = 500 г + 65 г = 565 г

W =

W(FeCl₃) = = 0,115, або 11,5%

Задача 3.Яка маса осаду утвориться, якщо пропустити оксид вуглецю (IV) об’ємом 218 мл (н.у.) крізь розчин масою 20 г з масовою часткою гідроксиду барію 0,12?

Розв’язок

CO₂ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + H₂O (1)

V =

n(CO₂) = = 0,014 моль

n = ; m(розч. р-ни) = W×m(розчину)

n =

n(Ba(OH)₂) = = 0,012 моль

У недостачі барій гідроксид, тому розрахунки ведемо за кількістю речовини барій гідроксиду

n(BaCO₃) = n(Ba(OH)₂) = 0,012 моль

Осад барій карбонату реагує з надлишком вуглекислого газу з утворенням розчинної кислої солі

BaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ba(HCO₃)₂ (2)

За рівнянням (1) на 0,012 моль барій гідроксиду витратиться 0,012 моль карбон(IV) оксиду

n₁(СО₂) = n(Ba(OH)₂) = 0,012 моль

На взаємодію з барій карбонатом витратиться:

n₂(СО₂) = 0,014 моль – 0,012 моль = 0,002 моль = n₁(BaCO₃)

Отже, кількість речовини осаду ВаСО₃ становитиме:

n¢( BaCO₃) = n(BaCO₃) – n₁(BaCO₃)

n¢( BaCO₃) = 0,012 моль – 0,002 моль = 0,01 моль

m = n×M

m¢(BaCO₃) = 0,01 моль × 197 г/моль – 1,97 г

Задача 4.Через 200 г розчину амоній дигідрогенфосфату з масовою часткою солі 23% пропущено газ, який одержали взаємодією 10,7 г амоній хлориду надлишком калій гідроксиду. Які речовини і якої маси залишаться в розчині після його випарювання при помірній температурі?

Розв’язок

NH₄Cl + KOH = KCl + NH₃ + H₂O (1)

NH₄H₂PO₄ + NH₃ = (NH₄)₂HPO₄ (2)

n =

n(NH₄Cl) = = 0,2 моль

За рівнянням реакції (1) n(NH₃) = n(NH₄Cl) = 0,2 моль

n = ; m(розч. р-ни) = W×m(розчину)

n =

n(NH₄H₂PO₄) = = 0,4 моль

За рівнянням реакції (2) речовини реагують між собою у мольному співвідношенні 1:1

n(NH₄H₂PO₄) = n(NH₃) = n(NH₄)₂HPO₄) = 0,2 моль

Отже, у розчині після закінчення реакції залишиться 0,2 моль амоній гідрогенфосфату і 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль амоній дигідрогенфосфату.

m = n×M

m((NH₄)₂HPO₄) = 0,2 моль × 132 г/моль = 26,4 г

m(NH₄H₂PO₄) = 0,2 моль × 115 г/моль = 23 г

Задача 5.Крізь 500 г 17%-ного розчину нітрату срібла пропустили газ, що утворився при дії концентрованої сірчаної кислоти (V=200 мл, W = 98%, r=1,21) на безводний хлорид магнію масою 114 г. Визначити процентну концентрацію сполук, що залишились у розчині після відокремлення осаду.

Розв’язок

H₂SO₄ + MgCl₂ = MgSO₄ + HCl (1)

n = ; m(розч. р-ни) = W×m(розчину): m(р-ну) = r×V

n =

n(H₂SO₄) = = 2,42 моль

n(MgCl₂) = = 1,2 моль

У недостачі магній хлорид, розрахунки ведемо за кількістю речовини магній хлориду.

n(HCl) = 2n(MgCl₂) = 1,2×2 = 2,4 моль

m(HCl) = 2,4 моль × 36,5 г/моль = 87,6 г

AgNO₃ + HCl = AgCl¯ + HNO₃ (2)

n(AgNO₃) = = 0,5 моль

За рівнянням реакції (2) кількості речовини аргентум нітрату і хлороводню відносяться 1:1. Отже, хлороводень у надлишку і розрахунок ведемо за кількістю речовини арґентум нітрату.

n(AgCl) = n(AgNO₃) = 0,5 моль = n(HNO₃)

m = n×M

(AgCl) = 0,5 моль×142,5 г/моль = 71,25 г

У розчині після відокремлення осаду залишаться нітратна кислота кількістю речовини 0,5 моль і надлишок HCl.

n¢(HCl) = 2,4 моль – 0,5 моль = 1,9 моль

m(HNO₃) = 0,5 моль × 63 г/моль = 31,5 г

m¢(HCl) = 1,9 моль × 36,5 г/моль = 69,35 г

Маса розчину після відокремлення осаду становитиме:

m¢(р-ну) = m(р-ну) + m(HCl) – m(AgCl)

m¢(р-ну) = 500 г + 87,6 г – 71,25 г = 516,35 г

W =

W(HNO₃) = = 0,061, або 6,1%

W¢( HCl) = = 0,1343, або 13,43%

Задача 6.Наважки сульфату хром(III) сульфату і калій гідроксиду по 39,2 г кожна розчинили у воді і піддали взаємодії. Обчисліть масу осаду, що утворився після закінчення реакції.

Розв’язок

Cr₂(SO₄)₃ + 6KOH = 2Cr(OH)₃¯ + 3K₂SO₄ (1)

n =

n(Cr₂(SO₄)₃) = = 0,1 моль

n(KOH) = = 0,7 моль

За рівнянням реакції (1) на 1 моль Cr₂(SO₄)₃ витрачається 0,6 моль КОН, отже, КОН у надлишку. Розрахунок ведемо за кількістю речовини хром(III) сульфату.

n(Cr(OH)₃) = 2n(Cr₂(SO₄)₃ = 0,2 моль

Але хром(ІІІ) гідроксид проявляє амфотерні властивості і буде реагувати з надлишком калій гідроксиду.

Cr(OH)₃ + 3KOH = K₃[Cr(OH)₆] (2)

За рівнянням реакції (1) з 0,1 моль хром(ІІІ) сульфату прореагує 0,6 моль калій гідроксиду.

n¢(КОН) = 0,7 моль – 0,6 моль = 0,1 моль

За рівнянням реакції (2):

n₁(Cr(OH)₃) = n¢(КОН) = ×0,1 моль = 0,033 моль

n¢(Cr(OH)₃) = 0,2 моль – 0,033 моль = 0,167 моль

m¢(Cr(OH)₃) = 0,167 моль × 103 г/моль = 17,2 г

Поиск по сайту: