Расчёты содержания элементов, массы веществ по химическим формулам и уравнениям
Задача 111.
Вычислить процентное (по массе) содержание каждого из элементов в соединениях: а) Мg(OH)2; б) Ее (NO3)3; в) Н2SO4; г) (NH4)2SO4.
Решение:
Для расчета процентного состава элементов, используя соотношение:
Здесь
- массовая доля элемента в веществе в процентах; m(Э) – количественный состав элемента в веществе; m(B) – количественный состав вещества (молекулярная масса).
а) М[Mg(OH)2] = 58,3г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав гидроксида магния, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:
Теперь рассчитаем процентный состав элементов в гидроксиде магния:
б) M[Fe(NO3)3] = 241,847 г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав гидроксида магния, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:
Теперь рассчитаем процентный состав элементов в Fe(NO3)3:
в) M(H2SO4) = 98 г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав серной кислоты, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:
Процентный состав элементов в H2SO4:
г) M[(NH4)2SO4] = 132 г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав сульфата аммония, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:
Процентный состав элементов в (NH4)2SO4:
Ответ:
а) (Mg) = 41,6%, (О) = 54,89%,(H) = 3,43%;
б) (Fe) = 23,09%, (N) = 17,37%, (O) = 59,54%;
в) (H) = 2,04%, (S) = 32,65%, (O) = 65,31%;
г) (N) = 21,21%, (H) = 6,06%, (S) = 24,24%, (O) = 48,48%.
Задача 112.
Какую массу железа можно получить из 2 т железной руды, содержащей 94% (масс.) Ее2О3?
Решение:
M(Ее2О3) = 160 кг/кмоль. Находим содержание Ее2О3 в 2 т (2000 кг) железной руды из пропорции:
Количественный состав железа в Ее2О3 выражается отношением:
Находим массу железа 1880 кг Ее2О3 из пропорции:
Ответ: 1316 кг.
Задача 113.
К раствору, содержащему 10 г Н2SO4, прибавили 9г NaОН. Какую реакцию имеет полученный раствор?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O
Вещества реагируют друг с другом в эквивалентных отношениях. В данной реакции два эквивалента NaOH (две молекулы однокислотного основания) с двумя эквивалентами H2SO4 (одной молекулой двухосновной кислоты).Находим количество эквивалентов реагирующих веществ, учитывая, что mЭ(H2SO4) = 49 г/моль; mЭ(NaOH) = 40 г/моль.
Таким образом, в избытке взят раствор NaOH, потому что СЭ(NaOH) > СЭ(H2SO4) (0,225 > 0,2). NaOH – сильный электролит, который в водном растворе диссоциирует полностью на ионы по схеме:
NaOH <---> Na+ + OH-
Избыток ионов OH- придаёт раствору щелочную реакцию (PH > 7).
Ответ: Раствор имеет щелочную реакцию среды.
Задача 114.
Раствор, содержащий 34,0 г AgNO3, смешивают с раствором, содержащим такую же массу NaС1. Весь ли нитрат серебра вступит в реакцию? Сколько граммов АgС1 получилось в результате реакции?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
M(AgNO3) = 169,868 г/моль; M(NaCl) = 58,453 г/моль; M(AgCl) = 143,321 г/моль.
Находим количество AgNO3 NaCl по формуле:
где
n(B) - количество вещества (В), моль; m(B) - масса вещества (В), г; М(В) – мольная масса вещества (В), г/моль.
Тогда
Таким образом, в избытке взят NaCl, значит, весь AgCl прореагирует. Из уравнения реакции следует, что образуется эквивалентное количество AgCl (0,2 моль).
Тогда
m(AgCl) = n(AgCl) . M(AgCl) = 0,2 . 143,321 = 28,66 г.
Ответ: m(AgCl) = 28,66 г.
Задача 115.
При сжигании 3,00 г антрацита получилось 5,30 л СО2, измеренного при нормальных условиях. Сколько процентов углерода (по массе) содержит антрацит?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
Рассчитаем массу сгоревшего углерода из пропорции:
Рассчитаем массовую долю углерода из формулы:
Здесь
- массовая доля вещества в процентах; m(В) –масса вещества; m(смесь) – масса смеси.
Тогда
Ответ: 94,64%.
Задача 116.
К раствору, содержащему 0,20 моля ЕеСI3, прибавили 0,24 моля NaОН. Сколько молей Ее(ОН)3 образовалось в результате реакции и сколько молей ЕеСI3 осталось в растворе?
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:
FeCl3 + 3NaOH = Fe(OH)3↓ + 3NaCl
Из уравнения реакции следует, что один моль ЕеСI3 реагирует с тремя молями NaOH и, при этом, образуется один моль Ее(ОН)3. NaOH взят в недостатке, так как с 0,2 моль ЕеСI3 должно прореагировать 0,6 моль (3 . 0,2 = 0,6) едкого натра. Поэтому в реакцию вступит 0,08 моль (0,24/3 = 0,08) ЕеСI3 и столько же молей образуется Ее(ОН)3.
Теперь находим количество ЕеCl3, оставшегося в растворе:
n(FeCl3) = 0,2 - 0,08 = 0,12 моль.
Ответ: образовалось 0,08 моль Ее(ОН)3; осталось 0,12 моль ЕеСI3.
Задача 117.
Сколько литров гремучего газа (условия нормальные) получается при разложении 1 моля воды электрическим током?
Решение:
Схема разложения воды электрическим током имеет вид:
Из уравнения реакции следует, что из 1 моля Н2О образуются 1 моль Н2 и 1/2 моль О2. Таким образом, из 1 моля воды образуется 1,5 моля смеси водорода и кислорода, называемой «гремучим газом». Объём смеси занимает объём 33,6 л (22,4 . 1,5 = 33,6).
Ответ: 33,6 л.
Задача 118.
Какой объем ацетилена (условия нормальные) можно получить взаимодействием воды с 0,80 кг СаС2?
Решение:
M(CaC2) = 64 г/моль. Уравнение реакции имеет вид:
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
Согласно уравнению реакции из одного моля карбида кальция образуется один моль ацетилена. Рассчитаем объём ацетилена, выделившегося из 0,80кг (800г) карбида кальция из пропорции:
Ответ: 0,28 м3.
Задача 119.
Сколько граммов NaС1 можно получить из 265 г Na2СО3?
Решение:
Уравнение протекающей реакции имеет вид:
Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2NaCl
Молекулярные массы Na2CO3 и NaCl соответственно равны 106 и 58.45. Следовательно, их мольные массы составляют 106 и 58.45 г/моль. Согласно уравнению реакции из 1 моля Na2CO3 образуется 2 моля NaCl. Рассчитаем массу хлорида натрия из пропорции:
Ответ: 292,25 г.
Задача 120.
При пропускании над катализатором смеси, состоящей из 10 молей SO2 и 15 молей О2, образовалось 8 молей SO3. Сколько молей SO2 и О2 не вступило в реакцию?
Решение:
Уравнение протекающей реакции имеет вид:
Согласно уравнению реакции 2 моля SO2 реагируют с 1 моль O2 с образованием 2 молей SO3. По условию задачи образовалось 8 молей SO3, значит, в реакцию вступило 8 молей SO2 и в два раза меньше, т. е. 4 моля О2.
Находим, сколько молей SO2 и О2 не вступило в реакцию:
[SO2]конц. = 10 - 2 = 8 моль;
[O2]конц. = 15 - 4 = 11 моль.
Ответ: 2 моля SO2 и 11 молей О2.
