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:

формула вещества

Здесь массовая доля - 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:

формула вещества

Теперь рассчитаем процентный состав элементов в гидроксиде магния: 

формула вещества

б) M[Fe(NO3)3] = 241,847г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав гидроксида магния, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:

формула вещества

Теперь рассчитаем процентный состав элементов в Fe(NO3)3:

формула вещества

в)  M(H2SO4)=98г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав серной кислоты, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:

формула вещества

Процентный состав элементов в H2SO4:

формула вещества

г)  M[(NH4)2SO4] = 132г/моль. Количественный состав элементов, входящих в состав сульфата аммония, выражается следующим отношением масс элементов в веществе:

формула вещества

Процентный состав элементов в (NH4)2SO4:

формула вещества

Ответ: а) массовая доля(Mg) = 41,6%,  массовая доля(О) = 54,89%,массовая доля(H) = 3,43%; б) массовая доля(Fe) = 23,09%, массовая доля(N) = 17,37%,
 массовая доля(O) = 59,54%; в) массовая доля(H) = 2,04%, массовая доля(S) = 32,65%, массовая доля(O) = 65,31%;  г) массовая доля(N) = 21,21%, массовая доля(H) = 6,06%,
массовая доля(S) = 24,24%, массовая доля(O) = 48,48%. 


Задача 112. 
Какую массу железа можно получить из 2т железной руды, содержащей 94% (масс.) Ее2О3?
Решение:
M(Ее2О3) = 160кг/кмоль. Находим содержание Ее2О3 в 2т (2000кг) железной руды из пропорции:

формула вещества

Количественный состав железа в Ее2О3 выражается отношением:

формула вещества

Находим массу железа 1880кг  Ее2О3 из пропорции:

формула вещества

Ответ: 1316кг


Задача 113. 
К раствору, содержащему 10г 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) = 49г/моль; mЭ(NaOH) = 40г/моль.

формула вещества

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 34,0г 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) = 169,868г/моль; M(NaCl) = 58,453г/моль; M(AgCl) = 143,321г/моль.
Находим количество AgNO3 NaCl по формуле: 

формула вещества

где n(B) - количество вещества (В), моль; m(B)  - масса вещества (В), г; М(В) – мольная масса вещества (В), г/моль.

Тогда 

формула вещества

Таким образом, в избытке взят NaCl, значит, весь AgCl прореагирует. Из уравнения реакции следует, что образуется эквивалентное количество AgCl (0,2моль). 

Тогда

m(AgCl) = n(AgCl) . M(AgCl) = 0,2 . 143,321 = 28,66г.                                        

Ответ: m(AgCl) = 28,66г.


Задача 115. 
При сжигании 3,00г антрацита получилось 5,30л СО2, измеренного при нормальных условиях. Сколько процентов углерода (по массе) содержит антрацит?   
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

формула вещества

 Рассчитаем массу сгоревшего углерода из пропорции:

формула вещества

Рассчитаем массовую долю углерода из формулы:

формула вещества

Здесьмассовая доля  - массовая доля вещества в процентах; m(В) –масса вещества; m(смесь) – масса смеси.

Тогда

формула вещества

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 0,2моль ЕеСI3 должно прореагировать 0,6 моль (3 . 0,2 = 0,6) едкого натра. Поэтому в реакцию вступит 0,08моль (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 0,08моль Ее(ОН)3; осталось 0,12моль 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:

формула вещества

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 33,6л (22,4 . 1,5 = 33,6).

Ответ: 33,6л.


Задача 118
Какой объем ацетилена (условия нормальные) можно получить взаимодействием воды с 0,80кг СаС2?
Решение:
M(CaC2) = 64г/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:

формула вещества

Ответ: 0,28м3.


Задача 119
Сколько граммов NaС1 можно получить из 265г 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 58.45г/моль. Согласно уравнению реакции из 1 моля Na2CO3 образуется 2 моля NaCl. Рассчитаем массу хлорида натрия из пропорции:

формула вещества

Ответ: 292,25г.


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:

формула вещества

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.