Примеры решения расчетных задач по общей химии

 


Определение массы гидроксида кальция в исходной смеси


Задача 133.
Смесь гидроксида и карбоната кальция обработали некоторым количеством разбавленной соляной кислоты. При этом смесь полностью растворилась и выделилось 11.2 л газа (н. у.). Полученный раствор упарили досуха, при этом выделилось еще 5.6 л газа (н. у.), масса сухого остатка составила 136 г. Определите массу гидроксида кальция в исходной смеси.
Решение:
Vm = 22,4 л;
V(CO2) = 11,2 л + 5,6 л = 16,8 л;
M(CaCl2) = 111 г/моль;
М[Ca(OH)2] = 74 г/моль;
m(CaCl2) = 136 г;
m[Ca(OH)2] = ?

Ca(OH)2 2HCl = CaCl2 + 2H2O;
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O + CO2.

Из уравнений реакций вытекает, что в обоих случаях образуется 1 моль CaCl2 при взаимодействии 1 моля Ca(OH)2 и 1 моля CaCO3, и только при реакции 1 моля карбоната кальция выделяется 1 моль углекислого газа. Значит, n(CO2) = n(CaCO3).

Рассчитаем количество, выделившегося СО2, получим:

n(CO2) = V(CO2)/Vm = 16,8/22,4 = 0,75 моль.
Тогда

n(CaCO3) = n(CO2) = 0,75 моль.

Определим общее количество CaCl2, получим:

n(общ.)(CaCl2) = m(CaCl2)/M(CaCl2) = 136/111 = 1,225 моль.

Теперь рассчитаем количество Ca(OH)2, получим:

n[Ca(OH)2] = n(общ.)(CaCl2) - n(CO2) = 1,225 - 0,75 = 0,475 моль.

Отсюда

m[Ca(OH)2] = n[Ca(OH)2] . M[Ca(OH)2] = 0,475 моль . 74 г/моль = 35,15 г.

Ответ: m[Ca(OH)2] = 35,15 г.
 


Реакции азотной кислоты с оксидом алюминия, солью и металлами

 

Задача 134.
С какими из данных веществ будет взаимодействовать азотная кислота: Al2O3; Na2CO3; Ag; Pt? 
Рассмотрите одну из реакций как реакцию окислительно-восстановительного процесса и одну - как реакцию ионного обмена. 
Решение:
1. HNO3 как сильная одноосновная кислота взаимодействует с основными и амфотерными оксидами. С оксидом алюминия в растворе концентрированной азотной кислоты происходит образование средней соли – нитрата алюминия и воды. Молекулярное уравнение реакции имеет вид:

Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O - реакция ионного обмена.

2. Азотная кислота вытесняет слабые кислоты из их солей - это реакция ионного обмена:

Na2CO3 + 2HNO3 = 2NaNO3 + H2O + CO2 - молекулярная форма реакции;
2Na(+) + CO3(-) + 2H(+) + 2NO3(-) = 2Na(+) + 2NO3(-) + H2O + CO2 - полная ионно-молекулярная форма реакции;
CO3(-) + 2H(+) = H2O + CO2 - сокращенная ионно-молекулярная форма реакции.

3. Металлическое серебро растворяется в разбавленной азотной кислоте с образованием нитрата серебра (I) и оксида азота (II). Это реакция окисления-восстановления. в которй серебро изменяет свою степень окисления от 0 до +1, а азот от +5 до +2:

3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO + 2H2O.

Металлическое серебро реагирует с концентрированными растворами азотной кислоты с образованием нитрата серебра (I) и оксида азота (4) NO2. Это реакция окисления-восстановления, в которй серебро изменяет свою степень окисления от 0 до +1, а азот от +5 до +4: 

Ag +2HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O молекулярная форма реакции;

Уравнения ионно-молекулярного баланса: 

Восстановитель: 1|Ag(0) - 1электрон = Ag(+) - процесс окисления
    Окислитель: 1|N(+5) + 1электрон = N(+4) - процесс восстановления

Ионно-молекулярное уравнение:

Ag(0) + N(+5) = Ag(+) + N(+4).

В отличие от других кислот, в реакциях HNO3 с металлами водород, как правило, не выделяется.

4. С азотной кислотой благородные металлы (платина, золото, рутений, родий, осмий и иридий) практически не взаимодействуют.

В данной реакции: Ag  – восстановитель, HNO3 – окислитель; Ag  окисляется до AgNO3, HNO3 – восстанавливается до NO2.
 


Составление уравнений реакций согласно схеме

 

Задача 135.
Составьте уравнения реакций согласно схеме:
Cu(OH)2 --->  оксид (х1) -----> соль (х2) ----> оксид (х1) -----> металл -----> соль (х2)
Решение:
1. Гидроксид меди(II) при нагревании разлагается на оксид и воду, в данном случае образуется оксид меди(II): 

Cu(OH)2 →  СuO + H2O;

2. Оксид меди СuO как основной оксид реагирует с кислотами с образованием соли и воды:

СuO + 2HNO3  → Cu(NO3)2 + H2O;

3. Нитрат меди(II) разлагается с образованием оксиды меди(II), оксида азота(IV) и кислорода. Реакция протекает при температуре выше 170°C: 

2Cu(NO3) → 2CuO + 4NO2 + O2

4. Оксид меди(II) восстанавливается до металлической мед:

CuO + H2  → Cu + H2O или 2CuO + С  → 2Cu + СО2.

5. При реакции металлической меди с разбавленной кислотой образуется нитрат меди и двухвалентный оксид азота в соотношении. Уравнение реакции:

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O