Решение задач на вычисление массы и объёма газообразных веществ с использованием схемы реакции 


Задача 160.
Рассчитайте массу йода в 100 мл раствора, если на титрование 15 мл этого раствора израсходовано 12 мл раствора тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/л. Напишите схему соответствующей реакции
Дано:
Vислед.(I2) = 100 мл;
V(I2) = 15 мл;
V(Na2S2O3) = 12 мл;
Сн(Na2S2O3) = 0,01 моль/л;
МЭ(I2) = 126,9 г/моль;
m(I2) = ?
Решение:
Схема соответствующей реакции:

2Na2S2O3 + I2 = Na2S4O6 + 2NaI - моларная форма реакции
окисление          2|S2O32– - 1электрон = S4O62–   восстановитель
восстановление  1|I2 + 2электрон = 2I         окислитель
2S2O32– + I2 = S4O62– + 2I   - ионно-моларная форма реакции

Согласно закону эквивалентов:

Сн(Na2S2O3)•V(Na2S2O3) = Сн(I2)•V(I2)

Тогда

Сн(I2) = [Сн(Na2S2O3)•V(Na2S2O3)]/V(I2) = (0,01 • 12)/15 = 0,008 моль/л.
m(I2) = [Сн(I2) • МЭ(I2) • Vислед.(I2)]/1000 = (0,008 • 126,9 • 100)/1000 = 0,1 г.

Ответ: m(I2) = 0,1 г. 
 


Задача 161.
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.
Дано:
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] = ?
Решение:
Уравнения реакций имеют вид:

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:

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

Теперь рассчитаем количество Ca(OH)2, получим:

n[Ca(OH)2] = nобщ.(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.
 


Задача 162.
Рассчитайте объем водорода, который потребуется для взаимодействия с оксидом алюминия, масса 300 кг, в котором 20% примесей. Вычислите колличество вещества воды, которое при этом образуется.
Дано:
M(Al2O3) = 102 г/моль; 
М(Н2О) = 18 г/моль;
M(Al2O3) = 300 кг;
w%(примеси) = 20%.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Al2O3  +  3H2   = 2Al  +  3H2O

Из уравнения реакции вытекает, что на реакцию 102 г Al2O3 с Н2 требуется 67,2 л (2•22,4 = 67,2) водорода и при этом выделяется 3 моля воды, т.е. n(Al2O3) = 3n(Н2О).

1. Рассчитаем количество Al2O3, получим:

n(Al2O3) = [m(Al2O3) * 0,8)]/M(Al2O3) = (300•0,8)/102 = 2,352 моль.

Тогда

n(Н2О) = n(Н2) = 3n(Al2O3) = 2,352 • 3 = 7,056 моль.

2. Рассчитаем объем Н2, получим:

V(H2) = n(H2) • Vm = (7,056 • 22,4) = 158,05 л.

Ответ: V(H2) = 158,05 л; n(Н2О) = 7,056 моль.
 


Задача 163.
Рассчитайте массу кальция в виде ионов Са2+, которая находится в 500 мл насыщенного раствора сульфата кальция. Пр(CaSO4) = 10-4 моль/л. 
Дано:
Ar(Ca) = 40,078 г/моль;
ПР(CaSO4) = 10-4.
Решение:
Выражение произведения растворимости сульфата кальция можно записать как:

ПР(CaSO4) = = [Са2+] • [SO42–] = S•S = S2.

Отсюда

S = √ПР(CaSO4) = √10-4 = 10-2 моль/л.

Следовательно, в 1 л насыщенного раствора сульфата кальция содержится 10-2 моль ионов Са2+, так как CaSO4 = Са2+ + SO42– или [Са2+] = [SO42–] = [CaSO4].

Тогда

В 1 л раствора содержится 0,40078 г (m(Са2+) = 40,078 г/моль • 10-2 моль = 0,40078 г).
 

Таким образом, масса ионов Са2+ в 500 мл насыщенного раствора сульфата кальция составляет 0,40078 г.