Задачи на определение молекулярной массы, массовой доли и массы вещества
Определение относительной молекулярной массы исходной газовой смеси
Задача 175.
Смесь азота с водородом пропустили над катализатором. В результате реакции с выходом 80% был получен аммиак, а содержание азота в полученной газовой смеси составила 25% по объему. Рассчитайте относительную молекулярную массу исходной газовой смеси.
Ответ: 11.
Решение:
Раз в реакции аммиак был получен с выходом 80%, значит осталось еще 20% веществ не вступивших в реакции, значит в новой смеси был и водород.
По выходу можно посчитать минимальный объем и состав исходной смеси
Пусть получено 80 л аммиака.
Тогда теоретически исходная смесь должна содержать все необходимое для получения 100 литров аммиака.
Согласно уравнению реакции:
N2 + 3H2 = 2NH3
на получение 100 л аммиака минимально необходимо 50 л азота и 150 л водорода.
Поскольку реально получили 80 л аммиака, то азота израсходовалось 40 л, водорода израсходовалось 120 л, а 30 л водорода осталось
В конечной смеси - 80 л аммиака, 30 л водорода и азот, причем аммиак и водород составляют 75% смеси. Значит вся смесь имеет объем 110/0,75 = 146,7 л и азота там 36,7 л (т.е. реальная исходная смесь содержала избыток азота).
Окончательно реальная исходная содержала 40 + 36,7 = 76,7 л азота и 150 л водорода
Объемная доля азота 76,7/(76,7 + 150) =
= 0,338, водорода = 0,662
М(смеси) = 28 . 0,338 + 2 . 0,662 =
= 10,788 приблизительно 11 г/моль.
Ответ: М(смеси) = 11г/моль.
Расчёт массовой доли серы в данных веществах
Задача 176.
Сравните содержание серы по массе в пирите и гипсе. (Вычислите в процентах массовые доли серы в данных веществах, ответ запишите с точностью до сотых)
Дано:
Ar(S) = 32,065 г/моль;
М(FeS2) = 119,975 г/моль;
М(CaSO4· 2H2O) = 172,171 г/моль.
Найти:
w(S)пирит = ?
w(S)гипс = ?
Решение:
w(S)пирит = [2 . Ar(S) . 100%]/M(FeS2) =
= (2 . 32,065 . 100%)/119,975 = 53,45%;
w(S)гипс = [Ar(S) . 100%]/М(CaSO4 . 2H2O) =
= (32,065 . 100%)/172,171 = 18,62%.
Ответ: w(S)пирит = 53,45%; w(S)гипс = 18,62%.
Расчёт массы гидроксида железа (II)
Задача 177.
Найдите массу гидроксида железа (II) (г), содержащуюся в 1 м3 насыщенного раствора,если
ПР = 4,8.10-16.
Решение:
М[Fe(OH)2] = 89,86 г/моль.
1.Рассчитаем растворимость гидроксида железа (II)
Для трехионного электролита, диссоциирующего по уравнению:
Fe(OH)2 = Fe2+ + 2OH-
Произведение растворимости через растворимость выражается следующим образом:
ПР[Fe(OH)2] = [Fe2+][OH-]2 = S2S2 = 4S3;
S = 43√4,8.10-16 = 31,2 . 10-6.
2. Расчет массы гидроксида железа (II), содержащуюся в 1 м3 насыщенного раствора
m[Fe(OH)2] = S . М[Fe(OH)2].1000 =
= (31,2 . 10-6) . (89,86) . 1000 = 2,8 г.
Ответ: m[Fe(OH)2] = 2,8 г.
Расчёт произведение растворимости основания
Задача 178.
Рассчитайте произведение растворимости основания Са(ОН)2, если его растворимость составляет 0,022 моль/дм3.
Решение:
Химическое равновесие в насыщенном растворе СаОН)2 описывается уравнением:
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH-
Выражение произведения растворимости для Ca(OH)2 имеет вид:
ПР[СаОН)2] = [Ca2+] [OH-]2 = S · (2S)2 = 4S3
Вычислим произведения растворимости для Ca(OH)2, получим:
ПР[СаОН)2] = 4S3 = 4(0,022)3 = 0,0000426 или 4,26 · 10-5.
Ответ: ПР[СаОН)2] = 4,26 · 10-5.
Определение осмотического давления раствора сахара
Задачав 179.
Определите осмотическое давление 0,25 М раствора сахара при 38 °С
Решение:
Осмотическое давление C12H22O11, как неэлектролита, рассчитывается по формуле:
Р = СМRT,
где СМ – молярная концентрация, R – газовая постоянная [8,314 Дж/(моль . К)], T – температура. СМ можно выразить через массу растворённого вещества (m) и его мольную массу (М). Массу сахара, содержащегося в 1000 мл раствора, найдём из пропорции.
Тогда
Р = СМRT = 0,25·8,314·(273 + 37) = 644,335 кПа.
Ответ: 644,335 кПа.
Химические свойства германия
Задача 180.
Опишите химические свойства германия на примере отношения его к расплавам и растворам щелочей, концентрированным и разбавленным кислотам ( HCl, H2SO4, HNO3 ). Приведите уравнения реакций.
Решение:
Реакции германия с разбавленными и концентрированными растворами, а также с расплавами щелочей
Германий не взаимодействует с растворами чистых, но легко реагирует с щелочными растворами пероксида водорода:
2Ge + 4NaOH + O2 = 2Na2GeO3 + 2H2
При сплавлении германия со щелочью образуется метагерманаты:
CuGe03 - метагерманат иеди, CoGeO3 - метагерманат кобальта . FeGeO3 - метагерманат железа, MnGeO3 - метагерманат марганца и др..
Реакции германия с разбавленными растворами кислот
1. С кислотами не являющимися окислителями. такими как соляная кислота, германий не взаимодействует.
2. Разбавленная серная кислота с германием, как металлом, стоящим в ряду напряжений после водорода, не реагирует.
3. При реакции германия с разбавленной азотной кислотой образуется нитрат германия и двухвалентный оксид азота:
3Ge + 8Н2SO4 = 3Ce(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Реакции металлического магния
Задача 181.
С каким из перечисленных веществ будет реагировать металлический магний а) разбавленная серная кислота; б) вода; в) гидроксид натрия; г) хлорид алюминия; д) хлорид меди (II). Напишите уравнения соответствующих реакций.
Решение:
Так как магний в ряду напряжений стоит далеко до водорода, то способен вытеснять его из разбавленных кислот и воды:
а) Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2;
б) Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2.
Раскаленный магний реагирует с водой с образованием его оксида:
Mg + H2O = MgО + H2;
в) Магний и щелочно-земельные металлы не реагируют со щелочами;
г) Каждый металл вытесняет из растворов солей другие металлы, расположенные в ряду напряжений правее его. Так как магний в ряду напряжений стоит правее алюминия, то способен его вытеснять из солей:
3Mg + 2AlCl3 = 3MgCl2 + 2Al;
д) Магний более активнее меди, поэтому способен ее вытеснять из солей:
Mg + CuCl2 = MgCl2 + Cu.
