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(CaSO.  2H2O) = (32,065 . 100%)/172,171 = 18,62%.  

Ответ: w(S)пирит53,45%;  w(S)гипс18,62%.  


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.

2. Расчет массы гидроксида железа (II), содержащуюся в 1 м3 насыщенного раствора

m[Fe(OH)2] = S.М[Fe(OH)2].1000 = (4,93 . 10-6).(89,86).1000 = 0,443 г.

Ответ: m[Fe(OH)2] = 0,443 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 СМмолярная 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 щелочей, 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.