Примеры решения задач

1. Идентифицируйте металл, если при растворении 0,1257 г металла в кислоте выделилось 50,42 мл водорода (н.у.) и образовался ион металла со степенью окисления +2.

Решение. Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то его количество выражают в объемных единицах, и тогда согласно закону эквивалентов получаем следующую зависимость:

В результате получаем: ,М_э(Ме) = 27,92 г/моль.

Так как искомый металл проявляет степень окисления +2, то его молярная масса составит: М_Ме = М_э  n = 27,92  2 = 55,84 г/моль, где n – число отданных электронов металлом. Искомый металл – железо.

2. Какую массу цинка растворили в кислоте, если объем выделившегося водорода при Т = 291 К и парциальном давлении водорода 97,83 кПа равен 113 мл?

Решение. Находим объем, который занимают 113 мл водорода при н.у. Согласно закону Менделеева-Клапейрона объем Н₂ при н.у. составит:

мл.

Зная, что молярная масса эквивалента цинка равна 32,69 г/моль и объем одного моля эквивалентов водорода при н.у. равен 11,2 л, по закону эквивалентов получим:

г.

Следовательно, в кислоте растворили 0,3 г цинка.

3. При сгорании металла образуется его оксид массой 9,43 г. Молярная масса эквивалента оксида метала равна 17 г/моль. Какая масса металла вступила в реакцию?

Решение. Учитывая, что М_э(оксида металла) = М_э(кислорода) + + М_э(металла), можно найти молярную массу эквивалента металла:

М_э(металла) = М_э(оксида металла) – М_э(кислорода) = 17–8 = 9 г/моль.

По закону эквивалентов найдем количество металла, вступившего в реакцию:

.

Откуда m_{металла} = 4,99 г.

4. На нейтрализацию 1,96 г серной кислоты израсходовано 1,12 г гидроксида калия. Вычислить молярную массу эквивалента серной кислоты.

Решение. Находим, в каком мольном соотношении прореагировали вещества:

моль;

моль.

Следовательно, реакция протекает с образованием кислой соли по уравнению:

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O.

Из уравнения реакции следует, что только один атом водорода в молекуле серной кислоты замещается на металл.

Следовательно, M_э(H₂SO₄) = M(H₂SO₄) = 98 г/моль.

5. Металл образует два хлорида, содержащих соответственно 73,86 и 84,96 % (масс.) металла. Вычислите молярные массы эквивалентов металла в каждом соединении.

Решение. Вычислим содержание хлора в первом хлориде, приняв массу хлора за 100 %:

100 – 73,86 = 26,17 %,

т.е. на 73,86 частей массы металла приходится 26,14 частей массы хлора или на 73,86 г металла приходится 26,14 г хлора.

Зная, что молярная масса эквивалента иона хлора равна 35,5 г/моль, определим молярную массу эквивалента металла в первом хлориде по закону эквивалентов:

отсюда

г/моль.

Аналогично, на 84,96 г металла приходится 15,04 г хлора во втором хлориде. Oтсюда находим молярную массу эквивалента металла во втором хлориде:

М_э(Ме) = 84,96 35,5 /15,04 = 200,5 г/моль.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Задание 1. Даны вещества (см. вариант в табл. 1). Укажите класс соединения. По формуле соединения определите молярную массу эквивалента М_э, степень окисления и процентное содержание каждого элемента. Составьте структурную формулу соединения.

Т а б л и ц а 1

Номер варианта	Соединение	Номер варианта	Соединение
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	НClO4, Al(OH)3, K2O In2O3, H2Cr2O7, NiCl2 KHCO3, H2SO3, P2O5 Ca(OH)2, H2ZnO2, SO3 Fe(OH)2Cl, BrF3, PbO2 FeS2, H3AsO4, OF2 ClO2, H3BO3, Zn(OH)2 I2O5, Ca3(PO4)2, H2Se H2O2, K2GeO3, HClO K2MnO4, NO2, H2S CoO(OH), HgSO4, NH3 N2H4, Sr(OH)2, HNO2 NH2OH, HАlO2, N2O5 O2F2, H3AlO3, CaCl2 K2SO3, Cr(OH)3, BaO2	16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	MgCO3, H2SnO2, CrO3 H2SeO3, Na2O2, BCl3 V2O5, H2PbO3, Na2SiO3 H3SbO4, Mn(OH)2, SO2 Cr2(SO4)3, Fe(OH)2, HCl Na3VO4, B(OH)3, KH HClO2, Na2HPO4, LiH HIO,GeO2,(FeOH)SO4 KClO, Pb(OH)2, CH4 NaBiO3, HAsO2, Cu2O AuCl3, Ba(CrO2)2, HBr FeSO4,Cu(OH)2, Sb2O3 PbCrO4, MoO3, Ni(OH)2 MgOHCl, ClO2, H2WO4 CaO2, H2TeO2, Al2S3

Задание 2. Рассчитайте молярную массу эквивалента М_э двухвалентного металла, если при его взаимодействии массой m_Me (см. вариант в табл. 2) с кислотой выделяется водород объемом V(H₂), измеренный при определенной температуре и давлении. Назовите металл.

Нормальные условия: температура – 273 К, давление – 101325 Па.

Т а б л и ц а 2

Номер варианта	mMe, г	V(H2), мл	Т, ^С	Р, Па	Номер вари-анта	mMe, г	V(H2), мл	Т, ^С	Р, Па
1 2 3 4 5	1,172 0,5 0,512 0,2 0,755	438 508 315 510 138	17 20 21 19 18	98640 98515 99090 105551 96400	16 17 18 19 20	1,493 0,835 0,606 1,192 1,57	564 513 617 212 438	18 19 17 17 17	97960 98610 97430 98711 98640

О к о н ч а н и е т а б л. 2

Номер вари-анта	mMe, г	V(H2), мл	Т, ^С	Р, Па	Номер вари-анта	mMe, г	V(H2), мл	Т, ^С	Р, Па
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	2,536 1,085 1,57 0,905 1,0 0,432 2,314 0,464 0,312 3,726	712 674 971 337 207 444 510 288 836 735	19 20 25 16 19 23 21 20 17 25	98700 97900 10^5 98740 98840 98525 98640 97960 10^5 105800	21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	0,3 0,175 1,44 1,186 0,473 0,94 0,505 1,557 1,647 0,5	814 108 316 245 492 580 105 600 297 306	18 17 18 19 24 20 17 19 16 18	98640 97430 98025 99010 97780 98500 97600 96390 97030 98670

Задание 3. На нейтрализацию кислоты массой m_кисл израсходовано некоторое количество гидроксида m_осн (см. вариант в табл. 3). Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты и гидроксида. Напишите соответствующие молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

Т а б л и ц а 3

Номер варианта	mкисл, г		mосн, г		Номер варианта	mкисл, г		mосн, г
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	Н3РО4 Н3РО4 Н3РО4 Н3РО4 Н3РО4 H2SO4 H2SO4 HCl HNO3 H2SO4 Н3РО4 Н3РО4 HCl HCl HCl	0,35 1,0486 0,49 0,233 0,49 0,326 0,18 0,312 0,63 0,27 0,1225 0,175 0,78 0,337 0,136	КОН NaOH NaOH KOH KOH KOH NaOH Zn(OH)2 Zn(OH)2 KOH KOH KOH Al(OH)3 Al(OH)3 Al(OH)3	0,2 0,428 0,4 0,4 0,56 0,186 0,147 0,85 0,497 0,309 0,14 0,3 0,833 0,24 0,291	16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	H2S H2S Н3РО4 Н3РО4 H2SO4 HCl HCl Н3РО3 Н3РО3 HI HI H2CO3 H2CO3 H2CO3 H2CO3	0,145 0,206 0,2 0,278 0,4165 0,44 0,63 0,4715 0,82 0,8 1,21 0,248 0,16 0,124 0,48	NaOH KOH KOH NaOH NaOH Fe(OH)2 Fe(OH)2 KOH NaOH Mg(OH)2 Mg(OH)2 NaOH KOH NaOH KOH	0,34 0,34 0,343 0,34 0,34 0,542 1,533 0,644 0,4 0,182 0,55 0,16 0,29 0,16 0,433