1.73. Определите массовую долю основного карбоната меди (II) (CuOH)₂CO₃ в малахите, если на растворение этого вещества из навески малахита массой 8,8 г израсходовано 0,14 моль азотной кислоты. Содержащиеся в малахите примеси с азотной кислотой не реагируют.

(CuOH)₂CO₃ + 4HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + CO₂ + 3H₂O

n((CuOH)₂CO₃) = (¼)n(HNO₃) = 0,035 моль

m((CuOH)₂CO₃) = 0,035*222 = 7,77 г

ω((CuOH)₂CO₃) = (7,77/8,8)*100% = 88,3%

Ответ: ω((CuOH)₂CO₃) = 88,3%

1.79. Смесь из перманганата калия и нитрата натрия массой 6,56 г подвергли полному термическому разложению, в результате чего выделилось 0,672 л кислорода (н. у.). Каково молярное соотношение солей в исходной смеси?

2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂

2NaNO₃ = 2NaNO₂ + O₂

n(O₂) = 0,672/22,4 = 0,03 моль

Пусть в смеси было 2x моль перманганата калия и 2y моль нитрата натрия.

Тогда: 2xKMnO₄ = xK₂MnO₄ + xMnO₂ + xO₂

2yNaNO₃ = 2yNaNO₂ + yO₂

6,56 = 2x*158 + 2y*85

x + y = 0,03

x = 0,03 – y

6,56 = 316(0,03 - y) + 170y

6,56 = 9,48 – 146y

146y = 2,92

y = 0,02

x = 0,01

x : y = 1 : 2

Ответ: 1 KMnO₄ : 2 NaNO₃

1.87. В 150 г раствора, содержащего смесь соляной и азотной кислот, полностью растворили 24,0 г оксида меди (II). Далее раствор упарили, остаток прокалили. Полученный остаток количественно прореагировал с раствором гидроксида натрия. Образовавшийся раствор вновь упарили и прокалили. Масса остатка составила 35,7 г. Определите массовые доли кислот в исходном растворе.

Растворение:

СuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

Прокаливание:

Cu(NO₃)₂ = CuO + 2NO₂↑ + (½)O₂↑

Реакции в растворе щелочи:

CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

Прокаливание:

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O↑

Остаток: NaCl, CuO

Пусть в реакцию с соляной кислотой вступило x моль СuO, а в реакцию с азотной – y моль CuO. Тогда:

xСuO + 2xHCl = xCuCl₂ + xH₂O

yCuO + 2yHNO₃ = yCu(NO₃)₂ + yH₂O

yCu(NO₃)₂ = yCuO + 2yNO₂↑ + (½)yO₂↑

xCuCl₂ + 2xNaOH = xCu(OH)₂ + 2xNaCl

xCu(OH)₂ = xCuO + xH₂O↑

Остаток: (x+y) моль CuO и 2x моль NaCl.

Масса остатка увеличилась на 11,7 г, по сравнению с массой исходного CuO, - это масса NaCl.

n(NaCl) = 11,7/58,5 = 0,2 моль

n(HCl) = n(NaCl) = 0,2 моль

x = 0,1

(x + y)*80 = 24

x + y = 0,3

y = 0,2

n(HNO₃) = 2y = 0,4 моль

m(HCl) = 0,2*36,5 = 7,3 г

m(HNO₃) = 0,4*63 = 25,2 г

ω(HCl) = (7,3/150)*100% = 4,87%

ω(HNO₃) = (25,2/150)*100% = 16,8%

Ответ: ω(HCl) = 4,87%, ω(HNO₃) = 16,8%

1.88. При приливании раствора, содержащего 1,02 г соли сероводородной кислоты, к раствору, содержащему 2,7 г хлорида двухвалентного металла, выпало 1,92 г осадка. Какие соли взяты для проведения реакции, если они прореагировали полностью?

Выпал или хлорид, или сульфид металла. Если бы выпадали и сульфид, и хлорид, то масса осадка превышала бы массу каждого из реагентов. Если хлорид некоторого металла нерастворим, то и сульфид тоже, т. к. металлов, сульфиды которых растворимы при нерастворимости их хлоридов, не существет. Это противоречит условию задачи, ведь сливали растворимые в воде вещества. Следовательно, выпал сульфид металла, который входил в состав хлорида.

S^2- + XCl₂ = XS↓ + 2Cl^-

2,7/(M(X) + 71) = 1,92/(M(X) + 32)

(M(X) + 32)*2,7 = (M(X) + 71)*1,92

(2,7 – 1,92)M(X) = 136,32 – 86,4

M(X) = 64 г/моль

X – медь

M(KatS) = 1,02/(2,7/(64 + 71)) = 51 г/моль

M(Kat) = 51 – 32 = 19

Kat = NH₄H

Ответ: NH₄HS, CuCl₂

1.91. На 44,83 г сплава, состоящего из двух металлов, один из которых цинк, подействовали избытком раствора щелочи. При этом выделилось 4,48 л (н. у.) газа. Для окисления нерастворившегося остатка потребовалось 5,6 л кислорода (н. у.). Определите качественный и количественный состав сплава, если известно, что оба металла окислились до степени окисления +2.

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂↑

2X + O₂ = 2XO

n(H₂) = 4,48/22,4 = 0,2 моль

n(O₂) = 5,6/22,4 = 0,25 моль

n(Zn) = n(H₂) = 0,2 моль

m(Zn) = 0,2*65 = 13 г

m(X) = 44,83 – 13 = 31,83 г

n(X) = 2n(O₂) = 0,5 моль

M(X) = 31,83/0,5 = 63,66 ≈ 64 г/моль

X – медь

Ответ: 13 г Zn, 31,81 г Cu

1.129. Смесь пропана с избытком кислорода объемом 100 мл сожгли. После конденсации водяного пара объем полученных газов, приведенный к первоначальным условиям, равен 55 мл. Определите объемную долю пропана в исходной смеси.

C₃H₈ + 7O₂ = 3CO₂ + 4H₂O

При одинаковых условиях отношение молей двух газов равно отношению их объемов.

Пусть прореагировало x мл пропана, а y мл кислорода осталось. Тогда

100 = x + 7x + y

55 = 3x + y

y = 55 – 3x

100 = 8x + 55 - 3x

45 = 5x

x = 9

y = 28

ф(C₃H₈) = (9/100)*100% = 9%

Ответ: ф(C₃H₈) = 9%

1.139. При хлорировании 3,36 г порошкообразного железа газовой смесью хлора и хлороводорода получили 9,04 г продуктов реакции. Определите плотность исходной газовой смеси по водороду.

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂

Железо поглотило 9,04 – 3,36 = 5,68 г газовой смеси

n(Fe) = 3,36/55,8 = 0,06 моль

n(газовой смеси) = (5/3)*n(Fe) = 0,1 моль

M(газовой смеси) = 5,68/0,1 = 56,8 г/моль

D(газовой смеси, H₂) = 58,6/2 = 29,3

Ответ: 29,3

4.55. Какой объем раствора с массовой долей азотной кислоты 53% (ρ

= 1,39 г/мл) потребуется для полного окисления 12,5 г пирита, содержащего 4% примесей? Реакция протекает по схеме:

FeS₂ + HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + H₂SO₄ + NO + H₂O.

FeS₂ + 8HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 5NO + 2H₂O

m(FeS₂) = 0,96*12,5 = 12 г

n(FeS₂) = 12/120 = 0,1 моль

n(HNO₃) = 8n(HNO₃) = 0,8 моль

m(HNO₃) = 0,8*63 = 50,4 г

m(HNO₃, 53%) = 50,4*100/53 = 95,1 г

V(HNO₃, 53%) = 95,1/1,39 = 68,4 мл

Ответ: 68,4 мл

4.73. Определите массу нитрида магния, подвергшегося полному разложению водой, если для солеобразования с продуктами гидролиза потребовалось 150 мл 4%-ой соляной кислоты (ρ 1,018 г/мл).

Mg₃N₂ + 6H₂O = 3Mg(OH)₂ + 2NH₃

Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2H₂O

NH₃ + HCl = NH₄Cl

3Mg(OH)₂ + 6HCl = 3MgCl₂ + 6H₂O

2NH₃ + 2HCl = 2NH₄Cl

1 молю нитрида соответствует 8 моль HCl.

m(HCl, 4%) = 150*1,018 = 152,7 г

m(HCl) = 152,7*4/100 = 6,108 г

m(Mg₃N₂) = 6,108*100/(8*36,5) = 2,1 г

Ответ: 2,1 г

4.74. Карбид алюминия обработали 320 г 22%-ой соляной кислоты. При этом выделилось 6,72 л метана (н. У.). Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.

Al₄C₃ + 12HCl = 3CH₄ + 4AlCl₃

n(CH₄) = 6,72/22,4 = 0,3 моль

n(Al₄C₃) = n(CH₄)/3 = 0,1 моль

m(Al₄C₃) = 0,1*144 = 14,4 г

m(CH₄) = 0,3*16 = 4,8 г

m(полученного раствора) = 320 + 14,4 – 4,8 = 329,6 г

n(HCl необх.) = 12n(Al₄C₃) = 1,2 моль

m(HCl) = 0,22*320 = 70,4 г

n(HCl) = 70,4/36,5 = 1,93 моль

n(HCl ост.) = 1,93 – 1,2 = 0,73 моль

m(HCl ост.) = 0,73*36,5 = 26,6 г

n(AlCl₃) = 4n(Al₄C₃) = 0,4 моль

m(AlCl₃) = 0,4*133,5 = 53,4 г

ω(HCl) = (26,6/329,6)*100% = 8,07%

ω(AlCl₃) = (53,4/329,6)*100% = 16,2%

Ответ: ω(HCl) = 8,07%, ω(AlCl₃) = 16,2%

4.96. Упарили 2 л 12%-ого раствора хромата калия (ρ = 1,1 г/мл) до объема 1 л. Рассчитайте молярную концентрацию соли в конечном растворе.

m(исх. р-ра) = 2000*1,1 = 2200 г

m(соли) = 2200*0,12 = 264 г

n(соли) = 264/194 = 1,36 моль

c = 1,36 моль/л

Ответ: 1,36 моль/л

4.108. Определите массу натрия, который надо внеси в 5%-ный раствор гидроксида натрия массой 120 г, чтобы массовая доля щелочи повысилась до 25%.

Na + H₂O = NaOH + (½)H₂

m(NaOH нач) = 120*0,05 = 6 г

M(NaOH)/M(Na) = 40/23 – во столько раз больше образуется массы NaOH по сравнению с массой Na.

M(H)/M(Na) = 1/23

(1/23)x г водорода улетит

0,25 = (6 + (40/23)x)/(120 + x – (1/23)x)

30 + 0,25*(22/23)x = 6 + 40/23x

690 + 5,5x = 138 + 40x

34,5x = 552

x = 16

Ответ: 16 г

4.109. В каких массовых соотношениях надо взять 78%-ный раствор серной кислоты и 10%-ный олеум для получения 100%-ой серной кислоты?

Пусть масса раствора серной кислоты будет 100 г. Тогда масса воды – 22 г.

n(H₂O) = 22/18 =11/9 моль

H₂O + SO₃ = H₂SO­₄

n(SO₃) = n(H₂O) = 11/9 моль

m(SO₃) = (11/9)*80 = 880/9 г

m(олеума) = (880/9)*10 = 8800/9

m(раствора серной кислоты)/m(олеума) = 900/8800 = 9/88

Ответ: 9 : 88

4.117. Какой объем 96%-ого раствора серной кислоты (ρ = 1,84 г/мл) необходимо взять для приготовления 100 мл 15%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,10 г/мл)?

m(2 р-ра) = 100*1,10 = 110 г

m(H₂SO₄) = 110*0,15 = 16,5 г

m(1 р-ра) = 16,5*100/96 =17,2 г

V(1 р-ра) =17,2/1,84 = 9,34 мл

Ответ: 9,34 мл

5.39. Окисление сероводорода водным раствором дихромата калия в кислотной среде протекает по схеме: K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ → Cr₂₍SO₄)₃ + S + K₂SO₄ + H₂O. Определите объем сероводорода (н. у.), который прореагирует с 250 мл 0,25 М раствора дихромата калия, и массу образовавшейся серы.

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ = Cr₂₍SO₄)₃ + 3S + K₂SO₄ + 7H₂O

n(K₂Cr₂O₇) = 0,25*0,25 = 0,0625 моль

n(S) = 3n(K₂Cr₂O₇) = 0,1875 моль

m(S) = 0,1875*32 = 6 г

n(H₂S) = n(S) = 0,1875 моль

V(H₂S) = 0,1875*22,4 = 4,2 л

Ответ: 4,2 л H₂S, 6 г S

5.59. В раствор сульфата меди (II) массой 248 г поместили порошок магния массой 20 г. Через некоторое время металлический осадок собрали и высушили. Его масса составила 28 г. Определите массовую долю сульфата магния в полученном растворе.

Mg + CuSO₄ = MgSO₄ + Cu

m(полученного раствора) = 248 + 20 – 28 = 240 г

n(Mg) = 20/24 = 5/8 моль.

Предположим, Mg в недостатке, и он весь перешел в раствор. Тогда:

n(Cu) = 28/64 = 7/16 моль ≠ n(Mg). Следовательно, в раствор перешла только часть магния.

x = n(Mg прореаг.)

8 = 64x – 24x = 40x

x = 0,2

n(Mg прореаг.) = 0,2 моль

n(MgSO₄) = n(Mg прореаг.) = 0,2 моль

m(MgSO₄) = 0,2*120 = 24 г

ω(MgSO₄) = (24/240)*100% = 10%

Ответ: 10%

5.78. Электролизу подвергли 350 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 9% (ρ = 1,098 г/мл). В результате на аноде выделилось 28 л газа (н. у.). Вычислите массовую долю вещества, находящегося в растворе после электролиза.

NaOH ↔ Na⁺ + OH^-

K(-): 2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-

A(+): 2H₂O – 4e^- = O₂↑ + 4H⁺

Итого: 2H₂O = 2H₂↑ + O₂↑

n(O₂) = 28/22,4 = 1,25 моль

n(H₂) = 2n(O₂) = 2,5 моль

m(O₂) = 1,25*32 = 40 г

m(H₂) = 2,5*2 = 5 г

m(р-ра до) = 350*1,098 = 384,3 г

m(р-ра после) = 384,3 – 40 – 5 = 339,3 г

m(NaOH) = 0,09*350 = 31,5 г

ω(NaOH) = (31,5/339,3)*100% = 9,28%

Ответ: 9,28%

5.81. Газы, полученные в результате электролиза раствора соли калия, прореагировали на свету. Образовавшийся продукт реакции растворили в воде. К полученному раствору добавили раствор нитрата серебра, при этом образовалось 5,73 г осадка. Определите, какую соль подвергли электролизу. Вычислите ее массу и объем газа (н. у.), который растворили в воде.

Судя по образованию осадка при взаимодействии с нитратом серебра и тому, что при электролизе соли калия на катоде образуется водород, продукт электролиза –галогеноводород, а соль – какой-то галогенид калия. Вероятнее всего – хлорид. Реакция между хлором и водородом на свету также хорошо известна.

K(-): 2H₂O + 2e^- = H₂↑ + 2OH^-

A(+): 2Cl^- – 2e^- = Cl₂↑

H₂ + Сl₂ = 2HCl

Ag⁺ + HCl = AgCl↓ + H⁺

n(AgCl) = 5,73/143,5 = 0,0399 моль

n(KCl) = n(AgCl) = 0,0399 моль

m(KCl) = 0,0399*74,5 = 2,97 г

n(HCl) = n(AgCl) = 0,0399 моль

V(HCl) = 0,0399*22,4 = 0,894 л = 894 мл

Ответ, 2,97 г KCl, 894 мл HCl