4. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей схеме:

• NH₃ + H₂CO₃ = NH₄HCO₃

• NH₄HCO₃ + 2KOH = K₂CO₃ + NH₃↑ + 2H₂O

• K₂CO₃ + Fe(NO₃)₂ = FeCO₃↓ + 2KNO₃

• 3FeCO₃ = Fe₃O₄ + 2CO₂ + CO

• Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂

• FeO + 2CH₃COOH = (CH₃COO)₂Fe + H₂O

6. На образец красного фосфора массой 11,16 г подействовали хлором, который занимал 15,4 л при температуре 20 °С и нормальном давлении. К полученной жидкости добавили 500 г 18%-ного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте состав образовавшегося раствора (в массовых долях).

n(P) = 11,16/31 = 0,36 моль

n(Cl₂) = 15,4*101,3/(8,314*293) = 0,64 моль

n(P)/n(Cl₂) = 9/16

3/2 < n(P)/n(Cl₂) < 5/2

Образовалась смесь пента- и трихлорида фосфора.

2P + 3Cl₂ = 2PCl₃

2P + 5Cl₂ = 2PCl₅

Пусть образовалось x моль PCl₃ и y моль PCl₅.

x + y = 0,36

(3/2)x + (5/2)y = 0,64

x = 0,36 – y

0,54 – 1,5y + 2,5y = 0,64

y = 0,1

x = 0,26

n(NaOH) = 500*0,18/40 = 2,25 моль

PCl₃ + 5NaOH = Na₂(PHO₃) + 3NaCl + 2H₂O

PCl₅ + 8NaOH = Na₃PO₄ + 5NaCl + 4H₂O

n(Na₂(PHO₃)) = x = 0,26 моль

n(Na₃PO₄) = y = 0,1 моль

n(NaCl) = 3x + 5y = 1,28 моль

n(NaOH) = 2,25 – 5x – 8y = 0,15 моль

m(Na₂(PHO₃)) = 0,26*126 = 32,76 г

m(Na₃PO₄) = 0,1*164 = 16.4 г

m(NaCl) = 1,28*58,5 = 74,88 г

m(NaOH) = 0,15*40 = 6 г

m(р-ра) = 500 + 0,36*31 + 0,64*71 = 556,6 г

ω(Na₂(PHO₃)) = (32,76/556,6)*100% = 5,89%

ω(Na₃PO₄) = (16.4/556,6)*100% = 2,95%

ω(NaCl) = (74,88/556,6)*100% = 13,44%

ω(NaOH) = (6/556,6)*100% = 1,08%

Ответ: ω(Na₂(PHO₃)) = 5,89%; ω(Na₃PO₄) = 2,95%; ω(NaCl) = 13,44%; ω(NaOH) = 1,08%

6. К 25,7 г смеси сульфида меди (I) и сульфида цинка при нагревании добавили 191,6 мл 60%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,37 г/мл). Выделилось 42,5 л бурого газа (27 °С, 105,6 кПа). Раствор обработали избытком водного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массу образовавшегся осадка и массовые доли веществ в исходной смеси.

Cu₂S + 14HNO₃ = 2Cu(NO₃)₂ + H₂SO₄ + 10NO₂↑ + 6H₂O

ZnS + 10HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂SO₄ + 8NO₂↑ + 4H₂O

n(HNO₃) = (191,6*1,37*0,6)/63 = 2,5 моль

n(NO₂) = 42,5*105,6/(8,314*300) = 1,8 моль

Пусть в смеси было x моль Cu₂S и y моль ZnS. Тогда:

25,7 = 160x + 97y

1,8 = 10x + 8y

x = 0,18 – 0,8y

25,7 = 28,8 – 128y + 97y

y = 0,1

x = 0,1

n(HNO₃ необх.) = 14*0,1 + 10*0,1 = 2,4 моль

HNO₃ действительно в избытке.

Cu(NO₃)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓

Zn(NO₃)₂ + 4NaOH = Na₂[Zn(OH)₄] + 2NaNO₃

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

m(Cu(OH₂)) = 0,1*2*98 = 19,6 г

m(Cu₂S) = 0,1*160 = 16 г

ω(Cu₂S) = (16/25,7)*100% = 62,3%

ω(ZnS) = 100 – 62,3 = 37,7%

Ответ: 19,6 г Cu(OH)₂; ω(Cu₂S) = 62,3%, ω(ZnS) = 37,7%

7. К 8,8 г 20%-ного раствора пропанола-2 в этилацетате добавили 50 мл 8 М раствора гидроксида калия. Полученную смесь упарили, а сухой остаток прокалили. Определите массовые доли веществ в остатке после прокаливания.

CH₃COOC₂H₅ + KOH = CH₃COOK + C₂H₅OH

n(CH₃COOC₂H₅) = 8,8*0,8/88 = 0,08 моль

n(KOH) = 8*0,05 = 0,4 моль.

Образуется 0,08 моль CH₃COOK. Остается 0,4 – 0,08 = 0,32 моль KOH. Далее С₂H₅OH и С₃H₇OH улетучиваются.

CH₃COOK + KOH = K₂CO₃ + CH₄↑

Образуется 0,08 моль K₂CO₃. Остается 0,32 – 0,08 = 0,24 моль KOH.

m(K₂CO₃) = 0,08*138 = 11,04 г

m(KOH) = 0,24*56 = 13,44 г

ω(K₂CO₃) = (11,04/(11,04 + 13,44))*100% = 45,1%

ω(KOH) = 100 – 45,1 = 64,9%

Ответ: ω(K₂CO₃) = 45,1%, ω(KOH) = 64,9%

4. Через 504 г 10%-ного раствора гидроксида калия было пропущено 17,2 л оксида серы (IV) при давлении 101,5 кПа и температуре 27 °С. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.

n(KOH) = 504*0,1/56 = 0,9 моль

n(SO₂) = 17,2*101,5/(8,314*300) = 0,7 моль

SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O

SO₂ + KOH = KHSO₃

Пусть в первую реакцию вступило x моль SO₂, а во вторую – y моль SO₂. Тогда:

0,7 = x + y

0,9 = 2x + y

x = 0,2

y = 0,5

m(K₂SO₃) = x*158 = 31,6 г

m(KHSO₃) = y*120 = 60 г

m(р-ра) = 504 + 0,7*64 = 548,8 г

ω(K₂SO₃) = (31,6/548,8)*100% = 5,8%

ω(KHSO₃) = (60/548,8)*100% = 10,9%

Ответ: ω(K₂SO₃) = 5,8%, ω(KHSO₃) = 10,9%

8. Составьте уравнения реакций в соответствии со схемой

• Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄ = 3CaHPO₄

• CaHPO₄ + 5C + 2SiO₂ = 2P↑ + 2CaSiO₃ + 5CO↑ + H₂O↑

• 4P + 3NaOH + 3H₂O = PH₃↑ + 3NaH₂PO₂

• PH₃ + 2O₂ = H₃PO₄

• 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O

• 3Ca(H₂PO₄)₂ + 12KOH = Ca₃(PO₄)₂ + 4K₃PO₄ + 12H₂O

6. Смесь сероводорода и неизвестного алкана, взятых в объемном соотношении 1 : 3, сожжена, и продукты сгорания полностью поглощены избытком водного раствора гидроксида бария. В результате выпало 19,9 г осадка, масса которого при обработке избытком раствора перманганата калия, подкисленного азотной кислотой, уменьшилась до 2,33 г. Установите формулу алкана и напишите уравнения упомянутых реакций.

H₂S + 1,5O₂ = SO₂ + H₂O

C_nH_2n+2 + (1,5n + 0,5)O₂ = nCO₂ + (n+1)H₂O

Ba(OH)₂ + SO₂ = BaSO₃↓ + H₂O

Ba(OH)₂ + CO₂ = BaCO₃↓ + H₂O

5BaSO₃ + 2KMnO₄ + 6HNO₃ = 5BaSO₄↓ + 2Mn(NO₃)₂ + 2KNO₃ + 3H₂O

BaCO₃ + 2HNO₃ = Ba(NO₃)₂ + CO₂↑ + H₂O

Пусть было сожжено x моль H₂S (и, соответственно, 3x моль алкана). Тогда:

19,9 = x*217 + 3nx*197

2,33 = x*233

x = 0,01

n = (19,9 – 2,17)/(0,03*197) = 3

Ответ: C₃H₈

5. Расшифруйте схему превращений. Напишите соответствующие уравнения реакций:

• C₂H₅COONa + NaOH = C₂H₆ + Na₂CO₃

• C₂H₆ + Cl₂ = C₂H₅Cl + HCl (hν)

• C₂H₅Cl + NaOH (H₂O) = C₂H₅OH + NaCl

• 5C₂H₅OH + 4KMnO₄ + 6H₂SO₄ = 5CH₃COOH + 4MnSO₄ + 2K₂SO₄ + 11H₂O

• CH₃COOH + Cl₂ = ClCH₂COOH + HCl (hν)

• ClCH₂COOH + 2NH₃ (H₂O) = NH₂CH₂COOH + NH₄Cl

6. 24,5 г соединения, содержащего 31,84% калия, 28,98% хлора и 39,18% кислорода по массе, нагрели до температуры выше 130 °С с 12,8 г серы. Выделившийся в результате газ пропустили через 256,5 г 10%-ного раствора гидроксида бария. Определите состав полученного раствора (в массовых долях).

31,84/39 : 28,98/35,5 : 39,18/16

0,8 : 0,8 : 2,44

Чтобы найти целое число делим на наименьшее

0,8/0,8 : 0,8/0,8 : 2,44/0,8

1:1:3

KClO₃ (Хлорат калия)

2KClO₃ + 3S = 3SO₂↑ + 2KCl (T >130°С)

n(KClO₃) = 24,5/122,5 = 0,2 моль

n(S) = 12,8/32 = 0,4 моль

KClO₄ в недостатке.

n(SO₂) = 0,2*(3/2) = 0,3 моль

V(SO₂) = 0,3*22,4 = 6,72 л

Ba(OH)₂ + SO₂ = BaSO₃↓ + H₂O

SO₂ + H₂O = H₂SO₃

m(Ba(OH)₂) = 256,5*0,1 = 25,65 г

n(Ba(OH)₂) = 25,65/171 = 0,15 моль

Ba(OH)₂ в недостатке. В полученном растворе содержится только H₂SO₃.

m(H₂SO₃) = (0,3 – 0,15)*82 = 12,3 г

m(р-ра) = 256,5 + 0,3*64 – 0,15*217 = 243,15 г

ω(H₂SO₃) = (12,3/243,15)*100% = 5,06%

Ответ: ω(H₂SO₃) = 5,06%

1-72. Медные руды считались богатыми, если содержали более 2% меди , и бедными, если содержали от 0,5 до 1% меди по массе. К богатым или бедным относятся руды, содержащие: а) 2,5% халькопирита CuFeS₂; б) 3% борнита Cu₅FeS₄; в) 2,5% куприта Cu₂O; г) 3% халькозина Cu₂S?

a) ω(Cu) = (0,025*64/184)*100% = 0,9%

б) ω(Cu) = (0,03*5*64/504)*100% = 1,9%

в) ω(Cu) = (0,025*2*64/146)*100% = 2,2%

г) ω(Cu) = (0,03*2*64/160)*100% = 2,4%

Ответ: а) к бедным; б) ни к тем, ни к другим; в) к богатым; г) к богатым.

2-48. Какой объем воздуха требуется по расчету для полного сгорания 1 кг антроцита следующего состава (в % по массе): углерода – 96, водорода – 2, кислорода – 1 и азота – 1?

C + O₂ = CO₂

2H + 0,5O₂ = H₂O

2N + 2O₂ = 2NO₂

n(C) = 0,96*1000/12 = 80 моль

n(H) = 0,02*1000/1 = 20 моль

n(N) = 0,01*1000/14 = 0,71 моль

n(O₂) = 80 + (0,5/2)*20 + 0,71 = 85,71 моль

V(O₂) = 85,71*22,4 = 1919,904 л

Кислорода в воздухе 21%.

V(воздуха) = 1919,904*100/21 = 9142,4 л

Ответ: 9142,4 л

2-47. Уголь сожжен в четырехкратном объеме воздуха по сравнению с теоретически необходимым. Рассчитайте состав образовавшейся смеси (в объемных долях).

С + О₂ = СО₂

В воздухе по объему содержится 78% азота, 21% кислорода и 1% других газов, включая СО₂.

Пусть х л - теоретический объем воздуха. Тогда 4х л - практический объем воздуха. При горении прореагировало 0,21х л О₂. Образовалось 0,21х л СО₂.

Объем смеси остался прежним. Значит, и процентное содержание N₂ и других газов осталось прежним.

Осталось 0,21*(4-1)x л кислорода. Объемная доля кислорода составляет (0,21*3x/4x)*100% = 15,75%

Объемная доля CO₂: (0,21x/4x)*100% = 5,25%

Ответ: 78% N₂, 15,75% O₂, 5,25% CO₂

2-64. Бытовая газовая плита потребляет за 1 ч 250 л пропан-бутановой смеси, состоящей из 96% пропана, 3% бутана, 1% паров воды и негорючих примесей по объему. Сколько времени на кухне размером 3 x 3 x 3 м может постоянно работать газовая плита, пока концентрация углекислого газа не достигнет опасного для здоровья значения? (Предельно допустимая концентрация ПДК_co2 = 30 г/м³. Считать, что помещение не вентилируется.)

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O

C₄H₁₀ + 6,5O₂ = 4CO₂ + 5H₂O

V(кухни) = 27 м³

m(CO₂ предел.) = 27*30 = 810 г

V(CO₂ предел.) = (810/44)*22,4 = 412,4 л

x л – объем потребленной за это время пропан-бутановой смеси

412,4 = 3*0,96x + 4*0,03x = 3x

x = 137,5

t = 137,5/250 = 0,55 ч = 33 мин

Ответ: 33 мин

3-34. В стакан налили 100 г 35%-й соляной кислоты. Через некоторой время объем испарившегося хлороводорода составил 224 мл (н. у.). Вычислите, на сколько понизилась массовая доля хлороводорода в соляной кислоте (испарением воды в данной задаче можно пренебречь).

m(HCl исп.) = (0,224/22,4)*36,5 = 0,365 г

ω(HCl новая) = 100%*(35 – 0,365)/(100 – 0,365) = 34,76%

∆ω = 35 - 34,76 = 0,24%

Ответ: на 0,24%

3-86. Оксид азота (II) объемом 4,48 л пропустили через 10%-й раствор гидроксида калия массой 140 г. Вычислите массовые доли веществ в растворе после реакции.

2NO₂ + 2KOH = KNO₂ + KNO₃ + H₂O

n(NO₂) = 4,48/22,4 = 0,2 моль

n(KOH) = 140*0,1/56 = 0,25 моль.

KOH в избытке. Остаток – 0,25 – 0,2 = 0,05 моль KOH.

n(KNO₂) = n(KNO₃) = 0,2/2 = 0,1 моль

m(р-ра) = 140 + 0,2*46 = 149,2 г

ω(KNO₂) = (0,1*85/149,2)*100% = 5,7%

ω(KNO₃) = (0,1*101/149,2)*100% = 6,8%

ω(KOH) = (0,05*56/149,2)*100% = 1,9%

Ответ: ω(KNO₂) = 5,7%, ω(KNO₃) = 6,8%, ω(KOH) = 1,9%

4-11. На основании термохимического уравнения разложения карбоната кальция:

CaCO₃ (тв.) = CaO (тв.) + CO₂ (г.) (∆H^o = 157 кДж)

рассчитайте, какая масса карбоната кальция подверглась разложению, если в ходе ракции было затрачено: а) 31,4 кДж; б) 78,5 кДж; в) 3120 кДж теплоты.

1 моль CaCO₃ – 100 г

100 г – 157 кДж

x г - …кДж

x = …*100/157

Подставляем данные значения теплоты в полученную пропорцию

a) x = 31,4*100/157 = 20

б) x = 78,5*100/157 = 50

в) x = 3120*100/157 = 1987,3

Ответ: а) 20 г; б) 50 г; в) 2 кг

4-12. На основании термохимического уравнения горения фосфора:

4P (тв.) + 5O₂ (г.) = 2P₂O₅ (тв.) (∆H = -3010 кДж)

рассчитайте массу сгоревшего фосфора, если в результате реакции выделилось: а)75,25 кДж; б) 307 кДж; в) 45150 кДж теплоты.

4 моль фосфора – 124 г

124 г – 3010 кДж

x г - … кДж

x = …*124/3010

Подставляем данные значения теплоты в полученную пропорцию

a) x = 75,25*124/3010 = 3,1

б) x = 307*124/3010 = 12,6

в) x = 45150*124/3010 = 1860

Ответ: а) 3,1 г; б) 12,6 г; в) 1,86 кг

4-13. На основании термохимического уравнения горения ацетилена:

2С₂H₂ (г.) + 5O₂ (г.) = 4CO₂ (г.) + 2H₂O (ж.) (∆H = -2610 кДж)

вычислите количества теплоты, которое выделится при сгорании ацетилена: а) массой 2,6 г; б) объемом 56 л (н. у.).

2 моль ацетилена – 52 г, 22,4*2 = 44,8 л

а) 52 г – 2610 кДж

2,6 г - x кДж

x = 2,6*2610/52 = 130,5

б) 44,8 л – 2610 кДж

56 л – x кДж

x = 3262,5

Ответ: а)130,5 кДж; б)3262,5 кДж

7-62. Кусочек натрия массой 4,6 г добавили к 200 г воды. Вычислите массовую долю и молярную концентрацию гидроксида натрия в растворе после реакции. (Плотность раствора примите равной 1,0 г/см³.)

n(Na) = 4,6/23 = 0,2 моль

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

m(NaOH) = 0,2*40 = 8 г

m(р-ра) = 4,6 + 200 – (0,2/2)*2 = 204,4 г

ω(NaOH) = (8/204,4)*100% = 3,9%

V(р-ра) = 204,4/1 = 204,4 мл

204,4 мл - 0,2 моль

1000 мл - x моль

x = 0,2*1000/204,4 = 0,98 ≈ 1 моль

Ответ: 3,6%, 1 моль/л

7-63. Оксид кальция массой 0,56 г добавили к 500 г воды. Вычислите массовую долю гидроксида кальция в растворе. (Плотность раствора примите равной 1,0 г/см³.)

n(СaO) = 0,56/56 = 0,01 моль

СaO + H₂O = Сa(OH)₂

m(Ca(OH)₂) = 0,01*74 = 0,74 г

m(р-ра) = 0,56 + 500 = 500,56 г

ω(Ca(OH)₂) = (0,74/500,56)*100% = 0,15%

Ответ: 0,15%

7-181. В результате обжига образца сульфида цинка массой 485 г образовалось 256 г сернистого газа. Рассчитайте массовую долю примесей в образце сульфида цинка.

ZnS + 1,5O₂ = ZnO + SO₂↑

n(SO₂) = 256/64 = 4 моль

m(ZnS) = 4*97 = 388 г

ω(примесей) = ((485 – 388)/485)*100% = 20%

Ответ: 20%