157. При прокаливании смеси AgNo3 и BaCo3 образовалась газовая смесь, которая на 6% тяжелее аргона. Во сколько раз уменьшилась масса исходной твердой смеси при прокаливании?

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂↑ + O₂↑

BaCO₃ = BaO + CO₂↑

Пусть в исходной смеси было x моль AgNO₃ и y моль BaCO₃. Тогда:

Образовалось x моль NO₂, 0,5x моль O₂, y моль CO₂, всего (1,5x + y) молей газов

M(смеси газов средняя) = (46x + 16x + 44y)/(1,5x + y) = (62x + 44y)/(1,5x + y)

M(смеси газов) = 1,06*40 = 42,4 г/моль

(62x + 44y)/(1,5x + y) = 42,4

x = y

Пусть каждого из веществ в смеси было по одному молю. Тогда:

m(нач) = 170 + 197 = 367 г

m(конеч.) = 108 + 153 = 261 г

367/261 = 1,4

Ответ: в 1,4 раза

18-51. При обработке водой 11,6 г смеси фосфида алюминия и сульфида другого элемента III группы с равными массовыми долями образовался осадок массой 7,8 г и выделилось 5,43 л газовой смеси (н. у.) с плотностью по гелию 8,5. Установите, какой элемент входит в состав сульфида.

AlP + 3H₂O = Al(OH)₃↓ + PH₃↑

X₂S₃ + 6H₂O = 2X(OH)₃ + 3H₂S↑

m(AlP) = m(X₂S₃) = 11,6/2 = 5,8 г

n(AlP) = 5,8/58 = 0,1 моль

m(Al(OH)₃) = 0,1*78 = 7,8 г = m(осадка). Значит, X(OH)₃ растворим в воде.

n(PH₃) = n(AlP) = 0,1 моль

m(PH₃) = 0,1*34 = 3,4 г

M(газовой смеси) = 8,5*4 = 34 г/моль = m(PH₃) = m(H₂S)

n(газовой смеси) = 5,43/22,4 = 0,247 моль

m(газовой смеси) = 0,247*34 = 8,4 г

m(H₂S) = 8,4 – 3,4 = 5 г

n(H₂S) = 5/34 = 0,147 моль

n(X₂S₃) = n(H₂S)/3 = 0,049 моль

M(X₂S₃) = 5,8/0,049 = 118 г/моль

M(X) = (118 – 32*3)/2 = 11 г/моль – бор

Ответ: B₂S₃

171. Порошок оксида меди (II) массой 16,00 г обработали раствором азотной кислоты объемом 200 см³ с концентрацией кислоты 1,0 моль/дм³. Нерастворившийся осадок отделили от раствора. В раствор погрузили кадмиевую пластинку массой 24,80 г. Определите массу пластинки после полного завершения реакции.

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

n(CuO) = 16/80 = 0,2 моль

n(HNO₃) = 0,2*1 = 0,2 моль

CuO в избытке.

n(Cu(NO₃)₂) = n(HNO₃)/2 = 0,1 моль

Cd + Cu(NO₃)₂ = Cu + Cd(NO₃)₂

n(Cd) = 24,8/112 = 0,22 моль

Cd в избытке.

0,1 моль Cd заменяется на 0,1 моль Cu. Отнимается 112*0,1 = 11,2 г, прибавляется 64*0,1 = 6,4 г.

m(пластинки) = 24,80 – 11,2 + 6,4 = 20 г

Ответ: 20 г

22-37. При сплавлении 28,8 г натриевой соли предельной монокарбоновой кислоты с избытком гидроксида натрия выделилось 4,63 л газа (н. у.), что составляет 79% от теоретического выхода. Определите, какой выделился газ.

С_nH_2n+1COONa + NaOH = Na₂CO₃ + C_nH_2n+2↑

n(C_nH_2n+2) = 4,63/(0,79*22,4) = 28,8/(M(C_nH_2n+2) + 12 + 32 + 23 -1) = 28,8/(M(C_nH_2n+2) + 66)

28,8/(M(C_nH_2n+2) + 66) = 0,262

M(C_nH_2n+2) + 66 = 110

M(C_nH_2n+2) = 44 г/моль – пропан

Ответ: пропан

22-38. При прокаливании смеси массой 49 г, состоящей из ацетата калия и избытка гидроксида калия, выделился газ, прореагировавший при освещении с парами брома. В результате последней реакции образовалось 25,3 г трибромметана. Выход трибромметана составил 50% от теоретического. Найдите массовые доли веществ в исходной смеси.

CH₃COOK + KOH = K₂CO₃ + CH₄↑

CH₄ + 2Br₂ = CHBr₃ + 3HBr

n(CHBr₃) = 2*25,3/253 = 0,2 моль = n(CH₄) = n(CH₃COOK)

m(CH₃OOK) = 0,2*98 = 19,6 г

ω(CH₃COOK) = (19,6/49)*100% = 40%

ω(KOH) = 100 – 40 = 60%

Ответ: 40% CH₃COOK, 60% KOH

22-52. Какой объем 11%-ной азотной кислоты (плотность 1,06 г/мл) необходим для нитрования смеси газообразных алканов объемом 89,6 л (н. у.)?

n(алканов) = 89,6/22,4 = 4 моль = n(HNO₃)

V(HNO₃, 11%) = 4*63/(0,11*1,06) = 2161 мл = 2,16 л

Ответ:2,16 л

22-58. Для нейтрализации хлороводорода, образовавшегося при радикальном хлорировании 112 мл (н. у.) газообразного предельного углеводорода, потребовалось 7,26 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,1 г/мл). Определите, сколько атомов водорода заместилось хлором.

С_nH_2n+2 + xCl₂ = С_nH_2n+2-xCl_x + xHCl

n(С_nH_2n+2) = 0,112/22,4 = 0,005 моль

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

n(NaOH) = 7,26*1,1*0,1/40 = 0,02 моль = n(HCl)

0,02/0,005 = 4

Ответ: 4

22-59. Для сжигания 100 л природного газа, состоящего из метана и этана, потребовалось 1024 л воздуха, содержащего 21 об.% кислорода. Определите объемный состав природного газа.

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

C₂H₆ + 3,5O₂ = 2CO₂ + 3H₂O

V(O₂) = 1024*0,21 = 215 л

Пусть в природном газе x л CH₄ и y л C₂H₆. Тогда:

x + y =100

2x + 3,5y = 215

x = 90

y = 10

Ответ: 90% CH₄ : 10% C₂H₆

24-53. Смесь пропена и ацетилена объемом 896 мл (н. у.) пропущена через 800 г раствора брома в воде с массовой долей 2%. Для полного обесцвечивания бромной воды потребовалось добавить 3,25 г цинковой пыли. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.

C₃H₆ + Br₂ = C₃H₆Br₂

C₂H₂ + 2Br₂ = C₂H₂Br₄

n(Br₂) = 800*0,02/(80*2) = 0,1 моль

V(Br₂) = 0,1*22,4 = 2,24 л = 2240 мл

Br₂ + Zn = ZnBr₂

n(Br₂ ост.) = n(Zn) = 3,25/65 = 0,05 моль

V(Br₂ ост.) = 0,05*22,4 = 1,12 л = 1120 мл

Пусть в смеси x долей C₃H₆ и (1 - x) долей С₂H₂. Тогда:

896x + 2*896(1 - x) = 1792 – 896x = 2240 – 1120 = 1120

896x = 672

x = 0,75

1 - x = 0,25

Ответ: 75% С₃H₆, 25% C₂H₂

24-54. Известно, что 1,12 л (н. у.) смеси ацетилена с этиленом могут легко прореагировать в темноте с 3,82 мл брома (плотность 3,14 г/мл). Во сколько раз уменьшится объем смеси после пропускания ее через аммиачный раствор оксида серебра?

C₂H₄ + Br₂ = C₂H₄Br₂

C₂H₂ + 2Br₂ = C₂H₂Br₄

n(Br₂) = 3,82*3,14/160 = 0,075 моль

Пусть в смеси x моль C₂H₄ и y моль C₂H₂. Тогда:

(x + y) = 1,12/22,4 = 0,05

x + 2y = 0,075

x = y = 0,025

Аммиачный раствор оксида серебра поглотит C₂H₂, который составляет половину от объема смеси.

Ответ: в 2 раза

154. Прокалили 36,7 г смеси AgNO₃ и BaCO₃ и получили газовую смесь, которая на 6% тяжелее аргона. Эту смесь газов пропустили через раствор KOH массой 200 г с ω(KOH) = 5,6%. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂↑ + O₂↑

BaCO₃ = BaO + CO₂↑

Пусть в исходной смеси было x моль AgNO₃ и y моль BaCO₃. Тогда:

Образовалось x моль NO₂, 0,5x моль O₂, y моль CO₂, всего (1,5x + y) молей газов

M(смеси газов средняя) = (46x + 16x + 44y)/(1,5x + y) = (62x + 44y)/(1,5x + y)

M(смеси газов) = 1,06*40 = 42,4 г/моль

(62x + 44y)/(1,5x + y) = 42,4

x = y

170x + 197x = 36,7

x = 0,1

n(NO₂) = 0,1 моль

n(O₂) = 0,1/2 = 0,05 моль

n(CO₂) = 0,1 моль

n(KOH) = 200*0,056/56 = 0,2 моль

4KOH + 4NO₂ + O₂ = 4KNO₃ + 2H₂O

Остается 0,1 моль KOH и 0,1 моль CO₂:

KOH + CO₂ = KHCO₃

n(KNO₃) = 0,1 моль

n(KHCO₃) = 0,1 моль

m(KNO₃) = 0,1*101 = 10,1 г

m(KHCO₃) = 0,1*100 = 10 г

m(р-ра) = 200 + 0,1*46 + 0,1*32/4 + 0,1*44 = 209,8 г

ω(KNO₃) = (10,1/209,8)*100% = 4,8%

ω(KHCO₃) = (10/209,8)*100% = 4,77 = 4,8%

Ответ: 4,8% KNO₃, 4,8% KHCO₃

28-27. При взаимодействии ацетальдегида с сернокислым раствором дихромата калия образовался раствор, в котором массовая доля уксусной кислоты равна 6,0%. Вычислите массовые доли остальных продуктов реакции в полученном растворе.

3CH₃COH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ = 3CH₃COOH + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 4H₂O

Пусть n(CH₃COH) = x моль. Тогда

m(пол. р-ра) = 60x/0,06 = 1000x

m(Cr₂(SO₄)₃) = 392x/3

ω(Cr₂(SO₄)₃) = (392x/(3*1000))*100% = 13,1%

m(K₂SO₄) = 174x/3

ω(K₂SO₄) = (174x/(3*1000))*100% = 5,8%

Ответ: 13,1% Cr₂(SO₄)₃, 5,8% K₂SO₄

28-53. Какой объем 10%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,09 г/мл) потребуется для нейтрализации смеси, состоящей из 1 г уксусной кислоты и 1 г муравьиной кислоты?

CH₃COOH + KOH = CH₃COOK + H₂O

HCOOH + KOH = HCOOK + H₂O

n(CH₃COOH) = 1/60 моль

n(HCOOH) = 1/46 моль

n(KOH) = 1/60 + 1/46 = 106/2760 моль

V(KOH) = 106*56/(2760*0,1*1,09) = 19,7 мл

Ответ: 19,7 мл

28-82. Какой объем 25%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,23 г/мл) нужно затратить на проведение гидролиза смеси массой 15 г, состоящей из этилового эфира уксусной кислоты и метилового эфира пропионовой кислоты?

Эти сложные эфиры имеют одинаковую молярную массу и 1 моль каждого из них требует 1 моль KOH для гидролиза. Эти эфиры можно в рамках задачи представить одним условным соединением С₄H₈O₂.

n(C₄H₈O₂) = 15/88 = 0,17 моль = n(KOH)

V(KOH) = 15*56/(0,25*88*1,23) = 31 мл

Ответ: 31 мл

149. При взаимодействии пирита с избытком HNO₃ (конц.) выделился газ с плотностью (н. у.) 2,054 г/дм³ объемом (н. у.) 6,72 дм³ и образовался раствор, в котором ω(HNO₃) = ω(H₂SO₄). Найдите ω(HNO₃) в исходном растворе.

n(газа) = 6,72/22,4 = 0,3 моль

m(газа) = 6,72*2,054 = 13,8 г

M(газа) = 13,8/0,3 = 46 г/моль – NO₂

FeS₂ + 18HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 2H₂SO₄ + 15NO₂↑ + 7H₂O

n(H₂SO₄) = 2n(NO₂)/15 = 0,04 моль

m(H₂SO₄) = 0,04*98 = 3,92 г

m(FeS₂) = 120*0,3/15 = 2,4 г

Пусть [ω(HNO₃) в исходном растворе]/100 = x.

x = m(HNO₃)/m(р-ра HNO₃) = ((18/15)*0,3*63 + 3,92)/m(р-ра HNO₃) = 26,6/m(р-ра HNO₃)

m(общ. р-ра) = 120*0,03/15 + m(р-ра HNO₃) – 13,8 = m(р-ра HNO₃) - 11,4

m(р-ра HNO₃) + 2,4 = 13,8 + m(общ. р-ра) = 13,8 + m(р-ра HNO₃) - 11,4

29-89. Образец смеси метилацетата и метилформиата общей массой 15,52 г обработан при нагревании 68 мл раствора гидроксида бария с концентрацией 2,5 моль/л. Избыток основания может прореагировать с 45,4 мл раствора хлорида меди (II) (массовая доля соли 13,5%, плотность раствора 1,1) с образованием осадка. Вычислите массовые доли сложных эфиров в исходной смеси и объем оксида углерода (IV) (при н. у.), который мог бы прореагировать с раствором, образующимся после нагревания исходной смеси со щелочью.

n(Ba(OH)₂) = 0,068*2,5 = 0,17 моль

Ba(OH)₂ + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓ + BaCl₂

n(CuCl₂) = 45,4*1,1*0,135/135 = 0,05 моль

n(Ba(OH)₂ на метилацетат и метилформиат) = 0,17 – 0,05 = 0,12 моль

2CH₃COOCH₃ + Ba(OH)₂ = Ba(CH₃COO)₂ + 2CH₃OH

2HCOOCH₃ + Ba(OH)₂ = Ba(HCOO)₂ + 2CH₃OH

Пусть в образце смеси было x моль CH₃COOCH₃ и y моль HCOOCH₃. Тогда:

0,5(x + y) = 0,12

74x + 60y = 15,52

x = 0,08

y = 0,16

m(CH₃COOCH₃) = 74x = 5,92 г

ω(CH₃COOCH₃) = (5,92/15,52)*100% = 38,14%

ω(HCOOCH₃) = 100 – 38,14 = 61,86%

Ответ: 38,14% CH₃COOCH₃, 61,86% HCOOCH₃