5. Рассчитайте массовую долю более легкого газа в смеси, состоящей из метана и оксида углерода (IV) и имеющей плотность 1,72 г/л при давлении 95 кПа и температуре 253k.

PV = nRT = mRT/M

ρ = m/V = PM/RT

M = ρRT/P = 1,72*8,314*253/95 = 38 г/моль

Пусть в смеси 1 моль газов, а доля метана x. Тогда

38 = (16x + 44(1 - x))/1 = 44 – 28x

28x = 6

x = 0,21

ω(CH₄) = 100%*0,21*16/(0,21*16 + 0,79*44) = 8,8%

Ответ: 8,8%

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 42 г смеси пирита (FeS₂) и сульфида алюминия при нагревании добавили 605,5 мл 60%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,37 г/мл). Выделилось 148,7 л бурого газа (27 °С, 105,6 кПа). Раствор обработали избытком водного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массу образовавшегося осадка и массовые доли веществ в исходной смеси.

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

Al₂S₃ + 30HNO₃ = 24NO2 + 2Al(NO₃)₃ + 3H₂SO₄ + 12H₂O

Пусть n(FeS₂) = x моль, n(Al₂S₃) = y моль. Тогда:

120x + 150y = 42

n(NO₂) = PV/RT = 105,6*148,7/(8,31*(273+27)) = 6,3 моль

n(HNO₃) = 605,5*1,37*0,6/63 = 7,9 моль

Если предположить, что HNO₃ в избытке, то количество NO₂ определяется количеством сульфидов: n(NO₂) = 15x + 24y = 6,3

Решая полученную систему двух уравнений, находим:

x = 0,1

y = 0,2

Для растворения такого количества смеси требуется 18*0,1 + 30*0,2 = 7,8 моль HNO₃, так что 7,9 моль HNO₃ – действительно избыток.

HNO₃ + NaOH = NaNO₃ + H₂O

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

Fe(NO₃)₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaNO3

Al(NO₃)₃ + 4NaOH = Na[Al(OH)₄] + 3NaNO₃

В осадке – только Fe(OH)₃.

n(Fe(OH)₃) = n(FeS₂) = 0,1 моль

m(Fe(OH)₃) = 0,1*107 = 10,7 г

ω(FeS₂) = 0,1*120/42 = 28,6%

ω(Al₂S₃) = 71,4%

Ответ: 10,7 г Fe(OH)₃. ω(FeS₂) = 28,6 %, ω(Al₂S₃) = 71,4 %.

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) = PV/RT = 101,5*17,2/(8,314*(273 + 27)) = 0,7 моль

2KOH + SO₂ = K₂SO₃ + H₂O

SO₂ в избытке. Образуется 0,9/2 = 0,45 моль K₂SO₃, остается 0,7 – 0,45 = 0,25 моль SO₂.

K₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2KHSO₃

Образуется 0,25*2 = 0,5 моль KHSO₃, остается 0,45 – 0,25 = 0,2 моль K₂SO₃.

m(р-ра) = 504 + 0,7*64 = 548,8 г

m(K₂SO₃) = 0,2*158 = 31,6 г

m(KHSO₃) = 0,5*120 = 60 г

ω(K₂SO₃) = (31,6/548,8)*100% = 5,76%

ω(KHSO₃) = (60/548,8)*100% = 10,93%

Ответ: 5,76% K₂SO₃, 10,93% KHSO₃

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

6. 8,35 г соединения, содержащего 23,35% калия, 47,90% брома и 28,75% кислорода по массе, нагрели при температуре более 450 °С с 1,86 г фосфора. Продукты реакции растворили в 150 мл воды и через раствор пропустили 1,92 л аммиака (давление 1 атм, температура 20 °С). Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.

K_xBr_yO_z

x : y : z = 23,35/39 : 47,90/80 : 28,75/16 = 0,599 : 0,599 : 1,797 = 1 : 1 : 3

KBrO₃

5KBrO₃ + 6P = 3P₂O₅ + 5KBr

n(KBrO₃) = 8,35/167 = 0,05 моль

n(P) = 1,86/31 = 0,06 моль

Вещества взяты в стехиометрических соотношениях.

В результате реакции образовалось 0,03 моль P₂O₅ и 0,05 моль KBr.

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

n(NH₃) = 101,3*1,92/(8,31*293) = 0,08 моль

m(NH₃) = 0,08*17 = 1,36 г

При растворении такого количества аммиака в этом количестве фосфорной кислоты образуются две кислые соли.

H₃PO₄ + NH₃ = NH₄H₂PO₄

H₃PO₄ + 2NH₃ = (NH₄)₂HPO₄

Пусть n(NH₄H₂PO₄) = x моль, n((NH₄)₂HPO₄) = y моль. Тогда:

x + y = 0,06

x + 2y – 0,08

x = 0,04

y = 0,02

m(р-ра) = 150 + 8,35 + 1,86 + 1,36 = 161,6 г

ω(NH₄H₂PO₄) = (0,04*115/161,6)*100% = 2,84%

ω((NH₄)₂HPO₄) = (0,02*132/161,6)*100% = 1,63%

ω(KBr) = (0,05*119/161,6)*100% = 3,68%

Ответ: 2,84% NH₄H₂PO₄, 1,63% (NH₄)₂HPO₄, 3,68% KBr

8-47. Какую массу AgNO₃ необходимо добавить к 100,0 г 5,5 М раствора HCl (ρ = 1,10 г/мл), чтобы получить раствор, в котором массовая доля азотной кислоты равна 10,0%?

AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

Пусть n(AgNO₃) = x моль. Тогда:

0,1 = 63x/(100*1,1 + 170x – 143,5) = 63x/(110 + 26,5x)

11 + 2,65x = 63x

x = 0,18

m(AgNO₃) = 170x = 31 г

Ответ: 31 г

119. Известно, что 40 см³ раствора, содержащего нитрат меди (II) и серную кислоту, может прореагировать с раствором гидроксида натрия объемом 25,4 см³ (ω = 16,02%, плотность раствора 1,18 г/см³), а прокаливание выпавшего при этом осадка дает 1,60 г твердого вещества. Вычислите концентрации (в моль/дм³) нитрата меди (II) и серной кислоты в исходном растворе.

n(NaOH) = 25,4*1,18*0,1602/40 = 0,12 моль

Cu(NO3)₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + 2NaNO₃

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O

n(Cu(NO₃)₂) = n(CuO) = 1,6/80 = 0,02 моль

с(Cu(NO₃)₂) = 0,02/0,04 = 0,5 моль/л

n(H₂SO₄) = 0,5(n(NaOH) – 2*0,02) = 0,04 моль

с(H₂SO₄) = 0,04/0,04 = 1 моль/л

Ответ: с(Cu(NO₃)₂ = 0,5 моль/л, с(H₂SO₄) = 1 моль/л

15. Нитрат меди (II) массой 37,6 г прокалили и получили 8,96 дм³ (н. у.) смеси газов. Рассчитайте: а) массу твердого остатка; б) массовые доли веществ в твердом остатке; в) массу соляной кислоты с ω(HCl) = 20,4%, которая может прореагировать с твердым остатком.

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂↑ + O₂↑

n(смеси газов) = 8,96/22,4 = 0,4 моль

n(O₂) = 0,4/5 = 0,08 моль

n(NO₂) = 0,4*4/5 = 0,32 моль

m(смеси газов) = 0,32*46 + 0,08*32 = 17,28 г

m(тв. остатка) = 37,6 – 17,28 = 20,32 г

m(CuO) = 0,08*2*80 = 12,8 г

ω(CuO) = (12,8/20,32)*100% = 63%

ω(Cu(NO₃)₂) = 100 – 63 = 37%

CuO + 2HCl = CuCl₂ + H₂O

n(HCl) = 2n(CuO) = 4n(O₂) = 0,32 моль

m(HCl, 20,4%) = 0,32*36,5/0,204 = 57,3 г

Ответ: а) 20,32 г; б) 63% CuO, 37% Cu(NO₃)₂; в) 57,3 г

1.Смешали 100 мл 30 %-ного рас­тво­ра хлорной кис­ло­ты (ρ = 1,11 г/мл) и 300 мл 20 %-ного рас­тво­ра гидроксида на­трия (ρ = 1,10 г/мл). Сколь­ко миллилитров воды сле­ду­ет добавить к по­лу­чен­ной смеси, чтобы мас­со­вая доля пер­хло­ра­та натрия в ней со­ста­ви­ла 8 %?

HClO₄ + NaOH = NaClO₄ + H₂O

n(HClO₄) = 100*1,11*0,3/100,5 = 0,33 моль

n(NaOH) = 300*1,1*0,2/40 = 1,65 моль

NaOH в избытке.

n(NaClO₄) = 0,33 моль

m(NaClO₄) = 122,5*0,33 = 40,5 г

m(конеч. р-ра) = 40,5/0,08 = 506,25 г

m(нач. р-ра) = 100*1,11 + 300*1,1 = 441 г

m(H₂O) = 506,25 – 441 = 65,25 г = 65,25 мл

Ответ: 65,3 мл

2. Карбид каль­ция мас­сой 6,4 г рас­тво­ри­ли в 87 мл бро­мо­во­до­род­ной кис­ло­ты (плотность 1,12 г/мл) с мас­со­вой долей 20 %. Ка­ко­ва мас­со­вая доля бро­мо­во­до­ро­да в об­ра­зо­вав­шем­ся растворе?

n(CaC₂) = 6,4/64 = 0,1 моль

CaC₂ + 2HBr = CaBr₂ + C₂H₂↑

HBr в избытке.

n(C₂H₂) = n(CaC₂) = 0,1 моль

m(C₂H₂) = 0,1*26 = 2,6 г

m(р-ра) = 6,4 + 87*1,12 – 2,6 = 101,24 г

n(HBr) = 87*1,12*0,2/81 – 2*0,1 = 0,04 моль

m(HBr) = 0,04*81 = 3,3 г

ω(HBr) = (3,3/101,24)*100% = 3,25%

Ответ: 3,25%

3. Оксид меди (II) мас­сой 16 г об­ра­бо­та­ли 40 мл 5,0 %-ного рас­тво­ра сер­ной кис­ло­ты (р = 1,03 г/см³). По­лу­чен­ный рас­твор отфильтровали, филь­трат упарили. Опре­де­ли­те массу по­лу­чен­но­го кристаллогидрата.

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

n(CuO) = 16/80 = 0,2 моль

n(H₂SO₄) = 40*1,03*0,05/98 = 0,021 моль

CuO в избытке

n(CuSO₄) = n(CuSO₄*5H₂O) = 0,021 моль

m(CuSO₄*5H₂O) = 0,021*250 = 5,25 г

Ответ: 5,25 г

4. В 120 мл рас­тво­ра азотной кис­ло­ты с мас­со­вой долей 7 % (плотностью 1,03 г/мл) внес­ли 12,80 г кар­би­да кальция. Сколь­ко миллилитров 20 %-ной со­ля­ной кислоты (плотностью 1,10 г/мл) сле­ду­ет добавить к по­лу­чен­ной смеси для её пол­ной нейтрализации?

CaC₂ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + C₂H₂↑

n(CaC₂) = 12,8/64 = 0,2 моль

n(HNO₃) = 120*1,03*0,07/63 = 0,14 моль

CaC₂ в избытке.

Остается 0,2 – 0,14/2 = 0,13 моль CaC₂

CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂↑

Ca(OH)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O

n(HCl) = 2n(CaC₂ ост.) = 0,26 моль

V(HCl, 20%) = 0,26*36,5/(0,2*1,1) = 43,14 мл

Ответ: 43,14 мл

5. Нитрит натрия массой 13,8 г внесли при нагревании в 220 г раствора хлорида аммония с массовой долей 10 %. Какой объём (н. у.) азота выделится при этом и какова массовая доля хлорида аммония в получившемся растворе?

NaNO₂ + NH₄Cl = N₂↑ + NaCl + 2H₂O

n(NaNO₂) = 13,8/69 = 0,2 моль

n(NH₄Cl) = 220*0,1/53,5 = 0,41 моль

NH₄Cl в избыке.

n(NH₄Cl ост.) = 0,41 – 0,2 = 0,21 моль

m(NH₄Cl ост.) = 0,21*53,5 = 11,3 г

n(N₂) = 0,2 моль

V(N₂) = 0,2*22,4 = 4,48 л

m(р-ра) = 13,8 + 200 – 0,2*28 = 228,2 г

ω(NH₄Cl) = (11,3/228,2)*100% = 4,9%

Ответ: 4,48 л, 4,9%

6. Карбонат каль­ция мас­сой 10 г рас­тво­ри­ли при на­гре­ва­нии в 150 мл хло­ро­во­до­род­ной кис­ло­ты (р = 1,04 г/мл) с мас­со­вой долей 9 %. Ка­ко­ва мас­со­вая доля хло­ро­во­до­ро­да в об­ра­зо­вав­шем­ся растворе?

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

n(CaCO₃) = 10/100 = 0,1 моль

n(HCl) = 150*1,04*0,09/36,5 = 0,38 моль

HCl в избытке.

n(HCl ост.) = 0,38 – 2*0,1 = 0,18 моль

m(р-ра) = 10 + 150*1,04 – 0,1*44 = 161,6 г

ω(HCl) = (0,18*36,5/161,6)*100% = (6,74/161,5)*100% = 4,2%

Ответ: 4,2%