Масса какого газа равна массе азота содержится
Команда “Газы!” была объявлена еще две недели назад. И что?! Легкие задачи порешали и расслабились?! Или вы думаете, что задачи на газы касаются только 28-х заданий ЕГЭ?! Как бы не так! Если газов пока еще не было в 34-х заданиях, это ничего не значит! Задач на электролиз тоже не было в ЕГЭ до 2018 года. А потом как врезали, мама не горюй! Обязательно прочитайте мою статью “Тайны задач по химии? Тяжело в учении – легко в бою!”. В этой статье очень подробно рассказывается о новых фишках на электролиз. Статья вызвала шквал самых разных эмоций у преподавателей химии. До сих пор мне и пишут, и звонят, и благодарят, и бьются в конвульсиях. Просто цирк с конями, в котором я – зритель в первом ряду.
Однако, вернемся к нашим баранам, вернее, Газам. Я прошла через огонь и воду вступительных экзаменов и знаю точно – хочешь завалить абитуриента, дай ему задачу на Газы. Почитайте на досуге сборник задач И.Ю. Белавина. Я процитирую одну такую “мозгобойню”, чтобы вам жизнь медом не казалась. Попробуйте решить.
И.Ю. Белавин, 2005, задача 229
“Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600 С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25г/л. (Ответ: m(S) = 7,5 г, m(SO2) = 15 г, m(Н2О) = 9 г)”
Ну как, решили? Нет?! А ваши репетиторы?! Извините, это был риторический вопрос. Кстати, мои ученики, абитуриенты 2003-2008 гг. такие задачи щелкали, как семечки, на экзаменах во 2-й медицинский (теперь РНИМУ им. Н.И. Пирогова). Надеюсь, вам понятно, что 34-м задачам ЕГЭ еще есть куда усложняться, perfectio interminatus est (нет предела совершенству), с газами нужно работать, работать и работать. Поэтому команду “Газы!” отменять рано. Итак, поехали!
Сегодня мы поговорим о газовых смесях, затронем понятие плотности газа (абсолютной и относительной), средней молярной массы, решим задачи: определение средней молярной массы и плотности газа по компонентам смеси и наоборот.
• Газовая смесь – смесь отдельных газов НЕ вступающих между собой в химические реакции. К смесям газов относятся: воздух (состоит из азота, кислорода, углекислого газа, водяного пара и др.), природный газ (смесь предельных и непредельных углеводородов, оксида углерода, водорода, сероводорода, азота, кислорода, углекислого газа и др.), дымовые газы (содержат азот, углекислый газ, пары воды, сернистый газ и др.) и др.
• Объемная доля – отношение объема данного газа к общему объему смеси, показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Мольная доля – отношение количества вещества данного газа к общему количеству вещества смеси газов, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Плотность газа (абсолютная) – определяется как отношение массы газа к его объему, единица измерения (г/л). Физический смысл абсолютной плотности газа – масса 1 л, поэтому молярный объем газа (22,4 л при н.у. t° = 0°C, P = 1 атм) имеет массу, численно равную молярной массе.
• Относительная плотность газа (плотность одного газа по другому) – это отношение молярной массы данного газа к молярной массе того газа, по которому она находится
• Средняя молярная масса газа – рассчитывается на основе молярных масс составляющих эту смесь газов и их объемных долей
Настоятельно рекомендую запомнить среднюю молярную массу воздуха Мср(в) = 29 г/моль, в заданиях ЕГЭ часто встречается.
Обязательно посетите страницу моего сайта “Изучаем Х-ОбХ-04. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро. Нормальные условия. Молярный объем газа. Абсолютная и относительная плотность газа. Закон объемных отношений”и сделайте конспекты по теории. Затем возьмите бумагу и ручку и решайте задачи вместе со мной.
ВАНГУЮ: чует мое сердце, что ЕГЭ по химии 2019 года устроит нам газовую атаку, а противогазы не выдаст!
Задача 1
Определить плотность по азоту газовой смеси, состоящей из 30% кислорода, 20% азота и 50% углекислого газа.
Задача 2
Вычислите плотность по водороду газовой смеси, содержащей 0,4 моль СО2, 0,2 моль азота и 1,4 моль кислорода.
Задача 3
5 л смеси азота и водорода имеют относительную плотность по водороду 12. Определить объем каждого газа в смеси.
Несколько задач со страницы моего сайта
Задача 4
Плотность по водороду пропан-бутановой смеси равна 23,5. Определите объемные доли пропана и бутана
Задача 5
Газообразный алкан объемом 8 л (н.у.) имеет массу 14,28 г. Чему равна его плотность по воздуху
Задача 6
Плотность паров альдегида по метану равна 2,75. Определите альдегид
Ну как? Пошло дело? Если туго, вернитесь к задачам и решайте их самостоятельно до тех пор, пока не щелкнет! А для стимуляции – десерт в виде еще одной задачи И.Ю. Белавина на газы. Наслаждайтесь ее решением самостоятельно!
И.Ю. Белавин, 2005, задача 202
“Сосуд емкостью 5,6 л при н.у. заполнили метаном, затем нагрели до высокой температуры, в результате чего произошло частичное разложение метана. Определите массу образовавшейся сажи, если известно, что после приведения к нормальным условиям объем полученной газовой смеси оказался в 1,6 раза больше объема исходного метана, эта газовая смесь обесцвечивает бромную воду и имеет плотность по воздуху 0,2931. (Ответ: m(C) = 0,6 г)”
Задачи И.Ю. Белавина – это крутой драйв! Попробуйте порешать, и вы откажетесь от просмотра любых ужастиков, поскольку запасетесь адреналином надолго! Но нам нужно спуститься на землю к ЕГЭ, простому и надежному, как первый советский трактор. Кстати, у меня в коллекции припасено немало сюрпризов с газовыми фишками, собранными за все годы работы и бережно хранимыми. Думаю, пришло время сказать им: “И снова здравствуйте!”, поскольку ЕГЭ с каждым годом становится “все чудесатее и чудесатее”. Но это уже совсем другая история. Читайте мои статьи – и вы подстелите соломку под свою ЕГЭшную попу.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Позвоните мне +7(903)186-74-55, приходите ко мне на курс, на бесплатные Мастер-классы “Решение задач по химии”. Я с удовольствием вам помогу.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Источник
Молярный объём и молярная масса необходимы для решения задач по химии. Давайте вспомним, что
молярный объём показывает, какой объём в литрах занимает 1 моль любого газа.
В нормальных условиях (температура 0 градусов Цельсия и давление 1 атмосфера) молярный объём равен 22,4 литра. То есть 1 моль любого газа в нормальных условиях занимает объём 22,4 литра.
Молярная показывает, сколько весит в граммах 1 моль вещества.
Если молярный объём для всех газов одинаков, то молярная масса для всех веществ разная и рассчитывается она по данным из таблицы Менделеева. Попрактикуемся?
Фото: pixabay.com
Пример 1.
Укажите молярную массу и молярный объём (н.у.) оксида азота (V).
Решение:
Формула оксида азота (V) N2O5. Определяем молярную массу. Для это смотрим в периодической таблице атомные массы азота и кислорода и вспоминаем, что молярная масса совпадает с молекулярной. Таблица нам говорит, что атомная масса азота 14, атомная масса кислорода 16. Отсюда молекулярная масса оксида азота (V): 2*14+5*16=118, это же значение имеет и молярная масса – 118 г/моль.
А вот молярный объём оксида азота (V) в нормальных условиях равен 22,4 л/моль, потому что молярный объём любого газа в нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Ответ: молярная масса оксида азота (V) 118 г/моль, молярный объём оксида азота (V) 22,4 л/моль.
Пример 2.
Произошла реакция между оксидом кальция и углекислым газом с образованием карбоната кальция. Известно, что в результате реакции образовалось 130 г карбоната кальция. Определите, сколько вступило в реакцию оксида кальция (в граммах) и углекислого газа (в литрах).
Решение:
Для начала запишем уравнение реакции. Оно выглядит так:
СаО + СО2 = СаСО3
Отметьте для себя, что согласно уравнению в реакцию вступает 1 моль оксида кальция и 1 моль углекислого газа, при образуется 1 моль карбоната кальция, то есть:
1 моль СаО + 1 моль СО2 = 1 моль СаСО3
Далее вернёмся к условию и посмотрим, что нам известно. А известно нам, что получилось 130 г карбоната кальция. Посчитаем молярную массу СаСО3 (воспользуемся данными из таблицы Менделеева): 40+12+3*16= 100 г/моль. Это означает, что 100 г вести 1 моль СаСО3. Тогда мы можем составить пропорцию:
100 г весит 1 моль СаСО3
130 г вести Х моль СаСО3
Отсюда следует, что Х=130 г*1 моль/100 г=1,3 моль. Таким образом, в результате нашей реакции образовалось 1,3 моль карбоната кальция. Вспомним, что мы писали выше.
По уравнению реакции мы увидели, что:
1 моль СаО + 1 моль СО2 = 1 моль СаСО3
Но только что мы рассчитали, что в реакции получилось 1,3 моль СаСО3. То есть в условиях задачи получается:
Х моль СаО + Х моль СО2 = 1,3 моль СаСО3
Отсюда очевидно, что в реакции приняло участие 1,3 моль СаО и 1,3 моль СО2. Но ответ нам нужен в граммах (для СаО) и литрах (для СО2). Поэтому рассчитаем молярную массу оксида кальция (из периодической таблицы): 40+16=56 г/моль. То есть 56 г весит 1 моль СаО. А у нас 1,3 моль СаО (мы это рассчитали ранее). Переведём это количество вещества в граммы: 56 г/моль*1,3 моль=72,8 г.
С объёмом углекислого газа всё проще. 1 моль углекислого газа в н.у. занимает 22,4 л. Отсюда 1,3 моль углекислого газа занимают 22,4л/моль*1,3 моль=29,12 л.
Ответ: в реакцию вступило 72,8 г оксида кальция и 29,12 л углекислого газа.
Пример 3.
Фосфор сгорел с образованием оксида фосфора (V). Известно, что фосфора взяли 15,5 г. Определите, сколько потребовалось для проведения реакции литров кислорода (н.у.) и сколько образовалось оксида фосфора (V).
Решение:
Как обычно и рекомендуют учебники химии, запишем уравнение реакции:
4Р + 5О2 = 2Р2О5.
Из реакции видно следующее:
4 моль Р + 5 моль О2 = 2 моль Р2О5. Отметим это.
Далее посчитаем, какое количество фосфора вступило в реакцию. Молярная масса фосфора 31 г/моль (из таблицы Менделеева). В условиях сказано, что в реакцию вступило 15,5 /моль. Тогда:
1 моль Р весит 31 г
Х моль Р весит 1,5 г
Отсюда Х=1 моль*15,5 г/31 г=0,5 моль. То есть в нашей реакции поучаствовало всего 0,5 моль фосфора.
Теперь вспомним, что по уравнению реакции:
4 моль Р + 5 моль О2 = 2 моль Р2О5
А в наших условиях получается так:
0,5 моль Р + Х моль О2 = Y моль Р2О5
Сначала узнаем, сколько же моль кислорода было у нас. Для этого составим пропорцию:
4 моль Р реагируют с 5 моль О2 (это из уравнения реакции)
0,5 моль Р реагируют с Х моль О2 (это у нас). Отсюда
Х=0,5 моль*5 моль/4 моль=0,625 моль. То есть в нашей реакции приняло участие 0,625 моль кислорода. Кислород – это газ, в нормальных условиях 1 моль любого газа занимает 22,4 л. Тогда 0,625 моль газа займут 0,625 моль*22,4 л/моль=14 л. Это одна часть ответа.
Снова вернёмся чуть выше, к уравнению реакции:
4 моль Р + 5 моль О2 = 2 моль Р2О5
и 0,5 моль Р + Х моль О2 = Y моль Р2О5
Х мы уже нашли. Теперь ищем Y и делаем так:
4 моль Р при сгорании образуют 2 моль Р2О5
0,5 моль Р при сгорании образуют Y моль Р2О5
Отсюда Y=0,5 моль*2 моль/4 моль=0,25 моль. То есть в нашей реакции образуется 0,25 моль оксида фосфора. Чтобы перевести это в граммы, найдём молярную массу оксида Р2О5 (из периодической таблицы): 2*31+5*16=152 г/моль. Отсюда масса образовавшегося оксида фосфора 0,25 моль*152 г/моль=38 г. Это вторая часть ответа.
Ответ: для проведения реакции понадобилось 14 л кислорода, в результате реакции образовалось 38 г оксида фосфора (V).
Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме
Источник
МОЛЬ – единица количества вещества
Определение
Моль — это такое количество вещества, которое содержит число молекул (частиц, ионов, атомов), равное числу Авогадро N$_A$=6$cdot$10$^{23}$.
Число $6,02cdot10^{23}$ называют числом Авогадро в честь итальянского химика Амедео Авогадро. Почему именно это число выбрано для определения моль? Дело в том, что ровно столько атомов содержится в 12 г изотопа углерода $mathrm{^{12}}$C. В 8-м классе вы узнали, что этот же изотоп используют для выбора атомной единицы массы.
Число Авогадро называют также постоянной Авогадро и обозначают $N_A$. Эта постоянная имеет размерность — штук на моль, или, если штуки не упоминать, моль$^{–1}$. Таким образом,
$N_A$ = $6,02cdot10^{23}$ моль$^{–1}$.
Для приближенных расчетов число Авогадро можно округлять до $6cdot10^{23}$.
Зная постоянную Авогадро, мы можем любое количество вещества выразить в моль. Если вещество содержит N молекул (или структурных единиц), то количество вещества (обозначается греческой буквой $nu$) равно:
$nu$ = $dfrac{N}{N_A}$.
Размерность количества вещества: [$nu$] = 1/моль$^{-1}$ = моль.
Наоборот, зная количество вещества в моль, можно найти число молекул:
N =$nu cdot N_A$.
Количество вещества в химии измеряется в моль и обозначается n. Ранее было принято обозначение $nu$, поэтому в данный момент в литературе можно встретить оба обозначения.
Например, 1 моль меди содержит N$_A$=6$cdot$10$^{23}$ атомов,
1 моль поваренной соли — N$_A$=6$cdot$10$^{23}$ молекул NaCl.
1 моль ионов натрия — N$_A$=6$cdot$10$^{23}$ ионов $Na^+$.
История развития понятия «моль»
Понятие «моль» появилось не так давно и не имеет физического смысла. Это искусственно введенная величина. Например, в советских учебниках вместо понятия «моль» использовалось понятие «грамм-молекула».
Амедео Авогадро — итальянский физик и химик (1776–1856 гг.).
Научные труды Авогадро посвящены различным областям физики и химии (электричество, электрохимическая теория, удельные теплоемкости, капиллярность, атомные объемы, номенклатура химических соединений и др.). В 1811 г. Авогадро выдвинул гипотезу, что в одинаковых объемах газов содержится при одинаковых температурах и давлении равное число молекул (закон Авогадро). Гипотеза Авогадро позволила привести в единую систему противоречащие друг другу опытные данные Ж. Л. Гей-Люссака (закон соединения газов) и атомистику Дж. Дальтона. Следствием гипотезы Авогадро явилось предположение о том, что молекулы простых газов могут состоять из двух атомов. На основе своей гипотезы Авогадро предложил способ определения атомных и молекулярных масс; по данным других исследователей, он впервые правильно определил атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и ряда других элементов. Авогадро первым установил точный количественный атомный состав молекул многих веществ (воды, водорода, кислорода, азота, аммиака, хлора, оксидов азота).
Молекулярная гипотеза Авогадро не была принята большинством физиков и химиков первой половины XIX в. Большинство химиков — современников итальянского ученого не могли отчетливо понять различия между атомом и молекулой. Даже Берцелиус исходя из своей электрохимической теории считал, что в равных объемах газов содержится одинаковое число атомов.
Результаты работ Авогадро как основателя молекулярной теории были признаны лишь в 1860 г. на Международном конгрессе химиков в Карлсруэ благодаря усилиям С. Канниццаро. По имени Авогадро названа универсальная постоянная (число Авогадро) — число молекул в 1 моле идеального газа. Авогадро — автор оригинального 4-томного курса физики, являющегося первым руководством по молекулярной физике, который включает также элементы физической химии.
МОЛЯРНАЯ МАССА
Определение
Молярная масса вещества $M$ — масса одного моль вещества, то есть масса $6 cdot 10^{23}$ молекул (по закону Авогадро), измеряется в г/моль.
Молярная масса серной кислоты
$M(H_2SO_4) = 1cdot 2 + 32 + 16 cdot 4=98hspace{2pt}textrm{г/моль}.$
Значения молярной и молекулярной масс численно совпадают, однако их физический смысл абсолютно разный. Поэтому можно сказать, что
Определение
Молярная масса $M$ — это количество вещества, выраженное в граммах и численно равное молекулярной массе
Хотя $M$ и $M_r$ имеют одинаковые численные значения, между ними есть два важных различия, которые надо понять и запомнить. Во-первых, молярная масса относится к одному молю вещества, тогда как относительная молекулярная масса — к одной молекуле. Во-вторых, молярная масса не является относительной величиной и, в отличие от относительной молекулярной массы, имеет размерность — г/моль. Так, молярная масса серной кислоты равна 98 г/моль, это означает, что 6$cdot$10$^{23}$ молекул серной кислоты (или 1 ее моль) весят 98 г.
Теперь становится ясным, почему для определения моль было выбрано именно число Авогадро. Только в этом случае значения молярной и относительной молекулярной масс численно совпадают, что значительно упрощает расчеты. Используя численное значение атомной единицы массы, вы можете сами проверить, что в одном грамме содержится ровно $6,02 cdot 10^{23}$ атомных единиц массы. Число Авогадро, таким образом, является коэффициентом пропорциональности для перевода молекулярной массы, выраженной в граммах, в молярную массу.
основные расчетные формулы для нахождения массы вещества
Более подробно все необходимые величины и формулы приведены в разделе «Основные типы расчетных задач. Основные понятия, моль».
$n=dfrac{m}{M}=dfrac{V}{V_m}=dfrac{N}{N_A}$
$omega_text{в-ва}=dfrac{m_text{в-ва}}{m_text{р-ра}}(cdot 100%)$
Таким образом, массу вещества можно найти, зная его количество:
$m=n cdot M hspace{3cm} m=N cdot N_A$
При решении расчетных задач с участием растворов можно найти массу растворенного вещества по следующей формуле:
$mtextrm{(в-ва)}=omega cdot mtextrm{(р-ра)}hspace{2cm} textrm{если}hspace{3pt} omega hspace{3pt} textrm{выражена в долях}$
$mtextrm{(в-ва)}=dfrac {omega cdot mtextrm{(р-ра)}} {100%}hspace{2cm} textrm{если}hspace{3pt} omega hspace{3pt} textrm{выражена в} %$
Подробнее нахождение массовой доли вещества и элемента рассматривается в теме «Массовая доля элемента. Массовая доля вещества».
Если известны масса вещества m и его молярная масса M, то можно найти количество вещества:
$nu$ = $dfrac{m}{M}$ .
Зная количество вещества, можно рассчитать его массу в граммах:
m = $nu cdot$M.
Наконец, если известны масса и количество вещества, то можно определить его молярную массу:
$M=dfrac{m}{nu}$.
Все эти формулы широко используются для химических расчетов.
Источник
Полный курс химии вы можете найти на моем сайте CHEMEGE.RU. Чтобы получать актуальные материалы и новости ЕГЭ по химии, вступайте в мою группу в ВКонтакте или на Facebook. Если вы хотите подготовиться к ЕГЭ по химии на высокие баллы, приглашаю на онлайн-курс “40 шагов к 100 баллам на ЕГЭ по химии“.
Задачи на атомистику – это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.) в гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).
Похоже, эти задачи станут дебютантами на ЕГЭ по химии-2020.
На вебинаре от составителей ЕГЭ по химии 28 апреля 2020 года в предложенных презентациях встретились именно такие задачи. Если вы не посещали этот вебинар – очень рекомендую посмотреть запись. Я выложил запись и материалы вебинара в себя в группе по ссылке.
Для решения задач на атомистику используются довольно простые идеи. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.
Например, в молекуле триоксида серы SO3 на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:
1 молекула SO3 – 1 атом серы, 3 атома кислорода
Несложно пропорцией определить, что на две молекулы триокиксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:
2 молекулы SO3 – 2 атома S, 6 атомов О
На 20 молекул триоксида:
20 молекул SO3 – 20 атомов S, 60 атомов О
А вот сколько атомов приходится на х молекуле триоксида? Это также легко определить через пропорцию:
х молекул SO3 – х атомов S, 3х атомов О
Иначе говоря, количество атомов кислорода в молекуле SO3 в три раза больше, чем количество молекул. А количество атомов серы равно количеству молекул триоксида серы. Это простая, но не всегда очевидная идея. То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.
Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль – это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц.
То есть на х моль трикосида серы приходится:
х моль SO3 – х моль атомов S, 3х моль атомов О
Представьте себе, что атомы – это элементы изделия, а молекула состоит из некоторого числа таких деталей. Таким образом, число деталей разного типа всегда больше или равно числа изделий. Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно количества молекул.
И наоборот, число молекуле триоксида серы в 3 раза меньше ,чем число атомов кислорода в составе SO3. И число молекул равно количеству атомов серы.
Например, на х моль атомов серы приходится х моль молекул SO3.
Научиться решать задачи на атомистику не очень сложно. В ЕГЭ по химии атомистика станет, скорее всего, лишь частью более сложной комплексной задачи 34. Но я бы рекомендовал не пытаться сразу решать задачи на атомистику уровня ЕГЭ по химии. Занимаясь в спортзале, вы же не пытаетесь на первой тренировке поднять сразу тяжелую штангу. Точнее, попытаться вы можете, но последствия будут плачевными.
Для начала сделайте разминку возьмите простые задачи, чтобы освоить основные приемы и понять логику решения таких заданий. А после легких задач можно постепенно перейти к более сложным. Именно в таком порядке и расположены задачи в данной подборке “Атомистика”, которые позволяют понять, как именно удобно работать с такими заданиями.
Публикую подборку задач, в которых используются идеи атомистики. Все задачи взяты из сборника С.А. Пузакова, В.А. Попкова «Пособие по химии. Вопросы. Упражнения. Задачи». В скобках я привожу нумерацию этих задач в задачнике.
1. (66) В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли веществ в такой смеси.
Пусть n (количество вещества) (Cu2O) = х моль, n(CuO) = y моль, тогда:
количество вещества атомов меди в первом оксиде n1(Cu) = 2х моль, во втором оксиде: n2(Cu) = у моль
количество вещества атомов кислорода в первом оксиде n1(О) = х моль, во втором оксиде: n2(О) = у моль
общее количество вещества атомов меди: n(Cu) = (2x + y) моль, атомов кислорода: n(O) = (x + y) моль.
По условию задачи их отношение равно как 4 : 3, т. е. (2x + y) / (x + y) = 4 / 3.
Преобразуя приведённое выше равенство, получаем y = 2x.
Выразим через х массы соединений:
m(Cu2O) = n(Cu2O) * M(Cu2O) = (144x) г;
m(CuO) = n(CuO) * M(CuO) = 80 * у = 80 * 2x = (160x) г
Масса смеси двух оксидов будет равна:
m(смеси) = (144x + 160x) г = (304x) г
Теперь рассчитываем массовую долю оксидов в смеси:
ω(Cu2O) = m(Cu2O) / m(смеси) = 144x / 304x = 0.4737 (47.37%)
ω(CuO) = m(CuO) / m(смеси) = 160x / 304x = 0.5263 (52.63%)
Ответ: ω(CuO) = 52,6%, ω(Cu2O) = 47,4%
2. (67) В смеси двух хлоридов железа на 5 атомов железа приходится 13 атомов хлора. Вычислите массовые доли веществ в такой смеси.
Железо образует два устойчивых хлорида: FeCl2 и FeCl3.
Пусть n(FeCl2) = х моль, n(FeCl3) = y моль, тогда:
количество вещества атомов железа в первом хлориде n1(Fe) = х моль, во втором хлориде: n2(Fe) = у моль,
количество вещества атомов хлора в первом хлориде n1(Cl) = 2х моль, во втором хлориде: n2(Сl) = 3у моль,
общее количество вещества атомов железа: n(Fe) = (x + y) моль, атомов хлора: n(Cl) = (2x + 3y) моль.
По условию задачи их отношение равно как 5 : 13, т. е. (x + y) / (2x + 3y) = 5 / 13.
Преобразуя приведённое выше равенство, получаем y = 1,5x.
Выразим через х массы соединений:
m(FeCl2) = n(FeCl2) * M(FeCl2) = (127x) г;
m(FeCl3) = n(FeCl3) * M(FeCl3) = 162,5 * у = 162,5 * 1,5x = (243,75x) г
Масса смеси двух хлоридов будет равна:
m(смеси) = (127x + 243,75x) г = (370,75x) г
Теперь рассчитываем массовую долю хлоридов в смеси:
ω(FeCl2) = m(FeCl2) / m(смеси) = 127x / 370,75x = 0,343 (34,3%)
ω(FeCl3) = m(FeCl3) / m(смеси) = 243,75x / 370,75x = 0,657 (65,7%)
Ответ: ω(FeCl2) = 34,3%, ω(FeCl3) = 65,7%
3. (70) В каком молярном соотношении были смешаны карбид кальция и карбонат кальция, если массовая доля углерода в полученной смеси равна 25%?
Формулы карбида и карбоната кальция: CaC2 и CaCO3.
Пусть n(CaC2) = х моль, n(CaCO3) = y моль, тогда:
количество вещества атомов углерода в карбиде кальция n1(С) = 2х моль, в карбонате: n2(С) = у моль,
общее количество вещества атомов углерода: n(С) = (2x + y) моль.
масса атомов углерода: m(С) = 12(2x + y) г.
Выразим через х массы соединений:
m(CaC2) = n(CaC2) * M(CaC2) = (64x) г;
m(CaCO3) = n(CaCO3) * M(CaCO3) = 100у г
Масса смеси двух веществ будет равна:
m(смеси) = (64x + 100у) г
Теперь записываем выражение для массовой доли атомов углерода в смеси:
ω(C) = m(C) / m(смеси)
0,25 = 12(2x + y) / (64x + 100у)
Преобразуем выражение, выражаем х через у:
х = 1,625у
Это и есть искомое молярное соотношение карбида кальция и карбоната кальция:
n(CaC2)/ n(CaCO3) = х/у = 1,625
Ответ: n(CaC2)/ n(CaCO3) = 1,625
Ответ: n(CaC2)/ n(CaCO3) = 1,625
4. (71) В каком молярном соотношении были смешаны гидросульфит натрия и гидросульфид натрия, если массовая доля серы в полученной смеси равна 45%?
Ответ: n(NaHS)/ n(NaHSO3) = 2,18
5. (72) Какую массу сульфата калия следует добавить к 5,5г сульфида калия, чтобы в полученной смеси массовая доля серы стала равной 20%?
Ответ: 31,3 г
6. (73) В смеси нитрата аммония и нитрата свинца (II) массовая доля азота равна 25%. Вычислите массовую долю свинца в этой смеси.
Ответ: 23,6%
7. (74) В смеси нитрата аммония и нитрата бария массовая доля азота равна 30%. Вычислите массовую долю нитрат-ионов в смеси.
Ответ: 71,3%
8. (75) В смеси двух оксидов углерода на 5 атомов углерода приходится 7 атомов кислорода. Вычислите объемную долю более тяжелого оксида в этой смеси
Ответ: φ(СO2) = 40%
9. (619) Через 13,1 г смеси бромида калия и иодида калия, в которой массовая доля брома равна 24,5%, пропустили смесь хлора и брома, в результате чего получилась смесь двух солей, в которой массовая доля брома равна 57%. Вычислите массу смеси галогенов, вступившую в реакцию.
Решение:
Масса брома в исходной смеси равна:
m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 13,1·0,245 = 3,21 г
Количество вещества атомов брома:
n(Br) = m/M = 3,21 г/80 г/моль = 0,04 моль
Количество вещества бромида калия:
n(KBr) = n(Br) = 0,04 моль
Масса этого образца бромида калия:
m(KBr) = n·M = 0.04 моль·119 г/моль = 4,77 г
Масса йодида калия:
m(KI) = m(смеси) – m(KBr) =13,1 – 4,77 = 8,33 г
Количество вещества йодида калия:
n(KI) = m/M = 8,33 г/166 г/моль = 0,05 моль
По условию задачи, смесь йодида калия и бромида калия вступила в реакцию не полностью, но в конечной смеси осталось только две соли. При этом йодид калия, скорее всего, вступил в реакцию полностью, так как иначе конечная смесь будет содержать более двух солей.
Предположим, что сначала прореагируют наиболее активные окислитель и восстановитель – йодид калия и хлор:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
Если весь йодид калия вступил в эту реакцию, то в конечной смеси присутствуют только исходный бромид калия и образовавшийся хлорид калия. Количество хлорида калия:
n(KCl) = n(KI) = 0,05 моль
m(KI) = n·M = 0,05 моль·166 г/моль = 8,3 г
Массовая доля брома в такой смеси:
ω(Br) = m(Br) / m(смеси) = 3,21 г / (8,3 г + 4,77) = 0,2469 или 24,69%, что не соответствует условию задачи.
Следовательно, йодид калия реагирует не только с хлором, но и с бромом:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
2KI + Br2 = 2KBr + I2
Пусть с хлором прореагировало х моль йодида калия, тогда с бромом 0,05-х моль
Тогда образуется х моль хлорида калия и 0,05-х моль бромида калия.
Масса образовавшегося хлорида калия:
m(KCl) = n·M = x моль·74,5 г/моль = 74,5x г
Бромида калия:
m2(KBr) = n·M = (0,05-х) моль·119 г/моль = (5,95 – 119x) г
Масса конечной смеси солей:
mсмеси = mисх(KBr) + m2(KBr) + m(KCl) = 4,77 г + (5,95 – 119x) г + 74.5х = (10,72 – 44,5х) г
Количество атомов брома в конечной смеси:
n(Br) = 0,04 моль + (0,05 – х) моль = (0,09 – х) моль
Масса атомов брома:
m(Br) = n·M = (0,09 – х) моль·80 г/моль = (7,2 – 80х) г
Массовая доля брома в конечной смеси:
ω(Br) = (7,2 – 80х) / (10,72 – 44,5х) = 0,57
Решаем полученное уравнение, находим х:
х = 0,02 моль
Количество вещества и масса хлора, который вступил в первую реакцию:
n(Cl2) = 0,5х = 0,5·0,02 = 0,01 моль
m(Cl2) = n·M = 0,01·71 г/моль = 0,71 г
Количество вещества брома, который вступил во вторую реакцию:
n(Br2) = n·M = 0,5(0,05 – 0,02) моль = 0,015 моль
Масса брома:
m(Br2) = n·M =0,015 моль·160 г/моль = 2,4 г
Масса смеси галогенов, которые прореагировали с йодидом калия:
m(смеси) = m(Cl2) + m(Br2) = 0,71 г + 2,4 г = 3,11 г
Ответ: 3,11 г
10. (620) Через смесь натрия и бромида калия, в которой массовая доля брома равна 60%, пропустили хлор, в результате чего масса брома в смеси солей оказалась в 2 раза меньше, чем в исходной смеси. Вычислите массовую долю брома в полученной смеси солей.
Решение:
Примем массу исходной смеси за 100 г, тогда масса брома в исходной смеси равна:
m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 100·0,6 = 60 г
Количество вещества атомов брома:
n(Br) = m/M = 60 г/80 г/моль = 0,75 моль
Количество вещества бромида калия:
n(KBr) = n(Br) = 0,75 моль
Масса этого образца бромида калия:
m(KBr) = n·M = 0,75 моль·119 г/моль = 89,25 г
Масса натрия:
m(Na) = m(смеси) – m(KBr) =100 – 89,25 = 10,75 г
Количество вещества натрия:
n(Na) = m/M = 10,75 г/23 г/моль = 0,467 моль
Поскольку масса брома в смеси уменьшилась в два раза, в реакцию вступила половина исходного бромида калия, то есть 0,375 моль KBr. При этом натрий прореагировал полностью, так как, по условию, образовалась смесь солей:
2Na + Cl2 = 2NaCl
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
В первой реакции образовался хлорид натрия:
n(NaCl) = n(Na) = 0,467 моль
m(NaCl) = n·M = 0,467 моль ·58,5 г/моль = 27,32 г
Во второй образовался хлорид калия:
n(KCl) = 0,5·n(KBr) = 0,375 моль
m(KCl) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 27,94 г
И остался бромид калия:
mост(KBr) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 44,625 г
В конечной смеси масса брома равна:
mост(Br) = n·M = 0,375 моль ·80 г/моль = 30 г
Масса конечной смеси:
mсм = mост(KBr) + m(KCl) + m(NaCl) = 44,625 г + 27,94 г + 27,32 г = 99,89 г
Массовая доля брома в конечной смеси солей:
ω(Br) = mост(Br)=/mсм = 30 г/99,89 г = 0,30 или 30%
Ответ: ω(Br) = 30%
Ответ: 30%
11. (621) К смеси калия и иодида натрия, в которой массовая доля калия равна 40%, добавили бром, в результате чего масса йода в полученной смеси солей уменьшилась в 5 раз по сравнению с исходной. Вычислите массовую долю йода в полученной смеси солей.
Ответ: 6,08%
12. (827) Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота равнялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кислоты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.
Ответ: 5,97 г.
13. (828) К 1,59%-му раствору карбоната натрия добавили по каплям 40 г 3,78%-го раствора азотной кислоты; в результате в образовавшемся растворе число атомов азота оказалось в 2 раза больше числа атомов углерода. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
Ответ: 1,28% NaNO3, 0,631 NaHCO3.
14. (855)Через 15 г 9,45%-го раствора азотной кислоты пропустили аммиак; в результате в образовавшемся растворе массовая доля азота оказалась равной 3,5%. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.
Ответ: 2,82% HNO3, 8,21% NH4NO3.
15. (951) К смеси фосфата натрия, дигидрофосфата натрия и гидрофосфата натрия общей массой 15 г (молярное соотношение солей в порядке перечисления 3:2:1) добавили 100 г 4%-го раствора гидроксида натрия. Установите количественный состав раствора (в массовых долях).
Ответ: w(Na3PO4) = 14,7%, w(NaOH) = 34,3%.
16. (952) К 2 г смеси гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия, в которой массовая доля фосфора равна 20%, добавили 20 г 2%-го раствора фосфорной кислоты. Вычислите массовые доли всех веществ в получившемся растворе.
Ответ: w(KH2PO4) = 9,05%, w(K2HPO4) = 1,87%.
17. (992) В смеси карбида алюминия и карбида кальция число атомов алюминия равно числу атомов кальция. При гидролизе этой смеси выделяется 1,12 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массу исходной смеси карбидов.
Ответ: 2,86 г
18. (1007) Смесь карбоната стронция и гидрокарбоната аммония общей массой 12 г, в которой масса атомов углерода в 12 раз больше массы атомов водорода, добавили к избытку 10%-го раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка и объем выделившегося газа (н.у.)
Ответ: 2 л, 13,2 г
19. (1009) Какой объем газа (н.у.) выделится при добавлении к 20 г 20%-го раствора серной кислоты 20 г смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия с одинаковым числом атомов калия и водорода?
Ответ: 0,914 л.
20. (1021) В смеси сульфита кальция и гидрокарбоната кальция число атомов кальция в 6 раз больше числа атомов серы. Вычислите плотность по воздуху газовой смеси, образующейся при обработке этой смеси избытком разбавленного раствора серной кислоты.
Ответ: 1,58
21. (1059) Массовая доля калия в растворе, содержащем силикат калия и сульфат калия, равна 0,909%, а масса серы равна массе кремния. К этому раствору добавили в 4 раза меньшую массу соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 1,46%. Вычислите, во сколько раз масса серы оказалась больше массы кремния в образовавшемся растворе.
22. (1162) Смесь натрия с другим щелочным металлом поместили в воду. По окончании реакции воду полностью испарили. Массовая доля кислорода в полученной смеси веществ оказалась равной 50%. Вычислите массовые доли веществ в полученной смеси.
Ответ: w(NaOH) =62,5%, w(LiOH) = 37,5%
23. (1215) В смеси оксида ванадия (V) и оксида ванадия (III) массовая доля кислорода равна 40%. Какое количество вещества алюминия понадобится для полного восстановления ванадия из 100 г этой смеси?
Ответ: 1,67 моль
Как видите, это не такие уж страшные задачи, и научиться решать их вполне реально.
Источник