решение (1). 1. Кипение воды протекает без изменения химического состава веществ это фазовый переход воды из жидкого состояния в газообразное, т е.

• Название: 1. Кипение воды протекает без изменения химического состава веществ это фазовый переход воды из жидкого состояния в газообразное, т е.
• Дата: 08.12.2020
• Размер: 1.96 Mb.
• Имя файла: решение (1).doc
• Тип: Документы; #158359
• страница: 7 из 15

1.8 Стехиометрические расчеты

211. а) FeO - возьмем 1 моль оксида, тогда его масса m(FeO) = n*M = 1*72 = 72 г. Содержание железа и кислорода в оксиде n(Fe) = n(O) = 1 моль.

m(Fe) = n*M = 1*56 = 56 г. w%(Fe) = m(Fe)*100%/m(FeO) = 56*100%/72 = 77.78 %

m(O) = n*M = 1*16 = 16 г. w%(O) = m(O)*100%/m(FeO) = 16*100%/72 = 22.22 %

б) Fe₂O₃- возьмем 1 моль оксида, тогда его масса m(Fe₂O₃) = n*M = 1*160 = 160 г. Содержание железа и кислорода в оксиде n(Fe) = 2 моль, n(O) = 3 моль.

m(Fe) = n*M = 2*56 = 112 г. w%(Fe) = m(Fe)*100%/m(Fe₂O₃) = 112*100%/160 = 70%

m(O) = n*M = 3*16 = 48 г. w%(O) = m(O)*100%/m(Fe₂O₃) = 48*100%/160 = 30%

212. KMnO₄ - возьмем 1 моль соли, тогда её масса m(KMnO₄) = n*M = 1*158 = 158 г. Содержание калия, марганца и кислорода: n(K) = 1 моль, n(Mn) = 1 моль, n(O) = 4 моль.

m(K) = n*M = 1*39=39 г. w%(K) = m(K)*100%/m(KMnO₄) = 39*100%/158 = 24.7%

m(Mn) = n*M = 1*55 = 55 г. w%(Mn) = m(Mn)*100%/m(KMnO₄) = 55*100%/158 = 34.8%

m(O) = n*M = 4*16 = 64 г. w%(O) = m(O)*100%/m(KMnO₄) = 64*100%/158 = 40.5%

213. а) NH₃ - возьмем 1 моль аммиака, тогда его масса m(NH₃)=n*M=1*17=17 г. Содержание азота и водорода: n(N)=1 моль, n(H)=3 моль.

m(N)=n*M=1*14=14 г. w%(N)=m(N)*100%/m(NH₃) =14*100%/17=82.4%

m(H)=n*M=3*1=3 г. w%(H)=m(H)*100%/m(NH₃) =3*100%/17=17.6%

а) N₂H₄ - возьмем 1 моль гидразина, тогда его масса m(N₂H₄)=n*M=1*30=30 г. Содержание азота и водорода: n(N)=2 моль, n(H)=4 моль.

m(N)=n*M=1*14=14 г. w%(N)=m(N)*100%/m(NH₃) =14*100%/17=82.4%

m(H)=n*M=3*1=3 г. w%(H)=m(H)*100%/m(NH₃) =3*100%/17=17.6%

214. Сульфат натрия Na₂SO₄. Возьмем один моль соли. В одном моль соли содержится 2 моль натрия, один моль серы и 4 моль кислорода.

m(Na₂SO₄)=n*M=1*142=142 г.

m(Na)=n*M=2*23=46 г. w%(Na) = m(Na)*100%/m(Na₂SO₄) = 46*100/142 = 32.4 %

m(S)=n*M=1*32=32 г. w%(S) = m(S)*100%/m(Na₂SO₄) = 32*100/142 = 22.5 %

m(O)=n*M=4*16=64 г. w%(O) = m(O)*100%/m(Na₂SO₄) = 64*100/142 = 45.1 %

215. Обезвоженные хромокалиевые квасцы: KCr(SO₄)₂ Возьмем один моль соли. В одном моль соли содержится 1 моль калия, 1 хрома, 2 моль серы и 8 моль кислорода.

m(KCr(SO₄)₂)=n*M=1*283=283 г.

m(K)=n*M=1*39=39 г. w%(K) = m(K)*100%/m(KCr(SO₄)) = 39*100/283 = 13.8 %

m(Cr)=n*M=1*52=52 г. w%(Cr) = m(Cr)*100%/m(KCr(SO₄)) = 52*100/283 = 18.4 %

m(S)=n*M=2*32=64 г. w%(S) = m(S)*100%/m(KCr(SO₄)) = 64*100/283 = 22.6 %

m(O)=n*M=8*16=128 г. w%(O) = m(O)*100%/m(KCr(SO₄)) = 128*100/283 = 45.2 %

216. w%(H) = 5.882 %, w%(O) = 100-5.882 = 94.118 %. D_{воздуху} = 1.1724. Молярная масса вещества равна: M(H_xO_y) = D_{воздуху}*M(воздуха) = 1.1724*29 = 34 г/моль. Возьмем один моль вещества: его масса равна 34 грамма, следовательно -

m(H) = 34*5.882%/100% = 2 г. n(H) = m/M = 2/1 = 2 моль.

m(О) = 34*94.118%/100% = 32 г. n(О) = m/M = 32/16 = 2 моль. Следовательно, это Н₂О₂.

217. w%(As) = 75.76 %, w%(O) = 100-75.76 = 24.24 %. D_{воздуху} = 13.65. Молярная масса вещества равна: M(As_xO_y) = D_{воздуху}*M(воздуха) = 13.65*29 = 395.85 г/моль. Возьмем один моль вещества: его масса равна 395.85 грамма, следовательно -

m(As) = 395.85*75.76%/100% = 300 г. n(As) = m/M = 300/75 = 4 моль.

m(О) = 395.85*24.24%/100% = 96 г. n(О) = m/M = 96/16 = 6 моль.

Следовательно, это As₄О₆.

218. w%(B) = 78.2 %, w%(H) = 100-78.2 = 21.8 %. Так как масса одного литра этого газа равна массе одного литра азота, то молекулярные массы этих газов также равны: M(B_xH_y) = M(N₂) = 28 г/моль. Возьмем один моль B_xH_y: его масса равна 28 г., следовательно -

m(B) = 28*78.2%/100% = 22 г. n(B) = m/M = 22/11 = 2 моль.

m(H) = 28*21.8%/100% = 6 г. n(H) = m/M = 6/1 = 6 моль.

Следовательно, это B₂H₆.

219. w%(C) = 80 %, w%(H) = 20 %. D_H = 15. Молярная масса вещества равна: M(C_xH_y) = D_H*M(H₂) = 15*2 = 30 г/моль. Возьмем один моль вещества: его масса равна 30 грамм, следовательно -

m(C) = 30*80%/100% = 24 г. n(C) = m/M = 24/12 = 2 моль.

m(H) = 30*20%/100% = 6 г. n(H) = m/M = 6/1 = 6 моль.

Следовательно, это C₂H₆.

220. w%(C) = 92.3 %, w%(H) = 7.7 %.

V = 1л, m = 1.17г, M(C_xH_y) = m/n = m*V_м/V = 1.17*22.4/1 = 26 г/моль.

Возьмем один моль вещества: его масса равна 26 грамм, следовательно -

m(C) = 26*92.3%/100% = 24 г. n(C) = m/M = 24/12 = 2 моль.

m(H) = 26*7.7%/100% = 2 г. n(H) = m/M = 2/1 = 2 моль.

Следовательно, это C₂H₂.

б) V = 1л, m = 3.51г, M(C_xH_y) = m/n = m*V_м/V = 3.51*22.4/1 = 78 г/моль.

Возьмем один моль вещества: его масса равна 26 грамм, следовательно -

m(C) = 78*92.3%/100% = 72 г. n(C) = m/M = 72/12 = 6 моль.

m(H) = 78*7.7%/100% = 6 г. n(H) = m/M = 6/1 = 6 моль.

Следовательно, это C₆H₆.

221. CaCO₃ = CaO + CO₂. m(CaO) = 280 кг. n(CaO) = m/M = 280000/56 = 5000 моль. Согласно уравнению реакции, n(CaCO₃) = n(CaO) = 5000 моль. m(CaCO₃) = n*M=5000*100= 500кг.

222. CaCO₃^.MgCO₃ = CaO + MgO + 2CO₂. m(доломита) = 920г. n(доломита) = m/M = 920/184 = 5 моль. Согласно уравнению реакции, n(CO₂) = 2n(доломита) = 2*5 = 10 моль. V(CO₂) = V_м(CO₂)*n(CO₂) = 22.4*10 = 224 литра.

223. FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S ; 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

V(O₂) = 306л., n(O₂) = V/V_м = 306/22.4 = 13.66моль. n(H₂S) = 2/3n(O₂) = 9.11моль. n(FeS) = n(H₂S). m(FeS) = n*M = 9.11*88 = 801г.

224. Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ V(H₂) = 280мл. n(H₂) = V/V_м = 0.28/22.4 = 0.0125моль. Согласно уравнению реакции, n(Zn) = n(ZnCl₂) = n(H₂). Масса израсходованного цинка - m(Zn) = n*M = 0.0125*65.4 = 0.8175г. Масса образовавшегося хлорида цинка - m(ZnCl₂) = n*M = 0.0125*136 = 1.7г.

225. BaCl₂ + 2AgNO₃ = Ba(NO₃)₂ + 2AgCl. m(AgCl) = 287г. n(AgCl) = m/M = 287/143.5 = 2моль. Согласно уравнению реакции, n(AgNO₃) = n(AgCl), следовательно, m(AgNO₃) = n*M = 2*170 = 340г.

226. KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O. m(KOH) = 10г. - n(KOH) = m/M = 10/56 = 0.18моль, m(HNO₃) = 10г. - n(HNO₃) = m/M = 10/63 = 0.16моль. В избытке находится гидроксид калия, n_изб(KOH) = 0.18 - 0.16 = 0.02моль. m_изб(KOH) = n_изб*M = 0.02*56 = 1.12г.

227. 2NaOH + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O. m(NaOH) = 9г. n(NaOH) = m/M = 9/40 = 0.225моль. m(H₂SO₄) = 10г. n(H₂SO₄)= m/M = 10/98 = 0.102моль. На реакцию с 0.102 моль серной кислоты, согласно уравнению реакции, требуется 2*0.102 = 0.204 моль NaOH. Следовательно в избытке находится щелочь, и среда раствора будет щелочной.

228. HCl + NH₃ = NH₄Cl. m(HCl) = 7.3; n(HCl) = m/M = 7.3/36.5 = 0.2моль. m(NH₃) = 4.0г. n(NH₃) = m/M = 4/17 = 0.24г. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в равных количествах, следовательно, в избытке находится аммиак. n(HCl) = n(NH₄Cl). m(NH₄Cl) = n*M = 0.2*53.5 = 10.7г.

Не прореагировало 0.24-0.2 = 0.04 моль аммиака - m(NH₃) = n*M = 0.04*17 = 0.68г.

229. FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl. Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении 1 к 3, следовательно, с 0.20 моль хлорида железа будет взаимодействовать 3*0.2 = 0.6 моль щелочи. Щелочь находится в недостатке. Израсходуется 0.24/3 = 0.08 моль FeCl₃ и образуется такое же количество Fe(OH)₃. Останется 0.2 - 0.08 = 0.12 моль FeCl₃.

230. S + O₂ = SO₂. m(S) = 8 г. n(S) = m/M = 8/32 = 0.25 моль. V(O₂) = 30 литров. n(O₂) = V/V_м = 30/22.4 = 1.14 моль. Из уравнения реакции видно, что сера находится в недостатке. После реакции останется кислород в количестве 1.14 - 0.25 = 0.89 моль. V(O₂) = n*V_м = 0.89*22.4 = 20 литров.

231. CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O. V(CO₂) = 571.2л. n(CO₂) = V/V_м = 571.2/22.4 = 25.5 моль. Согласно уравнению реакции, n(CaCO₃) = n(CO₂). m(CaCO₃) = n*M = 25.5*100 = 2550 г. С учетом примесей масса известняка будет равна 2550*100%/85% = 3000 г.

232. m(Fe₂O₃) = 2т. Масса чистого оксида составляет m = 2000000*94%/100% = 1880000 г. n(Fe₂O₃) = m/M = 1880000/160 = 11750 моль. Из одного моль оксида можно получить два моль железа. m(Fe) = 2*n(Fe₂O₃)*M(Fe) = 2*11750*56 = 1316000 = 1,32 тонны.

233. Объем смеси 1 м³.

V(H₂) = 1*50%/100% = 0.5 м³, n(H₂) = V/V_м = 0.5*10³/22.4 = 22.3 моль.

V(СH₄) = 1*35%/100% = 0.35 м³, n(СH₄) = V/V_м = 0.35*10³/22.4 = 15.6 моль.

V(СО) = 1*8%/100% = 0.08 м³, n(СО) = V/V_м = 0.08*10³/22.4 = 3.6 моль.

V(С₂H₄) = 1*2%/100% = 0.02 м³, n(С₂H₄) = V/V_м = 0.02*10³/22.4 = 0.9 моль.

H₂ + O₂ = 2H₂O На сжигание водорода потребуется n(O₂)= 1/2n(H₂) = 22.3/2 = 11.15 моль

СH₄ + 2O₂ = 2H₂O+ СO₂ На сжигание метана потребуется n(O₂)= 2n(СH₄) = 15.6*2 = 31.2 моль

2СО + O₂ = 2СО₂ На сжигание СО потребуется n(O₂)= 1/2n(СО) = 3.6/2 = 1.8 моль

С₂H₄ + 3O₂ = 2H₂O + 2СО₂ На сжигание С₂Н₄ потребуется n(O₂)= 3n(С₂H₄) = 0.9*3 = 2.7 моль

Всего будет затрачено 11.15 + 31.2 + 1.8 + 2.7 = 46.85 моль кислорода. V(O₂) = n*V_м = 46.85*22.4 = 1049.44 литров. V(воздуха) = V(O₂)*100%/21% = 4997.3 литров = 5м³.

234. FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S. m(FeS) = 500г. n(FeS) = m/M = 500/88 = 5.7 моль. Согласно уравнению реакции из 5.7 моль сульфида железа можно получить 5.7 моль сероводорода. Однако, образовалось n(H₂S) = V/V_м = 112/22.4 = 5 моль. Выход реакции В = 5*100%/5.7 = 87.7%.

235. 3О₂ = 2О₃. В 100 литрах воздуха содержится V(O₂) = 100*21%/100% = 21 литр. n(O₂) = V/V_и = 21/22.4 = 0.9375 моль. Согласно уравнению реакции, n(O₃) = 2/3n(O₂) = 2*0.9735/3 = 0.625 моль. V(O₃) = 0.625*22.4 = 14 литров. Выход реакции равен В = 1.4*100%/14 = 10%.

236. Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂. n(H₂) = 6.272/22.4 = 0.28 моль. Согласно уравнению реакции, n(Zn) = n(H₂). Масса чистого цинка равна m(Zn) = n*M = 0.28 * 65.4 = 18.3 г. Масса примесей в цинке m = 20.4 - 18.3 = 2.1. Следовательно, содержание примесей w%(примесей) = 2.1*100%/20.4 = 10.3%.

237. С + О₂ = СО₂. n(CO₂) = V/V_м = 5.3*10³/22.4 = 236.6 моль. Согласно уравнению реакции, n(С) = n(СО₂). Масса чистого углерода m(С) = n*M = 236.6*12 = 2,84 кг. Содержание углерода в угле w%(C) = 2.84*100%/3 = 95%.

238. CaCO₃^*MgCO₃ = CaO + MgO + 2CO₂. n(СО₂) = V/V_м = 21/22.4 = 0.9375 моль. Согласно уравнению реакции, n(доломита) = 1/2n(CO)₂ = 0.9375/2 = 0.469 моль. m(доломита) = n*M = 0.469*184 = 86.25 г. Масса примесей в доломите составляет m = 100 - 86.25 = 13.75 г. w%(примесей) = 13.75*100%/100 = 13.75%.

239. 4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂. Найдем количество образовавшегося сернистого газа: n(SO₂) = V/V_м = 3500*10³/22.4 = 156250 моль. Согласно уравнению реакции, n(FeS₂) = 1/2n(SO₂) = 156250/2 = 78125 моль. m(FeS₂) = n*M = 78125*120 = 9375 кг = 9.4 тонн. Содержание пирита в руде - w%(FeS₂) = 9.4*100%/100 = 9.4%.

240. Обозначим массу алюминия - х, массу магния - у. х + у =12 г. Уравнение Менделеева-Клайперона: . Количество выделившегося водорода равно: n(H₂) = PV/RT = 100.7*14.4/(8.31*(23+273)) = 0.6 моль.

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂. n₁(H₂) = n(Mg) m/M = y/24

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂. n₂(H₂) = 3/2n(Al) = m/M = x/27

y/24 + x/27 = 0.6 (y = 12 - x), следовательно, (12 - х)/24 + х/27 = 0.6, откуда х=5.9. m(Mg) = 5.9 г. m(Al) = 12 - 5.9 = 6.1 г. Содержание металлов в сплаве равно: w%(Mg) = 5.9*100%/12 = 49.1%, w%(Al) = 100% - 49.2% = 50.2%.

241.Стандартной энтальпией образования (∆H^o_f) называют тепловой реакции образования одного моля химического соединения из простых веществ, устойчивых при данных условиях. S + O₂ = SO₂. n(S) = m/M = 10/32 = 0.3125 моль.

∆H^o_f(SO₂) = -Q/n = 92.8/0.3125 = -296.96 кДж/моль. Справочное значение -296.9 кДж/моль

242. Н₂ + 1/2О₂ = Н₂О. n(Н₂) = V/V_м = 2.24/22.4 = 0.1 моль. ∆H^o_f(Н₂О) = -Q/n = 28.6/0.1 = -286 кДж/моль. Образовалась вода в жидком состоянии.

243. Ca + F₂ = CaF₂. n(Са) = m/M = 2/40 = 0.05 моль.

∆H^o_f(CaF₂) = -Q/n = 61/0.05 = 1220 кДж/моль. Ошибка опыта равна (1220-1214.6)/1214.6 = 0.0044 = 0.44%

244. 2Al + 3/2O₂ = Al₂O₃. ∆H^o_f(Al₂О₃) = -Q/n, следовательно, n(Al₂O₃) = 1676/838 = 2 моль. Согласно уравнению реакции, n(Al) = 2n(Al₂O₃) = 4 моль, n(O₂) = 3/2n(Al₂O₃) = 3 моль. m(Al) = n*M = 4*27 = 108 г. V(O₂) = 3*22.4 = 67.2 л.

245. Ca + 1/2O₂ = CaO + Q. Q = - ∆H^o_f * n. ∆H^o_f(CaO) = -635.5 кДж/моль. n(Ca) = m/M = 200/40 = 5 моль. Q = 635.5*5 = 3177.5 кДж.

246. H₂ + Br₂ = 2HBr + Q. Q = - ∆H^o_f * n. ∆H^o_f(HBr) = -36.3 кДж/моль. n(H₂) = V/V_м = 560/22.4 = 25 моль. n(Br₂) = m/M = 500/80 = 6.25 моль. Бром находится в недостатке, поэтому расчет ведем по брому: Q = 36.3*6.25 = 227 кДж.

247. Закон Лавуазье-Лапласа: тепловой эффект реакции равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ. Например: Тепловой эффект реакции CaCO₃ = CaO + CO₂ запишется как ∆H^o_Р = ∆H^o(CaO) + ∆H^o(CO₂) - ∆H^o(CaCO₃) = -635.5 - 393.5 + 1206.9 = 177.9 кДж/моль. Закон Лавуазье-Лапласа следует из закона Гесса (тепловой эффект реакции зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути процесса, т.е. от числа и характера промежуточных стадий), поэтому его называют следствием закона Гесса.