Издательство томского университета (стр. 15 из 20)
M (Fe) = 56 г/моль
M (Cu) = 63,5 г/моль
Найти:
m (Fe)
Решение:
Запишем уравнение реакции:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu.
Рассчитаем, насколько изменилась масса пластины в ходе реакции:
Dm = m (пластины,2) - m (пластины,1) = 15,75 - 15 = 0,75 (г).
Рассчитаем изменение молярной массы (оно равно изменению массы при взаимодействии 1 моль веществ):
DM = M (Cu) - M (Fe) = 63,5 - 56 = 7,5 (г/моль).
Определим массу растворившегося железа:
(г).Ответ: m (Fe) = 5,6 г.
Пример 5.
Средством первой помощи при ожоге белым фосфором служит мокрая повязка, пропитанная 5 %-ным раствором CuSO4; раствор CuSO4 рекомендуется и для тушения горящего белого фосфора. Напишите уравнение химической реакции, благодаря которой белый фосфор «обезвреживается».
Решение:
Запишем уравнение реакции взаимодействия фосфора с раствором сульфата меди:
2P + 5CuSO4 + 8H2O = 2H3PO4 + 5Cu + 5H2SO4.
В результате реакции образуется фосфорная кислота и белый фосфор «обезвреживается».
Пример 6.
При нейтрализации 250 г водного раствора фенола и уксусной кислоты потребовалось 44,25 мл 12 %-ного раствора едкого натра (плотность равна 1,13 г/см3), а при действии на то же количество смеси избытка бромной воды выпало 16,55 г осадка. Определите (в процентах по массе) содержание уксусной кислоты в растворе.
Дано:
m (смеси) = 250 г
V (p-pa) = 44,25 мл
w (NaOH) = 12 %
r = 1,13 г/мл
m (осадка) = 16,55 г
M (C6H2Br3OH) = 331 г/моль
M (C6H5OH) = 94 г/моль
M (CH3COOH) = 60 г/моль
M (NaOH) = 40 г/моль
Найти:
w (CH3COOH)
Решение:
Запишем уравнения протекающих реакций:
С6Н5OH + NaOH = C6H5ONa + H2O (1)
СН3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O (2)
С6Н5OH + 3Br2 = C6H2Br3OH¯ + 3HBr (3)
Рассчитаем количество выпавшего осадка по реакции (3):
(моль).По уравнению реакции (3) количество вещества трибромфенола C6H2Br3OH равно количеству вещества фенола C6H5OH, следовательно, n (C6H5OH ) = 0,05 моль.
Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия NaOH:
(г); 
(г); 
(моль).По уравнению (3) определили, что n (C6H5OH) = 0,05 моль. По уравнению реакции (1) количество вещества гидроксида натрия равно количеству вещества фенола, следовательно, n (NaOH), пошедшего на (1) реакцию, равно 0,05 моль. Тогда количество вещества гидроксида натрия, пошедшего на реакцию взаимодействия с кислотой, равно:
n (NaOH)2 = n (NaOH)исх - n (NaOH)1 = 0,15 - 0,05 = 0,1 (моль).
По уравнению реакции (2) количество вещества гидроксида натрия равно количеству вещества уксусной кислоты, следовательно, n (CH3COOH) 0,1 моль.
Рассчитаем массу уксусной кислоты:
m (CH3COOH) = n × M = 0,1 × 60 = 6 (г).
Определим процентное содержание уксусной кислоты в растворе:
(%).Ответ: w (СН3СООН) = 2,4 %.
Пример 7.
Напишите структурные формулы нескольких реально существующих, по вашему мнению, изомеров вещества состава С3Н5ClO2 и напишите одно – два уравнения реакции, характеризующие химические свойства этих изомеров.
Решение:
2-хлорпропионовая кислота 3-хлорпропионовая кислота
Пример 8.
Имеется смесь двух газов, характеризующаяся следующими свойствами: 1) при пропускании этой смеси объемом 10 л через раствор гидроксида кальция образуется соль массой 10 г; 2) при пропускании этой смеси объемом 5 л через раствор серной кислоты образуется соль массой 11,43 г. Определите качественный и количественный состав смеси, если ее плотность по водороду равна 11,52.
Дано:
V (смеси)1 = 10 л
m (соли)1 = 10 г
V (смеси)2 = 5 л
V (смеси)2 = 11,43 г
D (H2) = 1,52
M (CaCO3) = 100 г/моль
M ((NH4)2SO4) = 132 г/моль
Найти:
j1
j2
Решение:
Газ, взаимодействующий с H2SO4, имеет основный характер (например, аммиак NH3). Запишем уравнение реакции взаимодействия аммиака с серной кислотой:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4.
Тогда образующаяся соль – это сульфат аммония, определим количество вещества (NH4)2SO4:
(моль).Определим количество аммиака. По уравнению реакции на 1 моль серной кислоты приходится 2 моль аммиака, поэтому количество вещества аммиак равно 0,1732 моль (2 × 0,0866). Рассчитаем объем газа:
V (NH3) = n × Vm = 0,1732 × 22,4 = 3,88 (л).
(%).Газ, образующий соль с Са(ОН)2, имеет кислотный характер (например, HCl, H2S, SO2, SO3, CO2 и т.д.).
jх = 100 - 77,6 = 22,4 (%)
По закону Авогадро, j (NH3) × M (NH3) + j (NH3) × M (NH3) = D (H2) × M (H2). Отсюда,
(г/моль).Полученное значение соответствует молярной массе углекислого газа СО2.
Сделаем проверку полученного результата по первому условию, запишем уравнение реакции взаимодействия углекислого газа и гидроксида кальция.
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O.
Вычислим объем углекислого газа в смеси объемом 10 л:
(л); тогда 
(моль).По уравнению реакции количество вещества углекислого газа равно количеству вещества карбоната кальция, т.е. n (CaCO3) = 0,1 моль. Тогда масса карбоната кальция равна:
M (CaCO3) = n × M = 0,1 × 100 = 10 (г). что соответствует условию задачи, следовательно, смесь состоит из аммиака (77,6 %) и углекислого газа (22,4 %).
Ответ: j (NH3) = 77,6 %; j (CO2) = 22,4 %.
Задачи для самостоятельного решения
Вариант 1
1. Элементы А, В и С принадлежат к тому же периоду периодической системы химических элементов, что и самый распространенный в земной коре элемент. Формальная положительная и отрицательная степени окисления элемента А имеют одинаковую величину. Элемент В – неметалл и образует с элементом А соединение, в котором на один атом элемента А приходится два атома элемента В. Элемент С образует с элементом В соединение ВС. О каких элементах идет речь? Напишите формулу соединения, в которое входят все три элемента, предскажите его растворимость в воде и напишите уравнения двух – трех реакций, в которые оно вступает.
2. Некоторое вещество, обладающее металлическим блеском и плавящееся при легком нагревании, окрашивает пламя в малиновый цвет. 5,75 г этого вещества при осторожном растворении в воде выделили 2,8 л газа (н. у.). Что представляет собой неизвестное вещество? Какое количество и какого осадка может выпасть при добавлении к образовавшемуся раствору при кипячении избытка раствора медного купороса?
3. В пять пробирок налиты разбавленные растворы хлорида железа (III), хлорида аммония, нитрата меди (II), сульфата железа (II), хлорида алюминия. Как с помощью одного химического реактива определить эти вещества?
4. Навеску оксида металла массой 2,32 г обработали раствором соляной кислоты. Полученный осадок отфильтровали, растворили в аммиаке, к раствору добавили избыток глюкозы и прокипятили. Выделившийся металл отфильтровали, высушили и взвесили; его масса оказалась равной 2,16 г. Определите металл и напишите уравнения описанных реакций.
5. Определите массу раствора гидроксида натрия (w(NaOH) = 40 %), необходимую для нейтрализации раствора, в котором содержится 1 моль ортофосфорной кислоты, 3 моль уксусной, 2 моль соляной и 1 моль серной.
6. Приведите пример соли, при взаимодействии которой с соляной кислотой, образуется осадок гидроксида металла. Запишите уравнения соответствующих реакций.
7. Предложите способ разделения смеси фенола, анилина, уксусной кислоты и нитробензола. Напишите уравнения реакций.
8. Для нейтрализации 10 г спиртового раствора смеси анилина и фенола потребовалось 49,02 мл 2,24 %-ного раствора едкого кали (r = 1,02 г/см3), а при добавлении к 5 г того же раствора избытка бромной воды получено 8,25 г осадка. Найдите концентрацию анилина и фенола в исходном растворе (в процентах по массе).
9. Напишите структурные формулы всех соединений, имеющих состав С5Н10О. Какие из них, по вашему мнению, не могут существовать?
10. Смесь трех газов с плотностью по водороду 15,7 пропустили через раствор серной кислоты, при этом ее объем уменьшился на 20 %, а плотность стала 17,5. Полученную смесь пропустили через раствор гидроксида натрия, при этом ее объем уменьшился на 25 %, а плотность оставшегося газа стала равной 16. Определите качественный и количественный составы исходной смеси.