O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.

задачі на суміші

172.871 visualizações

Publicada em

Розв'язання задач з теми "Суміші"

Publicada em: Educação
  • Login to see the comments

задачі на суміші

  1. 1. Розрахунки вмісту речовини у їхній суміші. Суміші – це системи, в яких співвідношення реагуючих компонентів може бути різним. Томупри розв’язуваннізадач назнаходження компонентів сумішей потрібно писати не сумарне рівняння реакції, а для кожного компонента суміші окремо. Уміст компонента (A) в суміші визначається масовоючасткою(W) і обчислюєтьсязаформулою: m (реч.) ω (реч.) = m (суміші) Задачі на суміші бувають 2 типів: 1. Один із компонентів суміші вступає в реакцію, а інший ні. 2. Обидвакомпонента суміші вступають в хімічну реакцію. Алгоритм розв’язування задачіна суміші, якщо один з компонентів суміші вступає в хімічну реакцію, а інший – ні. 1. Записати повну і скорочену умову задачі. 2. Встановити, які речовини вступають в хімічну реакцію, а які ні. 3. Записати рівняння реакції 4. За рівнянням реакції обчислити масу, об’єм чи кількість речовини одного з компонентів суміші. 5. Обрахувати масу, об’єм, кількість речовини іншого компоненту суміші, який не вступав в хімічну реакцію (при необхідності). 6. За формулою обчислити масову частку компонентів суміші. 7. Записати відповідь. Задача При взаємодії суміші натрію і магнію масою 5 г за стандартної температури з водою виділився водень об’ємом 1,12 л (н.у.). Обчисліть масові частки металів у суміші. Задача При взаємодії суміші натрію і магнію масою5 г за стандартної температури з водоювиділився водень об’ємом 1,12 л (н.у.). Обчисліть масовічастки металів у суміші. Дано: V(H2) = 1,12 л Mg + H2O = m (Na, Mg) = 5 г Х г 1,12 л 2Na + 2H2O = 2 NaOH + H2 ω (Na) - ? 2·23 г 22,4 л ω (Mg) - ? 2 ·23 ·1,12 m(Na) = = 2,3 г 22,4 m (Na) ω (Na) = m (суміші)
  2. 2. 2,3 ω (Na) = = 0,46 або 46% 5 ω(Mg) = 100 % – ω (Na) = 100 % – 46 % = 54 % Відповідь: ω (Na) = 46 %; ω (Mg) = 54 %. Алгоритм розв’язування задач на суміші, якщо обидва компонента суміші вступають в хімічні реакції. 1. Записати повну і скорочену умову задачі. 2. Записати рівняння реакцій 3. Позначити масу (чи об’єм)першого компоненту суміші через х. Друге невідоме виразити через перше. 4. Позначити продуктиреакції маса, об’єм чикількість речовини якихвідома з умови задачі, у першому рівнянні буквою а, у другому – буквою в. Пам’ятаємо, що величина а+в відома за умовою задачі. 5. За рівняннями реакцій виразити, чому дорівнює а та в 6. Підставити отримані значення у схему а + в = числу з умови задачі. 7. Розв’язати рівняння. Знайти х. 8. За формулою обчислити масову частку компонентів суміші. 9. Записати відповідь. Задача Суміш натрію і калію масою8,5 г розчинилиу водій добули водень об’ємом 3,36 л (н.у.). Обчисліть масові частки металів у суміші. Дано: m (Na, K) = 8,5 г х г а л V (Н2) = 3,36 л 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 2· 23 г 22, 4 л ω(Na) - ? ω(К) - ? 8,5- х г в л 2К + 2H2O = 2КOH + H2 2· 39 22,4 л 22,4 х а = 2· 23 (8,5- х)· 22.4 в = 2· 39 а + в = 3,36 22,4 х (8,5- х)· 22.4 + = 3,36 2· 23 2· 39
  3. 3. 1747,2х +8758,4-1030,4х = 12055,68 716,8 х= 3297,28 Х = 4,6 m (Na) = 4,6 г m (Na) ω (Na) = m (суміші) 4,6 ω (Na) = = 0,5412 або 54,12% 8,5 ω (К) = 100% - 54,12% = 45,88% Відповідь: ω (Na) = 54,12%; ω (К) = 45,88% Розв’язування задач. Задача 1. Визначте масугазової сумішіоб'ємом 1літр, що містить гелій, аргонінеон, якщо в суміші на один атом Гелію припадає два атоми Неону та три атоми Аргону Розв’язок Уведемо позначення: V(He)=x л, тоді, V(Ne) = 2V(He) = (2x) л, V(Ar) = 3V(He) = (3x) л. Тоді V(суміші) = х + 2х + 3х = 6х =1; х = 6 1 (л). Спосіб 1. Обчислимо масигазів, використовуючинаступні формули: M m = m V V , m = mV VM  . m(He) = 4,226 14   = 0,0298 г, m(Ne) = 4,223 120   = 0,297 г, m(Ar) = 4,222 140   = 0,8929 г. Таким чином, маса суміші cтановить: mсуміші = 0,0298 + 0,2976 + 0,8929  1,22 г. Спосіб 2.       1 2 1 40 3 1 20 6 1 4 VVV VMVMVM M 321 332211 суміші = 27,33 моль г
  4. 4. mсуміші = 4,22 33,27 = 1,22 г. Відповідь:Маса суміші становить 1,22 г. Задача 2. Обчисліть, яку масу технічного цинку, що містить 96% чистого металу, і яку масу 27,5 %-го розчину хлороводню у воді потрібно взяти для отримання 1 т 45%-го розчину цинк хлориду. Розв’язок: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 1. Маса цинк хлориду у 1 т його 45%-го розчинубуде становити 45000 г або 450 кг 2. M(Zn) = 65 г/моль, М(ZnCl2) = 136 г/моль; n(ZnCl2) = 45000 : 136 = 331 (моль) 3. За рівнянням n(Zn) = n(ZnCl2) = 331 моль, тоді m(Zn)чист.= 331 моль х 65 г/моль = 21515 г, тоді складемо пропорцію: 21515 г – 96%, х – 100%, х = 22411г. 4. За рівнянням 2n(HCl) = n(ZnCl2) = 662 моль, тоді m(HCl)чист.= 662 моль х 36,5 г/моль = 24163 г. Тоді m(HCl)розч. = w mр.реч = = 0,275 х24163 = 6645 г. Відповідь:для приготування розчинупотрібно взятитехнічного цинку масою22 кг 411 г і розчину хлоридної кислоти масою 6645 г. Задача 3. Суміш карбонатів натрію та калію масою 10,000 г обробили надлишком хлоридної кислоти, сухий залишок висушили та зважили. Маса його склала 10,878 г. Знайти вміст у суміші натрій карбонату та калій карбонату в масових частках. Розв’язок: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2↑ + H2O K2CO3 + 2HCl = 2KCl + CO2↑ + H2O Складаємо рівняння, враховуючи, що карбонати стали хлоридами: n(Na2CO3) · 2M(NaCl) + n(K2CO3) · 2M(KCl) = 10,878 х·117/106 + (10-х)·149/138 = 10,878 х = 3,37 г. Отже, W(Na2CO3) = 3,37г :10г ·100% = 33,7%; W (K2CO3) = 66,3%. Відповідь: W(Na2CO3) = 33,7%; W (K2CO3) = 66,3%. Задача 4. При обробцісуміші натрій карбонату та натрій гідрогенкарбонату масою 6,98 г хлоридною кислотою (в надлишку) виділяється газ об’ємом 1,568 л, (н.у). Обчисліть масові частки компонентів у суміші. Розв’язок: Na2CO3 + 2HCl =2NaCl + CO2 + H2O (І) NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2 + H2O (ІІ) Спосіб 1. 1. Знайдемо кількість вуглекислого газу, що утворився в результаті двох реакцій:
  5. 5. 1,568 л : 22,4 л/моль = 0,07 моль. 2. Нехай за реакцією (І) утворилося х моль вуглекислого газу, тоді за реакцією (ІІ) – 0,07-х; 3. M(Na2CO3) = 106г/моль; M(NaНCO3) = 84г/моль, тоді m(Na2CO3) у суміші = 106х, а m(NaНCO3) у суміші = 84(0,07 – х); 4. Маємо рівняння 106х + 84 (0,07 – х) = 6,98г, звідси х = 0,05 моль. Це кількість речовини СО2 за рівнянням (І), тоді за рівнянням (ІІ) – 0,02 моль. Тодіω (карбонату) = 0,05 .106 : 6,98 = 0,76 або 76%, гідрогенкарбонату – 0,24 або 24%. Спосіб 2. Нехай у суміші було х моль натрій карбонату і у моль гідрогенкарбонату. Маємо рівняння 106х + 84у = 6,98г, вуглекислого газу виділяється 1,568 : 22,4 = 0,07 моль, маємо другерівняння х + у = 0,07, із системи рівнянь маємо х = 0,05 моль, у = 0,02 моль. – 0,24. Відповідь: ω (карбонату) – 76%, а гідрогенкарбонату – 24%. Задача 5. При додаваннідо 50 г води2 г суміші натрію та його оксидуутворюєтьсярозчин з масовоючасткоюрозчиненоїречовини5,4 %. Обчисліть склад вихідної суміші у масових відсотках. … Розв’язок: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 (І) Na2O + H2O → 2NaOH (ІІ) 1. )m(HO)Na+m(Na+O)m(H m(NaOH) = (NaOH)m m(NaOH) =W(NaOH) 2нур 22  2. Виходячи з цього виразу, розрахунки за рівнянням реакції доцільно вести одразуза масами. M(Na) = 23 г/моль; М(NaOH) = 40 г/моль; М(Na2O) = 62 г/моль; М(Н2) = 2 г/моль; Нехай m(Na) = x, тодіm(Na2O) = 2 - x, Припустимо, що маса Na у вихідній суміші дорівнює х г, тоді маса Na2O – (2-х) г. 3. За рівнянням реакції (І): m1(NaОН) = 80х : 46 = 1,74х; m(Н2) = 2х : 46 = 0,0435х 4. За рівнянням реакції (ІІ): m2(NaОН) = 80(2 – х) : 62 = 1,29(2 – х); 5. Підставимо добуті значення у вихідний вираз: 75%25%100% 25%100% 2г 0,5г 1,5г0,5г2г 0,5г0,5 0,0435250 21,291,74 0,054 ==O)W(Na ==W(Na) ==O)m(Na =m(Na)=х; х+ х)(+х = 2 2       Відповідь: ω(Na) = 25%; ω(Na2O) = 75%. Задача 6. В евдіометрі змішали 10 мл повітря з 5 мл водню. Після згоряння суміші об’єм газів становив 8,72 мл. Скільки процентів кисню (за об’ємом) містилось в
  6. 6. досліджуваному повітрі, якщо вимірювання об’ємів газів проводили за нормальних умов? Розв’язок Різниця об’ємів узятої суміші (10 мл + 5 мл = 15 мл) і суміші, отриманої після спалювання суміші (8,72 мл), становить 15 – 8,72 = 6,28 (мл). Це є об’єм суміші кисню і водню, які вступили в реакцію з утворенням парів води, що сконденсувались при 0 оС. Об’ємиН2 і О2, які прореагували, співвідносяться як 2 : 1, тобто в реакцію вступило 2,093 мл кисню і 4,186 мл водню. Отже, у 15 мл вихідної суміші містилось 2,093 мл О2, тоді його процентний вміст у 10 мл повітря становить об.%39,20 10 100093,2   Відповідь: у досліджуваному повітрі при н.у. містилося 20,09% кисню. Задача 7. У колбі об’ємом 5 л міститься суміш кисню й озону, густина якої за воднем становить 18. Обчислитиоб’ємнічастки кисню й озону. Розв’язок: 1. Густина за воднем D(H2)=18, отже середня. молекулярна маса суміші M сер.= 18∙2 = 36 2. Складаємо алгебраїчне рівняння, враховуючи молекулярні маси кисню 16∙2 = 32 й озону 16∙3 = 48, вважаючи, що мольна частка кисню – х , а мольна частка озону (1-х) Mсер.= 32x∙+ (1 – x )∙48 32x + 48 – 48x = 36 48 – 36 = 48x – 32x 6x = 12 x = 0,75 3. Отже, мольна частка кисню 0,75, тоді озону – 0,25. Оскільки обидва гази знаходяться за однакових умов, то така ж буде і об’ємна частка кожного газу φ(O2) = 0,75; 4. φ(O3) = 0,25. Відповідь:φ(O2) = 0,75 φ(O3) = 0,25. Задача 8. Суміш металічного магнію та магній оксидумасою15,0 г обробилирозбавленою сульфатною кислотою. Утворилось 52 г магній сульфату. Обчисліть склад вихідної суміші у мас. % Розв’язок: Металічний магній та його оксид взаємодіють з кислотою за рівняннями: Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ (1) MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O (2) Нехай у вихідній суміші було х г металу, що відповідає x/24,31 моль Mg. За рівнянням (1) кількість моль сульфату металу дорівнює кількості моль металу, що прийняли участь у реакції. Тому утворюється x/24,31 моль сульфату, що відповідає (x/24,31)  120,37 г солі. Подібно до попереднього, маса оксиду у вихідній суміші (15,0 − х) г, кількість речовини магній оксиду − (15,0−х)/40,30 моль, маса магній сульфату, що утворюється за рівнянням (2) − ((15,0 − х)/40,3)120,37 г.
  7. 7. За умовою задачі утворилось 52 г MgSO4. Тому: (x/24,31)120,37 + ((15,0−х)/40,30)120,37 = 52 4,95х + 2,99(15,00х)=52 x = 3,65 w(Mg) = 3,65/15,0100% = 24,33%. Тоді: w(MgО) = 100 – 24.33 = 75,67% Відповідь: w(Mg) = 24,33%; w MgО) = 75,67% Задача 9. На суміш цинк оксиду, цинку і магнію масою 20 г подіяли лугом, при цьому виділився газ об’ємом 3,36 л (н.у.). При дії на цю суміш масою 20 г хлоридною кислотою виділився газ об’ємом 4,48 л (н.у.). 1. Напишіть рівняння хімічних реакцій, що відбуваються заумовоюзадачі. 2. Обчисліть масу кожного з компонентів у суміші. 3. Знайдіть масову частку цинк оксиду у цій суміші. Розв’язок Рівняння реакцій компонентів суміші з натрій гідроксидом: Mg + NаОН → ZnO + 2NаОН = Nа2ZnО2 + Н2О х,г 3,36 л Zn + 2NаОН + 2Н2О = Nа2[Zn(ОН)4] + Н2 65 г 22,4 л х : 65 = 3,36 : 22,4; х = 65 ∙ 3,36 : 22,4 = 9,75 (г) – маса цинку. Рівняння реакцій компонентів суміші з хлоридною кислотою: ZnO + 2НСl = ZnСl2 + Н2О Mg + 2НСl = MgСl2 + Н2  9,75г х,л Zn + 2НСl = ZnСl2 + Н2  65 г 22,4 л 9,75 : 65 = х : 22,4 ; х = 9,75 ∙ 22,4 : 65 = 3,36 л V(Н2) = 4,48 – 3,36 = 1,12 (л) – об’єм водню, що виділяється привзаємодії магнію з хлоридною кислотою: у,г 1,12 л Mg + 2НСl → MgСl2 + Н2  24 г 22,4 л у = 24 ∙ 11,2 : 22,4 = 1,2 (г) маса магнію в суміші. Отже, маса цинк оксиду становить: m(ZnO) = 20 – (9,75 + 1,2) = 9,05 (г). Масова частка цинк оксиду: w(ZnO ) = m(ZnO) : m(суміші) ∙ 100% = 9,05 : 20 ∙ 100% = 45,3% Відповідь: маса цинк оксиду 9,05г, маса цинку 9,75г, маса магнію 1,2г, масова частка цинк оксиду у суміші – 45,3% . Задача 10. Крізь розчин калій гідроксиду пропустили газ, який добули при дії хлоридною кислотою на 77,47 г доломіту (СaCO3MgCO3), масова частка некарбонатних домішокв якомустановила5%. Прицьомуодержали95,2г сумішікалій карбонату та калій гідроген карбонату. Визначте масові частки солей у цій суміші. Розв’язок: CaCO3×MgCO3 + 4HCl = CaCl2 + MgCl2 + 2CO2 + 2H2O (І) СО2 + КОН = КНСО3 (ІІ)
  8. 8. 1. m(CaCO3×MgCO3)= 77,47×0,95 = 73,6 г; n(доломіту) = 73,6 :184 = 0,4 моль. Тоді, згідно з рівнянням (І), 2n(CO2) = n(доломіту) = 2×0,4 моль = 0,8 моль; 2. Згідно з рівнянням (ІІ) n(КНСО3) = n(CO2) = 0,8 моль, але частина його прореагуєз надлишком лугу: КНСО3 + КОН= К2СО3 + Н2О, нехай це буде х моль калій гідроген карбонату, тоді утвориться х моль калій карбонату. Отже до складу утвореної суміші буде входити138х г карбонату та 100(0,8 –х) гідроген карбонату. 3. Складаємо рівняння 95,2 = 138х + 100(0,8 –х), звідки х = 0,4 моль. 4. Якщо вуглекислий газ пропускають через розчин лугу, то луг буде протягом усієї реакції в надлишку і буде давати К2СО3, а от коли луг закінчиться, тоді карбонат з водою дасть гідрогенкарбонат: 2КОН +СО2 = К2СО3 + Н2О К2СО3 + СО2 + Н2О = 2КНСО3 5. Увесь карбон з вуглекислого газу увійшов до складу К2СО3 та КНСО3, таким чином сумарна кількість молів цих солей дорівнює 0,8. Нехай утворилось х моль калій карбонату. Тоді до складу утвореної суміші буде входити 138х г карбонату та 100(0,8 –х) г гідроген карбонату; 6. Складаємо рівняння 95,2= 138х + 100(0,8 –х), звідки х = 0,4 моль. 7. М(К2СО3)= 138 г/моль;М(КНСО3) = 100 г/моль. Тоді: m(К2СО3) = 0,4 моль х 138 г/моль = 55,2г, а m(КНСО3) = 0,4 моль х 100 г/моль = 40г. 8. w(К2СО3) = 55,2 : 95,2 = 0,579, w(КНСО3) = 40 : 95,2 = 0,421. Відповідь : у цій суміші w(К2СО3) = 0,579, w(КНСО3) = 0,421. Задача 11. Наважку суміші двох мінералів масою 10,88 г розчинили у нітратній кислоті і через отриманий розчин пропустили надлишок амоніаку. Отриманий осад прожарили на повітрі до постійної маси, що становила 11,2 г, та відновили до металу воднем, об'єм якого 4,7 л (за нормальних умов). 1. Установіть формулимінералів, якщо це оксидипоширеногометалічного елемента. 2. Складіть рівняння вказаних хімічних реакцій. 3. Обчисліть склад вихідної суміші. Розв’язок Відновлення оксиду відбувається за реакцією: 11,2г 4,7л Me2On + n H2 = 2Me + nH2O 2Ме+16n n22,4 Визначаємо атомну масу металічного елемента: nMe n 162 2,11  = 4,22 7,4 Аr (Me) =18,69 n При n=3, M(Me)=56г/моль Отже, металічний елемент Ферум, метал – залізо. Серед оксидів даного металічного елемента: Fe3O4 – магнетит, Fe2O3 – гематит та Fe2O3 . nH2O – лімоніт. Збільшення маси вказує на наявність Fe3O4 та Fe2O3. Складаємо рівняння вказаних в умові реакцій: Fe3O4 +8HNO3 = Fe(NO3)2 + 2 Fe(NO3)3 +4H2O
  9. 9. Fe2O3 + 6HNO3 = 2Fe(NO3)3 + 3H2O Fe(NO3)2 +2NH4OH = Fe(OH)2 + 2NH4NO3 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 Fe(NO3)3 +3NH4OH = Fe(OH)3 + 3NH4NO3 2 Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O Окиснення Fe3O4 до Fe2O3 відбувається за рівнянням: 4 Fe3O4 + O2 = 6 Fe2O3 У реакцію вступило кисню: m(O2) = 11,2 – 10,88 = 0,32 г Кількість речовини кисню дорівнює: υ(O2)= мольг г /32 32,0 = 0,01 моль υ(Fe3O4) = 0,04 моль m(Fe3O4) = 232 г/моль . 0,04 моль = 9,28 г ω= 88,10 28,9 г 100% = 85,3% ω(Fe2O3) = 100% - 85,3% = 14,7% Відповідь: ω(Fe3O4) = 85,3%; ω(Fe2O3) = 14,7% Задача12. 6,22 г еквімолярної суміш ферум(ІІ) нітрату та нітриту лужного металу обробили надлишком нітратної кислоти, у результаті чого виділився нітроген(ІV) оксид об’ємом1344мл (н.у.). Отриманийрозчинвипарили,сухийзалишокпрожарилидо постійноїмаси.Обчисліть масовічасткиречовину кінцевому твердому продукті. Розв’язок 1. Нехай у початковій суміші міститься по х моль МеNО2 (де Ме – невідомий лужний метал з атомноюмасою М) і Fe(NO3)2. Нітратна кислота окислюєобидвіречовини: MeNO2 + 2HNO3 = MeNO3 + 2NO2↑ + H2O; Fe(NO3)2 + 2HNO3 = Fe(NO3)3 + NO2↑ + H2O. Відповідно до умови завдання: (М + 46) х + 180х = 6,22. 2. Кількість речовиниNO2, що виділився, складає n(NO2) = 1,344/22,4 = 0,06 (моль). Тоді2х + x = 0,06, звідси х = 0,02 моль. Підставимо це значення у вираз для маси суміші й отримаємо М = 85 г/моль. Ме – Рубідій Rb. 3. Після прожарювання отриманих нітратів 2RbNO3 = 2RbNO2 + O2↑ 4Fe(NO3)3 = 2Fe2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑ сухий залишок містить: m(RbNO2) = 0,02 · 131 = 2,62 (г); m(Fe2O3) = 0,01 · 160 = 1,6 (г). Маса залишку m = 2,62 + 1,6 = 4,22 (г). Масові частки речовину залишку складають: ω (RbNO2)= 2,62/ 4,22 = 0,621 або 62,1% ω Fe2O3) = 1,6 / 4,22 = 0,379 або 37,9%. Відповідь:ω (RbNO2) = 62,1%, ω (Fe2O3) = 37,9%. Задача 13.
  10. 10. 5 л суміші метану, етилену та бутилену мають масу 7,92 г. До цієї суміші додали 5 л водню і пропустили над нагрітим нікелевим каталізатором. Об’єм суміші зменшився до 6 л. Визначити склад вихідної суміші в об’ємних відсотках. Розв’язок: CH2=CH2 + H2 CH3-CH3 CH2=CH-CH2-CH3 + H2 CH3-(CH2)2-CH3 t0 (Ni) t0 (Ni) 1. Після реакції об’єм суміші зменшився на 5 + 5 – 6 = 4 (л) (прореагувало 4 л водню); 2. Алкени реагують з об’ємами водню, що дорівнюють їхнім об’ємам, отже, в 5 л вихідної суміші містилося 4 л суміші етилену й бутилену і 1 л метану; 3. М(СН4) = 16г/моль; m(СН4) = 16 г/моль х 1л : 22,4 л/моль ≈ 0,71 г. 4. Сумарна маса 4 л етилену та бутилену становить 7,92г – 0,71г = 7,21г. 5. Об’єм етилену в суміші позначимо через х(л), тоді об’єм бутилену становитиме (4 - х)(л). Запишемо вирази для мас цих газів: 22,4 л С2Н4 мають масу 28 г; Х л С2Н4 ›› ›› 28х/22,4 г; 22,4 л С4Н8 ›› ›› 56 г; (4 - х) л С4Н8 ›› ›› 56(4 - х)/22,4 г. 6. Складемо рівняння з одним невідомим і розв’яжемо його: 28х/22,4 + 56(4–х)/22,4 = 7,21; х = 2,23 – v(С2Н4), тоді v(С4Н8) = 4 – 2,23 = 1,77 л; 7. Знайдемо об’ємнівідсотки газів у вихідній суміші: w(сн4) = 1л/5 л х 100% = 20%; ω (С2Н4) = 2,23л/5 л х 100% = 44,6%; ω (С4Н8) = 1,77л/5 л х 100% = 35,4%; Відповідь:вихідна суміш складається з 1 л (20%) СН4, 2,23 л (44,6%) С2Н4 та 1,77 л (35,4%) С4Н8. Задача 14. Газову суміш об’ємом 600 мл, що містить нітроген монооксид, азот та нітроген діоксид, пропустили крізь воду, Об’єм газів, які не поглинулись, склав 300 мл. До них додали 200 мл кисню, у результаті чого об’єм склав 450 мл. Розрахуйте об’ємну частку нітроген монооксиду у вихідній суміші (%). Розв’язок: Вода увібрала лише нітроген діоксид, V(суміші) = 600 – 300 = 300 мл, там тепер азот та монооксид, який і прореагував з киснем: 2NO + O2= 2NO2. Так як об’єм змінився на 50 мл (200 + 300 – 450 = 50), то прореагувало 50 мл кисню та 100 мл нітроген монооксиду, тобто в початковій суміші об’єм його і становив 100 мл, що складає 100 : 600 = 0,1667, або 16,67 об’ємних відсотків. Відповідь:об’ємначастка нітроген монооксидуу вихідній суміші становить 16,67 об’ємнихвідсотків. Задача 15. Суміш порошків магнію та заліза масою 6,24 г розділили на дві рівні частини. Одну частину спалили у кисні й отримали 4,72 г продуктів згорання. Іншу частину спалили на повітрі й до продуктів спалювання (їх маса була 4,52 г)
  11. 11. додали розчиннатрій гідроксиду. Який газ і якого об’єму виділився при цьому? Наведіть рівняння хімічних реакцій. (14балів) Розв’язок: У кисні обидва метали згоряють однозначно: 2 Mg + O2 = 2 MgO 3 Fe + 2 O2 = Fe3O4 Нехай магнію у суміші було Х моль, заліза Y моль, тоді маса суміші дорівнює: 24 х + 56 y = 6,24 Маса продуктів згоряння дорівнює: 40 х + y3 232 = 4,72 Розв’язуючи систему рівнянь, отримуємо: Х = 0,06 моль магнію, Y = 0,03 моль заліза. У повітрі магній частково реагує з азотом утворюючи магній нітрид: 3 Mg + N2 = Mg3N2 Нехай з азотом прореагувало z молів магнію, а з киснем (0,06 – z) моль магнію. Тоді масу продуктів згорання можна виразити наступним чином: 4,52 = (0,06 – z) . 40 + 3 z . 100 + 3 232 . 0,03 MgO Mg3N2 Fe3O4 Звідси, z = 0,03 моль З 0,03 моль магнію утворюється 0,01моль нітриду магнію, а з нього придії лужного розчину виділяється 0,02 моль амоніаку: Mg3N2 + 3 H2O = 3 Mg(OH)2 + 2 NH3 0,01 моль 0,02 моль Об’єм амоніаку V= 0,02 . 22,4 л/моль = 0,448 л Відповідь:Об’єм амоніаку = 0,448 л Задача 16. При згорянні13,44 л (н.у.) суміші газів – карбон(ІІ) оксиду, метану та ацетилену утворилося 17,92 л CO2 (н.у.) і 9 г води, а також виділилося 464,5 кДж тепла. Відомі стандартні теплоти згоряння метану (Q1= 891 кДж/моль) та ацетилену (Q2 = 1300 кДж/моль). Визначте об’ємнийсклад (у л) початкової суміші газів. Визначте відносну густину за повітрям початкової суміші газів. Обчисліть стандартну теплоту згоряння карбон(ІІ)оксиду(у кДж/моль). Розв’язок: Запишемо рівняння реакцій (у зручномудля термохімічних обрахунків вигляді): CO + 1/2O2 → CO2 + Qx 1.1 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q1 1.2 C2H2 + 5/2O2 → 2CO2 + H2O +Q2 1.3, де Qx, Q1, Q2 – стандартні теплоти згоряння карбон(ІІ)оксиду, метану та ацетилену відповідно. За умови задачі: (H2O) = 9 г : 18 г/моль = 0,5 моль; (CO2 ) = 17,92 л : 22,4 л/моль = 0,8 моль, (суміші) = 13,44 л : 22,4 л/моль = 0,6 моль.
  12. 12. Нехай в суміші x моль CH4, y моль C2H2 та (0,6 – x – y) моль CO. Тодіз рівнянь 1.1, 1.2, 1.3 складемо систему: 2x + y = 0.5 кількість H2O, що утворилась x + 2y + 0,6 – x – y = 0.8 кількість CO2, що утворилась Розв’язуємо системуалгебраїчнихрівнянь. Отримуємо: x = 0,15 моль, у = 0,2 моль. Це відповідає такому складу вихідної суміші: 3,36 л (25 %) CH4, 4,48 л (33,3 %) C2H2 та 5,60 л (41,7 %) CO. З урахуванням рівнянь 1.1, 1.2, 1.3 та відомого складу вихідної суміші складаємо алгебраїчнерівняння: 0,25Qx + 0,15Q1 + 0,2Q2 = 464,5 Підставивши числовідані Q1,Q2 і розв’язавширівняння, отримуємо Qx= 283,4 кДж/моль. Відповідь:стандартна теплота згоряння карбон(ІІ)оксиду283,4 кДж/моль. Задача 17. Маємо суміш двох бінарних сполук – Алюмінію і Кальцію з одним і тим же елементом. Прирозчиненнінаважкисумішіухлориднійкислотівиділився газ,який має відносну густину за воднем 11,3. Визначте якісний і кількісний склад суміші бінарних сполук. Розв’язок: У суміші можуть бути гідриди, карбіди, фосфіди, арсеніди, силіциди або сульфіди Кальцію й Алюмінію. При взаємодії з хлоридною кислотою гідриди виділяють водень (відносна густина за воднем – 1), сульфіди – сірководень (17) і т.п. Карбіди при взаємодії з хлоридною кислотою можуть виділяти різні гази, зокрема алюміній карбід дає метан, а кальцій карбід – етин. Al4C3 + 12HCl = 4AlCl3 + 3СH4 ↑ CaC2 + 2HCl = CaCl2 + C2H2↑ Мольні частки газів знайдемо за рівнянням 16х + 26(1-х) = 22,6 , де 22,6 – середня молярнамаса суміші, х – мольна частка метану в суміші, (1–х) – мольна частка етину. Тоді х = 0,34. Об’єм метану 3 . 0,34 = 1,02 (л), етину – 1,98 л. m(Al4C3) = 1,02 . 144 : 22,4 . 3 = 2,186 (г), m(CaC2) = 1,98 . 64 : 22,4 = 5,657 (г), що у відсотках складає відповідно 27,87% та 72,13%. Або: Моль газової суміші містить 0,34 моль метану і 0,66 моль етину. Цим кількостям відповідають m(Al4C3) = 0,34 . 144 : 3 = 16,32 (г) і m(СаС2)= 0,66 . 64 = 42,24 (г), що у відсотках складає відповідно 27,87% та 72,13%. Відповідь: вихідна суміш складається з 27,87% Al4C3 і 72,13% СаС2. Задача 18. У 2004 році в Україні було випущено 2000 екземплярів монети номіналом 100 гривень, зробленоїзісплаву на основізолота. Діаметр монети становить 3,2 см, товщина – 0,25 см. Маса чистого золота в монеті – 31,1 г, а густина сплаву – 17,2 г/см3. Крім золотасплав містить ще два метали у масовомуспіввідношенні 3:2. Атомна маса першого металу в 1,69 разів більша за атомну масу другого. 1. Обчисліть пробу золота для сплаву, з якого виготовлено монету. Проба – це кількість масових частин золота у 1000 масових частинах сплаву. 2. Обчисліть масові частки металів у сплаві. 3. Визначте, які метали, крім золота, містяться у сплаві, якщо сумарна кількість атомів цих двох металів у монеті в 3,85 разів менша за кількість атомів золота.
  13. 13. У розрахунках використайте формулу для площі кола: S = πr2. Розв’язок: 1. Обчислення проби сплаву: m(монети) = ρV = ρSh = ρπr2h = 17,2 · 3,14 · (3,2 : 2)2 · 0,25 = 34,57 г. w(Au) = 31,1 : 34,57 = 0,900 (проба сплаву). 2. Масові частки металів: w(Au) = 0,9; w(M1) = (1 – 0,9) : (3 + 2) · 3 = 0,06; w(M2) = (1 – 0,9) : (3 + 2) · 2 = 0,04. 3. Визначення металів: Аr(М1) = 1,69; Аr(M2) = 3,85 · (ν(M1) + ν(M2)) = ν(Au); 3,85 · ( [0,06 : 1,69Аr(M2)) + 0,04 : Аr(M2)]) = 0,9 : 197; Аr(M2) = 63,7 (М2 – мідь); Аr(M1) = 1,69 · 63,7 = 107,6 (М1 – срібло). Відповідь: 1. 0,900 (проба сплаву);масові частки металів у сплаві: w(Au) = 0,9; w(Ag) = 0,06; w(Cu) = 0,04. Задача 19. У системі, що описується рівнянням: 2СН4 + О2 + 2Н2О  6Н2 + 2СО2; Н<0, за високої температури рівновага встановилась при наступних об’ємах компонентів: 80 л СН4, 20 л О2, 60 л Н2О і 10 л СО2. Температуру знизили, і при тому ж тиску створилася нова рівновага, за якої вміст водню змінився на 9%. Визначте процентний вміст компонентів у кінцевій рівноважній суміші. Розв’язок: 1. Згідно з рівнянням реакції об’єм утвореного воднюмаєспіввідноситися до об’єму вуглекислого газу як 3 : 1 відповідно. Отже, в рівноважній суміші міститься 30 л водню. 2. Загальний об’єм суміші газів складає: V(суміші) = 80 л + 20 л + 60 л + 30 л + 10 л = 200 л. Прийнявши весь об’єм суміші за 100%,обчислимо вміст кожного з компонентів: w (СН4) = = 40%; w (О2) = = 10%; w (Н2О) = = 30%; w (Н2) = = 15%; w (СО2) = = 5%; 3. Згідно з умовою задачі, наведена реакція є екзотермічною, тому під час зниження температури рівновага системи зміститься у сторону прямої реакції. Отже, вмістводнюв системізростена9% ібудескладати24%, авуглекислогогазу відповідно: 24 : 3 = 8%. 4. За рівнянням реакції, прийнявши початковий об’єм суміші за 100, і врахувавши зміщення рівноваги: 2СН4 + О2 + 2Н2О 6Н2 + 2СО2 5. Зі 100 об’ємів початкової суміші після зміщення рівновагиодержимо: (100 – 2х – х – 2х + 6х + 2х) = (100 + 3х). Виходячи з вмісту воднюв кінцевій суміші одержимо: л200 100%л80  л200 100%л20  л200 100%л60  л200 100%л30  л200 100%л10  40% 10% 15% 2х 6хх (40 – 2х) (10 – х) (15 + 6х) 30% 2х (30 – 2х) 5% 2х (5 + 2х)
  14. 14. w (H2) = ; звідки: х = 1,7 6. У кінцевій суміші міститься: w (СH4) = ; w (H2О) = ; w (О2) = ; перевірка: w (СО2) = ; w (суміші) = 34,8 + 25,3 + 7,9 + 8% + 24% = 100% Відповідь: у кінцевій суміші міститься: 34,8% СH4, 25,3% Н2О, 7,9% О2. 24%100% 3x100 6x15    34,8%100% 1,73100 1,72-40    25,3%100% 1,73100 1,72-30    7,9%100% 1,73100 1,7-10   8%100% 1,73100 1,725   

×