Тесты по подготовке к ЕНТ по химии

Методика решения задач по химии При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами: Внимательно прочитать условие задачи; Записать, что дано; Перевести, если это необходимо, единицы физических величин в единицы системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например литры); Записать, если это необходимо, уравнение реакции и расставить коэффициенты; Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, а не метод составления пропорций; Записать ответ. В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену. Вы можете использовать задачи на этой странице, а можете скачать хороший сборник задач и упражнений с решением типовых и усложненных задач (М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова): скачать. Моль, молярная масса Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е. М(х) = m(x)/ν(x), (1) где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х. Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг. Единица СИ количества вещества – моль. Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу: ν(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA, (2) где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро. 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль. Дано: ν(NaI)= 0,6 моль. Найти: m(NaI) =? Решение. Молярная масса иодида натрия составляет: M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль Определяем массу NaI: m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г. 2. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося в тетраборате натрия Na2B4O7 массой 40,4 г. Дано: m(Na2B4O7)=40,4 г. Найти: ν(B)=? Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na2B4O7: ν(Na2B4O7)= m(Na2B4O7)/ М( Na2B4O7) = 40,4/202=0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na2B4O7)=4 • 0,2 = 0,8 моль. Расчеты по химическим формулам. Массовая доля. Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) =m(Х)/m, где ω(X)– массовая доля вещества Х, m(X) – масса вещества Х, m – масса всей системы. Массовая доля – безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах. Например, массовая доля атомного кислорода составляет 0,42, или 42%, т.е. ω(О)=0,42. Массовая доля атомного хлора в хлориде натрия составляет 0,607, или 60,7%, т.е. ω(Cl)=0,607. 3. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. Решение: Молярная масса BaCl2 • 2H2O составляет: М(BaCl2 • 2H2O) = 137+ 2 • 35,5 + 2 • 18 =244 г/моль Из формулы BaCl2 • 2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль Н2О. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2 • 2H2O: m(H2O) = 2 • 18 = 36 г. Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. ω(H2O) = m(H2O)/ m(BaCl2 • 2H2O) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%. 4. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце. Дано: m(Ag )=5,4 г; m = 25 г. Найти: ω(Ag2S) =? Решение: определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите: ν(Ag ) =m(Ag )/M(Ag ) = 5,4/108 = 0,05 моль. Из формулы Ag2S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра. Определяем количество вещества аргентита: ν( Ag2S)= 0,5 • ν (Ag) = 0,5 • 0,05 = 0,025 моль Рассчитываем массу аргентита: m(Ag2S) = ν( Ag2S) • М(Ag2S) = 0,025• 248 = 6,2 г. Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г. ω(Ag2S) = m(Ag2S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%. Вывод формул соединений 5. Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%. Дано: ω(K) =24,7%; ω(Mn) =34,8%; ω(O) =40,5%. Найти: формулу соединения. Решение: для расчетов выбираем массу соединения, равную 100 г, т.е. m=100 г. Массы калия, марганца и кислорода составят: m (К) = m ω(К); m (К) = 100 • 0,247= 24,7 г; m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) =100 • 0,348=34,8 г; m (O) = m ω(O); m (O) = 100 • 0,405 = 40,5 г. Определяем количества веществ атомных калия, марганца и кислорода: ν(К)= m(К)/ М( К) = 24,7/39= 0,63 моль ν(Mn)= m(Mn)/ М( Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 моль ν(O)= m(O)/ М(O) = 40,5/16 = 2,5 моль Находим отношение количеств веществ: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5. Разделив правую часть равенства на меньшее число (0,63) получим: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 1 : 1 : 4. Следовательно, простейшая формула соединения KMnO4. 6. При сгорании 1,3 г вещества образовалось 4,4 г оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Найти молекулярную формулу вещества, если его плотность по водороду равна 39. Дано: m(в-ва) =1,3 г; m(СО2)=4,4 г; m(Н2О)=0,9 г; ДН2 =39. Найти: формулу вещества. Решение: Предположим, что искомое вещество содержит углерод, водород и кислород, т.к. при его сгорании образовались СО2 и Н2О. Тогда необходимо найти количества веществ СО2 и Н2О, чтобы определить количества веществ атомарных углерода, водорода и кислорода. ν(СО2) = m(СО2)/ М(СО2) = 4,4/44 = 0,1 моль; ν(Н2О) = m(Н2О)/ М(Н2О) = 0,9/18 = 0,05 моль. Определяем количества веществ атомарных углерода и водорода: ν(С)= ν(СО2); ν(С)=0,1 моль; ν(Н)= 2•ν(Н2О); ν(Н)= 2 • 0,05 = 0,1 моль. Следовательно, массы углерода и водорода будут равны: m(С) = ν( С) • М(С) = 0,1• 12 = 1,2 г; m(Н) = ν( Н) • М(Н) = 0,1• 1 =0,1 г. Определяем качественный состав вещества: m(в-ва) = m(С) + m(Н) = 1,2 + 0,1 = 1,3 г. Следовательно, вещество состоит только из углерода и водорода (см. условие задачи). Определим теперь его молекулярную массу, исходя из данной в условии задачи плотности вещества по водороду. М(в-ва) = 2 • ДН2 = 2 • 39 = 78 г/моль. Далее находим отношение количеств веществ углерода и водорода: ν(С) : ν(Н) = 0,1 : 0,1 Разделив правую часть равенства на число 0,1, получим: ν(С) : ν(Н) = 1 : 1 Примем число атомов углерода (или водорода) за «х», тогда, умножив «х» на атомные массы углерода и водорода и приравняв эту сумму молекулярной массе вещества, решим уравнение: 12х + х = 78. Отсюда х= 6. Следовательно, формула вещества С6Н6 – бензол. Молярный объем газов. Законы идеальных газов. Объемная доля. Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т.е. Vm= V(X)/ ν(x), где Vm – молярный объем газа - постоянная величина для любого газа при данных условиях; V(X) – объем газа Х; ν(x) – количество вещества газа Х. Молярный объем газов при нормальных условиях (нормальном давлении рн= 101 325 Па ≈ 101,3 кПа и температуре Тн= 273,15 К ≈ 273 К) составляет Vm= 22,4 л/моль. В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака: pV pнVн ──── = ─── (3) Т Тн Где p – давление; V – объем; Т- температура в шкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия. Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли – отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е. φ(Х) = V(X)/V где φ(Х) – объемная доля компонента Х; V(X) – объем компонента Х; V - объем системы. Объемная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы или в процентах. 7. Какой объем займет при температуре 20оС и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г? Дано: m(NH3)=51 г; p=250 кПа; t=20oC. Найти: V(NH3) =? Решение: определяем количество вещества аммиака: ν(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) = 51/17 = 3 моль. http://5-ege.ru/kak-reshat-zadachi-po-ximii/ Объем аммиака при нормальных условиях составляет: V(NH3) = Vm • ν(NH3) = 22,4 • 3 = 67,2 л. Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям [температура Т= (273 +20)К = 293 К]: pнTVн(NH3) 101,3•293•67,2 V(NH3) =──────── = ───────── = 29,2 л. pТн 250•273 8. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г. Дано: m(N2)=5,6 г; m(H2)=1,4 ; н.у. Найти: V(смеси)=? Решение: находим количества вещества водорода и азота: ν(N2) = m(N2)/ М(N2) = 5,6/28 = 0,2 моль ν(H2) = m(H2)/ М(H2) = 1,4/ 2 = 0,7 моль Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е. V(смеси)=V(N2) + V(H2)=Vm•ν(N2) + Vm•ν(H2) = 22,4•0,2 + 22,4•0,7 = 20,16 л. Расчеты по химическим уравнениям Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. Однако в реальных химических процессах из-за неполного протекания реакции и различных потерь веществ масса образующихся продуктов часто бывает меньше той, которая должна образоваться в соответствии с законом сохранения массы веществ. Выход продукта реакции (или массовая доля выхода) – это выраженное в процентах отношение массы реально полученного продукта к его массе, которая должна образоваться в соответствии с теоретическим расчетом, т.е. η = [mp(X) •100]/m(X) (4) Где η– выход продукта, %; mp(X) - масса продукта Х, полученного в реальном процессе; m(X) – рассчитанная масса вещества Х. В тех задачах, где выход продукта не указан, предполагается, что он – количественный (теоретический), т.е. η=100%. 9. Какую массу фосфора надо сжечь для получения оксида фосфора (V) массой 7,1 г? Дано: m(P2O5)=7,1 г. Найти: m(Р) =? Решение: записываем уравнение реакции горения фосфора и расставляем стехиометрические коэффициенты. 4P+ 5O2 = 2P2O5 Определяем количество вещества P2O5, получившегося в реакции. ν(P2O5) = m(P2O5)/ М(P2O5) = 7,1/142 = 0,05 моль. Из уравнения реакции следует, что ν(P2O5)= 2•ν(P), следовательно, количество вещества фосфора, необходимого в реакции равно: ν(P2O5)= 2•ν(P) = 2• 0,05= 0,1 моль. Отсюда находим массу фосфора: m(Р) = ν(Р) • М(Р) = 0,1• 31 = 3,1 г. 10. В избытке соляной кислоты растворили магний массой 6 г и цинк массой 6,5 г. Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, выделится при этом? Дано: m(Mg)=6 г; m(Zn)=6,5 г; н.у. Найти: V(H2) =? Решение: записываем уравнения реакции взаимодействия магния и цинка с соляной кислотой и расставляем стехиометрические коэффициенты. Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2↑ Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2↑ Определяем количества веществ магния и цинка, вступивших в реакцию с соляной кислотой. ν(Mg) = m(Mg)/ М(Mg ) = 6/24 = 0,25 моль ν(Zn) = m(Zn)/ М(Zn) = 6,5/65 = 0,1 моль. Из уравнений реакции следует, что количество вещества металла и водорода равны, т.е. ν(Mg) = ν(Н2); ν(Zn) = ν(Н2), определяем количество водорода, получившегося в результате двух реакций: ν(Н2) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0,25 + 0,1= 0,35 моль. Рассчитываем объем водорода, выделившегося в результате реакции: V(H2) = Vm • ν(H2) = 22,4 • 0,35 = 7,84 л. 11. При пропускании сероводорода объемом 2,8 л (нормальные условия) через избыток раствора сульфата меди (II) образовался осадок массой 11,4 г. Определите выход продукта реакции. Дано: V(H2S)=2,8 л; m(осадка)= 11,4 г; н.у. Найти: η =? Решение: записываем уравнение реакции взаимодействия сероводорода и сульфата меди (II). H2S + CuSO4 = CuS ↓+ H2SO4 Определяем количество вещества сероводорода, участвующего в реакции. ν(H2S) = V(H2S) / Vm = 2,8/22,4 = 0,125 моль. Из уравнения реакции следует, что ν(H2S) = ν(СuS) = 0,125 моль. Значит можно найти теоретическую массу СuS. m(СuS) = ν(СuS) • М(СuS) = 0,125 • 96 = 12 г. Теперь определяем выход продукта, пользуясь формулой (4): η = [mp(X) •100]/m(X)= 11,4 • 100/ 12 = 95%. 12. Какая масса хлорида аммония образуется при взаимодействии хлороводорода массой 7,3 г с аммиаком массой 5,1 г? Какой газ останется в избытке? Определите массу избытка. Дано: m(HCl)=7,3 г; m(NH3)=5,1 г. Найти: m(NH4Cl) =? m(избытка) =? Решение: записываем уравнение реакции. HCl + NH3 = NH4Cl Эта задача на «избыток» и «недостаток». Рассчитываем количества вещества хлороводорода и аммиака и определяем, какой газ находится в избытке. ν(HCl) = m(HCl)/ М(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 моль; ν(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) = 5,1/ 17 = 0,3 моль. Аммиак находится в избытке, поэтому расчет ведем по недостатку, т.е. по хлороводороду. Из уравнения реакции следует, что ν(HCl) = ν(NH4Cl) = 0,2 моль. Определяем массу хлорида аммония. m(NH4Cl) = ν(NH4Cl) • М(NH4Cl) = 0,2• 53,5 = 10,7 г. Мы определили, что аммиак находится в избытке (по количеству вещества избыток составляет 0,1 моль). Рассчитаем массу избытка аммиака. m(NH3) = ν(NH3) • М(NH3) = 0,1• 17 = 1,7 г. 13. Технический карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, получив ацетилен, при пропускании которого через избыток бромной воды образовался 1,1,2,2 –тетрабромэтан массой 86,5 г. Определите массовую долю СаС2 в техническом карбиде. Дано: m = 20 г; m(C2H2Br4)=86,5 г. Найти: ω(СаC2) =? Решение: записываем уравнения взаимодействия карбида кальция с водой и ацетилена с бромной водой и расставляем стехиометрические коэффициенты. CaC2 +2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2 C2H2 +2 Br2 = C2H2Br4 Находим количество вещества тетрабромэтана. ν(C2H2Br4) = m(C2H2Br4)/ М(C2H2Br4) = 86,5/ 346 = 0,25 моль. Из уравнений реакций следует, что ν(C2H2Br4) =ν(C2H2) = ν(СаC2) =0,25 моль. Отсюда мы можем найти массу чистого карбида кальция (без примесей). m(СаC2) = ν(СаC2) • М(СаC2) = 0,25• 64 = 16 г. Определяем массовую долю СаC2 в техническом карбиде. ω(СаC2) =m(СаC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%. Растворы. Массовая доля компонента раствора 14. В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определите массовую долю серы в растворе. Дано: V(C6H6) =170 мл; m(S) = 1,8 г; ρ(С6C6)=0,88 г/мл. Найти: ω(S) =? Решение: для нахождения массовой доли серы в растворе необходимо рассчитать массу раствора. Определяем массу бензола. m(С6C6) = ρ(С6C6) •V(C6H6) = 0,88•170 = 149,6 г. Находим общую массу раствора. m(р-ра) = m(С6C6) + m(S) =149,6 + 1,8 = 151,4 г. Рассчитаем массовую долю серы. ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19 %. 15. В воде массой 40 г растворили железный купорос FeSO4•7H2O массой 3,5 г. Определите массовую долю сульфата железа (II) в полученном растворе. Дано: m(H2O)=40 г; m(FeSO4•7H2O)=3,5 г. Найти: ω(FeSO4) =? Решение: найдем массу FeSO4 содержащегося в FeSO4•7H2O. Для этого рассчитаем количество вещества FeSO4•7H2O. ν(FeSO4•7H2O)=m(FeSO4•7H2O)/М(FeSO4•7H2O)=3,5/278=0,0125моль Из формулы железного купороса следует, что ν(FeSO4)= ν(FeSO4•7H2O)=0,0125 моль. Рассчитаем массу FeSO4: m(FeSO4) = ν(FeSO4) • М(FeSO4) = 0,0125•152 = 1,91 г. Учитывая, что масса раствора складывается из массы железного купороса (3,5 г) и массы воды (40 г), рассчитаем массовую долю сульфата железа в растворе. ω(FeSO4) =m(FeSO4)/m=1,91 /43,5 = 0,044 =4,4 %.Методика решения задач по химии При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами: Внимательно прочитать условие задачи; Записать, что дано; Перевести, если это необходимо, единицы физических величин в единицы системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например литры); Записать, если это необходимо, уравнение реакции и расставить коэффициенты; Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, а не метод составления пропорций; Записать ответ. В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену. Вы можете использовать задачи на этой странице, а можете скачать хороший сборник задач и упражнений с решением типовых и усложненных задач (М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова): скачать. Моль, молярная масса Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е. М(х) = m(x)/ν(x), (1) где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х. Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг. Единица СИ количества вещества – моль. Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу: ν(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA, (2) где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро. 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль. Дано: ν(NaI)= 0,6 моль. Найти: m(NaI) =? Решение. Молярная масса иодида натрия составляет: M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль Определяем массу NaI: m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г. 2. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося в тетраборате натрия Na2B4O7 массой 40,4 г. Дано: m(Na2B4O7)=40,4 г. Найти: ν(B)=? Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na2B4O7: ν(Na2B4O7)= m(Na2B4O7)/ М( Na2B4O7) = 40,4/202=0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na2B4O7)=4 • 0,2 = 0,8 моль. Расчеты по химическим формулам. Массовая доля. Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) =m(Х)/m, где ω(X)– массовая доля вещества Х, m(X) – масса вещества Х, m – масса всей системы. Массовая доля – безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах. Например, массовая доля атомного кислорода составляет 0,42, или 42%, т.е. ω(О)=0,42. Массовая доля атомного хлора в хлориде натрия составляет 0,607, или 60,7%, т.е. ω(Cl)=0,607. 3. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. Решение: Молярная масса BaCl2 • 2H2O составляет: М(BaCl2 • 2H2O) = 137+ 2 • 35,5 + 2 • 18 =244 г/моль Из формулы BaCl2 • 2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль Н2О. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2 • 2H2O: m(H2O) = 2 • 18 = 36 г. Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. ω(H2O) = m(H2O)/ m(BaCl2 • 2H2O) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%. 4. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце. Дано: m(Ag )=5,4 г; m = 25 г. Найти: ω(Ag2S) =? Решение: определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите: ν(Ag ) =m(Ag )/M(Ag ) = 5,4/108 = 0,05 моль. Из формулы Ag2S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра. Определяем количество вещества аргентита: ν( Ag2S)= 0,5 • ν (Ag) = 0,5 • 0,05 = 0,025 моль Рассчитываем массу аргентита: m(Ag2S) = ν( Ag2S) • М(Ag2S) = 0,025• 248 = 6,2 г. Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г. ω(Ag2S) = m(Ag2S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%. Вывод формул соединений 5. Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%. Дано: ω(K) =24,7%; ω(Mn) =34,8%; ω(O) =40,5%. Найти: формулу соединения. Решение: для расчетов выбираем массу соединения, равную 100 г, т.е. m=100 г. Массы калия, марганца и кислорода составят: m (К) = m ω(К); m (К) = 100 • 0,247= 24,7 г; m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) =100 • 0,348=34,8 г; m (O) = m ω(O); m (O) = 100 • 0,405 = 40,5 г. Определяем количества веществ атомных калия, марганца и кислорода: ν(К)= m(К)/ М( К) = 24,7/39= 0,63 моль ν(Mn)= m(Mn)/ М( Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 моль ν(O)= m(O)/ М(O) = 40,5/16 = 2,5 моль Находим отношение количеств веществ: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5. Разделив правую часть равенства на меньшее число (0,63) получим: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 1 : 1 : 4. Следовательно, простейшая формула соединения KMnO4. 6. При сгорании 1,3 г вещества образовалось 4,4 г оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Найти молекулярную формулу вещества, если его плотность по водороду равна 39. Дано: m(в-ва) =1,3 г; m(СО2)=4,4 г; m(Н2О)=0,9 г; ДН2 =39. Найти: формулу вещества. Решение: Предположим, что искомое вещество содержит углерод, водород и кислород, т.к. при его сгорании образовались СО2 и Н2О. Тогда необходимо найти количества веществ СО2 и Н2О, чтобы определить количества веществ атомарных углерода, водорода и кислорода. ν(СО2) = m(СО2)/ М(СО2) = 4,4/44 = 0,1 моль; ν(Н2О) = m(Н2О)/ М(Н2О) = 0,9/18 = 0,05 моль. Определяем количества веществ атомарных углерода и водорода: ν(С)= ν(СО2); ν(С)=0,1 моль; ν(Н)= 2•ν(Н2О); ν(Н)= 2 • 0,05 = 0,1 моль. Следовательно, массы углерода и водорода будут равны: m(С) = ν( С) • М(С) = 0,1• 12 = 1,2 г; m(Н) = ν( Н) • М(Н) = 0,1• 1 =0,1 г. Определяем качественный состав вещества: m(в-ва) = m(С) + m(Н) = 1,2 + 0,1 = 1,3 г. Следовательно, вещество состоит только из углерода и водорода (см. условие задачи). Определим теперь его молекулярную массу, исходя из данной в условии задачи плотности вещества по водороду. М(в-ва) = 2 • ДН2 = 2 • 39 = 78 г/моль. Далее находим отношение количеств веществ углерода и водорода: ν(С) : ν(Н) = 0,1 : 0,1 Разделив правую часть равенства на число 0,1, получим: ν(С) : ν(Н) = 1 : 1 Примем число атомов углерода (или водорода) за «х», тогда, умножив «х» на атомные массы углерода и водорода и приравняв эту сумму молекулярной массе вещества, решим уравнение: 12х + х = 78. Отсюда х= 6. Следовательно, формула вещества С6Н6 – бензол. Молярный объем газов. Законы идеальных газов. Объемная доля. Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т.е. Vm= V(X)/ ν(x), где Vm – молярный объем газа - постоянная величина для любого газа при данных условиях; V(X) – объем газа Х; ν(x) – количество вещества газа Х. Молярный объем газов при нормальных условиях (нормальном давлении рн= 101 325 Па ≈ 101,3 кПа и температуре Тн= 273,15 К ≈ 273 К) составляет Vm= 22,4 л/моль. В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака: pV pнVн ──── = ─── (3) Т Тн Где p – давление; V – объем; Т- температура в шкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия. Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли – отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е. φ(Х) = V(X)/V где φ(Х) – объемная доля компонента Х; V(X) – объем компонента Х; V - объем системы. Объемная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы или в процентах. 7. Какой объем займет при температуре 20оС и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г? Дано: m(NH3)=51 г; p=250 кПа; t=20oC. Найти: V(NH3) =? Решение: определяем количество вещества аммиака: ν(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) = 51/17 = 3 моль. http://5-ege.ru/kak-reshat-zadachi-po-ximii/ Объем аммиака при нормальных условиях составляет: V(NH3) = Vm • ν(NH3) = 22,4 • 3 = 67,2 л. Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям [температура Т= (273 +20)К = 293 К]: pнTVн(NH3) 101,3•293•67,2 V(NH3) =──────── = ───────── = 29,2 л. pТн 250•273 8. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г. Дано: m(N2)=5,6 г; m(H2)=1,4 ; н.у. Найти: V(смеси)=? Решение: находим количества вещества водорода и азота: ν(N2) = m(N2)/ М(N2) = 5,6/28 = 0,2 моль ν(H2) = m(H2)/ М(H2) = 1,4/ 2 = 0,7 моль Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е. V(смеси)=V(N2) + V(H2)=Vm•ν(N2) + Vm•ν(H2) = 22,4•0,2 + 22,4•0,7 = 20,16 л. Расчеты по химическим уравнениям Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. Однако в реальных химических процессах из-за неполного протекания реакции и различных потерь веществ масса образующихся продуктов часто бывает меньше той, которая должна образоваться в соответствии с законом сохранения массы веществ. Выход продукта реакции (или массовая доля выхода) – это выраженное в процентах отношение массы реально полученного продукта к его массе, которая должна образоваться в соответствии с теоретическим расчетом, т.е. η = [mp(X) •100]/m(X) (4) Где η– выход продукта, %; mp(X) - масса продукта Х, полученного в реальном процессе; m(X) – рассчитанная масса вещества Х. В тех задачах, где выход продукта не указан, предполагается, что он – количественный (теоретический), т.е. η=100%. 9. Какую массу фосфора надо сжечь для получения оксида фосфора (V) массой 7,1 г? Дано: m(P2O5)=7,1 г. Найти: m(Р) =? Решение: записываем уравнение реакции горения фосфора и расставляем стехиометрические коэффициенты. 4P+ 5O2 = 2P2O5 Определяем количество вещества P2O5, получившегося в реакции. ν(P2O5) = m(P2O5)/ М(P2O5) = 7,1/142 = 0,05 моль. Из уравнения реакции следует, что ν(P2O5)= 2•ν(P), следовательно, количество вещества фосфора, необходимого в реакции равно: ν(P2O5)= 2•ν(P) = 2• 0,05= 0,1 моль. Отсюда находим массу фосфора: m(Р) = ν(Р) • М(Р) = 0,1• 31 = 3,1 г. 10. В избытке соляной кислоты растворили магний массой 6 г и цинк массой 6,5 г. Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, выделится при этом? Дано: m(Mg)=6 г; m(Zn)=6,5 г; н.у. Найти: V(H2) =? Решение: записываем уравнения реакции взаимодействия магния и цинка с соляной кислотой и расставляем стехиометрические коэффициенты. Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2↑ Mg + 2 HCl = MgCl2 + H2↑ Определяем количества веществ магния и цинка, вступивших в реакцию с соляной кислотой. ν(Mg) = m(Mg)/ М(Mg ) = 6/24 = 0,25 моль ν(Zn) = m(Zn)/ М(Zn) = 6,5/65 = 0,1 моль. Из уравнений реакции следует, что количество вещества металла и водорода равны, т.е. ν(Mg) = ν(Н2); ν(Zn) = ν(Н2), определяем количество водорода, получившегося в результате двух реакций: ν(Н2) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0,25 + 0,1= 0,35 моль. Рассчитываем объем водорода, выделившегося в результате реакции: V(H2) = Vm • ν(H2) = 22,4 • 0,35 = 7,84 л. 11. При пропускании сероводорода объемом 2,8 л (нормальные условия) через избыток раствора сульфата меди (II) образовался осадок массой 11,4 г. Определите выход продукта реакции. Дано: V(H2S)=2,8 л; m(осадка)= 11,4 г; н.у. Найти: η =? Решение: записываем уравнение реакции взаимодействия сероводорода и сульфата меди (II). H2S + CuSO4 = CuS ↓+ H2SO4 Определяем количество вещества сероводорода, участвующего в реакции. ν(H2S) = V(H2S) / Vm = 2,8/22,4 = 0,125 моль. Из уравнения реакции следует, что ν(H2S) = ν(СuS) = 0,125 моль. Значит можно найти теоретическую массу СuS. m(СuS) = ν(СuS) • М(СuS) = 0,125 • 96 = 12 г. Теперь определяем выход продукта, пользуясь формулой (4): η = [mp(X) •100]/m(X)= 11,4 • 100/ 12 = 95%. 12. Какая масса хлорида аммония образуется при взаимодействии хлороводорода массой 7,3 г с аммиаком массой 5,1 г? Какой газ останется в избытке? Определите массу избытка. Дано: m(HCl)=7,3 г; m(NH3)=5,1 г. Найти: m(NH4Cl) =? m(избытка) =? Решение: записываем уравнение реакции. HCl + NH3 = NH4Cl Эта задача на «избыток» и «недостаток». Рассчитываем количества вещества хлороводорода и аммиака и определяем, какой газ находится в избытке. ν(HCl) = m(HCl)/ М(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 моль; ν(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) = 5,1/ 17 = 0,3 моль. Аммиак находится в избытке, поэтому расчет ведем по недостатку, т.е. по хлороводороду. Из уравнения реакции следует, что ν(HCl) = ν(NH4Cl) = 0,2 моль. Определяем массу хлорида аммония. m(NH4Cl) = ν(NH4Cl) • М(NH4Cl) = 0,2• 53,5 = 10,7 г. Мы определили, что аммиак находится в избытке (по количеству вещества избыток составляет 0,1 моль). Рассчитаем массу избытка аммиака. m(NH3) = ν(NH3) • М(NH3) = 0,1• 17 = 1,7 г. 13. Технический карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, получив ацетилен, при пропускании которого через избыток бромной воды образовался 1,1,2,2 –тетрабромэтан массой 86,5 г. Определите массовую долю СаС2 в техническом карбиде. Дано: m = 20 г; m(C2H2Br4)=86,5 г. Найти: ω(СаC2) =? Решение: записываем уравнения взаимодействия карбида кальция с водой и ацетилена с бромной водой и расставляем стехиометрические коэффициенты. CaC2 +2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2 C2H2 +2 Br2 = C2H2Br4 Находим количество вещества тетрабромэтана. ν(C2H2Br4) = m(C2H2Br4)/ М(C2H2Br4) = 86,5/ 346 = 0,25 моль. Из уравнений реакций следует, что ν(C2H2Br4) =ν(C2H2) = ν(СаC2) =0,25 моль. Отсюда мы можем найти массу чистого карбида кальция (без примесей). m(СаC2) = ν(СаC2) • М(СаC2) = 0,25• 64 = 16 г. Определяем массовую долю СаC2 в техническом карбиде. ω(СаC2) =m(СаC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%. Растворы. Массовая доля компонента раствора 14. В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определите массовую долю серы в растворе. Дано: V(C6H6) =170 мл; m(S) = 1,8 г; ρ(С6C6)=0,88 г/мл. Найти: ω(S) =? Решение: для нахождения массовой доли серы в растворе необходимо рассчитать массу раствора. Определяем массу бензола. m(С6C6) = ρ(С6C6) •V(C6H6) = 0,88•170 = 149,6 г. Находим общую массу раствора. m(р-ра) = m(С6C6) + m(S) =149,6 + 1,8 = 151,4 г. Рассчитаем массовую долю серы. ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19 %. 15. В воде массой 40 г растворили железный купорос FeSO4•7H2O массой 3,5 г. Определите массовую долю сульфата железа (II) в полученном растворе. Дано: m(H2O)=40 г; m(FeSO4•7H2O)=3,5 г. Найти: ω(FeSO4) =? Решение: найдем массу FeSO4 содержащегося в FeSO4•7H2O. Для этого рассчитаем количество вещества FeSO4•7H2O. ν(FeSO4•7H2O)=m(FeSO4•7H2O)/М(FeSO4•7H2O)=3,5/278=0,0125моль Из формулы железного купороса следует, что ν(FeSO4)= ν(FeSO4•7H2O)=0,0125 моль. Рассчитаем массу FeSO4: m(FeSO4) = ν(FeSO4) • М(FeSO4) = 0,0125•152 = 1,91 г. Учитывая, что масса раствора складывается из массы железного купороса (3,5 г) и массы воды (40 г), рассчитаем массовую долю сульфата железа в растворе. ω(FeSO4) =m(FeSO4)/m=1,91 /43,5 = 0,044 =4,4 %.