Задачи на тему основные законы химии

Задачи к разделу Основные понятия и законы химии

Задача 1. Какой объем (н.у.) занимает 5*10-3 кг углекислого газа?

Задача 2. Определить массу 0,9*10-3 м3 кислорода при 21 °С и давлении 96000 Па, если масса 10-3 м3 кислорода равна 1,5*10-3 кг при нормальных условиях.

Задача 3. Рассчитайте объем атома железа, если его плотность равна 7900 кг/ м3

Задача 4. Определить массу молекулы газа, если масса 10-3 м3 газа, при н.у., равна 0,3810-3 кг.

Задача 5. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла, если при соединении 7,2 г. металла с хлором было получено 28,2 г. соли. Молярная масса эквивалента хлора равна 35,45 г/моль

Задача 6. Определение молярной массы эквивалента сложных веществ в реакциях обмена

Определите молярные массы эквивалентов H2SO4 в следующих реакциях:

А) H2SO4+2KOH = K2SO4+2H2O

Б) H2SO4+KOH = KHSO4+H2O

Задача 7. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 9 г. ее израсходовано 8г гидроксида натрия.

Задача 8. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 67,5, а массовые доли элементов  (%) в веществе следующие: серы – 23,7, кислорода – 23,7, хлора – 52.

Задача 9. Рассчитайте молекулярную массу газа, если 7*10-3 кг. его при 20°С и 0,253*105 Па занимают объем 22,18*10-3 м3

Задача 10. При 0°С в сосуде объемом 14*10-3 м3 содержится 0,8*10-3 кг водорода и  6,3*10-3 кг азота. Определите парциальное давление азота и общее давление смеси.

Задача 11. Газовая смесь составлена из 5*10-3 м3 метана под давлением 96000 Па, 2*10-3 м3 водорода под давлением 84000 Па и 3*10-3 м3 диоксида углерода под давлением 109000 Па. Объем смеси 8*10-3 м3. Определите парциальные давления газов в смеси и общее давление смеси.

Задача 12.Газовая смесь состоит из оксида и диоксида азота. Вычислите парциальные давления газов в смеси, если объемные доли газов соответственно равны (%) 37,5 и 62,5. Общее давление газовой смеси 106640 Па.

Задача 1. Какой объем (н.у.) занимает 5*10-3 кг углекислого газа?

Решение.

Найдем молекулярную массу СО2:

Mr(CO₂)= 12+2*16=44 г.

Tакже нам известен молярный объем газа, который равен 22,4 м³.

Составим следующую пропорцию:

44 кг СО₂ занимает объем 22,4 м³

5*10^-3 кг СО₂ занимает объем – х

откуда х= (5*10^-3*22,4)/44=2,5*10^-3 м³

Таким образом, 5*10^-3 кг углекислого газа занимает объем равный 2,5*10^-3 м³.

Задача 2. Определить массу 0,9*10^-3 м³ кислорода при 21°С и давлении 96000 Па, если масса 10^-3 м³ кислорода равна 1,5*10^-3 кг при нормальных условиях.

Решение:

Найдем температуру в Кельвинах Т=273+21=294 К;

Найдем объем газа, приведенный к н.у. по формуле

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂;

V₁= T₁P₂V₂/ T₂P₁= (273*96000*0.9*10^-3)/ (294*101325) =0.8*10^-3 м³

Теперь рассчитаем массу вычисленного объема:

10^-3 м³ кислорода имеют массу равную 1,5*10^-3 кг

0,8*10^-3 м³ кислорода имеют массу равную х

х = 0,8*10^-3*1,5*10^-3/10^-3=1,2*10^-3 кг

Таким образом, 0,8*10^-3 м³ кислорода имеют массу равную 1,2*10^-3 кг.

Задача 3. Рассчитайте объем атома железа, если его плотность равна 7900 кг/ м³

Решение:

Найдем молярный объем железа (M(Fe)=56 г.)

V=n/ρ=56/7900=7,1*10^-3 м³

Условно примем, что атомы имеют форму шара и в кристалле касаются друг друга, то истинный объем будет составлять только 74% от общего объема:

V=0,071*0,74=5,25*10^-3 м³

Тогда объем одно атома железа будет равен:

V_А=5,25*10^-3/6,02*10²⁶=8,7*10^-30 м³

Задача 4. Определить массу молекулы газа, если масса 10^-3 м³ газа, при н.у., равна 0,3810^-3 кг.

Решение

Число молекул 1 кмоль любого вещества равна числу Авогадро (6,02*10²⁶ ), поэтому для начала определим 1 кмоль газа:

10^-3 м³ газа имеют массу равную 0,3810^-3 кг

22,4 м³ газа имеют массу равную — х

х=22,4*0,3810^-3/10^-3=7,6 кг

Далее определяем массу молекулы газа:

m=7,6/6,02*10²⁶=1,26*10^-26 кг

Задача 5. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла, если при соединении 7,2 г. металла с хлором было получено 28,2 г. соли. Молярная масса эквивалента хлора равна 35,45 г/моль

Решение:

Согласно закону эквивалента отношение массы металла и соли должно быть равно отношению их молярных масс эквивалентов. Обозначим молярную массу эквивалента металла через х, тогда:

7,2/28,2=х/(х+35,45)

Решая уравнение, находим, что х=12,15 г/моль.

Таким образом, молярная масса эквивалента металла Мэкв=12,15 г/моль.

Задача 6. Определение молярной массы эквивалента сложных веществ в реакциях обмена

Определите молярные массы эквивалентов H₂SO₄ в следующих реакциях:

А) H₂SO₄+2KOH = K₂SO₄+2H₂O

Б) H₂SO₄+KOH = KHSO₄+H₂O

Решение: Значение эквивалента вещества зависит от того, в какой именно реакции оно участвует. В реакции А) 1 моль H₂SO₄ взаимодействует с 2 моль KOH, а эквивалент H₂SO₄ с 2 эквивалентами KOH. Молярная масса эквивалента KOH равна его молекулярной массе, следовательно, молярная масса эквивалента H₂SO₄ равна половине ее молекулярной массы: Мэкв=98/2=49 г/моль

В реакции Б) 1 моль H₂SO₄ взаимодействует с 1 моль KOH, а эквивалент H₂SO₄ с 1 эквивалентами KOH. Молярная масса эквивалента KOH равна его молекулярной массе, следовательно, молярная масса эквивалента H₂SO₄ равна ее молекулярной массе: 98 г/моль.

Задача 7. Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 9 г. ее израсходовано 8г гидроксида натрия.

Решение:

Молярная масса эквивалента гидроксида натрия равна его молекулярной массе Мэкв =40 г/моль.

Вещества взаимодействуют между собой в массах, пропорциональных из молярным массам эквивалента, т.е.:

Обозначим молярную массу эквивалента кислоты – х, тогда

9/8=х/40=45 г/моль

Таким образом, молярная масса эквивалента кислоты Мэкв=45 г/моль.

Задача 8. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 67,5, а массовые доли элементов  (%) в веществе следующие: серы – 23,7, кислорода – 23,7, хлора – 52.

Решение:

Формулу искомого соединения можно представить как S_xO_yCl_z. Найдем соотношение между числом атомов S, O, Cl делением его содержания на его атомную массу:

x:y:z = 23,7/32 : 23,7/16 : 52/35,5 = 0,74 : 1,48 : 1,46

Делим все полученные соотношения на наименьшее, получаем:

x:y:z =1:2:2

Простейшая формула вещества SO₂Cl₂

Его молекулярная масса равна Mr = 32+16*2+35,5*2 = 135 г.

Теперь найдем молекулярную массу вещества по плотности паров этого вещества по водороду:

Mr = 2DH2= 2*67,5 = 135 г.

Следовательно, истинная формула вещества совпадает с простейшей: SO₂Cl₂

Задача 9. Рассчитайте молекулярную массу газа, если 7*10^-3 кг. его при 20°С и 0,253*105 Па занимают объем 22,18*10^-3 м³

Решение:

В данном случае, вычислить молярную массу газа можно, используя уравнение Клапейрона – Менделеева:

pV = nRT = (m/M) RT;

R=8,3144*10³ Дж/моль*К

Т=273+20=293 К

М=mRT/pV=7*10^-3*8,3144*10³*293/ (0,253*105*22,18*10^-3) =30,35 г/моль

Молярная масса газа равна 30,35 г/моль