Анализ решений

Химия. Занятие №8. Решение заданий C4
Заданием С4 проверяется умение производить расчеты
- массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из
веществ дано в избытке (имеет примеси), если одно из веществ дано в виде
раствора с определенной массовой долей растворенного вещества;
- массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически
возможного;
- массовой доли (массы) химического соединения в смеси.
С4(2011) Нитрит калия массой 8,5 г внесли при нагревании в 270 г раствора
бромида аммония с массовой долей 12%. Какой объем (н. у.) азота выделится
при этом и какова массовая доля бромида аммония в получившемся
растворе?
*В задаче есть сведения о каждом из исходных веществ, причем одно из них
дано в виде раствора с определенной массовой долей вещества =>
необходимо определить:
- массу этого вещества в растворе;
- какое из веществ дано в избытке, а какое расходуется полностью.
Расчеты по уравнению реакции производятся с использованием понятия
«количество вещества - моль»
Записывая «Дано», следует записать сразу и «Дополнительные сведения»,
которые потребуются для вычислений.
Дано
m(KNO2) = 8.5 г
+
m (р-ра NH4Br) = 270 г
w (NH4Br) = 12 % (0,12)
V (N2) = ?
w (NH4Br) в получившемся р-ре = ?
Дополнительные сведения
w(р.в.) = m(р.в.) / m(р-ра);
m(р.в.)= m(р-ра)∙ w(р.в.)
v (n) = m(в-ва) / М
V = Vm ∙ v (n); Vm = 22,4 л/моль
М(N2) = 28 г/моль
М((KNO2) = 85 г/моль
М(NH4Br) = 98 г/моль
1.
До уравнения реакции единицы измерения массы, указанные в
условии задачи, переводим в единицы количества вещества:
v (KNO2) = 8,5 / 85 = 0,1 (моль)
v ( NH4Br) = 270∙0,12/98 = 0,33 (моль)
2.
Записываем уравнение реакции, подчеркиваем формулы веществ,
которые нужны для расчетов, и указываем количество моль по уравнению:
KNO2 + NH4Br = N2↑ + KBr + 2H2O
1моль 1 моль 1 моль
По уравнению видим, что исходные вещества реагируют друг с другом в
равных количествах (по 1 моль), азота получается столько же (1моль).
Рассчитанные количества исходных веществ разные, NH4Br – в
избытке (0,33 > 0,1) => объём выделившегося азота рассчитываем по
нитриту калия.
По уравнению реакции v (N2) = v (KNO2) = 0,1 моль; =>
V (N2) =22,4 л/моль∙0,1моль = 2,24 л
3.Определяем, что осталось в растворе: 8,5 г(KNO2) добавили к 270 г (р-ра
NH4Br), выделилось 2,8 г (0,1моль∙ 28г/моль) азота, =>
m (р-ра) = 8,5 + 270 - 2,8 = 275,7 (г).
В этом растворе остался избыток бромида аммония: 0,33 – 0,1 = 0,23 (моль)
или 0,23∙98 =22,54 (г)
4. Рассчитываем массовую долю бромида аммония
w (NH4Br) = 22,54/275,7 = 0,0818 или 8,18 % или округляем до десятых 8,2 %
Максимальный балл 4
*Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях в
одном из элементов (первом, втором, третьем или четвертом), которая
привела к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается на 1
балл)
С4 ( 2012) К раствору гидроксида натрия массой 1200 г прибавили 490 г
40%-ного раствора серной кислоты. Для нейтрализации получившегося
раствора потребовалось 143 г кристаллической соды Na2CO3∙10H2O.
Рассчитайте массу и массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.
Дано
m (р-ра NаОH) =1 200 г
+
3. m (р-ра H2SO4)=490 г
w (H2SO4) = 40 % (0,4)
+
m (Nа2СО3∙10H2O) = 143 г
m ( NаОH) = ?
w (NаОH) в исходном р-ре = ?
Дополнительные сведения
w= m(р.в.) / m(р-ра)
m(р.в.)= m(р-ра)∙ w(р.в.)
v (n) = m(в-ва) / М
М(NаОН) = 40 г/моль
М((H2SO4) = 98 г/моль
М((Nа2СО3∙10H2O) = 286 г/моль
В этой задаче речь идет о двух реакциях:
- взаимодействие щелочи с кислотой - реакция нейтрализации, в результате
которой получится соль и вода;
- нейтрализация получившегося раствора, для чего потребовалась сода
(кислота в первой реакции не израсходовалась полностью и прореагирует с
содой).
1. До уравнений реакций рассчитываем количества данных по условию
задачи веществ:
v (H2SO4)=490 ∙ 0,4 / 98 = 2 (моль)
v ((Nа2СО3∙10H2O) = 143 / 286 = 0,5(моль)
2. Записываем уравнения реакции, подчеркиваем формулы веществ, которые
нужны для расчетов, и указываем количество моль по уравнению:
1) 2NаОH + H2SO4 = Nа2SO4 + 2H2O
2 моль 1 моль
2) H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2 + H2O
1 моль 1 моль
Вычисления начнем по уравнению 2, так как полностью расходуется в
реакции кристаллическая сода.
По уравнению 2 видим, что исходные вещества реагируют друг с другом в
равных количествах (по 1 моль).
Рассчитанные количества веществ позволяют рассчитать количество
прореагировавшей H2SO4 : с 0,5моль ((Nа2СО3∙10H2O) прореагирует столько
же H2SO4 => и 2 - 0,5 = 1,5 (моль) H2SO4 было затрачено на реакцию со
щелочью в первой реакции (уравнение1).
3. По уравнению 1 видим, что v (NаОH)= 2v (H2SO4);
=> v (NаОH)=2∙1,5=3(моль);
m (NаОH) =40∙3=120 (г)
В исходном растворе массой 1200 г было 120 г гидроксида натрия, =>
w (NаОH) в исходном р-ре =120 / 1200 = 0,1 или 10 %
Максимальный балл 4
* Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях
в одном из элементов (втором, третьем или четвёртом), которая привела
к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только
на 1 балл/
С4.(2013) Определите массовые доли (в %) сульфата железа(II) и сульфида
алюминия в смеси, если при обработке 25 г этой смеси водой выделился газ,
который полностью прореагировал с 960 г 5%-ного раствора сульфата меди.
Дано
m (смеси FeSO4 и Al2S3) = 25 г
+ H2O
m (р-раCuSO4)=960 г
w (CuSO4) = 5 % (0,05)
Дополнительные сведения
w= m(р.в.) / m(р-ра)
m(р.в.)= m(р-ра)∙ w(р.в.)
w (FeSO4) в исходной смеси = ?
М(Al2S3) = 150 г/моль
w (Al2S3) в исходной смеси = ?
М((CuSO4) = 160 г/моль
v (n) = m(в-ва) / М
*В этой задаче речь идет о двух реакциях:
- взаимодействие солей с водой – гидролиз;
- взаимодействие получившегося газа с раствором сульфата меди.
[Гидролизу подвергаются не все соли, а только соли, образованные сильным
основанием и слабой кислотой (образуется кислая соль и щелочь), слабым
основанием и сильной кислотой (образуется осно′вная соль и кислота),
слабым основанием и слабой кислотой (образуется основание и кислота –
гидролиз идет до конца)].
Слабым основанием и слабой кислотой образован сульфид алюминия Al2S3
1. До уравнений реакций рассчитываем количество CuSO4 в растворе по
условию задачи: (CuSO4) =960∙0,05/160 = 0,3 (моль)
2. Записываем уравнения реакций, подчеркиваем формулы веществ, которые
нужны для расчетов, и указываем количество моль по уравнению:
1) Al2S3 + 6HOН = 2Al(OH)3 + 3H2S↑
1 моль
3 моль
Сероводород H2S, имея в своем составе S-2, является сильным
восстановителем и окисляется до серной кислоты
2) CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4
Вычисления начнем по уравнению 2, так как полностью расходуются в
реакции оба вещества (по условию задачи …выделился газ, который
полностью прореагировал с 960 г 5%-ного раствора сульфата меди).
3.По уравнению 2 видим, что исходные вещества реагируют друг с другом
в равных количествах (по 1 моль).
Рассчитанное количество CuSO4 позволяет рассчитать количество H2S
v (H2S) = v (CuSO4) = 0,3 моль
Это количество вещества H2S выделилось в результате реакции 1.
1
4.По уравнению 1 видим, что v (Al2 S3) = v (H2 S) = 0,3 ∙
3
m (Al2S3) = 150 ∙ 0,1=15 (г);
m (FeSO4 ) = 25 - 15=10 (г)
1
3
= 0,1(моль);
4. Рассчитываем массовую долю каждого из компонентов смеси:
w (Al2S3) =15/25 = 0,6 или 60 %
w (FeSO4) =10/25 = 0,4 или 40 %
Максимальный балл 4
* Примечание. В случае, когда в ответе содержится ошибка в вычислениях
в одном из трёх элементов (втором, третьем или четвёртом), которая привела
к неверному ответу, оценка за выполнение задания снижается только на 1
балл
С4. К раствору серной кислоты объемом 50 мл с массовой долей 25% и
плотностью 1,176 г/мл прилили раствор хлорида бария объемом 87 мл с
массовой долей 20% и плотностью 1,22 г/мл. Получили осадок массой 22 г.
Определите выход полученной соли в % от теоретически возможного.
Дано
V(H2SO4) = 50мл
р(H2SO4) = 1,176г/мл
w(H2SO4) = 25% (0,25)
+a
V(B Cl2) = 87 мл
р(BaCl2) = 1,22г/мл
w(BaCl2) = 20% (0,2)
m(BaSO4 – осадок) = 22 г
(практический выход)
______________________________
η (BaSO4 ) = ?
Дополнительные сведения
η (эта) – выход продукта реакции в
% от теоретически возможного
η=
практический
теоретический
v =m/M ; m = p·V
m(р.в.)= m(р-ра)∙ w(р.в.)
М(H2SO4) =98 г/мл
М(BаCl2) = 208 г/мл
М(Bа SO4) = 233 г/моль
*Теоретический выход продукта реакции рассчитывается по уравнению
реакции.
1. До уравнения реакции рассчитываем количества реагирующих веществ
v(H2SO4) = 50·1,176·0,25/98 = 0,15(моль)
v (BaCl2) = 87·1,22·0,2/208 = 0,1(моль)
2. По уравнению реакции определяем, какое вещество расходуется
полностью, и по нему рассчитываем количество и массу осадка
(теоретический выход)
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl
1моль 1 моль 1 моль
По уравнению серная кислота и хлорид бария реагируют друг с другом в
равных количествах – по 1 моль.
3.Рассчитанные количества показывают избыток H2SO4 (0,15>0,1), поэтому
вычисления производим по хлориду бария:
По уравнению v (BaSO4 ) = v (BaCl2) = 0,1моль;
m(BaSO4 – осадок) =0,1·233 = 23,3 (г) –теор.в.
4. Находим выход сульфата бария в % от теоретически возможного
η=
𝟐𝟐
𝟐𝟑,𝟑
= 0,944 или 94,4%