Примеры решения типовых задач. Определить массу образующейся воды при сжигании 16 граммов водорода в избытке кислорода.

Пример 1

Определить массу образующейся воды при сжигании 16 граммов водорода в избытке кислорода.

Решение:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

В соответствии с коэффициентами в уравнении реакции мольное соотношение между водородом и водой равно 2:2=1:1. Количество вещества прореагировавшего водорода равно количеству вещества образовавшейся воды.

Ответ: 144 г.

Пример 2

Определить эквивалент и молярную массу эквивалента Fe₂(SO₄)₃ в реакции

Fe₂(SO₄)₃ + 6 NaOH = 2 Fe(OH)₃ + 3 Na₂SO₄.

Решение:

Эквивалентное число z в ионообменной реакции равно знаменателю правильной дроби, полученной при делении коэффициента при данном веществе на максимальный коэффициент в уравнении реакции, при каком бы веществе он ни находился. Для Fe₂(SO₄)₃ эквивалентное число равно 6. Эквивалент представляет собой условную частицу 1/6 Fe₂(SO₄)₃

M(1/6 Fe₂(SO₄)₃) = M(Fe₂(SO₄)₃) / 6 = 400 / 6 = 66,7 (г/моль).

Ответ: 66,7 г/моль

Пример 3

Хлорид никеля массой 2,918 г взаимодействует с 1,8 г гидроксида натрия, молярная масса эквивалента которого равна 40 г/моль. Вычислить молярную массу эквивалента хлорида никеля.

Решение:

В соответствии со следствием из закона эквивалентов

m(хлорида) / m(NaOH) = M(1/z хлорида) / M(1/1 NaOH).

Отсюда

M(1/z хлорида) = 2,918 × 40 / 1,8 = 64,8 (г/моль)

Ответ: 64,8 г/моль

Пример 4

При сжигании 2,96 г металла было получено 4,91 г его оксида. Определить молярную массу эквивалента металла.

Решение:

Найдем массу кислорода, израсходованного при горении металла. В соответствии с законом сохранения массы веществ

m(O₂) = m(оксида) – m(металла) = 4,91 – 2,96 = 1,95 (г).

При окислении металлов до оксидов газообразным кислородом происходит процесс: О₂⁰ + 4е^- = 2О^–2. Молекула кислорода принимает 4 электрона, следовательно, z = 4. На один электрон приходится 1/4 О₂, поэтому эквивалент молекулярного кислорода 1/4 O₂, а молярная масса эквивалента равна 8 г/моль.

По закону эквивалентов m(O₂) / m(Me) = M(1/4 O₂) / M(1/z Me);

Отсюда выразим M(1/z Me) и подставим численные значения величин:

M(1/z Me) = 2,96 × 8 / 1,95 = 12,1 (г/моль)

Ответ: 12,1 г/моль

Пример 5

Некоторый газ, имеющий плотность по воздуху, равную 0,965, был собран в сосуд емкостью 2 л методом вытеснения воды и находится в нем при температуре 25^оС и давлении 99,8 кПа. Определите массу газа в сосуде, если давление паров воды составляет 3,17 кПа.

Решение:

Так как газ был собран в сосуд методом вытеснения воды, то он содержит пары воды. В соответствии с законом Дальтона для смеси не взаимодействующих газов, общее давление газовой смеси складывается из парциальных давлений отдельных ее компонентов. Найдем давление неизвестного газа.

Р_газа=Р_смеси–Р_{пара воды}=99,8 кПа–3,17 кПа=96,63 кПа.

Зная относительную плотность газа по воздуху, рассчитаем его молярную массу в соответствии со следствием из закона Авогадро.

М_газа=D_возд.×М_возд=0,965×29 г/моль » 28 г/моль.

Выразим массу газа m из уравнения Клапейрона-Менделеева и подставим в полученное выражение все величины в единицах системы СИ.

;

Итак, масса газа в сосуде равна 2,18 г.

Пример 6

В сосуде объемом 0,05 м³ при 25 ⁰С содержится смесь из 0,020 м³ этилена под давлением 83950 Па и 0,015 м³ метана под давлением 95940 Па. Найдите общее давление газов в сосуде.

Решение:

Сначала определяем парциальное давление каждого из газов:

Общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений ее компонентов:

Пример 7

Плотность некоторого газообразного вещества по водороду равна 17. Чему равна его плотность по воздуху (М_возд.=29 г/моль).

Решение:

D_H2 = M_в-ва / M_H2 = М_в-ва / 2;

М_в-ва= 2D_H2 = 34 г/моль;

D_возд = M_в-ва / M_возд. = 34 / 29 = 1,17

Ответ: 1,17

Пример 8

Определите плотность по воздуху смеси азота, аргона и углекислого газа, если мольные доли компонентов составляли 15, 50 и 35% соответственно.

Решение:

D_{смеси(по воздуху)} = M_смеси / M_возд. = М_смеси / 29

M_смеси = (15% ∙ 28 + 50% ∙ 40 + 35% ∙ 44) / 100% = (420 + 2000 + 1540) / 100 = 39,6 г/моль

D_{смеси(по воздуху)} = M_смеси / 29 = 39,6 / 29 = 1,37

Ответ: 1,37

Пример 9

Какой объем (н.у.) займут 0,4·10^{-3 м3} газа, находящиеся при 50⁰С и давлении 0,954·10⁵ Па? Определите количество вещества (в моль) этого газа.

Решение

Воспользуемся формулой объединенного газового закона

Объем газа при нормальных условиях (н.у.):

,

где Т₀=273 К;

P₀=1,013·10⁵ Па;

Т=273+50=323 К.

При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л, поэтому

Перечень задач по теме 2

1. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержит 1,84 г металла. Вычислите эквивалентные массы (молярные массы эквивалентов) металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса этого металла.

2. 3,04 г некоторого металла вытесняют 0,252 г водорода, 26,965 г серебра и 15,885 г меди из соединений этих металлов. Вычислите эквивалентные массы (молярные массы эквивалентов) указанных металлов.

3. Оксид металла содержит 28,57% кислорода, а его фторид 48,72% фтора. Вычислите эквивалентные массы (молярные массы эквивалентов) металла и фтора.

4. Напишите уравнение реакций гидроксида железа (III) с соляной кислотой при которой образуются: а) хлорид дигидроксожелеза (III), б) хлорид гидроксожелеза (III), в) хлорид железа (III). Вычислите эквивалент и молярную массу эквивалента гидроксида железа в этих реакциях.

5. Избытком гидроксида калия подействовали на растворы дигидрофосфата калия и нитрата дигидроксовисмута (III). Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и молярные массы эквивалентов.

6. Вещество содержит 38% серы и мышьяк. Эквивалентная масса серы 16,0 г/моль. Вычислите молярную массу эквивалента и валентность мышьяка, составьте формулу данного сульфида.

7. Избытком соляной кислоты подействовали на растворы гидрокарбоната кальция и хлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с НCl, определите их эквиваленты и молярные массы эквивалентов.

8. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида.

9. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу металла.

10. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты было израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите основность кислоты и молярную массу эквивалента

11. Соединение металла с галогеном содержит 64,5% галогена, оксид того же металла содержит 15,4% кислорода. Определите галоген.

12. Вычислите молярную массу эквивалента оксида углерода (IV) в реакциях его образования при взаимодействии HCl с: а) КНСО₃, б) К₂СО₃.

13. На нейтрализацию 2,3 г основания израсходовано 2,14 г НСl. Вычислить молярную массу эквивалента основания.

14. В каком количестве NаОН содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН?

15. В каком количестве Ва(ОН)₂∙8Н₂О содержится столько же эквивалентов, сколько в 156 г Аl(OH)₃?

16. 0,376 г алюминия при взаимодействии с кислотой вытеснили 0,468 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить эквивалентный объем водорода, зная, что эквивалентная масса алюминия равна 8,99 г/моль.

17. Серная и ортофосфорная кислоты имеют одинаковую молярную массу. Каково отношение масс этих кислот, пошедших на нейтрализацию одного и того же количества щелочи, если образовались соответственно сульфат и дигидроортофосфат?

18. 1,6 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить молярную массу эквивалента цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20,0 г/моль?

19. Медь образует два оксида. На определенное количество меди при образовании первого оксида пошло вдвое больше кислорода, чем при образовании второго. Каково отношение валентности меди в первом оксиде к ее валентности во втором?

20. При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,4 г соли. Вычислить молярную массу эквивалента вещества и образовавшейся соли.

21. При взрыве смеси, полученной из одного объема некоторого газа и двух объемов кислорода, образуются два объема СО₂ и один объем N₂ . Найти молекулярную формулу газа.

22. Найти молекулярную формулу соединения бора с водородом, если масса 1 л этого газа равна массе 1 л азота, а содержание бора в веществе составляет 78,2%.

23. При пропускании над катализатором смеси, состоящей из 10 моль оксида серы (IV) и 15 моль кислорода, образовалось 8 моль оксида серы (VI). Сколько моль диоксида серы и кислорода не вступило в реакцию?

24. При пропускании водяного пара над раскаленным углем получается водяной газ, состоящий из равных объемов СО и водорода. Какой объем водяного газа (н.у.) может быть получен из 3 кг угля?

25. Через раствор, содержащий 7,4 г гидроксида кальция, пропустили 3,36л диоксида углерода (н.у.). Найти массу вещества, образовавшегося в результате реакции.

26. Рассчитать массу кристаллогидрата Cu(NO₃)₂∙3Н₂О, полученного при растворении 10 г меди в азотной кислоте с последующим выпариванием раствора.

27. В одном из двух закрытых баллонов одинаковыми объемами находится кислород, в другом - азот. Массы обоих газов одинаковы. Температура обоих газов 27 ⁰С. В каком баллоне давление больше и во сколько раз? До какой температуры следует нагреть содержимое одного баллона, чтобы давление внутри него достигло давления в другом баллоне?

28. В закрытом баллоне находится кислород массой 160 г под давлением 121,6 кПа при 12⁰С. Вычислить массу диоксида углерода в таком же объеме, если он находится под давлением 202,6 кПа и при 37⁰С.

29. Сколько литров кислорода при 21⁰С и 104,5 кПа выделится при разложении 490 г КС1О₃ ?

30. 1 г металла соединяется с массой хлора, занимающей 336 мл при 37⁰С и 98 кПа. Вычислить молярную массу эквивалента металла.