Задачи на приготовление раствора 4 страница

169. Какой объем печных газов (25°С, 760 мм. рт. ст.), содержащих 10 % сернистого газа (оксид серы (IV)), получается при обжиге 1 т серного колчедана, содержащего 45 % серы, если при этом 1,6 % серы не сгорает?

170. При прокаливании доломита CaCO₃∙MgCO₃ образуется углекислый газ. Рассчитать объем углекислого газа, если процесс протекает при температуре 227°С и давлении 1,4 атм.

171. При действии воды на карбид кальция образовалось 50 л ацетилена, измеренных при температуре 17°С и давлении 1,5 атм. Какова масса полученного ацетилена?

172. При обжиге известняка образуются негашеная известь (СаО) и углекислый газ. Сколько известняка, содержащего 92 % карбоната кальция, потребуется для получения 112 л углекислого газа, измеренного при температуре 127°С и давлении 11 атм.?

173. Для производства серной кислоты взяли 224 л сернистого газа, измеренного при температуре 37°С и давлении 1,8 атм. Сколько серной кислоты при этом получится, если выход готового продукта составляет 80 % от теоретического?

174. При коррозии железа выделилось 0,422 л водорода, измеренного при 7°С и давлении 741 мм рт. ст. определить, какое количество железа прокорродировало, если первоначально образуется соединение железа (II).

175. Какой объем углекислого газа необходимо отвести из печи при обжиге 1 т кальцита СаСО₃ при 800°С и давлении 800 мм рт. ст?

176. Какой объем сернистого газа может быть получен при обжиге 1 т хвостов флотации сульфидных руд, содержащих 70 % пирита, если газ собирают в емкости под давлением 2 атм. при температуре 30°С? Реакция обжига пирита: 4 FeS₂ + 11 O₂ ® 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂.

177. Сульфид натрия получают в промышленности по реакции: Na₂SO₄ + 2 C® Na₂S + +2 CO₂. Какой объем углекислого газа следует отвести из печи при получении 1 т сульфида натрия с содержанием чистого вещества 68 % при 1200°С и давлении 820 мм рт. ст.?

178. Горячий KOH реагирует с хлором по реакции: 6 KOH + 3 Cl₂ ® 5 KCl + KClO₃ + 3 H₂O. Сколько KOH потребуется для взаимодействия с 0,8 л хлора (7°С и 98,64 кПа)?

179. При прокаливании пирита (FeS₂) массой 20 т был получен оксид серы (IV) объемом 7000 м³ (н.у.). Определить чистоту пирита и объем воздуха, необходимый для обжига пирита?

180. Сколько граммов кальция вступило в реакцию с водой, если объем выделившегося водорода при 25°С и 99,3 кПа равен 480 мл?

181. 10 г порошка латуни (сплав меди с цинком ) обработали избытком соляной кислоты и получили 1,3 л водорода, измеренного при 18°С и 90000 Па. Каков процентный состав сплава?

182. В электрической печи из 20 кг технического оксида кальция было получено 16 кг карбида кальция по реакции: СаО + 3 С = СаС₂ + СО. Определить массовую долю примесей в оксиде кальция и теоретический объем СО при температуре 546°С и давлении 101,3 кПа, а также массу необходимого углерода.

183. Для очистки типографского шрифта от вредных примесей цинка в его расплав добавляют хлорид аммония, который реагирует с находящимся в сплаве цинком. Уравнение этой реакции: 2 NH₄Cl + Zn → ZnCl₂ + 2 NH₃ + H₂­. Образующийся хлорид цинка всплывает на поверхность расплава в виде шлака. Хлорид аммония добавляют в расплав из расчета 2,5 кг на 1 кг цинка. Соответствует ли это количество NH₄Cl теоретическому?

184. 100 г почвы обработали соляной кислотой. При этом получили 500 мл углекислого газа, измеренного при 25°С и 1 атм. Определить процентное содержание карбонатов в почве.

185. Хлороводород, образовавшийся при действии серной кислоты на 19 г безводного хлорида магния, пропустили в раствор, содержащий 10 г гидроксида калия. Раствор выпарили. Какое вещество, и в каком количестве при этом получилось?

186. При действии на 5,1 г плотного известняка избытком соляной кислоты выделилось 1,12 л СО₂ (н.у.). Сколько процентов карбоната кальция содержится в данном известняке?

187. Для получения оксида магния из металлического магния потребовалось 5 л воздуха, измеренных при температуре 27°С и давлении 1,3 атм. В воздухе содержится 21 % кислорода. Сколько оксида магния можно при этом получить?

188. Навеску 9,13 г магнезита обработали избытком азотной кислоты. Выделившийся газ поглотили раствором гидроксида натрия. Масса раствора щелочи после поглощения ею газа увеличилась на 4,4 г. Определите процентное содержание карбоната магния в магнезите.

189. Составить уравнение реакции горения сероуглерода и вычислить измеренный при 100°С и 780 мм рт. ст. объем газообразных продуктов, которые получаются сжиганием 25 г CS₂.

190. Вычислить объем кислорода, полученный при разложении 15 г бертолетовой соли KClO₃ при 25°С и 1 атм.

191. 50 г чистого металлического порошка цинка внесли в раствор комплексной соли золота K[Au(CN)₂] при перемешивании раствора. Вес металлического осадка после опыта составил 69,7 г. Сколько граммов цинка перешло в раствор и каково содержание золота в осадке?

192. Какая масса известняка, содержащего 90 % карбоната кальция, потребуется для получения 7 т негашеной извести (СаО)?

193. Какое вещество, и в каком количестве останется в избытке после смешения растворов, содержащих 15 г хлорида бария и 11 г сульфата натрия?

194. Смешаны два раствора, содержащие 8,55 г нитрата свинца (II) и 3,75 г соляной кислоты. Какое вещество, и в каком количества останется в избытке?

195. Какое вещество, и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 14 г оксида кальция и 32 г азотной кислоты?

196. Какое вещество, и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 4 г оксида магния и 10 г серной кислоты?

197. Смешаны растворы, содержащие 17 г нитрата серебра и 15,9 г хлорида кальция. Какое вещество, и в каком количестве останется в избытке?

5. Растворы

Концентрации растворов

Раствором называется гомогенная (однородная) система, состоящая из двух или более компонентов, состав которой может непрерывно изменяться в определенных пределах. По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми.

В растворах выделяют растворитель и растворенное вещество. Растворителем называют компонент, который образует непрерывную среду. остальные компоненты, которые распределены в среде растворителя в виде дискретных частиц, называются растворенными веществами. Состав раствора (концентрация) чаще всего выражается следующими способами.

Массовая доля или процентное содержание w – соотношение масс растворенного m_в вещества и раствора m_р-р, выраженное в долях или процентах.

.

(34)

Концентрация, выраженная в граммах на литр, С_г/л – показывает, какая масса растворенного вещества m_в, выраженная в граммах, содержится в единице объема раствора V_р-р:

, г/л.

(35)

Молярная концентрация или молярность, С_М – число молей растворенного вещества n_в в одном дм³ (л) раствора:

, моль/л.

(36)

Моляльная концентрация или моляльность, С_m– число молей растворенного вещества, приходящееся на один килограмм растворителя:

, моль/кг.

(37)

Мольная доля или мольные проценты x_i – число молей компонента (растворителя или растворенного вещества) содержащееся в одном моле раствора:

.

(38)

5. Нормальная концентрация или нормальность, C_N – количество эквивалентов, n_эв растворенного вещества, содержащееся в одном литре раствора:

, экв/л,

(39)

где z – количество обменных эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в одном его моле.

Для кислот z соответствует основности кислоты, т. е. числу атомов водорода в составе кислоты, обмениваемых в данной реакции на металл или нейтрализуемых основанием.

Для оснований z соответствует кислотности основания, т.е. числу гидроксильных групп в составе основания, обмениваемых на кислотный остаток или нейтрализуемых кислотой.

Для солей z рассчитывают как произведение числа атомов и степени окисления металла в составе соли.

Для окислителей и восстановителей в окислительно-восстановительных реакциях z – изменение их степени окисления в ходе реакции.

Примеры решения задач

Пример 1.Раствор серной кислоты в воде с концентрацией 16 % (мас.) имеет плотность d = 1,109 г/см³. Выразить концентрацию этого раствора всеми способами.

Решение. 1. Выделим мысленно 1 кг раствора и найдем его объем: .

2. Найдем массу растворенного вещества (H₂SO₄) по формуле (34):

3. По формуле (35) вычислим концентрацию раствора серной кислоты в г/л:

4. Найдем количество молей серной кислоты:

5. По формуле (36) вычислим молярную концентрацию раствора серной кислоты:

6. Найдем массу растворителя (Н₂О):

7. По формуле (37) вычислим моляльную концентрацию раствора серной кислоты:

8. Найдем количество молей воды:

9. По формуле (38) найдем мольную долю серной кислоты:

10. По формуле (39) определим нормальную концентрацию раствора серной кислоты (для серной кислоты количество обменных эквивалентов в одном моле вещества z = 2):

Пример 2. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 10 % (d = 1,066 г/см³) требуется для приготовления 200 мл 1 н. раствора?

Решение. 1. найдем массу серной кислоты, содержащейся в 200 мл 1 н. раствора. Для этого вычислим молярную концентрацию раствора по формуле (39): количество вещества серной кислоты по формуле (36)

и ее массу .

2. Подставим найденную массу серной кислоты в уравнение (34) и вычислим объем 10 % раствора

Пример 3. Какой объем воды следует прибавить к 500 мл раствора, содержащего 40 г сульфата никеля, чтобы понизить его концентрацию до 0,05 моль/л?

Решение. 1. По уравнению (36) найдем объем 0,05 М раствора (V₂): .

2. Найдем объем воды: .

Пример 4. Найти молярную концентрацию раствора карбоната натрия, полученную при смешивании 600 мл 2,15 % раствора (d = 1,02 /см³) и 200 мл 8,82 % раствора (d = 1,09 г/см³).

Решение. 1. Найдем количество вещества карбоната натрия в каждом из смешиваемых растворов:

2. Вычислим молярную концентрацию полученного раствора:

Пример 5. Какой объем раствора серной кислоты концентрацией 0,42 моль/л потребуется для нейтрализации 20 мл раствора гидроксида калия концентрацией 6 % (d = 1,053 г/см³)?

Решение. 1. Составим уравнение реакции:

2KOH + H₂SO₄ ® K₂SO₄ + 2H₂O

2. По уравнению (34) найдем количество вещества KOH

3. По уравнению реакции на 2 моль KOH приходится 1 моль Н₂SO₄, следовательно, для реакции с 0,02 моль гидроксида калия требуется 0,01 моль серной кислоты.

4. По уравнению (36) найдем объем раствора серной кислоты:

Задачи для решения

1. Выразить концентрацию заданного раствора всеми возможными способами.

1.	Al2(SO4)3	0,15 экв/л	1,009
2.	AlCl3	0,55 %	1,007
3.	Al(NO3)3	5,47 г/л	1,01
4.	AlCl3	0,041 моль/кг	1,007
5.	Al2(SO4)3	0,9 %(масс.)	1,009
6.	Al(NO3)3	1,05 % (масс.)	1,01
7.	BaCl2	1,69 моль/л	1,28
8.	BaCl2	10 %	1,092
9.	Ba(NO3)2	3,38 экв/л	1,28
10.	Ba(NO3)2	0,525 моль/л	1,092
11.	CaCl2	22 %	1,203
12.	CaCl2	2,31 моль/л	1,201
13.	Ca(NO3)2	2%	1,01
14.	CdCl2	0,5 моль/л	1,08
15.	Cd(NO3)2	0,5 экв/л	1,04
16.	CrCl3	0,6 экв/л	1,022
17.	Cr2(SO4)3	0,3 моль/л	1,021
18.	Cr(NO3)3	3%	1,02
19.	CuSO4	1,037 моль/кг	1,206
20.	CuCl2	0,04 моль/л	1,009
21.	Cu(NO3)2	1,037 экв/л	1,20
22.	FeCl3	1,9 моль/л	1,234
23.	FeSO4	0,3 экв/л	1,02
24.	Fe2(SO4)3	0,3 моль/л	1,03
25.	Fe(NO3)3	0,3 %	1,0
26.	H2SO4	15 %	1,1
27.	H2SO4	1,56 моль/л	1,095
28.	H2SO4	3,4 мол. %	1,109
29.	H2SO4	5,9 мол. %	1,18
30.	H2SO4	30 %	1,218
31.	H2SO4	40 %	1,303
32.	H2SO4	20 %	1,139
33.	H3PO4	2,79 моль/л	1,115
34.	H3PO4	7,3 мол. %	1,181
35.	H3PO4	30 %	1,181
36.	H3PO4	855 г/л	1,426
37.	H3PO4	3 мол. %	1,08
38.	H3PO4	24 %	1,14
39.	HCl	0,4 мол. %	1,002
40.	HCl	1,17 моль/кг	1,05
41.	HCl	2%	1,01
42.	HCl	10 %	1,047
43.	HCl	17,4 мол. %	1,149
44.	Hg(NO3)2	0,25 моль/л	1,174
45.	HNO3	10,4 экв/л	1,31
46.	HNO3	10,4 моль/л	1,31
47.	HNO3	5,1 %	1,03
48.	HNO3	1,64 моль/кг	1,02
49.	HNO3	6 г/л	1,01
50.	K2Cr2O7	0,18 моль/кг	1,033
51.	KMnO4	0,25 экв/л	1,027
52.	KOH	3 мол. %	1,073
53.	KOH	34 %	1,336
54.	KOH	6,3 мол. %	1,147
55.	KOH	8,107 экв/л	1,336
56.	KOH	560 г/л	1,411
57.	KOH	0,12 моль/кг	1,0
58.	MgSO4	20 %	1,219
59.	MgCl2	2 %	1,02
60.	Mg(NO3)2	0,05 моль/л	1,01
61.	MnCl2	10 %	1,086
62.	MnSO4	1 %	1,0
63.	Na2CO3	0,39 моль/л	1,019
64.	Na2CO3	4,1 %	1,019
65.	Na2CO3	41,34 г/л	1,019
66.	NaBr	5,8 мол. %	1,21
67.	NaBr	26 %	1,21
68.	NaCl	7,1 мол. %	1,147
69.	NaCl	15 %	1,109
70.	NaCl	4,5%	1,03
71.	NaOH	13 %	1,142
72.	NaOH	1,3 %	1,042
73.	NaOH	3,7 моль/кг	1,142
74.	NaOH	1,48 г/л	1,0
75.	NaOH	0,37 экв/л	1,142
76.	NH4OH	10 %	0,957
77.	NH4OH,	9 %	0,961
78.	Pb(NO3)2	30 %	1,328
79.	ZnSO4	1,374 экв/л	1,107
80.	ZnSO4	87 г/л	1,084

Задачи на приготовление раствора

1. Какой объем 88 % раствора серной кислоты плотностью 1,8 г/см³ надо взять, чтобы приготовить 2 л этой же кислоты концентрацией 2,36 моль/л?

2. Требуется приготовить 500 мл 15 % раствора едкого кали плотностью 1,14 г/см³. Какое количество миллилитров 12-ти нормального раствора едкого кали (КОН) надо для этого взять?

3. Какое количество воды надо добавить к 200 мл 52 % раствора едкого натра, плотность которого 1,35 г/см³, чтобы получить раствор с концентрацией 2,78 моль/л?

4. Раствор серной кислоты концентрацией 3 моль/л имеет плотность 1,18 г/см³. Какое количество воды надо прилить к 118 г этого раствора, чтобы получить раствор с концентрацией 12 %?

5. Сколько воды надо добавить к 125 мл 26 % раствора соляной кислоты плотностью 1,13 г/см³, чтобы получить раствор с концентрацией 14,5 %?

6. Какое количество воды надо добавить к 150 г раствора хлорида бария в воде, концентрация которого 2 экв/л, а плотность 1,2 г/см³, с тем, чтобы получить раствор с концентрацией 8 %?

7. Какое количество миллилитров раствора фосфорной кислоты, мольная доля которого 0,01 (плотность раствора 1,025 г/см³) надо взять, чтобы получить 200 г раствора с концентрацией 2,6 %?

8. Сколько миллилитров 2,25 М раствора хлорида калия надо взять, чтобы приготовить 1,5 л 6 % раствора, плотностью 1,04 г/см³?

9. Какой объем 38 % раствора соляной кислоты плотностью 1,189 г/см³ потребуется для приготовления 250 мл 0,08 н. раствора?

10. Сколько миллилитров 96 % раствора серной кислоты плотностью 1,84 г/см³ потребуется для приготовления 2 л 0,25 н. раствора?

11. Сколько граммов едкого кали надо взять для приготовления двух литров 10 % раствора плотностью 1,09 г/см³?

12. Сколько миллилитров 98 % раствора серной кислоты плотностью 1,837 г/см³ надо взять для приготовления 500 мл 0,1 н. раствора?

13. Сколько миллилитров 3 н. раствора фосфорной кислоты надо взять для приготовления 1 л 0,5 М раствора?

14. Как приготовить 500 мл 0,5 н. раствора соды из 2 н. ее раствора?

15. Сколько миллилитров воды надо прибавить к 300 мл 25 % раствора едкого кали, плотностью 1,236 г/см³, чтобы получить 8 % раствор?

16. Сколько миллилитров 56 % азотной кислоты плотностью 1,345 г/см³ потребуется для приготовления 1 литра 0,1 М раствора?

17. Сколько миллилитров воды надо прибавить к 100 мл 48 % раствора серной кислоты плотностью 1,376 г/см³, чтобы получить 0,5 н. раствор?

18. До какого объема надо разбавить 200 мл 1 н. раствора хлорида натрия, чтобы получить 4,5 % раствор плотностью 1,029 г/см³?

19. Сколько граммов сульфата натрия надо прибавить к 1 л 10 % раствора плотностью 1,09 г/см³, чтобы получить 15 % раствор?

20. Сколько воды надо прибавить к 200 мл 32 % раствора азотной кислоты плотностью 1,193 г/см³ чтобы получить 10 % раствор?

21. Сколько 36 % раствора соляной кислоты плотностью 1,179 г/см³ потребуется для приготовления 1 л 0,5 н. раствора?

22. Сколько воды надо добавить к 50 мл 2 н. раствора, чтобы получить 0,25 н. раствор?

23. Сколько граммов хлорида аммония надо добавить к 5 л 2,1 М раствора плотностью 1,054 г/см³ чтобы получить 20 % раствор?

24. Сколько граммов едкого натра надо взять для приготовления двух литров 10 % раствора плотностью 1,080 г/см³?

25. Как приготовить один литр 1 н. раствора KOH из 49 % раствора той же щелочи плотностью 1,5 г/см³?

26. Имеется 80 % раствор серной кислоты плотностью 1,732 г/см³. Как из него приготовить 2 л 6 М раствора H₂SO₄?

27. Сколько 60 % серной кислоты плотностью 1,503 г/см³ надо взять для приготовления 10 литров 0,1 н. ее раствора?

28. Сколько воды надо испарить, чтобы из 10 л 0,25 М раствора ортофосфорной кислоты получить 6 М раствор?

29. В лаборатории имеется 20 кг 12 % раствора поташа K₂CO₃. Сколько килограммов технического поташа, содержащего 8 % посторонних примесей надо взять для повышения концентрации имеющегося раствора до 20 %?

30. Какой объем 10 % раствора карбоната натрия плотностью 1,105 г/см³ требуется для приготовления 5 л 2 % раствора плотностью 1,02 г/см³?

31. Сколько граммов хлористого аммония потребуется для приготовления 600 мл 0,5 М раствора?

32. Какую массу нитрата свинца (II) надо взять для приготовления 300 мл 0,2 н. раствора?

33. Сколько граммов медного купороса (пентагидрата сульфата меди (II)) надо взять для приготовления одного литра 2 н. раствора?

34. Какой процентной концентрации получится соляная кислота, если к 100 мл раствора HCl 36 % и плотностью 1,179 г/см³ прибавить 200 мл воды?

35. Сколько граммов азотной кислоты содержится в 1 л 36 % раствора плотностью 1,221 г/см³?

36. Какой процентной концентрации получится раствор, если к 500 мл 30 % раствора КОН плотностью 1,288 г/см³ прибавить 500 мл воды?

37. Какой объем аммиака следует растворить в воде при 25°С и 120 кПа для получения 2 л 10 % раствора гидроксида аммония, плотностью 0,96 г/см³?

38. Какая масса сульфита натрия потребуется для приготовления 5 л 8 % раствора плотностью 1,075 г/см³?

39. Сколько воды надо прибавить к 50 мл 2 н. раствора, чтобы получить 0,25 н. раствор?

40. Какой объем воды потребуется для растворения 67,2 л хлороводорода (н.у.) для получения 9 % раствора (плотность 1,04 г/мл)?

41. Сколько грамм десятиводного сульфата натрия нужно растворить в 800 мл воды для получения раствора с концентрацией по безводному сульфату натрия 10 %?

42. Какая масса хлорида калия потребуется для приготовления 200 мл раствора с концентрацией 1,455 моль/л?

43. Необходимо приготовить 100 г раствора хлорида бария с концентрацией 5 %. Какая масса дигидрата хлорида бария потребуется для этого?

44. Какой объем 30 % раствора серной кислоты (плотность 1,12 г/см³) потребуется для приготовления 2 л раствора концентрацией 0,4 н.?

45. Какой объем аммиака при температуре 25°С и давлении 1 атм. следует растворить в 1 л воды для получения раствора гидроксида аммония концентрацией 20 %?

46. Рассчитать, какой объем воды следует взять для растворения 16 г СН₃ОН для получения раствора метанола с мольной долей 0,02

47. Раствор хлорида алюминия в воде имеет концентрацию 2 экв/л и плотность 1,08 г/см³. К 50 г этого раствора добавили 35 мл воды и его плотность стала 1,035 г/см³. Найти массовую долю хлорида алюминия в новом растворе.

48. Сколько 5 % раствора можно приготовить из 1 т плавленого сульфида натрия, содержащего 30 % примесей?

49. Раствор хлорида алюминия в воде имеет концентрацию 2,18 экв/л и плотность 1,08 г/см³. К 50 г этого раствора добавили 35 мл воды и его плотность стала 1,044 г/см³. Найти концентрацию нового раствора (%).

50. К 200 мл 0,7 н. раствора серной кислоты прибавили 300 г воды. Рассчитать конечную концентрацию серной кислоты (в г/л).