Готовимся к олимпиадам.
Предлагаю прорешать задачи на расчет доли компонентов в смеси. Задачи разной степени сложности, расположены в порядке нарастания сложности. Решения прилагаются, поэтому вы можете убедиться в правильности, исправить ошибки, если не удалось справиться с задачей. Успехов!
1. Смесь алюминия и меди массой 5г обработали водным раствором щелочи. При этом образовался газ объемом 2,24л(н. у.). Вычислите массовую долю алюминия в смеси.
2. Смесь кремния и угля массой 5г обработали избытком концентрированного раствором щелочи при нагревании. Выделилось 2,8л водорода(н. у.). Вычислите массовую долю углерода в этой смеси.
3. 448 г смеси мелких опилок с желтым порошком серы прокалили при высокой температуре в бескислородной атмосфере. Продукт реакции обработали избытком концентрированного раствора хлороводородной кислоты, при этом образовался нерастворимый желтый осадок и выделился дурно пахнущий газ объемом 33,6л (н. у.). Каков состав исходной смеси (в %)?
4. На 20г смеси карбоната и сульфата бария подействовали раствором соляной кислоты. Требуется определить массовую долю сульфата бария в исходной смеси, если образуется средняя соль и выделяется газ, на поглощение которого было затрачено 400г 0,5%раствора гидроксида натрия.
5. 200г сплава цинка с медью обработали избытком раствора соляной кислоты. Выделившийся газ при нагревании вступил в реакцию с избытком железа (III), в результате чего масса оксида железа уменьшилась на 19,2 г. Каков состав сплава цинка с медью?
6. Имеется 120г смеси песка, цинка и металлического кальция. Каков количественный состав этой смеси, если при обработке её избытком раствора хлорводородной кислоты выделяется 26,88 л газа(н. у.) и остается 62г нерастворимого осадка.
Решение.
Задача 1.
С щелочью реагирует только алюминий2Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAI(OH)4 + 3H2
n(H2)=2,24л /22,4л/моль = 0.1моль n(Al) = 0,1мольЧ2/3 = 0,067 моль m (Al) = 0,067мольЧ 27г/моль = 1,8г w(Al) = 1,8г/5г = 0,36 = 36%Задача 2.
С раствором щелочи реагирует только кремний:Si + 2NaOH + H2O = Na2 SiO3 + 2H2
n(H2)=2,8л /22,4л/моль = 0.125моль n(Si)= 0,125моль Ч0,5 = 0.0625моль m(Si)= 28г/мольЧ 0,0625моль = 1,75г m(C ) = 5г - 1,75г = 3,25г w(C ) = 3,25г/ 5г = 0,65 = 65%Задача 3.
Наличие желтого вещества говорит о том, что не вся сера прореагировала с железом. Все расчеты будем вести по железу. Fe + S = FeSFeS + 2HCl = FeCL2 + H2S
H2S - дурно пахнущий газ
n(H2S) = 33,6л/ 22.4л/моль = 1,5моль n(H2S) = n(Fe ) m(Fe) = 1,5моль Ч 56г/моль= 84г m(S) = 448г – 84г = 364г w(Fe)= 84г/448г Ч100% = 18,75%w(S) = 81,25%
Задача 4.
С соляной кислотой реагирует только карбонат бария, сульфат бария ни в одной кислоте нерастворим:BaCO3 + 2HCl = BaCL2 + CO2 + H2O
CO2 + 2 NaOH = Na2CO3 + H2O
m(NaOH ) = 400гЧ 0,005 = 2г n(NaOH) = 2г/ 40г/моль = 0,05моль n(CO2) = 0,05мольЧ 0,5 =0,025моль, n(NaOH)n(CO2) в 2 раза n(BaCO3) = n(CO2) m(BaCO3) = 197г/мольЧ 0,025моль = 4,9г w(BaCO3) = 4,9г/20г Ч 100% = 25%w(BaSO4) = 75%
Задача 5.
С кислотой реагирует только цинк:Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
3H2 + Fe2O3 = 2Fe + 3H2O
Уменьшение массы оксида произошло из-за «перехода атомов кислорода в воду»:n(Oатомов) = 19,2г/16г/моль = 1,2моль
n(Fe2O3) = n(Oатомов) Ч 1/3 = 1,2мольЧ 1/3= 0,4моль – оксида железа прореагировало с водородом n (H2) = 0,4моль Ч3 = 1,2моль, т. к. количество водорода в 3 раза больше количества оксида. n(Zn) = 1,2моль m(Zn) = 1,2мольЧ65г/моль= 78г w(Zn) = 78г/200г Ч100% = 39%w(Cu) = 61%
Задача 6.
С соляной кислотой реагируют только металлы:Zn + 2HCl = ZnCL2 + H2 Ca + 2HCl = CaCl2 + H2
Параллельно протекают две реакции, составляем систему уравнений.
Из х молей Zn образуется х молей H2, а из y молей Ca образуется y молей H2Общее n(H2) = 26,88 / 22,4 = 1,2
Общая масса металлов = масса смеси – масса нерастворившегося SiO2:
m(Zn +Ca) = 120 -62 = 58
x = 1,2 - y 65( 1,2 – y) + 40y = 58
y= 0,8 – n( Ca), тогда n(Zn) = 1,2 – 0,8 = 0,4
m(Ca) = 0,8 Ч 40 = 32 m(Zn) = 0,4 Ч65 = 26 m(SiO2) = 62 w( Ca) = 32/120Ч 100% = 27%w(Zn) = 26/120Ч 100% =22%
w(SiO2) = 100% -27% - 22% = 51%
