Общая химия (стр. 6 )

Зная, что в 1 моль любого вещества содержится 6,02 • 1023 структурных единиц, находим число молекул в 0,2 моль сероводорода:

Химические формулы и расчеты по ним

Задача 1. Напишите формулы соединений с селеном элементов I — V групп третьего периода системы элементов . Селен в соединениях двухвалентен.

Решение. Запишем символы элементов I—V групп третьего периода с указанием (в скобках) их наиболее характерных валентностей: Na(І), Mg(II), Аl (Ш), Si(IV), P(V). Учитывая эти валентности элементов, записываем формулы селенидов: Na2Se, MgSe, AlSe3, SiSe2, P2Se5.

Задача 2. Какая масса фосфора потребуется для получения фосфорной кислоты Н3РО4 массой 29,4 г?

Решение. Вычисляем количество вещества ортофосфорной кислоты:

Задача 3. Рассчитайте массовую долю натрия в сульфиде натрия Na2S.

Решение. Выберем для расчетов образец сульфида натрия количеством вещества 1 моль, т. е. п (Na2S) = 1 моль.

Из формулы Na2S следует:

п(Na) = 2п (Na2S);  п (Na) = 2 моль.

Вычисляем массы Na2S и атомного натрия, содержащегося в образце сульфида:

Массовую долю можно выразить в процентах, тогда она составит 59%.

Задача 4. Определите массовую долю кристаллизационной воды в кристаллической соде Na2СОз • 10Н2О.

Решение. Выбрав для расчетов образец соды Na2СОз ? 10Н2О массой 100 г, вычисляем количество вещества соды :

Из формулы соды следует:

Нахождение формулы вещества из результатов анализа

Задача 1. Вещество содержит 20% водорода и 80% углерода. Определите формулу этого вещества, если его молярная масса равна 30 г/молъ.

Решение. Представим формулу вещества в виде СХНУ, где х и у — количество вещества атомных С и Н в 1 моль вещества. Молярные массы равны: углерода 12 г/моль, водорода 1 г/моль. В 100 г СХНУ содержится 80 г С и 20 г Н. Находим отношение х и у

Приняв 20/3 за единицу, получаем х: у= 1 : 3, откуда

у = 3х

Зная, что молярная масса соединения равна 30 г/моль, можно записать:

12х + у = 30.

Из системы уравнений (а) и (б) получаем х = 2, у = 6. Следовательно, формула соединения — С2Н6.

Задача 2. Массовая доля серы в оксиде равна 40. Определите формулу оксида.

Решение. Выберем для расчетов образец оксида серы массой 100 г, т. е. т (оксида) = 100 г. Тогда масса атомной серы в оксиде составит:

Вычисляем массу кислорода в образце оксида:

т (О) = т (оксида) - т (S);  т (О) = (100 - 40) г = 60 г.

Определяем количество вещества атомных серы и кислорода:

Следовательно, формула оксида —SО3.

Задача 3. Состав оксида элемента выражается простейшей формулой ЭO2. Известно, что для получения оксида массой 22,2 г потребовался элемент массой 15,8 г. Какой элемент образует оксид?

Решение. Молярная масса оксида равна:

М(ЭО2) = М(Э) + 2М(0); М(ЭО2) = [М(Э) + 32] г/моль.

Вычисляем количество вещества оксида и элемента:

Газовые законы. Молярный объем  газа

Задача 1. Какую массу будет иметь азот объемом 30 л при нормальных условиях?

Решение. Молярный объем газа при нормальных условиях Vт = 22,4 л/моль. В соответствии с формулой рассчитываем количество вещества молекулярного азота:

Задача 2. Определите массу и объем, занимаемый при нормальных условиях 3,01 • 1026 молекулами оксида углерода

Решение. Определяем количество вещества оксида углерода (IV) п (С02) по формуле

Задача 3. Какой объем займет при нормальных условиях хлороводород массой 14,6 г?

Решение. Определяем количество вещества хлороводорода:

В соответствии с формулой (1.6) объем хлороводорода при нор­мальных условиях составляет:

Vн (HCl) = Vmn (HCl);  Vн (HCl) = 22,4 ? 0,4 л = 8,96 л.

Задача 4. Какой объем займет при температуре 20 0С и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

Решение. Определяем количество вещества аммиака:

Объем аммиака при нормальных условиях составит

V(NH3) = 22,4 • 3 л = 67,2 л.

Чтобы привести объем газа к нормальным условиям, можно воспользоваться формулой объединенного газового закона Бойля — Мариотта и Гей-Люссака:

где р — давление, Т — температура и V — объем при нормальных условиях (р = 101,3 кПа;Т= 273 К), а p1 — давление, Т1— температура, V1 — объем при данных условиях.

Учитывая, что температура Т= (273 + 20) К = 293 К, для аммиака получаем:

Задача 5. Относительная плотность галогеноводорода по воздуху равна 2,8. Определите плотность этого газа по водороду и назовите его.

Решение. Относительная плотность газа НХ (X — галоген) по воздуху DB (НХ) равна отношению молярной массы газа Д/(НХ) к средней молярной массе воздуха А/(возд.) = 29 г/моль. Поэтому

М (НХ) = D(HX) ?M(возд.); M(НХ) = 2,8 ? 29 г/моль = 81 г/моль.

  Вычисляем молярную массу галогена:

M(Х) = M(НХ) - M(Н);  M(Х) = (81 - 1) г/моль = 80 г/моль,

следовательно, галоген — бром, а газ — бромоводород.

  Вычисляем относительную плотность НВr по водороду:

  Задача 6. Плотность газа по водороду равна 14. Определите плотность этого газа по воздуху.

Решение. Зная плотность по водороду, в соответствии с уравнением (1.8) находим молярную массу газа:

М = 2?14 г/моль = 28 г/моль.

  Поскольку молярная масса воздуха округленно равна 29 г/моль, плотность по воздуху составит

  Задача 7. Давление водяного пара при 250 С составляет 3173 Па. Сколько молекул содержится в 1 мл этого пара?

Решение. Так как пар — это вода в газообразном состоянии, то к нему также могут быть применены газовые законы. По уравнению Менделеева — Клапейрона (1.14) находим количество вещества газа (учитываем, что  Т= 273 + 25 = 298 К, а У=10-6 м3):

  Зная число молекул в моле любого вещества (постоянную Авогадро), находим число молекул в 1 мл пара:

Химические уравнения и стехиометрические расчеты по ним

  Задача 1. При взаимодействии гидроксида железа (III) с серной кислотой образуются сульфат железа (III) и вода. Напишите урав­нение данной реакции.

Решение. Формулы исходных веществ — Fе(ОН)з и Н2S04, продуктов реакции — Fе2(S04)з и Н2О. Запишем схему реакции:

Fе(ОН)з + Н2S04 = Fе2(S04)з + Н20

и подберем коэффициенты. Как видим, в правой части уравнения в 1 моль сульфата железа (III) 2 моль железа. Столько же должно быть и в левой части, поэтому ставим коэффициент 2 перед Fе(ОН)з - В правой части 3 группы SO4 в Fе2(S04)3, поэтому в левой части уравнения ставим коэффициент 3 перед формулой серной кислоты.  В 2Fe(OH)3  -6 моль атомов кислорода и 6 моль атомов водорода. Еще 6 моль атомов водорода в 3H2S04, т. е. всего 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода в левой части. Для пол­ного уравнивания ставим коэффициент 6 перед формулой воды в правой части. Окончательный вид уравнения

2Fe(OH)3 + 3Н2S04 = Fe2(S04)3 + 6Н2О

  Задача 2. Определите массу йода, которая потребуется для получения иодида алюминия массой 61,2 г.

Решение. Записываем уравнение реакции:

2А1 + 3I2 = 2А1I3

  Рассчитываем количество вещества иодида алюминия, которое требуется получить:

  Из уравнения реакции следует: для получения 2 моль AlI3 требуется 3 моль I2, т. е.

  Отсюда получаем:

  Рассчитываем массу йода, которая требуется для осуществления процесса:

  т (I2) = п (I2) ?M(I2);  т (I2) = 0,225 ? 254 г = 57,15 г.

  Задача 3. Рассчитайте объем водорода, который выделится при растворении алюминия массой 10,8 г в избытке сульфатной кислоты (нормальные условия).

Решение. Записываем уравнение реакции между алюминием и сульфатной  кислотой:

  2 AI + 6НС1 = 2А1С1з + ЗН2|

  Определяем количество вещества алюминия, которое вступило в реакцию:

  Из уравнения реакции следует, что при растворении 2 моль алюминия образуется 3 моль молекулярного водорода, т. е.

  Отсюда следует:

  Вычисляем объем полученного водорода, приведенный к нормальным условиям: