Практика к уроку «Задание 34»: часть 1
Задание №1
При проведении электролиза $360$ $г$ $15\%$-го раствора хлорида меди (II) процесс прекратили, когда на аноде выделилось $4,48$ $л$ газа (н. у.). Из полученного раствора отобрали порцию массой $66,6$ $г$. Вычислите массу $10\%$-го раствора гидроксида натрия, необходимого для полного осаждения ионов меди из отобранной порции раствора.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
Найдем массу и количество вещества исходного хлорида меди (II):
$m_{нач. р-ра (CuCl_2)} = m_{нач. р-ра (CuCl_2)} \cdot \omega_{нач. (CuCl_2)} = 360 \cdot 0.15 = 54.0 \text{ г}$
$\nu_{нач. (CuCl_2)} = \frac{m_{нач. (CuCl_2)}}{M(CuCl_2)} = \frac{54.0}{135} = 0.400 \text{ моль}$.
Запишем уравнение электролиза водного раствора хлорида меди (II):
$CuCl_2 \xrightarrow[\text{электролиз}]{} Cu + Cl_2 \uparrow \quad (1)$
По уравнению (1):
$\nu_{изр. (CuCl_2)} = \nu(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{4.48}{22.4} = 0.200 \text{ моль}$
$m_{изр. (CuCl_2)} = \nu_{изр. (CuCl_2)} \cdot M(CuCl_2) = 0.200 \cdot 135 = 27.0 \text{ г}$.
Найдем характеристики раствора после электролиза:
$m_{кон. р-ра (CuCl_2)} = m_{нач. р-ра (CuCl_2)} — m_{изр. (CuCl_2)} = 360 — 27.0 = 333 \text{ г}$
$\nu_{ост. (CuCl_2)} = \nu_{нач. (CuCl_2)} — \nu_{изр. (CuCl_2)} = 0.400 — 0.200 = 0.200 \text{ моль}$.
Найдем количество вещества хлорида меди (II) в отобранной порции:
$\nu_{порц. (CuCl_2)} = \nu_{ост. (CuCl_2)} \cdot \frac{m_{порц. р-ра (CuCl_2)}}{m_{кон. р-ра (CuCl_2)}} = 0.200 \cdot \frac{66.6}{333} = 0.0400 \text{ моль}$.
Запишем уравнение взаимодействия растворов хлорида меди (II) и гидроксида натрия:
$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl \quad (2)$.
По уравнению (2):
$\nu(NaOH) = 2 \cdot \nu_{порц. (CuCl_2)}$
$m_{р-ра (NaOH)} = \frac{\nu(NaOH) \cdot M(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{2 \cdot 0.0400 \cdot 40}{0.10} = 32 \text{ г}$.
Ответ: $m_{р-ра (NaOH)} = 32 \text{ г}$.
Задание №2
Через $520$ $г$ $16,1\%$-го раствора сульфата цинка пропускали электрический ток до тех пор, пока объем газа, выделившегося на катоде, не стал равен объему газа, выделившегося на аноде. При этом массовая доля сульфата цинка понизилась до $10,3\%$. К полученному раствору добавили $212$ $г$ $10\%$-го раствора карбоната натрия. Вычислите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций, проходящих при электролизе:
$2ZnSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{\text{эл. ток}} 2Zn \downarrow + O_2 \uparrow + 2H_2SO_4 \quad (1)$
$2H_2O \xrightarrow{\text{эл. ток}} 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow \quad (2)$.
Определим количества веществ и массу раствора после пропускания электрического тока.
Пусть количество кислорода, выделившегося на аноде по реакции (1), $v_1(O_2) = x$ $моль$,
а количество кислорода, выделившегося на аноде по реакции (2), $v_2(O_2) = y$ $моль$.
$v_{\text{п.о.р.}}(ZnSO_4) = v(Zn) = v(H_2SO_4) = 2x$
$v(H_2) = 2y$
$m_{\text{исх}}(ZnSO_4) = 520 \cdot 0.161 = 83.72 \text{ г}$.
Так как по условию дано, что $V(O_2) = V(H_2)$, то:
$v(H_2) = v_1(O_2) + v_2(O_2), \quad 2y = y + x, \quad \Rightarrow y = x$
$m_{\text{произв.}}(ZnSO_4) = 322x, \quad m(Zn) = 130x, \quad m(H_2) = 4x, \quad m_1(O_2) = 32x, \quad m_2(O_2) = 32x$.
Масса раствора после электролиза уменьшается на массы цинка, водорода и кислорода:
$m_2(\text{раствора}) = m_{\text{раствора}} — m(Zn) — m(H_2) — m_1(O_2) — m_2(O_2)$
$m_2(\text{раствора}) = 520 — 130x — 4x — 32x — 32x = 520 — 198x$.
Массовая доля сульфата цинка в растворе после электролиза:
$\omega_1(ZnSO_4) = \frac{m_{\text{исх}}(ZnSO_4) — m_{\text{произв.}}(ZnSO_4)}{m_2(\text{раствора})} = \frac{83.72 — 322x}{520 — 198x} = 0.103$
$v_1(ZnSO_4) = 0.1 \text{ моль}$.
Количество вещества в растворе после пропускания электрического тока:
$m_{\text{не произв.}}(ZnSO_4) = 83.72 — 32.2 = 51.52 \text{ г}$
$v_{\text{произв.}}(ZnSO_4) = \frac{51.52}{161} = 0.32 \text{ моль}$
$v(H_2SO_4) = 2x = 0.2 \text{ моль}$.
Масса раствора после электролиза: $m_2(\text{раствора}) = 500.2 \text{ г}$.
- Вычислим массовую долю сульфата цинка в конечном растворе:
$m_{\text{исх}}(Na_2CO_3) = 212 \cdot 0.1 = 21.2 \text{ г}$
$v_{\text{исх}}(Na_2CO_3) = \frac{21.2}{106} = 0.2 \text{ моль}$.
Значит, карбонат натрия и серная кислота реагируют в соотношении $1:1$ по реакции (3)
(карбонат натрия не в избытке, значит, карбонат цинка не образуется):
$H_2SO_4 + Na_2CO_3 = Na_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow \quad (3)$
$v(Na_2CO_3) = v(H_2SO_4) = 0.2 \text{ моль}$
$m(CO_2) = 44 \cdot 0.2 = 8.8 \text{ г}$.
$\omega_2(ZnSO_4) = \frac{m_{\text{не произв.}}(ZnSO_4)}{m_2(\text{раствора}) + m_{р-ра}(Na_2CO_3) — m(CO_2)} = \frac{51.52}{500.2 + 21.2 — 8.8} = 0.0732 \text{ или } 7.32\%$.
Ответ: $7.32\%$.
Задание №3
Навеску сульфида меди(II) массой $14,4$ $г$ сожгли в атмосфере кислорода. Твердый остаток растворили в строго необходимом количестве $10\%$-й серной кислоты, а полученный раствор подвергли электролизу с инертным анодом, в результате чего на аноде выделилось $1,12$ $л$ газа (н. у.). Рассчитайте массу полученного после электролиза раствора и массовые доли веществ в нем. Примите $Ar (Cu) = 64$.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций:
$2CuS + 3O_2 = 2CuO + 2SO_2 \quad (1)$
$CuO + H_2SO_4 = CuSO_4 + H_2O \quad (2)$
$2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{\text{эл. ток}} 2Cu \downarrow + 2H_2SO_4 + O_2 \uparrow \quad (3)$.
- Рассчитаем количества веществ:
$\nu(CuS) = \frac{14.4}{96} = 0.15 \text{ моль}$
$\nu(CuO) = \nu_{\text{исх}}(H_2SO_4) = \nu(CuSO_4) = 0.15 \text{ моль}$
$\nu(O_2) = \frac{1.12}{22.4} = 0.05 \text{ моль}$
$\nu(Cu) = 2 \cdot 0.05 = 0.1 \text{ моль}$
$\nu_{\text{обр}}(H_2SO_4) = 0.1 \text{ моль}$
$\nu_{\text{ост}}(CuSO_4) = 0.15 — 0.1 = 0.05 \text{ моль}$.
- Рассчитаем массу раствора:
$m_{\text{р-ра } H_2SO_4} = \frac{0.15 \cdot 98}{10\%} = 147 \text{ г}$
$m_{\text{р-ра после эл-за}} = m_{\text{р-ра } H_2SO_4} + m(CuO) — m(Cu) — m(O_2)$
$m_{\text{р-ра после эл-за}} = 147 + 0.15 \cdot 80 — 0.1 \cdot 64 — 0.05 \cdot 32 = 151 \text{ г}$.
- Рассчитаем массовые доли веществ в растворе:
$\omega(CuSO_4) = \frac{0.05 \cdot 160}{151} = 0.053 \text{ или } 5.3\%$
$\omega(H_2SO_4) = \frac{0.1 \cdot 98}{151} = 0.065 \text{ или } 6.5\%$.
Ответ: $6.5\%$.
Задание №4
Навеску медно-алюминиевой бронзы массой $20,67$ $г$ полностью растворили в горячей концентрированной азотной кислоте. Для поглощения выделившегося бурого газа потребовалось $156$ $г$ $20\%$-го раствора гидроксида натрия. К раствору, образовавшемуся при взаимодействии сплава с азотной кислотой, добавили избыток концентрированного раствора аммиака, а выпавший осадок отфильтровали и прокалили. Вычислите массовые доли металлов в сплаве и найдите массу твердого остатка после прокаливания. В расчетах примите $Ar (Cu) = 63,5$.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций:
$Cu + 4HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$
$Al + 6HNO_3 \xrightarrow{t} Al(NO_3)_3 + 3NO_2 \uparrow + 3H_2O$
$2NO_2 + 2NaOH = NaNO_3 + NaNO_2 + H_2O$.
- Рассчитаем количество вещества оксида азота (IV):
$\nu(NO_2) = \nu(NaOH) = \frac{156 \cdot 0.2}{40} = 0.78 \text{ моль}$.
- Найдем массовые доли металлов в сплаве:
$\nu(Cu) = x \text{ моль}, \quad \nu(Al) = y \text{ моль}$
$m(\text{сплава}) = 63.5x + 27y = 20.67 \text{ г}$
$\nu(NO_2) = 2x + 3y = 0.78 \text{ моль}$
$\nu(Cu) = 0.3 \text{ моль}, \quad x = 0.06 \text{ моль}$
$\omega(Cu) = \frac{0.3 \cdot 63.5}{20.67} = 0.922 \text{ или } 92.2\%$
$\omega(Al) = 100\% — 92.2\% = 7.8\%$.
- Напишем уравнения реакций нитратов с концентрированным аммиаком, реакции при прокаливании и найдем массу остатка:
$Cu(NO_3)_2 + 4NH_3 = [Cu(NH_3)_4](NO_3)_2$
$\text{(или } Cu(NO_3)_2 + 6NH_3 + 2H_2O = Cu[(NH_3)_4](OH)_2 + 2NH_4NO_3 \text{)}$
$Al(NO_3)_3 + 3NH_3 + 3H_2O = Al(OH)_3 \downarrow + 3NH_4NO_3$
$2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$
$\nu(Al_2O_3) = \frac{1}{2} \nu(Al) = 0.03 \text{ моль}$
$m(Al_2O_3) = 0.03 \cdot 102 = 3.06 \text{ г}$.
Ответ: $3.06 \text{ г}$.
Задание №5
Смесь аммиака с кислородом общим объемом $11,2$ $л$ (н. у.) подожгли без катализатора, продукты охладили, а образовавшуюся смесь газов пропустили через $117,6$ $г$ $10\%$-го раствора серной кислоты, в результате масса раствора увеличилась. Объем оставшегося непоглощенным газа составил $2,24$ $л$ (н. у.). Вычислите объемные доли газов в исходной смеси и массовые доли веществ (кроме воды) в полученном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления.
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнение реакции сгорания аммиака и определим количество вещества газов:
$4NH_3 + 3O_2 = 2N_2 + 6H_2O$
$\nu(\text{смеси}) = \frac{V(\text{смеси})}{V_m}$
$\nu(\text{смеси}) = \frac{11.2}{22.4} = 0.5 \text{ моль}$.
Непоглощенный газ — $N_2$.
$\nu(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{2.24}{22.4} = 0.1 \text{ моль}$.
- Определим состав газовой смеси. В реакцию сгорания вступило:
$\nu(NH_3) = 2\nu(N_2) = 2 \cdot 0.1 = 0.2 \text{ моль}$
$\nu(O_2) = \frac{3}{2}\nu(N_2) = \frac{3}{2} \cdot 0.1 = 0.15 \text{ моль}$.
Масса раствора с $H_2SO_4$ увеличилась, следовательно, аммиак был в избытке.
Общее количество аммиака в смеси:
$\nu(NH_3) = \nu(\text{смеси}) — \nu(O_2) = 0.5 — 0.15 = 0.35 \text{ моль}$.
Объемные доли газов в исходной смеси:
$\varphi(\text{газа}) = \frac{V(\text{газа})}{V(\text{смеси})} = \frac{\nu(\text{газа})}{\nu(\text{смеси})}$
$\varphi(NH_3) = \frac{0.35}{0.5} = 0.7 \text{ или } 70\%$
$\varphi(O_2) = \frac{0.15}{0.5} = 0.3 \text{ или } 30\%$.
- Напишем уравнения реакций с серной кислотой и определим количество веществ в растворе:
$\nu(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4 \text{ (р-ра)}) \cdot \omega}{M(H_2SO_4)}$
$\nu(H_2SO_4) = \frac{117.6 \cdot 0.1}{98} = 0.12 \text{ моль}$
$\nu(NH_3(\text{ост.})) = \nu(NH_3(\text{общ.})) — \nu(NH_3(\text{реаг.})) = 0.35 — 0.2 = 0.15 \text{ моль}$.
При поглощении аммиака последовательно происходят реакции:
$NH_3 + H_2SO_4 = NH_4HSO_4$
$NH_4HSO_4 + NH_3 = (NH_4)_2SO_4$.
В первую реакцию вступит по $0.12$ $моль$ веществ, во вторую — по $(0.15 — 0.12) = 0.03$ $моль$.
$\nu(NH_4HSO_4) = \nu(NH_4HSO_4(\text{образов.})) — \nu(NH_4HSO_4(\text{прореаг.})) = 0.12 — 0.03 = 0.09 \text{ моль}$
$\nu((NH_4)_2SO_4) = 0.03 \text{ моль}$.
- Определим массовые доли солей в растворе:
$m(\text{р-ра}) = m(H_2SO_4 \text{ р-ра}) + \nu(NH_3(\text{ост.})) \cdot M(NH_3)$
$m(\text{р-ра}) = 117.6 + 0.15 \cdot 17 = 120.15 \text{ г}$
$\omega(\text{соли}) = \frac{\nu(\text{соли}) \cdot M(\text{соли})}{m(\text{р-ра})}$
$\omega(NH_4HSO_4) = \frac{0.09 \cdot 115}{120.15} = 0.086 \text{ или } 8.6\%$
$\omega((NH_4)_2SO_4) = \frac{0.03 \cdot 132}{120.15} = 0.033 \text{ или } 3.3\%$.
Ответ: $3.3\%$.
Задание №6
При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась. В результате образовался твердый остаток, который разделили на две части. Первую часть массой $73,2$ $г$ обработали $663,6$ $г$ $15\%$-ного раствора карбоната натрия. При этом массовая доля соды в растворе уменьшилась в полтора раза. Вторую часть массой $24,4$ $г$ растворили в $245$ $г$ $20\%$-ного раствора серной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения протекающих реакций:
$4Al(NO_3)_3 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3 + 12NO_2 + 3O_2$
$2Al(NO_3)_3 + 3Na_2CO_3 + 3H_2O = 2Al(OH)_3 + 3CO_2 + 6NaNO_3$
$Al_2O_3 + 3H_2SO_4 = Al_2(SO_4)_3 + 3H_2O$.
- Определим массу карбоната натрия в растворе:
$m(Na_2CO_3) = 663.6 \cdot 0.15 = 99.54 \text{ г}$.
Пусть $\nu(Al(NO_3)_3) = x \text{ моль}$, тогда:
$m(Al(NO_3)_3) = 213x \text{ г}$
$\nu(Na_2CO_3)_{\text{прореаг.}} = 1.5\nu(Al(NO_3)_3) = 1.5x \text{ моль}$
$m(Na_2CO_3)_{\text{прореаг.}} = 1.5x \cdot 106 = 159x \text{ г}$
$\nu(Al(OH)_3) = \nu(Al(NO_3)_3) = x \text{ моль}$
$m(Al(OH)_3) = x \cdot 78 = 78x \text{ г}$
$\nu(CO_2) = \nu(Na_2CO_3) = 1.5x \text{ моль}$
$m(CO_2) = 1.5x \cdot 44 = 66x \text{ г}$.
Масса конечного раствора:
$m_{\text{кон. р-ра}} = m(Al(NO_3)_3) + m(Na_2CO_3) — m(Al(OH)_3) — m(CO_2)$
$m_{\text{кон. р-ра}} = 213x + 663.6 — 78x — 66x = 69x + 663.6 \text{ г}$
По условию массовая доля оставшегося $Na_2CO_3$ равна $15\% : 1.5 = 10\%.$
Выразим уравнение:
$\omega(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3) — m(Na_2CO_3){\text{прореаг.}}}{m{\text{кон. р-ра}}} = 0.1$
$\frac{99.54 — 159x}{69x + 663.6} = 0.1$
$x = \nu(Al(NO_3)_3) = 0.05 \text{ моль}$.
- Определим количество вещества оксида алюминия в первой части твердого остатка:
$m_1(Al_2O_3) = m_{\text{остатка в 1 части}} — \nu(Al(NO_3)_3) \cdot M(Al(NO_3)_3)$
$m_1(Al_2O_3) = 73.2 — 0.2 \cdot 213 = 30.6 \text{ г}$
$\nu_1(Al_2O_3) = \frac{30.6}{102} = 0.3 \text{ моль}$.
Оксид алюминия во второй части:
$\frac{\nu_1(Al_2O_3)}{\nu_2(Al_2O_3)} = \frac{m_1}{m_2} = \frac{0.3}{\nu_2(Al_2O_3)} = \frac{24.4}{73.2}$
$\nu_2(Al_2O_3) = \frac{24.4 \cdot 0.3}{73.2} = 0.1 \text{ моль}$.
- Определим количество вещества, массу и массовую долю оставшейся серной кислоты в растворе:
$m(H_2SO_4) = 245 \cdot 0.2 = 49 \text{ г}$
$\nu(H_2SO_4) = \frac{49}{98} = 0.5 \text{ моль}$
$\nu(H_2SO_4)_{\text{прореаг.}} = 3\nu(Al_2O_3) = 0.3 \text{ моль}$
$\nu(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = 0.5 — 0.3 = 0.2 \text{ моль}$
$m(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = 0.2 \cdot 98 = 19.6 \text{ г}$
$m_{\text{кон. р-ра}} = m_2 + m(H_2SO_4)_{\text{р-ра}} = 24.4 + 245 = 269.4 \text{ г}$
$\omega(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = \frac{19.6}{269.4} \cdot 100\% = 7.3\%$.
Ответ: $7.3\%$.
Задание №7
Пластинку из алюминия неизвестной массы полностью растворили в $200$ $г$ $20\%$-го раствора гидроксида натрия. В результате был получен раствор двух соединений, массовые доли которых оказались равны. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа. Рассчитайте массу пластинки алюминия и массовую долю всех соединений в конечном растворе.
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций:
$2NaOH + 2Al + 3H_2O = 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2 \uparrow$
$Na[Al(OH)_4] + CO_2 = NaHCO_3 + Al(OH)_3 \downarrow$
NaOH + CO_2 = NaHCO_3$.
- Равенство массовых долей веществ в растворе означает равенство масс этих веществ:
$m(NaOH)_{\text{ост.}} = m(Na[Al(OH)_4]).$
Найдем количество гидроксида натрия в исходном растворе:
$\nu(NaOH)_{\text{исх.}} = \frac{200 \cdot 20}{40} = 1 \text{ моль}$.
Пусть $\nu(Al) = x \text{ моль.}$ Тогда, исходя из уравнения реакции (1):
$(1 — x) \cdot 40 = 118x$
$40 — 40x = 118x$
$158x = 40$
$x = 0.253$
$m(Al) = 27 \cdot 0.253 = 6.831 \text{ г}$
$\nu(Na[Al(OH)_4]) = 0.253 \text{ моль}$
$\nu(NaOH)_{\text{ост.}} = 1 — 0.253 = 0.747 \text{ моль}$.
Исходя из уравнений (2) и (3), найдем общее количество и массу гидрокарбоната натрия:
$\nu(NaHCO_3) = 0.747 + 0.253 = 1 \text{ моль}$
$m(NaHCO_3) = 1 \cdot 84 = 84 \text{ г}$.
- Найдем массу конечного раствора и массовые доли гидрокарбоната натрия и воды:
$m_{\text{кон. р-ра}} = 200 + 6.831 — 2 \cdot 3 \cdot 0.253 + 1.44 — 0.253 \cdot 78 = 230.338 \text{ г}$
$\omega(NaHCO_3) = \frac{84}{230.338} \cdot 100\% = 36.47\%$
$\omega(H_2O) = 100 — 36.47 = 63.53\%$.
Ответ: $63.53\%$.
Задание №8
Порошковую смесь массой $113$ $г$, полученную, в результате частичного разложения карбоната меди (II) растворили в $645,3$ $мл$ $20\%$-ного раствора серной кислоты (плотность раствора $1,139$ $г/мл$). Далее полученный раствор подвергли электролизу до начала выделения газообразного простого вещества на катоде. При этом на катоде образовалось $64$ $г$ металла. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в конечном растворе, а также массовую долю соли в исходной порошковой смеси.
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций:
$CuCO_3 \xrightarrow{t} CuO + CO_2 \uparrow$
$CuO + H_2SO_4 = CuSO_4 + H_2O$
$CuCO_3 + H_2SO_4 = CuSO_4 + CO_2 \uparrow + H_2O$
$2CuSO_4 + 2H_2O \xrightarrow{\text{электролиз}} 2Cu \downarrow + O_2 \uparrow + 2H_2SO_4$.
- Найдем количество вещества серной кислоты в исходном растворе:
$\nu(H_2SO_4) = \frac{V(H_2SO_4 {\text{р-ра}}) \cdot \rho(H_2SO_4 (р-ра)) \cdot \omega(H_2SO_4 {\text{р-ра}})}{M(H_2SO_4)}$
$\nu(H_2SO_4) = \frac{645.3 \cdot 1.139 \cdot 0.2}{98} = 1.5 \text{ моль}$.
Найдем количество меди, выделившейся на катоде:
$\nu(Cu) = \frac{64}{64} = 1 \text{ моль}$.
Исходя из уравнения (4), $\nu(CuSO_4)_{\text{сумм}} = \nu(Cu) = 1 \text{ моль}.$
Пусть $\nu(CuO) = x \text{ моль}, \nu(CuCO_3) = y \text{ моль.}$
Тогда, согласно уравнениям (2) и (3), $\nu(CuSO_4)_1 = \nu(CuO) = x \text{ моль}, \nu(CuSO_4)_2 = \nu(CuCO_3) = y \text{ моль.}$
Составим и решим систему уравнений:
$$\left\{ \begin{aligned}&x + y = 1,\\&80x + 124y = 131;\end{aligned}\right.$$
$$\left\{ \begin{aligned}&x = 0.25,\\&y = 0.75.\end{aligned}\right.$$
Определим количество оставшейся в конечном растворе серной кислоты:
$\nu(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = 1.5 — (0.25 + 0.75 + 1) = 0.5 \text{ моль}$
$m(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = 1.5 \cdot 98 = 147 \text{ г}$.
- Определим массовую долю серной кислоты в конечном растворе, а также массовую долю оставшегося после прокаливания карбоната меди:
$m_{\text{кон. р-ра}} = 113 + 645.3 \cdot 1.139 — 0.75 \cdot 44 — 64 — 0.5 \cdot 32 = 735 \text{ г}$
$\omega(H_2SO_4)_{\text{ост.}} = \frac{147}{735} \cdot 100\% = 20\%$
$m(CuCO_3) = 0.75 \cdot 124 = 93 \text{ г}$
$\omega(CuCO_3) = \frac{93}{113} \cdot 100\% = 82.3\%$.
Ответ: $82.3\%$.
Задание №9
Железную окалину (оксид железа (II,III)) тонко измельчили и смешали с порошком алюминия, взятым в избытке. Навеску смеси массой $8,50$ $г$ подожгли. Полученный после бурной реакции остаток охладили и полностью растворили в соляной кислоте, при этом выделилось $2,80$ $л$ (н. у.) газа. Определите состав исходной смеси (в $%$ по массе).
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
- Запишем уравнения реакций:
$3Fe_3O_4 + 8Al \xrightarrow{t^\circ} 9Fe + 4Al_2O_3$
$Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2 \uparrow$
$2Al + 6HCl = 2AlCl_3 + 3H_2 \uparrow$.
- Найдём количество вещества водорода и составим одно уравнение для состава исходной смеси:
$\nu(H_2) = \frac{2.80}{22.4} = 0.125 \text{ моль}$.
Пусть в исходной смеси содержится $\nu(Fe_3O_4) = x \text{ моль}, \nu(Al) = y \text{ моль}$. Тогда масса смеси:
$m_{\text{смеси}} = 232x + 27y = 8.50 \text{ г}$.
- Составим второе уравнение для состава исходной смеси.
После первой реакции:
$\nu(Fe) = 3x \text{ моль}, \quad \nu(Al)_{\text{ост.}} = y — \frac{8}{3}x \text{ моль}$
$\nu(H_2) = 3x + \frac{3}{2}\bigl(y — \frac{8}{3}x\bigr) = 0.125 \text{ моль}$
$\nu(KI) = \frac{0.36}{0.5} = 0.72 \text{ моль}$
$\nu(KClO_4) = \frac{0.72}{8} = 0.09 \text{ моль}$
$\nu_2(KClO_3) = \frac{0.09 \cdot 4}{3} = 0.12 \text{ моль}$.
- Решим систему двух уравнений и найдём состав исходной смеси: $232x + 27y = 8.50$ и $3x + \dfrac{3}{2} \cdot (y — \dfrac{8}{3}x) = 0.125.$
$$\left\{ \begin{aligned}&x = 0.025,\\&0.20.\end{aligned}\right.$$
$\omega(Fe_3O_4) = \dfrac{0.025 \cdot 232}{8.50} \cdot 100\% = 68.2\%$
$\omega(Al) = 100\% — 68.2\% = 31.8\%$.
Ответ: $31.8\%$.
Задание №10
К $100$ $г$ $20\%$-го раствора хлорида бериллия добавляли $20\%$-й раствор карбоната калия до прекращения выпадения осадка, содержащего $16,1\%$ бериллия по массе, при этом наблюдали выделение газа. Затем через полученную смесь пропускали углекислый газ до полного растворения осадка. Установите формулу осадка и рассчитайте массовую долю соли бериллия в конечном растворе.
В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).
Показать решение и ответ
Скрыть
- Установим формулу осадка. Это — гидроксокарбонат бериллия $Be_2(OH)_2CO_3$:
$\omega(Be) = \frac{2 \cdot 9}{(2 \cdot 9 + 2 \cdot 17 + 60)} = 0.161 = 16.1\%$.
- Запишем уравнения протекающих реакций:
$2BeCl_2 + 2K_2CO_3 + H_2O \rightarrow Be_2(OH)_2CO_3 \downarrow + CO_2 \uparrow + 4KCl$
$Be_2(OH)_2CO_3 \downarrow + 3CO_2 + H_2O \rightarrow 2Be(HCO_3)_2$.
- Найдём количество вещества и массу раствора карбоната калия:
$\nu(K_2CO_3) = \frac{100 \cdot 0.2}{80} = 0.25 \text{ моль} = \nu(BeCl_2)$
$\nu_1(CO_2) = 0.125 \text{ моль}$
$\nu(Be_2(OH)_2CO_3) = 0.125 \text{ моль}$
$\nu_2(CO_2) = 0.125 \cdot 3 = 0.375 \text{ моль}$
$\nu(Be(HCO_3)_2) = 0.25 \text{ моль}$
$m(K_2CO_3)_{\text{р-ра}} = \frac{0.25 \cdot 138}{0.2} = 172.5 \text{ г}$.
- Найдём массу раствора и массовую долю гидрокарбоната бериллия:
$m_{\text{исх. р-ра}} = m(BeCl_2){\text{р-ра}} + m(K_2CO_3){\text{р-ра}} — m_1(CO_2) + m_2(CO_2)$
$m_{\text{исх. р-ра}} = 100 + 172.5 — 125 \cdot 0.44 + 0.375 \cdot 44 = 283.5 \text{ г}$
$m(Be(HCO_3)_2) = 0.25 \cdot 131 = 32.75 \text{ г}$
$\omega(Be(HCO_3)_2) = \frac{32.75}{283.5} \cdot 100\% = 11.55\%$.
Ответ: $11.55\%$.
Получите полный доступ ко всем материалам и занимайтесь в удобном темпе — без ограничений.
- Более 700 000 учеников и 50 000 учителей по всей России.
- Повышение среднего балла по предмету до 20 % после месяца занятий.
- Всплеск интереса к учебе и более глубокое понимание предметов.
Создайте бесплатный аккаунт — и откройте больше возможностей:
- Отслеживайте прогресс освоения тем
- Получайте персональные подборки полезных уроков и заданий
- Проводите работу над ошибками после занятий
Хотите оставить комментарий?
Войти