28. Расчетная задача: масса, объем, массовая доля: все задания

Уравнение реакции:
$CH_3COOK + KOH \rightarrow CH_4 + K_2CO_3$

Объём метана:
$V(CH_4)=448\text{ мл}=0{,}448\text{ л}$.

Количество вещества метана:
$n(CH_4)=\frac{0{,}448}{22{,}4}=0{,}02\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(CH_3COOK)=n(CH_4)=0{,}02\text{ моль}$.

Молярная масса ацетата калия:
$M(CH_3COOK)=98\text{ г/моль}$.

Масса чистого ацетата калия:
$m(CH_3COOK)=0{,}02\cdot98=1{,}96\text{ г}$.

Масса примеси:
$m_{\text{примеси}}=2{,}2-1{,}96=0{,}24\text{ г}$.

Массовая доля примеси:
$\omega=\frac{0{,}24}{2{,}2}\cdot100\% \approx10{,}9\%$.

Уравнение реакции:
$2CuS + 3O_2 \rightarrow 2CuO + 2SO_2$

Количество вещества $SO_2$:
$n(SO_2)=\frac{0{,}896}{22{,}4}=0{,}04\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(CuS)=n(SO_2)=0{,}04\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(CuS)=96\text{ г/моль}$.

Масса чистого $CuS$:
$m(CuS)=0{,}04\cdot96=3{,}84\text{ г}$.

Масса примеси:
$m_{\text{примеси}}=5{,}21-3{,}84=1{,}37\text{ г}$.

Массовая доля примеси:
$\omega=\frac{1{,}37}{5{,}21}\cdot100\% \approx26{,}3\%$.

Уравнение реакции:
$Na_2SO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + SO_2$

Масса примеси:
$m_{\text{примеси}}=14\cdot0{,}10=1{,}4\text{ г}$.

Масса чистого $Na_2SO_3$:
$m(Na_2SO_3)=14-1{,}4=12{,}6\text{ г}$.

Количество вещества $Na_2SO_3$:
$n(Na_2SO_3)=\frac{12{,}6}{126}=0{,}1\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(SO_2)=n(Na_2SO_3)=0{,}1\text{ моль}$.

Объём газа:
$V(SO_2)=0{,}1\cdot22{,}4=2{,}24\text{ л}$.

Уравнение реакции:
$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2$

Молярная масса:
$M(Li)=7\text{ г/моль}$.

Количество вещества лития:
$n(Li)=\frac{28}{7}=4\text{ моль}$.

По уравнению:
$2$ моль $Li$ дают $1$ моль $H_2$, значит:
$n(H_2)=\frac{4}{2}=2\text{ моль}$.

Объём при н.у.:
$V=2\cdot22{,}4=44{,}8\text{ л}$.

С учётом выхода $90\%$:
$V=44{,}8\cdot0{,}9=40{,}32\text{ л}$.

Уравнение реакции:
$2KClO_3 \rightarrow 2KCl + 3O_2$

Молярная масса:
$M(KClO_3)=122{,}5\text{ г/моль}$.

Количество вещества $KClO_3$:
$n(KClO_3)=\frac{61}{122{,}5}\approx0{,}5\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(O_2)=0{,}5\cdot\frac{3}{2}=0{,}75\text{ моль}$.

Теоретический объём кислорода:
$V_{\text{теор}}=0{,}75\cdot22{,}4=16{,}8\text{ л}$.

Выход газа:
$\eta=\frac{13{,}44}{16{,}8}\cdot100\%=80\%$.

Уравнение реакции:
$MgCO_3 \rightarrow MgO + CO_2$

Масса чистого $MgCO_3$:
$m(MgCO_3)=175\cdot0{,}96=168\text{ г}$.

Молярная масса:
$M(MgCO_3)=84\text{ г/моль}$.

Количество вещества $MgCO_3$:
$n(MgCO_3)=\frac{168}{84}=2\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(CO_2)=n(MgCO_3)=2\text{ моль}$.

Объём газа при н.у.:
$V(CO_2)=2\cdot22{,}4=44{,}8\text{ л}$.

Уравнение реакции:
$ZnCl_2 + 4KOH \rightarrow K_2[Zn(OH)_4] + 2KCl$

Масса чистого $ZnCl_2$:
$m(ZnCl_2)=160\cdot0{,}68=108{,}8\text{ г}$.

Молярная масса:
$M(ZnCl_2)=136\text{ г/моль}$.

Количество вещества $ZnCl_2$:
$n(ZnCl_2)=\frac{108{,}8}{136}=0{,}8\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(K_2[Zn(OH)_4])=n(ZnCl_2)=0{,}8\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(K_2[Zn(OH)_4])=211\text{ г/моль}$.

Масса продукта:
$m(K_2[Zn(OH)_4])=0{,}8\cdot211=168{,}8\text{ г}$.

Уравнение реакции:
$4FeS + 7O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3 + 4SO_2$

Молярная масса:
$M(FeS)=88\text{ г/моль}$.

Количество вещества $FeS$:
$n(FeS)=\frac{17{,}6}{88}=0{,}2\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(SO_2)=n(FeS)=0{,}2\text{ моль}$.

Теоретический объём газа:
$V_{\text{теор}}=0{,}2\cdot22{,}4=4{,}48\text{ л}$.

Выход газа:
$\eta=\frac{4}{4{,}48}\cdot100\%\approx89{,}3\%$.

Уравнение реакции:
$2NH_4Cl + Ba(OH)_2 \rightarrow BaCl_2 + 2NH_3 + 2H_2O$

Молярная масса:
$M(Ba(OH)_2)=171\text{ г/моль}$.

Количество вещества $Ba(OH)_2$:
$n(Ba(OH)_2)=\frac{34{,}2}{171}=0{,}2\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(NH_3)=2\cdot0{,}2=0{,}4\text{ моль}$.

Теоретический объём аммиака:
$V_{\text{теор}}=0{,}4\cdot22{,}4=8{,}96\text{ л}$.

Выход продукта:
$\eta=\frac{6{,}9}{8{,}96}\cdot100\% \approx77\%$.

Уравнение реакции:
$2SO_2 + O_2 \rightarrow 2SO_3$

Количество вещества кислорода:
$n(O_2)=\frac{31{,}36}{22{,}4}=1{,}4\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(SO_3)=2\cdot1{,}4=2{,}8\text{ моль}$.

Теоретическая масса $SO_3$:
$m_{\text{теор}}(SO_3)=2{,}8\cdot80=224\text{ г}$.

Выход продукта:
$\eta=\frac{84}{224}\cdot100\%=37{,}5\%$.

Уравнение реакции:
$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2 + Ca(OH)_2$

Количество вещества ацетилена:
$n(C_2H_2)=\frac{280}{22{,}4}=12{,}5\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(CaC_2)=n(C_2H_2)=12{,}5\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(CaC_2)=64\text{ г/моль}$.

Масса чистого карбида кальция:
$m(CaC_2)=12{,}5\cdot64=800\text{ г}$.

Масса примесей:
$m_{\text{примеси}}=1000-800=200\text{ г}$.

Массовая доля примесей:
$\omega=\frac{200}{1000}\cdot100\%=20\%$.

Уравнение реакции:
$2CH_4 \rightarrow C_2H_2 + 3H_2$

По уравнению: $2$ объёма $CH_4$ дают $1$ объём $C_2H_2$.

Теоретический объём ацетилена:
$V_{\text{теор}}=\frac{26{,}88}{2}=13{,}44\text{ л}$.

Выход продукта:
$\eta=\frac{11{,}2}{13{,}44}\cdot100\% \approx83{,}3\%$.

Уравнение реакции:
$MgCO_3 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + CO_2 + H_2O$

Количество вещества $CO_2$:
$n(CO_2)=\frac{179{,}2}{22{,}4}=8\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(MgCO_3)=n(CO_2)=8\text{ моль}$.

Масса чистого $MgCO_3$:
$m(MgCO_3)=8\cdot84=672\text{ г}$.

Масса примеси:
$m_{\text{примеси}}=840-672=168\text{ г}$.

Массовая доля примеси:
$\omega=\frac{168}{840}\cdot100\%=20\%$.

Уравнение реакции:
$(NH_4)_2SO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 + 2NH_3 + 2H_2O$

Молярная масса:
$M((NH_4)_2SO_4)=132\text{ г/моль}$.

Количество вещества сульфата аммония:
$n((NH_4)_2SO_4)=\frac{13{,}2}{132}=0{,}1\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(NH_3)=2\cdot0{,}1=0{,}2\text{ моль}$.

Теоретический объём аммиака:
$V_{\text{теор}}=0{,}2\cdot22{,}4=4{,}48\text{ л}$.

С учётом выхода $90\%$:
$V=4{,}48\cdot0{,}90=4{,}032\text{ л}$.

Уравнение реакции:
$2Ag_2O \rightarrow 4Ag + O_2$

Количество вещества кислорода:
$n(O_2)=\frac{1{,}12}{22{,}4}=0{,}05\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(Ag_2O)=2\cdot0{,}05=0{,}10\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(Ag_2O)=232\text{ г/моль}$.

Масса чистого оксида серебра (I):
$m(Ag_2O)=0{,}10\cdot232=23{,}2\text{ г}$.

Масса примеси:
$m_{\text{примеси}}=29-23{,}2=5{,}8\text{ г}$.

Массовая доля примеси:
$\omega=\frac{5{,}8}{29}\cdot100\%=20\%$.

Уравнение реакции:
$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2$

Масса чистого лития:
$m(Li)=40\cdot0{,}70=28\text{ г}$.

Молярная масса:
$M(Li)=7\text{ г/моль}$.

Количество вещества лития:
$n(Li)=\frac{28}{7}=4\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(H_2)=\frac{4}{2}=2\text{ моль}$.

Объём газа:
$V=2\cdot22{,}4=44{,}8\text{ л}$.

Уравнение реакции:
$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

Количество вещества лития:
$n(Li)=\frac{8{,}4}{7}=1{,}2\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(Li_3N)=\frac{1{,}2}{3}=0{,}4\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(Li_3N)=35\text{ г/моль}$.

Теоретическая масса нитрида лития:
$m_{\text{теор}}(Li_3N)=0{,}4\cdot35=14\text{ г}$.

Выход продукта:
$\eta=\frac{12{,}6}{14}\cdot100\%=90\%$.

Уравнение реакции:
$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 + 2HCl$

Количество вещества серной кислоты:
$n(H_2SO_4)=\frac{137{,}2}{98}=1{,}4\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(BaCl_2)=n(H_2SO_4)=1{,}4\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(BaCl_2)=208\text{ г/моль}$.

Масса чистого хлорида бария:
$m(BaCl_2)=1{,}4\cdot208=291{,}2\text{ г}$.

Масса примесей:
$m_{\text{примеси}}=400-291{,}2=108{,}8\text{ г}$.

Массовая доля примесей:
$\omega=\frac{108{,}8}{400}\cdot100\%=27{,}2\%$.

Уравнение реакции:
$2C_2H_5OH \rightarrow C_4H_6 + 2H_2O + H_2$

Количество вещества бутадиена:
$n(C_4H_6)=\frac{33{,}6}{22{,}4}=1{,}5\text{ моль}$.

С учётом выхода $75%$:
$n_{\text{теор}}=\frac{1{,}5}{0{,}75}=2\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(C_2H_5OH)=2\cdot2=4\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(C_2H_5OH)=46\text{ г/моль}$.

Масса спирта:
$m=4\cdot46=184\text{ г}$.

Уравнение реакции:
$2Al + 3CuSO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3Cu$

Масса чистого алюминия:
$m(Al)=3\cdot0{,}90=2{,}7\text{ г}$.

Молярная масса:
$M(Al)=27\text{ г/моль}$.

Количество вещества алюминия:
$n(Al)=\frac{2{,}7}{27}=0{,}1\text{ моль}$.

По уравнению реакции:
$n(Cu)=\frac{3}{2}\cdot0{,}1=0{,}15\text{ моль}$.

Молярная масса:
$M(Cu)=64\text{ г/моль}$.

Масса меди:
$m(Cu)=0{,}15\cdot64=9{,}6\text{ г}$.