Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ - Ростислав Лидин

Для реакции aA + bB = cC + dD  определение реагентов, взятых в избыткеи в недостатке, проводят по неравенству (А – в недостатке, В – в избытке):

где n(общ. В) – общее (взятое с избытком) количество реагента В, пB – стехиометрическое (необходимое для реакции) количество В, n(изб. В) – избыточное количество В, причем

 n(изб. B) = n(общ. B) – nB.

Внимание! Расчет получаемых количеств (масс, объемов) продуктов проводят по реагенту в недостатке.

Степень чистоты вещества. Химические вещества никогда не бывают идеально чистыми, они всегда содержат в себе примеси.

Массовая доля вещества В в смеси, например А + В + С, – это отношение массы вещества В к массе смеси:

Сумма массовых долей всех веществ смеси равна 1 (100 %).

Если в смеси примесь присутствует в следовом (неопределяемом) количестве, то говорят о практически чистом веществе. Когда же в веществе имеется примесь в заметном (определяемом) количестве, то само вещество называют основным (его количество преобладает), а другое вещество – это и есть примесь.

Степень чистоты основного вещества В – это массовая доля этого вещества в навеске с определенной массой:

Природные вещества (минералы, руды) всегда содержат заметное количество примеси (примесей).

Пример решения задачи

Углекислый газ поглощается 10 %-ным раствором аммиака (плотность раствора 957 г/л) с образованием кислой соли. Предварительно СO2 получают термическим разложением 5 кг известняка СаСO3 (степень чистоты 60 %). Установите взятый объем (в литрах) раствора аммиака. Элементы ответа.

1) Составлены уравнения реакций:

2) Установлено количество основного вещества в известняке:

и количество углекислого газа по уравнению (I):

3) Установлена масса затраченного аммиака по уравнению (II):

4) Установлен объем взятого раствора аммиака:

Задания для самостоятельного решения частей В, С

1. К 100 г 10 %-ного раствора хлорида кальция добавили 100 г 10 % – ного раствора AgNO3. Найдите массу (в граммах) осадка.

2. Смешали горячие растворы, содержащие по 33 г хлорида алюминия и сульфида калия. Установите объем (в литрах, н.у.) выделившегося газа.

3. Какой объем (в литрах, н.у.) хлора можно получить при взаимодействии 2 моль хлороводорода (взят в виде соляной кислоты) и 3 моль оксида марганца(IV)?

4. Через раствор, приготовленный из 2 г смеси NaCl + Nal и 100 мл воды, пропустили 1 л (н.у.) хлора. Затем раствор выпарили и сухой остаток нагрели. Получили 1,78 г твердого вещества. Рассчитайте массовую долю (в %) хлорида в исходном растворе.

5. Вычислите объем (в литрах, н.у.) газа, полученного действием кипящей H2SO4 (конц.) на 292,5 г хлорида натрия, содержащего 2O% инертных примесей.

6. После прокаливания 50 г минерала тенорит (CuО и инертные примеси) в токе водорода образуется металл и конденсируется вода объемом 8,1 мл. Определите степень чистоты (в %) этого минерала.

7. Установите массу (кг) технического алюминия (степень чистоты 98 %), требуемую для получения 64,22 кг хрома из оксида хрома (III).

8. Прокалили 32,1 г хлорида аммония с 55,5 г гидроксида кальция (содержит 20 % инертных примесей). Рассчитайте объем (в литрах, н.у.) собранного газа.

9. К 285 г нитрата натрия (содержит примесь хлорида магния) добавили раствор избытка нитрата серебра (I). Выпал осадок массой 86,1 г. Вычислите степень чистоты (в %) нитрата натрия.

10. Найдите массовую долю (в %) примеси NaHCO3 в образце технической соды Na2CO3, если после нагревания 10 г образца получено 9,69 г твердого остатка.

11. Смешали 20 г уксусной кислоты и 8,4 г питьевой соды NaHCO3. Определите объем (в литрах, н.у.) газа, собранного после окончания реакции.

12. На гидрирование 250 г смеси Cl7Н33СООН + Cl7Н35СООН затратили 16,8 л (н.у.) газа. Установите массовую долю (в %) предельной карбоновой кислоты в исходной смеси.

15.6. Масса (объем, количество вещества) продукта по реагенту с известной массовой долей в растворе

Пример решения задачи

Навеску алюминия массой 13,7 г полностью сожгли в хлоре, а из образовавшейся соли приготовили 250 мл раствора. Пробу в 50 мл этого раствора слили с 68,4 мл 10,4 %-ного раствора аммиака (плотность раствора 0,956 г/мл). Определите массу (в граммах) выпавшего осадка.

Элементы ответа.

1) Составлены уравнения реакций:

2) Определены количества AlCl3 в реакциях (I) и (II):

в реакции (I)

в реакции (II) взята 1/5 часть AlCl3, т. к.

отсюда

3) Определено количество NH3 в растворе для реакции (II):

следовательно, NH3 – в избытке, и расчет далее ведется по AlCl3.

4) Определена масса Al(ОН)3 по уравнению (II): 0,1014 моль AlCl3 – 0,1014 моль Al(ОН)3,

Задания для самостоятельного решения частей В, С

1. Приготовили раствор 134,4 л (н.у.) диоксида серы и добавили 1,5 л 25 %-ного раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,28 г/мл). Определите массу (в граммах) образовавшейся соли.

2. Сульфид свинца (II) массой 95,6 г обрабатывают с помощью 300 мл 30 %-ного раствора пероксида водорода (плотность раствора 1122,2 г/л). Рассчитайте массу (в граммах) продукта – сульфата свинца (II).

3. Смешали 100 г 5,64 %-ного раствора фенола и 100 г 17,92 %-ного раствора гидроксида калия. Найдите массовую долю (в %) избытка одного из реагентов в конечном растворе.

4. Установите массу (в граммах) железной пластинки после выдерживания в 110 мл 10 %-го раствора CuSO4 (плотность раствора 1,1 г/мл), если до опыта ее масса составляла 11,5 г.

5. Вычислите объем (в литрах) 96 %-ного водного спирта с плотностью 0,81 кг/л, полученного каталитической гидратацией 112 м3 (н.у.) этилена, содержащего 12,5 % (по объему) этана.

6. Газ, полученный сжиганием 44,8 л (н.у.) сероводорода в кислороде, поглощен с помощью 0,5 л 25 %-ного раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,275 г/ мл). Определите массовую долю (в %) соли в конечном растворе.

7. Углекислый газ объемом 15 л (н.у.) пропущен через 560 г 5%-ного раствора гидроксида калия. Найдите массу (в граммах) соли, полученной в этом процессе.

8. Железная пластинка массой 5 г опущена на некоторое время в 50 мл 15 %-ного раствора сульфата меди (II) с плотностью 1,12 г/мл. Масса пластинки увеличилась на 0,16 г. Какова массовая доля (в %) сульфата меди (II) в оставшемся растворе?

9. По реакции Кучерова получен этаналь, который переведен в соответствующую кислоту в виде 100 г 6%-ного водного раствора. Найдите объем (в литрах, н.у.) исходного органического соединения в получении этаналя.

10. Определите массовую долю (в %) избытка одного из реагентов в растворе после сливания 80 г 10 %-ного раствора гидроксида натрия и 2O г 18,25 %-ной хлороводородной кислоты.

11. Установите объем (в литрах, н.у.) газа, собранного после внесения 0,3 моль алюминия в 160 мл 20 %-ного раствора гидроксида калия (плотность раствора 1,19 г/мл).

12. Найдите массу (в граммах) органического продукта, полученного при смешивании 250 г 94 % – ного водного раствора фенола и 2143 г 3,5 %-ной бромной воды.

15.7. Нахождение молекулярной формулы органического соединения

При выведении формул веществ, особенно в органической химии, часто используют относительную плотность газа.

Относительная плотность газа X – отношение абсолютной плотности этого (неизвестного) газа к абсолютной плотности другого (известного) газа В при одинаковых условиях:

Для 1 моль газа его абсолютная плотность равна

откуда

Если газ В задан, то

– плотность газа X по водороду Н2 (М = 2 г/моль)

– плотность газа X по воздуху (М = 29 г/моль)

и аналогично для любого другого известного газа X.

Примеры решения задач

1. В результате сгорания кислородсодержащего органического соединения в избытке воздуха собрано 1,584 г СO2 и O,972 мл Н2O. Плотность пара этого соединения по воздуху равна 1,5865.

Выведите формулу соединения, если в его молекуле содержатся два одноименных радикала.

Элементы ответа.

1) Составлена схема реакции:

2) Определена масса С и Н в этом соединении: