Свойства смесей - задачи и примеры
После прокаливания смеси, содержащей
32,4 г алюминия и 64 г оксида железа (3) ее об-
работали избытком соляной кислоты. Определите
объем выделившегося при этом газа (н.у.).
Находим каличества вещества алюминия и оксида
32,4/27 = 1,2 моль
64/160 = 0,4 моль
уравнение реакции
0,8 0,4 0,8
2Al+Fe2O3→AI2O3+2Fe
2 1 2
из уравнении видно что 0,8 моль алюминия израсходуется и
1,2-0,8 = 0,4моль остается в избытке и образуется 0,8 моль железо.
0,4 0,6 0,8 0,8
2AI+6HCI→2AICI3+3H2 Fe+2HCI→FeCI2+H2 всего образуется
2 3 1 1
0,6+0,8 = 1,4моль водорода и его объем 1,4*22,4 = 31,36 л
Получение алканов по методу Фишера-Тропша протекает на кобальтовом катализаторе по схеме СО+Н2-> СnH2n+2 + H2O. Оксид углерода(2) и водород в объемном соотношении 1: 1,5 соответственно ввели в реакцию при 200 градусах по Цельсию, при этом образовалась смесь метана, этана и пропана в мольном соотношении соответственно 3: 2: 1. Рассчитайте, во сколько раз изменилось общее давление в системе, если синтез проходил при неизменных внешних условиях и объеме, а прореагировало 20% монооксида углерода.
Допустим объем СО V, а объем Н2 1,5 V, всего начального объема 2,5 V, реагировало 0,2V СО и 0,52 V водорода, образовалось 0,06V метана,0,04 V этана и 0,02V пропана и 0,2V воды если учитывать реакции
3СО+9Н2→3СН4+3Н2О(1)
4СО+10Н2→2С2Н6+4Н2О(2)
3СО+7Н2→3СН4+3Н2О
Прореагировло 0,72 V, образовалось (0,06V+0,04V+0,02V+0,2V)=0,32V
Объем смеси после реакции 2,5V-0,72V+0,32V = 2,1 V
значить давление уменьшиться на 2,5/2,1 = 1,19 раз
Нагрели смесь содержащую 32,5г цинка и 11,2 г серы. После этого смесь обработали избытком соляной кислоты. Определите объем выделившегося газа (н.у.).
Найдем количества вещества ЦИНКА и серы 32,5/65 = 0,5 моль и 11,2/32 = 0,35 моль. Напишем уравнению реакции
Zn+S = ZnS По уравнению видно, что 0,5-0,35 = 0,15 моль цинка остается в избытке и образуется 0,35моль сульфида цинка. Обе вещества реагируют с соляной кислотой
Zn+2HCI = ZnCI2+H2(1)
ZnS+2HCI = ZnCI2+H2S(2)
По первой реакции образуется 0,15 моль или 0,15*22,4 = 3,36л Н2, по второй реакции обрзуется 0,35 моль сероводорода или 7,84 л сероводорода
1) по сгорании 3,32 смеси двух алканов, отличающихся по составу на один атом углерода, получили углекислый газ массой 10,12 г. Определите массы веществ в исходной смеси.
2) Для нейтрализации раствора бензойной кислоты и бензилового спирта в толуоле нужно 84 г раствора с w(NaOH)=10%. Выделившийся при этом газ занимает объём в два раза меньший, чем водород, полученный при обработке исходной смеси избытком натрия. Найти массы веществ в исходной смеси.
3) На вмест метанола и пропанола-1 массой 10,6 г подействовали избытком Na. Водород, выделившийся в процессе реакций, смешали с 3,36 дм3(ну угарного газа и получили смесь газов с плотностью(ну 0,786г/дм3. Определите химические количества спиртов в исходной смеси.
4) При окислении 32,4 г бензилового спирта недостатком окислителя получилисмесь двух продуктов. Эту смесь обработали сначала избытком раствора NaHCO3, выделилось 4,48 дм3(ну газа, а затем-избытком аммиачного раствора Ag2O при нагревании и получили 10,8 г осадка. Определите массовые доли продуктов окисления и их смеси.
Обозначим формулу алканов как CnH2n+2
Тогда
3,32 10,12
CnH2n+2⇒nСО2
14n +2 44n 3,32n= 0,23*(14n+2) n = 4,6 4<4,6<5 Значит один из алканов С4Н10 а другой С5Н12. Найдем количественный составсмеси
хмоль 4хмоль
С4Н10⇒4СО2
у моль 5у моль
С5Н12⇒5СО2
Составляем систему 58х+72у=3,32
4х+5у=0,23 оттуда у=0,03 моль, масса пентпна 0,03*72 = 2,16г и масса бутана 3,32-2,16 = 1,16г
2) При действии на данную смесь раствором щелочи, разве получается газ? Утачните условие задачи
3) Найдем ср. Молярную массу газовой смеси 0,786*22,4 = 17,6
найдем объем водорода в смеси
(28*3,36+2х/(3,36+х=17,6, х=2,24л количество водорода 2,24/22,4 = 0,1моль
2хмоль хмоль
2С3Н7ОН⇒Н2
2умоль у моль
2СН3ОН⇒Н2
Составим систуму уравнению
х+у=0,1
120х+64у=10,6 х=0,075моль масса пропанола-2 0,075*120 = 9 г а масса метанола 10,6-9 = 1,6 г
4) При окислении бензилового спирта получается бензальдегид и бензойная кислота
Найдем их массы количества вщества серебра 10,8/108 = 0,1моль
x моль 0,1моль
С6Н5СНО+Ag2O⇒C6H5COOH+2Ag
1моль 2моль
х=0,05 моль, масса альдегида 0,05*106 = 5,3г
у моль 0,15 моль
С6Н5СООН+NaHCO3→C6H5COONa+CO2+H2O у=0,15 моль
1моль 1моль
количества вещества углекислого газа 3,36/22,4 = 0,15моль
масса бензойный кислоты 0,15*122 = 18,3г
С6Н5СН2ОН⇒С6Н5СНО и
С6Н5СН2ОН⇒С6Н5СООН
видно, для получение одного моля альдегида и кислоты израсходуется по одного моля ароматического спирта значить 0,05+0,15 = 0,2моль или 0,2*108 = 21,6 г бензилового спирта израсходовался осталось 32,4-21,6 = 10,8г бензальдегида. Общая масса смеси 10,8+5,3+18,3 = 34,4г
массовая доля бензилового спирта 10,8/34,4 = 0,313 = 31,3%
массовая доля бензальдегида 5,3/34,4 = 0,154 = 15,4%
массовая доля бензойной кислоты 100-(31,3+15,4)=53,3%
При прокаливании смеси карбоната натрия и гидрокарбоната натрия выделилось 3,36 л
(н.у.) газа. При обработке того же количества та-
кой же смеси солей избытком разбавленного рас
твора серной кислоты выделилось 12,32 л (н.у.)
газа. Определите массовую долю гидрокарбоната
натрия в смеси!
При прокаливание разлагается только гидрокарбонат
2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O Количество вещества СО2 3,36/22,4 = 0,15моль, тогда количества вещества гидрокарбоната согласно реакции будет 2*0,15 = 0,3моль
обе соли взаимодействуют с соляной кислотой
NaHCO3+HCI→NaCI+CO2+H2O (1)
Na2CO3+2HCI→2NaCI+CO2+H2O (2)
количества вещества СО2 который выделяется по реакции (1) и (2)
12,32/22,4 = 0,55 моль 0,3 моль гидрокарбонат выделяет 0,3 моль СО2 по (1) реакации, а остальные 0,55-0,3 = 0,25 моль СО2 выделяется по (2) реакции. Значит количество вещества карбоната 0,25 моль
найдем массы солей гидрокарбоната 0,3*84 = 25,2г, масса карбоната 0,25*106 = 26,5. Общая масса солей 25,2+26,5 = 51,7г. Массовая доля гидрокарбоната 25,2/51,7 = 0,487 = 48,7%
На растворение смеси цинка и кремния
потребовалось 280 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Такое же количество смеси может про-
реагировать с 98 г 25%-ной серной кислоты. Опре-
делите массу смеси.
С серной кислотой реагирует только цинк
Zn+H2SO4→ZnSO4+H2
масса кислоты 98*0,25 = 24,5г, количество вещества кислоты 24,5/98 = 0,25моль
Значить количество вещества цинка тоже 0,25 моль
с раствором щелочи обе взаимодействуют
Zn+2NaOH+2H2O→Na2[Zn(OH)4]+H2(1)
Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2(2)
Масса гидроксида натрия 280*0,1 = 28г, количество вещества гидроксида натрия 28/40 = 0,7 моль, по(1) реакции с цинком реагирует 0,5моль щелочи, а с 0,7-0,5 = 0,2моль щелочи по (2) реакции реагирует 0,1моль кремния. Масса цинка 0,25*65 = 16,25г, масса кремния 28*0,1 = 2,8г, общая масса 2,8+16,25 = 19,05г
На растворение смеси алюминия и его оксида потребовалось 317,4 мл 30%-ной соляной
кислоты (плотность: 1㤗 г/мл, при этом выделилось
8,96 л (н.у.) газа. Какова массовая доля металла в
исходной смеси?
Уравнении происходящих реакции
2AI+6HCI→2AICI3+3H2 (1)
AI2O3+6HCI→2AICI3+3H2O(2)
Количество вещества водорода 8,96/22,4 = 0,4моль
масса хлороводорода в р-ре 317,4·30·1,15÷100 = 109,5г
количество вещества хлороводорода 109,5/36,5 = 3моль
Найдем количество алюминия и хлороводорода по (1) реакции
3-2
0,4-х х=0,8/3 моль, масса алюминия (0,8/3)*27 = 7,2г
3-6
0,4-у у=0,8моль хлороводорода
количество хлороводорода кот остается в избытке 3-0,8 = 1,2моль
количество оксида алюминия по (2) реакции
6-1
1,2-а а = 0,2моль
масса оксида 0,2*102 = 20,4г общая масса смеси 20,4+7,2 = 27,6г
массовая доля металла 7,2/27,6 = 0,26 = 26%
При сгорании углерода образовалось
29,4гсмеси газов которую пропустили через избыток
известковой воды. Масса образовавшегося
осадка составила 35 г. Найдите массу сгоревшего
углерода
Осадок - CaCO3. Его количество равно 0,35 моль. Образовался он под действием СО2 количеством 0,35 моль. Масса СО2 = 0,35х44 = 15,4 г. Количество углерода на образование СО2 также 0,35 моль. Масса углерода на образование СО2 = 12 х 0,35 = 4,2г. Второй компонент смеси газов - СО. Его масса = 29,4 - 15,4 = 14 г, что составляет 0,5 моль. Исходя из уравнения 2С + О2 = 2СО количество углерода на образование СО также 0,5 моль. Масса углерода на образование СО = 12х0,5 =6г. Таким образом общая масса сгоревшего углерода 4,2 + 6 = 10,2 грамма. за внимание.
Массовая доля элемента кислорода в смеси оксидов углерода (IV) и серы (VI) равна 60%. Определите относительную плотность газовой смеси по воздуху.
Для расчета примем массу смеси газов за 100 г, тогда в этой смеси масса элемента кислорода составит 60 г. (100 г*0,6), количество углекислого газа примем за х моль, а количество сернистого газа за у моль.
М(СО2) = 44 г/моль
M(SO2) = 64 г/моль
44 г СО2 содержат 32 г кислорода
64 г SO2 содержат 32 г кислорода
Составляем систему уравнений:
44х+64у = 100
32х+32у = 60
Решив систему, получим, что
х=n(CO2)= 1моль
y = n(SO2) = 0,875 моль
Общее количество CO2 и SO2 в смеси:
n’ = n(CO2)+n(SO2) = 1 моль + 0,875 моль = 1,875 моль
М(смеси газов = m(cмеси газов/n’ = 100 г/1,875 моль = 53,333 г/моль
Dвозд. = М(смеси газов/М(возд. ) = 53,333 г/моль/29 г/моль = 1,839
Ответ: 1,839
При сгорании паров бензола в избытке кислорода выделилось 1648 кДж теплоты и осталось 16,8 дм3 кислорода (н.у.). Определить массовую долю компонентов в
исходной смеси.
Термохимическое уравнение реакции горения бензола
x1 x2 1648 кДж
C6H6+7.5O2 = 6CO2+3H2O+3135kДж
22.4дм3 168дм3 3135кДж
рассчитаем объемы бензола х1 и кислорода х2, принявших участие в реакции
x1 = 22.4·1648/3135 = 1.2dm³
x2 = 168·1648/3135 = 88.3dm³
вычислим объем всего кислорода
V(O2)=16.8+88.3 = 105.1dm³
рассчитаем общий объем смеси
Vsmesi = 1.2+105.1 = 106.3dm³
найдем объемные доли бензола и кислорода в процентах
Ф(C6H6)=1.2/106.3·100%=1.1%
Ф(O2)=100-1.1 = 98.9%
