- •326. Какой объем воздуха (объемная доля кислорода 20 %) нужен для полного сжигания смеси массой 20 г, состоящей из паров 4-хлорпентена-2, 2-метил-1-хлорбутена-2 и хлор-циклопентана?
- •157. При прокаливании смеси AgNo3 и BaCo3 образовалась газовая смесь, которая на 6% тяжелее аргона. Во сколько раз уменьшилась масса исходной твердой смеси при прокаливании?
- •5. Рассчитайте массовую долю более легкого газа в смеси, состоящей из метана и оксида углерода (IV) и имеющей плотность 1,72 г/л при давлении 95 кПа и температуре 253k.
- •4. Через 504 г 10%-ного раствора гидроксида калия было пропущено 17,2 л оксида серы (IV) при давлении 101,5 кПа и температуре 27 °с. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.
- •7. В 15 %-ном растворе серной кислоты массой 300 г растворили карбид алюминия. Выделившийся при этом метан занял объём 2,24 л (н. У.). Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе.
- •18. Определите молекулярную формулу ацетиленового углеводорода, если молярная масса продукта его реакции с избытком бромоводорода в 4 раза больше, чем молярная масса исходного углеводорода.
19-15. Газ, полученный при обжиге 5,82 г сульфида цинка, пропустили через смесь 77,6 г 10%-ного раствора хромата калия и 36,3 г 30%-ного раствора гидросульфата калия. Определите массовые доли веществ в конечной смеси.
ZnS + (3/2)O2 = ZnO +SO2↑
n(SO2) = n(ZnS) = 5,82/97 = 0,06 моль
n(K2CrO4) = 77,6*0,1/194 = 0,04 моль
n(KHSO4) = 36,3*0,3/136 = 0,08 моль
m(конеч. смеси) = 77,6 + 36,3 + 64*0,06 = 117,74 г
3SO2 + 2K2CrO4 + 4KHSO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 2H2O
Исходя из уравнения реакции, все вещества количественно прореагируют между собой и в растворе останется только сульфат хрома (III) и сульфат калия.
n(Cr2(SO4)3) = n(K2CrO4)/2 = 0,02 моль
n(K2SO4) = n(KHSO4) = 0,08 моль
m(Cr2(SO4)3) = 0,02*392 = 7,84 г
m(K2SO4) = 0,08*174 = 13,92 г
ω(Cr2(SO4)3) = (7,84/117,74)*100% = 6,66%
ω(K2SO4) = (13,92/117,74)*100% = 11,82%
Ответ: 6,66% Cr2(SO4)3, 11,82% K2SO4
326. Какой объем воздуха (объемная доля кислорода 20 %) нужен для полного сжигания смеси массой 20 г, состоящей из паров 4-хлорпентена-2, 2-метил-1-хлорбутена-2 и хлор-циклопентана?
Все перечисленные соединения имеют одинаковое количество атомов углерода (5), водорода (9) и хлора (1) (что легко проверяется). В случае реакции горения не имеет значения, в каком порядке эти атомы располагаются – продукты будут те же и в тех же количествах. Поэтому можно эти три соединения представить в виде одного условного – С5H9Cl.
(CH3CHClCHCHCH3) = (ClCH2C(CH3)CHCH3) = (CHClCH2CH2CH2CH2) = С5H9Cl
M(C5H9Cl) = 104,5 г/моль
4C5H9Cl + 29O2 = 20CO2 + 18H2O + 2Cl2
n(O2) = (29/4)n(C5H9Cl) = (29/4)*(20/104,5) = 1,388 моль
V(O2) = 1,388*22,4 = 31,1 л
V(воздуха) = 31,1*100/20 = 155,4 л
Ответ: 155,4 л
182. Смесь KMnO4 и Al(NO3)3 прокалили. Газообразные продукты пропустили через раствор HNO3 массой 250 г с ω(HNO3) = 5,00%. Не поглотилось 672 см3 (н. у.) газов, а массовая доля HNO3 увеличилась до 6,85%, причем азотистая кислота в растворе отсутствует. Определите массовые доли солей в исходной смеси.
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2Al(NO3)3 = Al2O3 + 6NO2↑ + 1,5O2↑
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
Пусть в исходной смеси было x моль KMnO4 и y моль Al(NO3)3. Тогда:
(6/2)y моль NO2 + 6y/(2*4) моль O2 (количество газов, выделяющееся при разложении нитрата) поглотилось, а осталось 0,5x моль O2. Масса раствора увеличилась на 3y*46 + 0,75y*32 = 162y г. Образовалось 3y моль HNO3.
m(HNO3, 1) = 250*0,05 = 12,5 г
m(HNO3, 2) = 12,5 + 3y*63 = 12,5 + 189y = 0,0685*(250 + 162y) = 17,125 + 11,097y
177,903y = 4,625
y = 0,026
0,5x = 0,672/22,4 = 0,03
x = 0,06
m(KMnO4) = 0,06*158 = 9,48 г
m(Al(NO3)3) = 0,026*213 = 5,54 г
ω(KMnO4) = (9,48/(9,48+5,54))*100% = 63,12%
ω(Al(NO3)3) = 100 – 63,12 = 36,88%
Ответ: 63,12% KMnO4, 36,88% Al(NO3)3
19-27. Кислород, выделившийся при разложении перманганата калия, полностью израсходован на превращение оксида марганца (IV) в манганат калия в щелочной среде. Определите массу образовавшегося манганата калия, если для его получения потребовалось 75 мл раствора (пл. 1,2 г/мл) гидроксида калия с массовой долей KOH 0,22.
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2MnO2 + O2 + 4KOH = 2K2MnO4 + 2H2O
n(K2MnO4) = 0,5n(KOH) = 0,5*75*1,2*0,22/56 = 0,1768 моль
m(K2MnO4) = 0,1768*197 = 34,8 г
Ответ: 34,8 г
19-28. Через 273 г 10%-ного раствора перманганата калия пропустили 13,44 л (н. у.) смеси оксида серы (IV) и азота, имеющей плотность по водороду 18,5. Вычислите массовые доли веществ в образовавшимся растворе.
M(смеси) = 18,5*2 = 37 г/моль
n(смеси) = 13,44/22,4 = 0,6 моль
m(смеси) = 0,6*37 = 22,2 г
Пусть в смеси x моль SO2 и y моль N2. Тогда:
64x + 28y = 22,2
x + y = 0,6
x = 0,15
y = 0,45
Азот не поглощается.
5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
m(р-ра) = 273 + 64*0,15 = 273 + 9,6 = 282,6 г
n(KMnO4) = 273*0,1/158 = 0,173 моль
KMnO4 в избытке. Остается 0,173 – 0,15*2/5 = 0,173 – 0,06 = 0,113 моль KMnO4.
m(KMnO4) = 0,113*158 = 17,82 г
m(MnSO4) = 0,06*151 = 9,06 г
m(K2SO4) = (0,15/5)*174 = 5,22 г
m(H2SO4) = 0,06*98 = 5,88 г
ω(KMnO4) = (17,82/282,6)*100% = 6,32%
ω(MnSO4) = (9,06/282,6)*100% = 3,21%
ω(K2SO4) = (5,22/282,6)*100% = 1,85%
ω(H2SO4) = (5,88/282,6)*100% = 2,08%
Ответ: 6,32% KMnO4, 3,21% MnSO4, 1,85% K2SO4, 2,08% H2SO4
19-56. При обжиге 12,48 г пирита получили 4,48 л (н. у.) оксида серы (IV). Весь газ поглотили 25%-ным раствором гидроксида натрия (плотность 1,28 г/мл) объемом 250 мл. Какая соль образовалась? Какую массу дихромата натрия можно восстановить образовавшейся солью, учитывая, что реакция происходит в растворе, подкисленном серной кислотой? Определите массовую долю примесей в пирите.
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2↑
n(SO2) = 4,48/22,4 = 0,2 моль
n(NaOH) = 250*1,28*0,25/40 = 2 моль
n(NaOH) = 10n(SO2) – NaOH в большом избытке, образуется средняя соль.
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + H2O
n(Na2SO3) = n(SO2) = 0,2 моль
3Na2SO3 + Na2Cr2O7 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4Na2SO4 + 4H2O
n(Na2Cr2O7) = n(Na2SO3)/3 = 0,067 моль
m(Na2Cr2O7) = (0,2/3)*262 = 17,47 г
n(FeS2) = 0,5n(SO2) = 0,1 моль
m(FeS2) = 0,1*120 = 12 г
ω(примесей) = ((12,48-12)/12,48)*100% = 3,85%
Ответ: Na2SO3; 17,47 г Na2Cr2O7; 3,85%
19-78. Какова массовая доля веществ в растворе, получившемся после растворения меди в избытке 17,8%-ного раствора азотной кислоты, если по окончании реакции массы кислоты и соли стали равны?
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Пусть n(Cu) = x моль, n(HNO3) = y моль. Тогда:
m(HNO3) = 63y
m(р-ра HNO3) = 63y/0,178 = 353,93y
m(р-ра) = 63y/0,178 + 64x – (2/3)x*30 = 63y/0,178 + 44x
m(Cu(NO3)2) = 188x = 63y – (8/3)x*63 = 63y – 168x = m(HNO3, 2)
356x = 63y
y = 5,65x
ω(HNO3) = ω(Cu(NO3)2) = ω
(ω/100%) = 188x/((63/0,178)y + 44x) = 188x/((356/0,178)x + 44x) = 0,092
ω = 9,2%
Ответ: 9,2% HNO3, 9,2% Cu(NO3)2
19-84. В растворе массой 100 г, содержащим смесь соляной и азотной кислот, растворяется максимум 24 г оксида меди (II). После упаривания раствора и прокаливания масса остатка составляет 29,5 г. Напишите уравнения происходящих реакций и определите массовые доли соляной и азотной кислот в исходном растворе.
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
Масса осадка увеличилась на 29,5 – 24 = 5,5 г. С тем количеством CuO, которое прореагировало с HNO3, по сути ничего не произошло, а в том CuO, что прореагировал с HCl 1 атом O заменился на 2 атома хлора.
n(2Cl) = 5,5/(M(2Cl) – M(O)) = 5,5/55 = 0,1 моль
n(Cl) = 0,2 моль = n(HCl)
m(HCl) = 0,2*36,5 = 7,3 г
n(CuO) = 24/80 = 0,3 моль
n(HNO3) = 2n(CuO в реакции с HNO3) = 2*(n(CuO) – n(CuO в реакции с HCl)) = 2*(n(CuO) – 0,5*0,2) = 2*(0,3 – 0,1) = 0,4 моль
m(HNO3) = 0,4*63 = 25,2 г
ω(кислоты) = (m(кислоты)/100 г)*100% = m(кислоты)
Ответ: 7,3% HCl, 25,2% HNO3
19-92. Газ, выделившийся при действии 3,0 г цинка на 18,69 мл 14,6%-ной соляной кислоты (плотность 1,07 г/мл), пропущен при нагревании над 4,0 г оксида меди (II). Рассчитайте, каким минимальным объемом 19,6%-ной серной кислоты (плотность 1,14 г/мл) надо обработать полученную смесь, чтобы выделить из нее металлическую медь.
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
n(Zn) = 3/65 = 0,046 моль
n(HCl) = 18,69*1,07*0,146/36,5 = 0,08 моль
Zn в избытке.
n(H2) = n(HCl)/2 = 0,04 моль
n(CuO) = 4/80 = 0,05 моль
H2 + CuO = Cu + H2O
CuO в избытке.
n(CuO ост.) = 0,05 – 0,04 = 0,01 моль
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
n(H2SO4) = n(CuO ост.) = 0,01 моль
m(H2SO4, р-р) = 0,01*98/0,196 = 5 г
V(H2SO4, р-р) = 5/1,14 = 4,4 мл
Ответ: 4,4 мл
19-102. При растворении серебра в 53%-ной азотной кислоте массовая доля кислоты уменьшилась до 46%. В полученном растворе кислоты растворили медь, в результате массовая доля кислоты снизилась до 39%. Определите массовые доли солей в полученном растворе.
Ag + 2HNO3 = AgNO3 + NO2↑ + H2O
Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Пусть n(Ag) = x моль. Пусть масса 53% р-ра HNO3 составляет 100 г. Тогда:
m(р-ра 46% HNO3 + AgNO3) = 100 + 108x – 46x = 100 + 62x
m(HNO3, 2) = 53 – 2x*63 = 0,46*(100 + 62x)
53 – 126x = 46 + 28,52x
154,52x = 7
x = 0,0453
Пусть n(Cu) = y моль. Тогда:
m(р-ра HNO3, 39% + AgNO3 + Cu(NO3)2) = 100 + 62*0,0453 + 64y – 2*46y = 102,81 – 28y
m(HNO3, 3) = 53 – 2*0,0453*63 – 4*y*63 = 47,2922 – 252y = 0,39(102,81 – 28y)
7,1963 = 241,08y
y = 0,02985
m(р-ра HNO3, 39% + AgNO3 + Cu(NO3)2) = 102,81 – 28*0,02985 = 101,97 г
m(AgNO3) = 170x = 7,701 г
m(Cu(NO3)2) = 188y = 5,612 г
ω(AgNO3) = (7,701/101,97)*100% = 7,55%
ω(Cu(NO3)2) = (5,612/101,97)*100% = 5,5%
Ответ: 7,55% AgNO3, 5,5% Cu(NO3)2
19-105. 1000 г 5,1%-ного раствора нитрата серебра подвергнуто электролизу, при этом на катоде выделилось 10,8 г вещества. Затем в электролизер добавили 500 г 13,5%-ного раствора хлорида меди (II) и раствор снова подвергли электролизу до выделения на аноде 8,96 л газа (н. у.). Определите массовые доли веществ в конечном растворе.
K(-): Ag+ + e- = Ag↓ *4
A(+) 2H2O – 4e- = O2↑ + 4H+
4Ag+ + 2H2O = 4Ag↓ + O2↑ + 4H+
4AgNO3 + 2H2O = 4Ag↓ + O2↑ + 4HNO3
n(Ag) = 10,8/108 = 0,1 моль
n(AgNO3) = 1000*0,051/170 = 0,3 моль
n(AgNO3 ост.) = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль
n(HNO3) = n(Ag) = 0,1 моль
n(CuCl2) = 500*0,135/135 = 0,5 моль
2AgNO3 + CuCl2 = 2AgCl↓ + Cu(NO3)2
n(CuCl2 ост.) = 0,5 – 0,2/2 = 0,4 моль
n(Cu(NO3)2) = 0,2/2 = 0,1 моль
В растворе: 0,1 моль HNO3, 0,4 моль CuCl2, 0,1 моль Cu(NO3)2.
Ушло: 0,1 моль Ag, 0,025 моль O2, 0,2 моль AgCl.
K(-): Cu2+ + 2e- = Cu↓
A(+): 2Cl- - 2e- = Cl2↑
CuCl2 = Cu↓ + Cl2↑
n(Cl2) = 8,96/22,4 = 0,4 моль
Весь CuCl2 разложился.
В растворе: 0,1 моль HNO3, 0,1 моль Cu(NO3)2.
Ушло: 0,1 моль Ag, 0,025 моль O2, 0,2 моль AgCl, 0,4 моль CuCl2 (Cu + Cl2).
m(р-ра) = 1000 + 500 – 10,8 – 0,025*32 – 0,2*143,5 – 0,4*135 = 1405,7 г
m(HNO3) = 63*0,1 = 6,3 г
m(Cu(NO3)2) = 188*0,1 = 18,8 г
ω(HNO3) = (6,3/1405,7)*100% = 0,44%
ω(Cu(NO3)2) = (18,8/1405,7)*100% = 1,3%
Ответ: 0,44% HNO3, 1,3% Cu(NO3)2
13-21. Через 75 г горячего 10%-ного раствора муравьиной кислоты пропускают газообразный хлор до тех пор, пока массовые доли обеих кислот в растворе не станут одинаковыми. Определите, сколько молей каждого соединения в образовавшемся растворе приходится на 1 моль воды.
HCOOH + Cl2 = CO2↑ + 2HCl
Пусть в реакцию вступило x моль HCOOH. Тогда:
m(HCl) = 2x*36,5 = 7,5 – 46x = m(HCOOH ост.)
x = 0,063
n(HCl) = 2x = 0,126
n(HCOOH ост.) = (7,5 – 46x)/46 = 0,1 моль
n(H2O) = 75*0,9/18 = 3,75 моль
n(HCl на 1 моль воды) = 0,126/3,75 = 0,0336 моль
n(HCOOH на 1 моль воды) = 0,1/3,75 = 0,0267 моль
Ответ: на 1 моль воды приходится 0,0336 моль HCl и 0,0267 моль HCOOH
14-75. Смешали 14 г 14%-ного олеума, 20 г кристаллического карбоната натрия (кристаллизуется с 10 молекулами воды) и 56 г 8%-ного раствора гидросульфита натрия. Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе.
SO3 + H2O = H2SO4
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2↑ + H2O
2NaHSO3 + H2SO4 = Na2SO4 + 2SO2↑ + 2H2O
n(H2SO4 в олеуме) = 14*0,86/98 = 0,1229 моль
n(H2SO4 из реакции с водой) = n(SO3) = 14*0,14/80 = 0,0245 моль
n(H2SO4) = 0,1229 + 0,0245 = 0,1474 моль
n(Na2CO3) = 20/M(Na2CO3*10H2O) = 20/286 = 0,0699 моль
n(NaHSO3) = 56*0,08/104 = 0,0431 моль
На 0,0699 моль Na2CO3 + 0,0431 моль NaHSO3 необходимо 0,0699 + 0,0431/2 = 0,09145 моль H2SO4. Столько же образуется Na2SO4. 0,1474 – 0,09145 = 0,05595 моль H2SO4 в остатке.
Улетает 0,0699*44 + 0,0431*64 = 3,0756 + 2,7584 = 5,834 г газов.
m(получ. р-ра) = 14 + 20 + 56 – 5,834 = 84,166 г
m(Na2SO4) = 0,09145*142 = 12,9859 г
m(H2SO4) = 0,05595*98 = 5,4831 г
ω(Na2SO4) = (12,9859/84,166)*100% = 15,4%
ω(H2SO4) = (5,4831/84,166)*100% = 6,5%
Ответ: 15,4% Na2SO4, 6,5% H2SO4
5-43. При сжигании паров этилацетата в кислороде выделилось 410,9 кДж теплоты и осталось 12,2 л непрореагировавшего кислорода (измерено при давлении 105 кПа и температуре 35,3 °С). Рассчитайте массовые доли компонентов в исходной смеси, если известно, что теплоты образования оксида углерода (IV), паров воды и паров этилацетата составляют 393,5, 241,8 и 486,6 кДж/моль соответственно.
CH3COOCH2CH3 + 5O2 = 4CO2 + 4H2O
∆Ho = 241,8*4 + 393,5*4 – 5*0 – 486,6 = 2054,6 кДж/моль
n(C4H8O2) = 410,9/2054,6 = 0,2 моль
n(O2 прореаг.) = 0,2*5 = 1 моль
n(O2 непрореаг.) = PV/RT = 105*12,2/(8,314*(273+35,3)) = 0,5 моль
n(O2) = 1 + 0,5 = 1,5 моль
m(C4H8O2) = 0,2*88 = 17,6 г
m(O2) = 1,5*32 = 48 г
ω(С4H8O2) = (17,6/(17,6 + 48))*100% = 26,8%
ω(O2) = 100 – 26,8 = 73,2%
Ответ: 26,8% CH3COOCH2CH3, 73,2% O2
15-20. К 24%-ному раствору нитрата аммония (плотность 1,1 г/мл) объемом 45,45 мл прибавили 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Полученный раствор быстро прокипятили (потерями паров воды пренебречь). Определите, какие вещества остались растворе, и рассчитайте их массовые доли.
n(NH4NO3) = 45,45*1,1*0,24/80 = 0,15 моль
n(NaOH) = 80*0,1/40 = 0,2 моль
NaOH + NH4NO3 = NH3↑ + NaNO3 + H2O
NaOH в избытке.
n(NH3) = n(NaNO3) = n(NH4NO3) = 0,15 моль.
Осталось 0,2 - 0,15 = 0,05 моль NaOH.
m(р-ра) = 45,45*1,1 + 80 – 0,15*17 = 127,445 г
m(NaOH) = 0,05*40 = 2 г
m(NaNO3) = 0,15*85 = 12,75 г
ω(NaOH) = (2/127,445)*100% = 1,6%
ω(NaNO3) = (12,75/127,445)*100% = 10%
Ответ: 1,6% NaOH, 10% NaNO3
15-51. При прокаливании смеси нитратов железа (II) и ртути образовалась газовая смесь, которая на 10% тяжелее аргона. Во сколько раз уменьшилась масса твердой смеси после прокаливания?
4Fe(NO3)2 = 2Fe2O3 + 8NO2↑ + O2↑
Hg(NO3)2 = Hg + 2NO2↑ + O2↑
M(газовой смеси) = 1,1*40 = 44 г/моль
Пусть в смеси x долей кислорода и 1 – x долей NO2. Тогда:
44 = 32x + (1 - x)*46 = 46 – 14x
x = 1/7
1-x = 6/7
n(NO2) = 6n(O2).
Пусть в cмеси было x моль Hg(NO3)2 и y моль Fe(NO3)2. Тогда:
n(NO2) = 2y + 2x
n(O2) = (¼)y + x
6*(0,25y + x) = 2x + 2y
y = 8x
n(Fe(NO3)2) = 8n(Hg(NO3)2)
Возьмем 1 моль Hg(NO3)2. Тогда Fe(NO3)2 будет 8 моль.
m(нач.) = 324 + 8*180 = 1764 г
m(конеч.) = 200 + 4*160 = 840 г
1764/840 = 2,1
Ответ: в 2,1 раза
15-52. При прокаливании смеси нитрата натрия с нитратом неизвестного металла (степень окисления +3, в ряду напряжений находится между Mg и Cu) образовалось 27,3 г твердого остатка и выделилось 34,72 л (н. у.) смеси газов. После пропускания газов через раствор гидроксида натрия образовалось две соли, а объем газов сократился до 7,84 л. Установите формулу нитрата неизвестного металла.
NaNO3 = NaNO2 + (½)O2↑
2Me(NO3)3 = Me2O3 + 6NO2↑ + (3/2)O2↑
2NaOH + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + H2O
n(смеси газов) = 34,72/22,4 = 1,55 моль
n(O2) = 7,84/22,4 = 0,35 моль
n(NO2) = 1,55 – 0,35 = 1,2 моль
Пусть в смеси находилось x моль NaNO3 + y моль Me(NO3)3. Тогда:
69x + y*M(Me) + (3/2)y*16 = 27,3
0,5x + 0,75y = 0,35
3y = 1,2
x = 0,1
y = 0,4
M(Me) = 27 – алюминий
Ответ: Al(NO3)3
15-49. Газы, полученные при термическом разложении 27,25 г смеси нитратов натрия и меди (II), пропустили через 115,2 мл воды. При этом 1,12 л газа (н. у.) не поглотилось. Определите массовые доли веществ в исходной смеси и массовую долю вещества в растворе, полученном после поглощения газов.
NaNO3 = NaNO2 + (½)O2↑
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2↑ + O2↑
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
n(O2) = 1,12/22,4 = 0,05 моль
n(NaNO3) = 2n(O2) = 0,1 моль
m(NaNO3) = 85*0,1 = 8,5 г
ω(NaNO3) = (8,5/27,25)*100% = 31,2%
ω(Cu(NO3)2) = 100 – 31,2 = 68,8%
m(Cu(NO3)2) = 27,25 – 8,5 = 18,75 г
n(Cu(NO3)2) = 18,75/188 = 0,09973 моль
n(HNO3) = 2n(Cu(NO3)2) = 0,1995 моль
m(HNO3) = 63*n(HNO3) = 12,5685 г
m(р-ра) = 115,2 + 0,1995*46 + 0,1995*32/4 = 125,973 г
ω(HNO3) = (12,5685/125,973)*100% = 10%
Ответ: 31,2% NaNO3, 68,8% Cu(NO3)2, 10% HNO3
176. До постоянной массы прокалили на воздухе смесь нитрата калия и алюминиевых опилок. Выделившийся при этом газ количественно реагирует с оксидом меди (I) массой 28,8 г. Полученный после прокаливания твердый остаток обработали избытком воды, при этом его масса уменьшилась на 42,5 г, а на растворение оставшегося продукта был израсходован раствор KOH объемом 100 см3 (c(KOH) = 6 моль/дм3). Найдите массовые доли веществ в исходной смеси.
6KNO3 + 10Al = 6KAlO2 + 2Al2O3 + 3N2↑
KNO3 = KNO2 + (½)O2↑
4Al + 3O2 = 2Al2O3
Cu2O + (½)O2 = 2CuO
n(Cu2O) = 28,8/144 = 0,2 моль
n(O2) = n(Cu2O)/2 = 0,1 моль
n(KNO2) = 2n(O2) = 0,2 моль
m(KNO2) = 0,2*85 = 17 г
m(KAlO2) = 42,5 – 17 = 25,5 г
n(KAlO2) = 25,5/98 = 0,26 моль
Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K[Al(OH)4]
n(KOH) = 6*0,1 = 0,6 моль
n(Al2O3) = n(KOH)/2 = 0,3 моль
n(Al) = n(Al2O3)/2 + n(KAlO2) = 0,41 моль
n(KNO3) = n(KNO2) + n(KAlO2) = 0,46 моль
m(Al) = 27n(Al) = 11,07 г
m(KNO3) = 101n(KNO3) = 46,46 г
m(смеси) = 11,07 + 46,46 = 57,53 г
ω(Al) = (11,07/57,53)*100% = 19,2%
ω(KNO3) = 100 – 19,2 = 80,8%
Ответ: 19,2% Al, 80.8% KNO3
15-61. Какой минимальный объем 28%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,17 г/мл) следует прибавить к фосфату кальция массой 50 г для его растворения?
Гидрофосфат кальция, в отличие от дигидрофосфата и фосфата кальция, плохо растворим в воде. Чтобы потратить минимальное количество азотной кислоты, необходимо провести реакцию до образования дигидрофосфата кальция.
Ca3(PO4)2 + 4HNO3 = Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2
n(Ca3(PO4)2) = 50/310 = 0,16 моль
n(HNO3 min) = n(Ca3(PO4)2)*4 = 200/310 = 0,64 моль
V(р-ра HNO3) = 200*63/(310*0,28*1,17) = 124 мл
Ответ: 124 мл
15-66. Имеется 6,3 г смеси серы и фосфора, которую обработали избытком концентрированной азотной кислоты при нагревании. При этом выделилось 24,64 л бурого газа (при н. у.). Полученные газы были пропущены через 949,4 г 6,5%-ного раствора гидроксида калия. Какие соли содержатся в полученном растворе и каковы их массовые доли? Определите массовые доли серы и фосфора в исходной смеси.
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
P + 5HNO3 = H3PO4 + 5NO2↑ + H2O
n(NO2) = 24,64/22,4 = 1,1 моль
Пусть в смеси было x моль S и y моль P. Тогда:
32x + 31y = 6,3
6x + 5y = 1,1
x = 0,1
y = 0,1
m(S) = 32x = 3,2
ω(S) = (3,2/6,3)*100% = 50,8%
ω(P) = 100 – 50,8 = 49,2%
2NO2 + 2KOH = KNO3 + KNO2 + H2O
n(KOH) = 949,4*0,065/56 = 1,102 моль
n(KNO2) = n(KNO3) = 1,1/2 = 0,55 моль
m(KNO2) = 0,55*85 = 46,75 г
m(KNO3) = 0,55*101 = 55,55 г
m(р-ра) = 949,4 + 1,1*46 = 1000 г
ω(KNO2) = (46,75/1000)*100% = 4,67%
ω(KNO3) = (55,55/1000)*100% = 5,55%
Ответ: 5,55% KNO3, 4,67% KNO2; 50,8% S, 49,2% P
168. При взаимодействии серы с избытком раствора HNO3 (конц.) произошло ее полное окисление и выделился газ объемом 26,88 дм3 (н. у.) с плотностью 2,054 г/дм3 и образовался раствор массой 90,0 г, в котором массовые доли обеих кислот равны. Рассчитайте ω(HNO3) в исходном растворе.
n(газа) = 26,88/22,4 = 1,2 моль
m(газа) = 26,88*2,054 = 55,21 г
M(газа) = m/n = 55,21/1,2 = 46 г/моль – это NO2
S + 6HNO3 = H2SO4 + 6NO2↑ + 2H2O
90,0 + 55,21 = m(р-ра HNO3) + m(S)
n(S) = n(NO2)/6 = 0,2 моль
m(S) = 0,2*32 = 6,4 г
M(р-ра HNO3) = 90,0 + 55,21 – 6,4 = 138,81 г
m(HNO3 ост.) = m(H2SO4) = 98*n(S) = 98*0,2 = 19,6 г
n(HNO3 прореаг.) = n(NO2) = 1,2 моль
m(HNO3 прореаг.) = 1,2*63 = 75,6 г
m(HNO3) = 19,6 + 75,6 = 95,2 г
ω(HNO3) = (95,2/138,81)*100% = 68,6%
Ответ: 68,6%
165. Медь растворили в азотной кислоте с массовой долей ее 55% (выделяется NO), и ее массовая доля стала равной 47%. Затем в полученном растворе кислоты растворили серебро (выделяется NO), и массовая доля кислоты снизилась до 41%. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном растворе.
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
Пусть начальная масса раствора HNO3 100 г, а растворили x моль Cu. Тогда:
m(р-ра после первой реакции) = 100 + 64x – (2/3)*30x = 100 + 44x
m(HNO3 после первой реакции) = 55 – (8/3)x*63 = 55 – 168x = 0,47*(100 + 44x)
55 – 168x = 47 + 20,68x
8 = 188,68x
x = 0,042
m(р-ра после первой реакции) = 100 + 44x = 101,848 г
m(Cu(NO3)2) = 188x = 7,896 г
m(HNO3 после первой реакции) = 55 – 168x = 47,944 г
3Ag + 4HNO3 = 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O
Пусть было добавлено y моль Ag. Тогда:
m(р-ра после второй реакции) = 101,848 + 108y – (y/3)*30 = 101,848 +98y
m(HNO3 после второй реакции) = 47,944 – (4/3)y*63 = 47,944 – 84y = 0,41(101,848 +98y)
47,944 – 84y = 41,758 + 40,18y
6,186 = 124,18y
y = 0,05
m(р-ра после второй реакции) = 101,848 + 98y = 106,75 г
m(AgNO3) = 170y = 8,5 г
ω(HNO3) = 41%
ω(Cu(NO3)2) = (7,896/106,75)*100% = 7,4%
ω(AgNO3) = (8,5/106,75)*100% = 8%
Ответ: 41% HNO3, 7,4% Cu(NO3)2, 8% AgNO3