Примеры заданий теоретического тура для 11 класса
Задача 1. При взаимодействии определенного количества некоторого металла с 20 %-ным раствором серной кислоты объемом 214, 91 мл (r= 1,14 г/мл) образовался 22,53 %-ный раствор сульфата. Металл и серная кислота взяты в стехиометрических соотношениях. Это же количество металла полностью взаимодействует с раствором гидроксида натрия массой 80 г. вычислите массовую долю образовавшегося при этом вещества. Определите, какой взят металл. Решение: Найдем массу раствора и содержание в нем серной кислоты: m(раствора) = V×r = 214,91 мл 1,14 г/мл = 245 г, m(H2SO4) = m(раствора) ×W (H2SO4) = 245 г ×0,2 = 49 г. Найдем химическое количество серной кислоты: N(H2SO4) = m/M = 49г /98 г/моль = 0,5 моль В этом количестве кислоты содержится водород массой 1 г (49× 2: 98). Пусть масса металла х г. Тогда масса конечного раствора равна: 245 г – 1 г + х г = (244 + х) г Масса соли в растворе: 49 г – 1 г + х г = (48 + х) г. Найдем массу металла: В растворе массой 100 г содержится соль массой 22,53 г В растворе массой (244 + х) г - (48 + х) г х = 9 г. С серной кислотой количеством 1 моль реагирует металл массой 18 г (9× 1: 0,5). Если металл одновалентный: 2 Me + H2SO4 ® Me2SO4 + H2 , его молярная масса равна 9 г/моль (18: 2). В случае двухвалентного или трехвалентного металла: Me + H2SO4 ® MeSO4 + H2 , 2 Me + 3 H2SO4 ® Me2(SO4) 3 + 3 H2 , его молярная масса равна соответственно 18 г/моль; 27 г/моль (18×3: 2). Искомый металл – алюминий, так как металлов с молярной массой 9 г/моль и 18 г/моль нет. При взаимодействии алюминия со щелочью протекает реакция: 2 Al + 2 NaOH + 2 H2O ® 2 Na AlO2 + 3 H2 , точнее 2 Al + 6 NaOH + 2 H2O ® 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2 При этом образуется алюминат натрия массой 27,33 г (9×82:27, где 82 г/моль – молярная масса NaAlO2) и выделится водород массой 1 г (9×6:54). Масса раствора равна: 80 г + 9 г – 1 г = 88 г. Массовая доля алюмината натрия составит: W = 27,33 / 88 = 0,31 или 31 %.
Задача 2. Навеску неизвестного минерала массой 4,42 г прокалили, при этом его масса уменьшилась на 28, 05 % и выделилось 0,448 л газа (н.у.) с плотностью по воздуху примерно 1,52. Такую же навеску минерала растворили в серной кислоте, при этом выделилось такое же количество газа. К образовавшемуся голубому раствору, содержащему только один вид катионов и анионов, прибавили избыток раствора сульфида натрия, образовавшийся осадок отфильтровали и прокалили без доступа воздуха. Его масса составила 3,82 г. Определите состав минерала. Решение: Голубой цвет раствора указывает на то, что в нем содержатся катионы меди. Газ, выделяющийся при прокаливании минерала, имеет молярную массу: М(газа) = Dвозд ×М(возд.) = 1,52× 29 = 44 г/моль Это соответствует молярной массе углекислого газа. При растворении минерала в кислоте другие газы не выделяются, и образуется раствор, содержащий только один вид анионов, поэтому минерал представляет собой какое-то из карбонатных производных меди. При смешении раствора, получающегося при взаимодействии минерала с серной кислотой, с сульфидом натрия, протекает реакция: CuSO4 + Na2S ® Na2SO4 + CuS ¯ Рассчитаем химическое количество сульфида меди (II): n(CuS) = m/M =3,82 /95,5 = 0,04 моль При прокаливании минерала образуется остаток массой 4,42 г×0,7195 = 3,18 г, в состав которого входит медь. Предположим, что количество вещества остатка равно количеству вещества меди. Получаем М=79,5 г/моль, что соответствует молярной массе оксида меди. Еще 0,02 моль× 44 г/моль = 0,88 г приходится на долю выделившегося углекислого газа. В сумме это составляет 4,06 г. оставшееся вещество массой 0,36 г улетучивается при прокаливании минерала, но не представляющее собой газ, может быть только водой (0,02 моля). Состав минерала равен: 0,04 моль СuO , 0,02 моль CO2 , 0,02 моль H2O т.е. 2CuO×CO2 ×H2O или Cu2(OH)2CO3 Это малахит.
Задача 3. При внесении в воду 10 г твердого, дымящегося на воздухе белого вещества выделяется 5,0910 л газа (при н.у.). 1) Установите формулу этого вещества. Ответ подтвердите расчетом (растворимостью газа пренебречь). 2) Будет ли это вещество реагировать с водными растворами гидроксида натрия, карбоната натрия, гидрофосфата натрия и стеарата натрия? Напишите уравнения возможных реакций. Решение: Примем молярную массу вещества за М. Тогда можно составить пропорцию: М г вещества выделяют n ×22,4 л газа 10 г вещества выделяют 5,0910 л газа 1. Из этого следует, что молярная масса вещества М = 44 n г. Этому условию при n=1 соответствуют вещества CO2, N2O, CH3CHO, окись этилена. При обычных условиях ни одно из этих веществ не удовлетворяет условиям задачи. Однако в технике и промышленности используется легко превращающийся в твердое состояние диоксид углерода («сухой лед»). Именно он полностью отвечает условиям задачи (при расчетах растворимостью газа пренебрегаем). 2. NaOH + CO2 = NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O = 2 NaHCO3 Na2HPO4 + CO2 + H2O = NaH2PO4 + NaHCO3 C17H35COONa + CO2 + H2O = C17H35COOH + NaHCO3
Задача 4. Сложный эфир образован предельной карбоновой кислотой и предельным одноатомным спиртом, причем число атомов углерода в молекулах кислоты и спирта одинаково. Для омыления 34,8 г эфира потребовалось 50 мл водного раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH 20 % и плотностью 1,2. Определите, какие кислота и спирт использовались для синтеза эфира, приведите формулу этого эфира. Решение: Составим общее уравнение омыления сложного эфира: R-COO-R* + NaOH® RСOONa + R*OH Как видно из уравнения реакции, для омыления одного моля эфира требуется один моль щелочи. Найдем число моль щелочи, определив тем самым число моль эфира: mNaOH =V×r×n = 50× 1,2× 0,2 = 12 г n NaOH =nэфира =12/40 = 0,3 моль Мэфира =m/n = 34,8 0,3 = 116 г/моль Вычтем из полученной молярной массы эфира молярную массу сложноэфирной группы (COO-), равную 44 г/моль, и получим 72 г/моль. Это молярная масса углеводородных радикалов кислоты и спирта (R и R*), образующих данный эфир. При данном значении молярной массы единственно возможное соотношение углерода и водорода в радикалах: 5 атомов углерода и 12 атомов водорода. Из условия задачи следует, что число атомов углерода в молекулах кислоты и спирта, образующих данный сложный эфир, одинаково. В состав сложноэфирной группы входит один атом углерода (он перешел из молекулы кислоты), пять атомов в составе углеводородных радикалов. Следовательно, молекулы исходных кислоты и спирта содержали по три атома углерода. Искомый эфир: C2H5-COOC3H7.
Задача 5. «Азотносеребряная соль AgNO3, известная в практике под именем ляпис (lapis infernalis), получается растворением в азотной кислоте металлического серебра. Если для растворения взято нечистое серебро, то в растворе получается смесь азотномедной и азотносеребряной солей. Если такую смесь испарить досуха, а затем остаток осторожно сплавить до температуры начала каления, то вся азотномедная соль разлагается, а большинство азотносеребряной соли не изменяется. Обрабатывая сплавленную массу водой, извлекают эту последнюю, тогда как окись меди остается нерастворимою» (Д.И. Менделеев. Основы химии. Т.2.- М.; Л., 1947.- С.303-304). 1. Напишите уравнения реакций, происходящих: а) при растворении «нечистого серебра» в концентрированной азотной кислоте; б) при прокаливании сухого остатка. 2. Определите содержание серебра (массовая доля в %), если для растворения было взято 2,000 г «нечистого серебра», а масса остатка, полученного в результате прокаливания, составила 3,069 г. 3. Определите массу осадка, образующегося при добавлении избытка раствора хлорида натрия к раствору 2,000 г «нечистого серебра» в азотной кислоте. Решение: 1. а) Ag+2HNO3=AgNO3+NO2+H2O; Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O; б) 2Cu(NO3)2=2CuO+4NO2+O2. 2. Масса серебра в исходном сплаве – х г, тогда масса меди – (2-х) г. Количество серебра: n(Ag)=x/107,87 (моль) и равно количеству образующегося нитрата серебра. Количество меди: n(Cu)=(2-х)/63,55 (моль) и равно количеству образующегося оксида меди. Масса нитрата серебра: 169х/107,87=1,575х (г). Масса оксида меди: 79,55(2-х)/63,55=2,504-1,252х (г). Общая масса сухого остатка после прокаливания: m(AgNO3)+m(CuO)=1,575x+2,504-1,252x=2,504-0,323x (г).
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (225)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |