Задачи  на расчет состава смесей (продолжение)

Задачи  на расчет состава смесей (продолжение)

Задача 61.    Газом, полученным при обработке 100 г сплава меди с цинком избытком соляной кислоты при нагревании, полностью восстановили оксид железа (III), при этом масса оксида уменьшилась на
9,6 г. Какова массовая доля цинка в сплаве? 

Решение. 

Прежде всего,  надо понять, почему уменьшилась масса оксида. Обычно такое случается, когда идет разложение вещества, и часть вещества куда-либо уходит.  В случае уменьшения массы оксида логично предположить, что уходит атомарный водород – он переходит от молекул оксида к молекулам водорода, образуя воду. Следовательно, 9,6 г – это масса кислорода, присоединившегося к водороду. Это можно выразить схемой: 

H₂  +  O  →  H₂O          n (O)   =   m : M  =  9,6 г : 16 г/моль = 0,6 моль 

 Следовательно, n  (H₂)   =     n (O)   =    0,6 моль 

Этот водород выделился при реакции цинка с кислотой (медь с HCl не реагирует): 

Zn   +  2HCl   →    ZnCl₂  +  H₂ 

n (Zn)   =  n (H₂)   =   0,6 моль 

m  (Zn)   =  M  •  n   = 65 г/моль   • 0,6 моль  =  39 г 

Далее ответ на вопрос задачи :           

      ( Zn)   =  m ( Zn)  : m (  Zn +  Cu)  =  39 г :  100 г   =  0,39  =  39% 

Задача 62.   Смесь меди и оксида меди растворили в концентрированной азотной кислоте. Выделившийся газ занимает объем 1,12 л. После полного растворения смеси раствор выпарили и сухой остаток прокалили. Масса остатка после прокаливания составила 4 г. Каковы массы и массовые доли веществ в исходной смеси? 

Решение. 

Запишем уравнения протекших реакций: 

Cu  +  4HNO₃  → Cu(NO₃)₂  +  2NO₂  +  2H₂O 

CuO  +  2HNO₃  → Cu(NO₃)₂  +  H₂O 

2Cu(NO₃)₂  →  2CuO   +  4NO₂  + O₂ 

Итак, остатком после прокаливания был оксид меди CuO. Найдем его количество вещества: 

n (CuO) =     m : M  =  4 г : 80 г/моль  =  0,05 моль. 

Так как это вещество образовалось при прокаливании нитрата меди, то     

 n (CuO) = n [Cu(NO₃)₂], т.е. в ходе первой и второй реакций образовалось 0,05 моль нитрата меди. Но в  первой  реакции выделялся еще и газ, объем которого нам известен – 1,12 л: 

n (NO₂)  =   V : V_m   = 1,12 л : 22,4 л/моль  =  0,05 моль 

Как видно из уравнения первой  реакции, количество вещества меди вдвое меньше количества образовавшегося диоксида азота, то есть n (Cu)  = = 0,025 моль. Столько же моль нитрата меди получено в этой реакции. Так как общее количество нитрата меди составляет 0,05 моль, то во второй реакции его получено 0,05 – 0,025 = 0,025 моль. 

  Теперь легко найти массы меди и ее оксида, вступивших в реакцию с азотной кислотой: 

n (CuO)  =   n [Cu(NO₃)₂]  во второй реакции = 0,025 моль. 

m (Cu)  =  M  •  n  =  64 г/моль  •   0,025 моль  =  1,6 г    

m (CuO)  =  M  •  n  =  80 г/моль  •  0,025 моль  = 2 г 

m (Cu + CuO)  = 1,6 + 2 = 3,6 г              

ω (Cu)    =  m (Cu)  : m (Cu + CuO)  = 1,6 г : 3,6 г =  0,4445  = 44,45% 

ω(CuО)   =  m (CuО)  : m (Cu + CuO)  = 2 г : 3,6 г  =  0,5555  =  55,55%      

Задача 63. При обработке 1,84 г смеси хлорида и сульфата калия концентрированной серной кислотой получено 1,92 г сульфата калия. Определите массы веществ в исходной смеси. 

Решение. 

1,92 г сульфата калия – это масса смеси исходного сульфата с тем, который образовался при реакции KCl с серной кислотой. Обозначим массу KCl через х, тогда масса исходного сульфата калия =  1,84 – х.    По уравнению реакции можно найти массу K₂SO₄, полученного   из KCl: 

x                                                     m 

2KCl  +  H₂SO₄  →  K₂SO₄  +  2HCl                 m₂ (K₂SO₄) = 174x : 149 

149 г                                            174 г 

Тогда  1,92  =  1,84  –  х  +  (174х : 149) 

Далее идут алгебраические преобразования, и в конце их  х = 0,4768 г  (это масса хлорида калия). Тогда масса исходного сульфата калия составит 1,84 – 0,4768  = 1,3632 г. 

Эту же задачу можно решить с помощью системы алгебраических уравнений. Такой прием решения будет описан чуть  позже. 

Задача 64. 146 г смеси карбоната и гидрокарбоната натрия нагрели до прекращения уменьшения массы. Масса остатка составила 137 г. Определите массу карбоната натрия в исходной смеси. 

Решение. 

Изменение массы смеси составит 146 – 137 = 9 г. Карбонат натрия Na₂CO₃  при обычном нагревании не разлагается (для этого нужно очень сильное прокаливания, а об этом речь в условии задачи не идет). Следовательно, разлагается лишь гидрокарбонат натрия NaHCO₃, при этом уходят пары воды и углекислый газ. Их-то масса и составит 9 г. Далее расчет по уравнению реакции с вычислением суммарной молекулярной массы углекислого газа и воды: 

  х г                                              9 г 

2NaHCO₃  →  Na₂CO₃  +  CO₂  +  H₂O 

  2 • 84 г                           44 г  +  18 г ,   в сумме 62 г 

Пропорция будет выглядеть так:  х г : (  2 • 84 г ) = 9 г : 62 г 

Отсюда:  m (NaHCO₃) = 168 г •  9 г : 62 г = 24,4 г 

  m (Na₂CO₃) =146 – 24,4 = 121,6 г 

Еще больше задач самых разных типов — в книге «Учимся решать задачи по химии», ее можно заказать у автора.

Была ли вам полезна эта статья? Поделитесь, пожалуйста: