Как найти металл задача по химии

Как найти металл задача по химии

Содержание

  1. Практикум. Решение задач по теме «Металлы»
  2. Как решать задачи на нахождения металла
  3. Решаем задачи по теме «Металлы» материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (9 класс) по теме
  4. Скачать:
  5. Предварительный просмотр:

Разделы: Химия

Расчеты по формулам.

Какое из следующих соединений содержит больше железа: FeO, Fe2O3, Fe3O4.

  • Сколько железа содержится в 5 моль оксида железа (III).
  • Выведите формулу соединения, состоящего 88,85% из меди и 11,2% — кислорода.
  • Массовое соотношение калия, углерода и кислорода в веществе – 39: 6: 24. Какова формула вещества.
  • Сколько граммов воды выделится при прокаливании 644 г глауберовой соли Na2SO4*10 H2O.
  • Сколько граммов кальция содержится в 250 г карбоната кальция?

      • *Сколько граммов кальция содержится в 300,0 г известняка, содержащего 90% карбоната кальция?

    1. *Минерал содержит 96% CuS. Какую массу этого минерала необходимо переработать, чтобы получить 100 г меди.
    2. *Из 1 т глинозёма, содержащего 95% оксида алюминия, получили 0,436 т алюминия. Каков процент выхода?
    3. *Сколько потребуется магнитного железняка, содержащего 90% Fe3O4 для получения 100 т железа, если потери в производстве составляют 3%.

    Расчёты по уравнениям:

    1. дано: n(моль) – найти: n(моль).

    Сколько моль оксида меди получится при полном окислении 3 моль меди?

  • Какое количества вещества гидроксида железа (III) разложилось, если получили 0,5 моль оксида железа(III)?
  • Сколько моль кислорода потребуется для полного окисления 2,5 моль алюминия.
  • При электролизе хлорида меди получили 3 моль меди. Сколько моль хлора при этом выделилось.

    • 2. дано: m (г, кг, т) – найти: m (г, кг, т).

    Вычислите массу оксида меди полученного при окислении 6,4 г меди.

  • Сколько оксида серебра необходимо прокалить, чтобы получить10,8 г серебра.
  • Какая масса гидроксида железа (III) выпадет в осадок, если на раствор, содержащий 16,25 г хлорида железа(III) подействовать раствором гидроксида натрия.
  • Вычислите, достаточно ли 6,4 г кислорода для полного обжига 9,6 г сульфида цинка.

    • 3. дано: m (г, кг, т) – найти:V (мл, л, м 3 ).

    При обжиге известняка было получено 5,6 г оксида кальция. Какой объём углекислого газа(н.у.) при этом образовался.

  • Какой объём хлора потребуется для полного сжигания 5,6 г железа?
  • 10,6 г соды растворили в соляной кислоте. Какой объём углекислого газа при этом выделился?
  • Сколько кислорода потребуется для сжигания 3 г лития?

    • 4. дано: V (мл, л, м 3 ).– найти: m (г, кг, т)

    Цинк растворили в соляной кислоте, и объём выделившегося газа составил 2,24 л (н.у.). Какая масса цинка была растворена?

  • На восстановление меди их оксида меди(II) было израсходовано 5,6 л водорода. Сколько граммов меди получили?
  • Достаточно ли 2,8 л оксида углерода (II) для полного восстановления железа из 23,2 г Fe3O4. Какой объём углекислого газа при этом образуется?
    		•

    5. дано: m р-ра(смеси) и ω (%)в-ва(примеси) — найти: mв-ва или V в-ва

    В 400 г 16,6 %-ного раствора азотной кислоты, растворили гидроксид меди(II). Какая масса соли получилась?

  • Какой объём углекислого газа выделится при обжиге 120 г известняка, содержащего 5 % примесей?
  • *Какая масса гидроксида алюминия выпадет в осадок при взаимодействии с раствором щелочи 150 г раствора сульфата алюминия, массовая доля соли в котором 22,8%. Какая масса гидроксида натрия должна быть в растворе щелочи.

    Какую массу 40% раствора гидроксида натрия необходимо взять, чтобы нейтрализовать 9,8 г серной кислоты.

  • Какую массу 6%-ного раствора сульфата железа(III) необходимо взять для реакции с гидроксидом калия, чтобы получить 10,7 г гидроксида железа(III).
  • Какую массу известняка содержащего 5% некарбонатных примесей, необходимо разложить, чтобы получить 44,8 л оксида углерода (IV).
  • *Оксид кальция содержит 5 % карбонатных примесей. Какой объём углекислого газа выделится, если 20 г его растворить в соляной кислоте?

    • 7. дано: m 1 в-ва и m 2 в-ва — исходные вещества (какое-то их них находится в избытке)

    найти: m 3 в-ва продукт реакции.

    К раствору, содержащему 21,3 грамм нитрата алюминия, прилили раствор, содержащий 8 грамм гидроксида натрия, определите массу полученного осадка.

  • В раствор, содержащий 40 грамм сульфата меди (2) добавили 12 грамм железных опилок, рассчитайте массу полученной меди.
  • *Какой объем газа выделится, если к раствору, содержащему 53 грамма карбоната натрия, прилили 400 грамм 20 % азотной кислоты.
  • *К 100 грамм 6% раствора гидроксида натрия прилили 200г 10% раствора сульфата железа (3), вычислите массу образовавшегося осадка.

    • 8. дано: m 1 в-ва исход. и m 2 в-ва — продукта реакции- практический выход —

    найти: m 2 в-ва продукта реакции- теоретический выход. и ωвых

    При действии концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия массой 5,85 г было получено 2 л хлороводорода. Определите массовую долю выхода продукта реакции в (%) от теоретически возможного.

  • При взаимодействии цинка с 9,8 г серной кислоты было получено 14 г сульфата цинка. Определите массовую долю выхода продукта реакции в (%) от теоретически возможного.
  • При взаимодействии 23 г натрия с водой было получено 8,96 л водорода (н.у.). Найдите объёмную долю выхода продукта реакции.
  • *Песок массой 2 кг сплавили с избытком гидроксида калия, получив в результате силикат калия массой 3,82 кг. Определите выход продукта реакции в % от теоретически возможного, если массовая доля SiO2 в песке 90%.

    • 9. дано: m 1 в-ва исход. и ωвых –

    найти: m 2 в-ва продукта реакции- практический выход

    315 г азотной кислоты полностью прореагировало с гидроксидом кальция. Вычислите массу полученного нитрата кальция, если доля его выхода составляет 80% от теоретически возможного.

  • Какая масса хлорида железа(III) будет получена при сжигании 5,6 г железа в хлоре, если потери его составляют 10%?
  • *Какая масса хлорида железа(III) будет получена при сжигании 5,6 г железа в 4,48 л хлора, если потери его составляют 10%?
  • *Цинк массой 6,5 кг обработали 120 кг 10% раствора серной кислоты. Определите объём выделившегося газа, если выход этого продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.

    • 10. дано: m 1 в-ва продукта реакции- практический выход и его ωвых –

    найти: m 2 в-ва исход.

    Сколько граммов сульфида меди(II) потребуется сжечь, чтобы получить 17,92 л (н.у.) оксида серы (IV), если выход продукта реакции составляет 90%?

  • Хлорид железа (II) окислили хлором до хлорида железа(III), при этом получили 3,25 кг хлорида железа(III), что составляет 80% от теоретически возможного. Какой объём хлора был израсходован на реакцию.
  • *Сколько граммов медной руды, содержащей 65% сульфида меди(II) потребуется сжечь, чтобы получить 17,92 л (н.у.) оксида серы (IV), если выход продукта реакции составляет 90%?

    • 11. дано: m смеси, m в-ва (или V в-ва) прод. реакции, —

    найти: mв-ва и его долю — ω (%)в-ва в смеси.

    А).В реакцию вступает один компонент.

    4,5 г сплава меди с магнием растворили в соляной кислоте. Объём выделившегося водорода составил 3,36 л (н.у.). Какова массовая доля магния в сплаве.

  • 5 г смеси нитрата калия и хлорида калия растворили в воде и подействовали раствором нитрата серебра. Образовался осадок массой 1,5 г. Определите процентный состав смеси.
  • *95,5 г смеси CuO и Fe2O3 восстановили водородом. На продукт восстановления подействовали избытком раствора соляной кислоты. Объём выделившегося водорода составил 4,48 л. Каков процентный состав смеси.
    1. При восстановлении водородом 40 г смеси меди с оксидом меди(II) образовалось 6 г воды. Определите массовую долю (в %) каждого компонента в смеси.
    2. Определите массовую долю каждого компонента в смеси, образующейся в результате взаимодействия 27 г порошкообразного алюминия и 64 г оксида железа(III).
    3. Какая масса 20% соляной кислоты потребуется для полного растворения 10 г смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объёмом 2,24 л (н.у.).
    4. Определите массовую долю (в %) железа в сплаве с углеродом, если при обработке образца сплава массой 6 г соляной кислотой выделилось 2,24 л газа (н.у.). Какой объём соляной кислоты (ρ= 1,09г/мл) с массовой долей HCl 18,25% вступил в реакцию.
    5. При взаимодействии со щелочью 4,5 г сплава алюминия с магнием выделилось 3,36 л водорода (н.у.). Какова массовая доля алюминия в сплаве?
    6. Через известковую воду пропустили 1 л смеси оксида углерода (II) и оксида углерода(IV). Выпавший осадок отфильтровали, промыли и просушили. Его масса составила 2,45 г. Определите объёмную долю каждого газа в исходной смеси.
    7. 4 г смеси кремния, алюминия и оксида магния обработали избытком соляной кислоты. Объём выделившегося газа составил 2,24 л, а масса нерастворившегося остатка составила 1,2 г. Определите количество вещества оксида магния в смеси.
    8. При растворении 4,5 г оксида меди(II), загрязнённого песком, был использован 16%-ный раствор азотной кислоты объёмом 36,1 мл (ρ= 1,093г/мл). Рассчитайте массы чистого оксида меди и песка, содержащихся в навеске.

    В реакцию вступает два компонента. (Составляется 2 уравнения химических реакций и алгебраическое уравнение или система уравнений.)

    1. При взаимодействии смеси порошков железа и цинка массой 6,05 г с избытком раствора хлорида меди(II) образовалась металлическая медь массой 6,4 г. Определите количественный состав исходной смеси.
    2. Для растворения смеси карбоната кальция и карбоната магния в воде потребовалось 2,016 г углекислого газа (н.у.) определите количественный состав смеси карбонатов.
    3. При взаимодействии 30,7 г смеси цинка и алюминия, в разбавленной серной кислоте выделился водород объёмом 11,2 л (н.у.). Вычислите массовую долю цинка в смеси.
    4. На нейтрализацию 100 г раствора, содержащего 5,7 г смеси гидроксида натрия и кальция, израсходовали 9,45 г азотной кислоты. Вычислите массовые доли (в %) солей в исходной смеси.
    5. * Смесь железа с оксидом железа(II) и оксидом железа (III) обработали соляной кислотой и получили 112 мл водорода. 1 г этой же смеси при восстановлении водородом даёт 0,2115 г воды. Определите массовую долю оксида железа в смеси.

    Источник

    Тренировочные задания к теме

    «Щелочные и щелочноземельные металлы»

    Щелочные металлы (Іа группа) — Li Na K Rb Cs Fr – Валентность I — R2O ROH

    Щелочноземельные металлы (ІІа группа) — Mg Ca Sr Ba Ra — Валентность IІ — RO R(OH)2

    1.Щелочной металл образует оксид , молярная масса которого равна 30 г/моль. Определите металл

    2.Оксид металла ІІа группы имеет молярную массу 40 г/моль. Определите металл

    3.Гидроксид металла Іа группы имеет молярную массу 40 г/моль. Определите металл

    4.Щелочноземельный металл образует гидроксид , молярная масса которого равна 74 г/моль. Определите металл

    5.Молярная масса хлорида щелочноземельного металла равна 95 г/моль. Определите металл

    6.Сульфид щелочного металла имеет молярную массу 110 г/моль. Определите металл.

    7.Сульфат двухвалентного металла имеет молярную массу 233 г/моль. Определите металл.

    8.Одновалентный металл массой 2,34 г вытесняет из хлоридной кислоты 0,672 л водорода. Определите металл.

    9.Оксид щелочноземельного металла массой 16,8 г в реакции с углекислым газом образует 30 г соли. Определите металл.

    10.Гидроксид двухвалентного металла массой 23,2 г растворяется в нитратной кислоте, образуя соль и воду, массой 7,2 г. Определите металл.

    11.Щелочной металл массой 1,4 г в реакции с водой образует основание массой 4,8 г . Определите металл

    Источник

    Для учащихся 9-11 классов подобраны задачи по теме «Металлы». Рассматриваются основные алгоритмы решения таких задач, а так же типичные ошибки,возникающие при решении задач на смеси.

    Скачать:

    Вложение Размер
    reshaem_zadachi_po_teme_metally.doc 87 КБ

    Предварительный просмотр:

    1. Задачи на смеси и сплавы металлов

    Задачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет. О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

    1. Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.
    1. Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
      Получается примерно так: «Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
      Уравнение реакции составляется так:
      СаО + ВаО + 4HCl = СаCl 2 + BaCl 2 + 2H 2 O.
      Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида. А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество .
    2. Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
      Например:
      Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2
      2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2
      Количество цинка принимается за х , а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.
    3. Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
      Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.

    Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

    1. Необходимые теоретические сведения.
    1. Способы выражения состава смесей.
    • Массовая доля компонента в смеси — отношение массы компонента к массе всей смеси. Обычно массовую долю выражают в %, но не обязательно.

    ω [«омега»] = m компонента / m смеси

    • Мольная доля компонента в смеси — отношение числа моль (количества вещества) компонента к суммарному числу моль всех веществ в смеси. Например, если в смесь входят вещества А, В и С, то:

    χ [«хи»] компонента А = n компонента А / ( n(A) + n(B) + n(С) )

    • Мольное соотношение компонентов. Иногда в задачах для смеси указывается мольное соотношение её составляющих. Например:

    n компонента А : n компонента В = 2 : 3

    • Объёмная доля компонента в смеси (только для газов) — отношение объёма вещества А к общему объёму всей газовой смеси.

    φ [«фи»] = V компонента / V смеси

    1. Электрохимический ряд напряжений металлов.

    Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

    1. Реакции металлов с кислотами.
    1. С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты ( кроме азотной и концентрированной серной , взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы , в электрохимическом ряду напряжений находящиеся до (левее) водорода .
    2. При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, кобальт), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это +2 .
    3. Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой — к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество.
    1. Продукты восстановления азотной кислоты.

    Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот

    Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
    Неметаллы + конц. кислота

    Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота

    Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют:
    Al, Cr, Fe, Be, Co.

    Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации :
    Au, Pt, Pd.

    1. Продукты восстановления серной кислоты.

    Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
    Неметаллы + конц. кислота

    Щелочноземельные металлы + конц. кислота

    Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота.

    Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)

    Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют:
    Al, Cr, Fe, Be, Co.

    Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации :
    Au, Pt, Pd.

    1. Реакции металлов с водой и со щелочами.
    1. В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы ( Li, Na, K, Rb, Cs ), а также металлы IIA группы: Са, Sr, Ba . При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.
    2. В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк и олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.
    1. Примеры решения задач.

    Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют с соляной кислотой:

    Пример 1. При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.

    В первом примере медь не реагирует с соляной кислотой, то есть водород выделяется при реакции кислоты с железом. Таким образом, зная объём водорода, мы сразу сможем найти количество и массу железа. И, соответственно, массовые доли веществ в смеси.

    1. Решение примера 1.
    1. Находим количество водорода:
      n = V / V m = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.
    2. По уравнению реакции:

    Количество железа тоже 0,25 моль. Можно найти его массу:
    m Fe = 0,25 • 56 = 14 г.

    1. Теперь можно рассчитать массовые доли металлов в смеси:
      ω Fe = m Fe /m всей смеси = 14 / 20 = 0,7 = 70%

    Ответ: 70% железа, 30% меди.

    Пример 2. При действии на смесь алюминия и железа массой 11 г избытком соляной кислоты выделилось 8,96 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.

    Во втором примере в реакцию вступают оба металла. Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью очень простой системы уравнений, приняв за х — число моль одного из металлов, а за у — количество вещества второго.

    1. Решение примера 2.
    1. Находим количество водорода:
      n = V / V m = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
    2. Пусть количество алюминия — х моль, а железа у моль. Тогда можно выразить через х и у количество выделившегося водорода:

    1,5x (мольное соотношение Al:Н2 = 2:3)

    1. Нам известно общее количество водорода: 0,4 моль. Значит,
      1,5х + у = 0,4 (это первое уравнение в системе).
    2. Для смеси металлов нужно выразить массы через количества веществ.
      m = M • n
      Значит, масса алюминия
      m Al = 27x,
      масса железа
      m Fe = 56у,
      а масса всей смеси
      27х + 56у = 11 (это второе уравнение в системе).
    3. Итак, мы имеем систему из двух уравнений:

    Решать такие системы гораздо удобнее методом вычитания, домножив первое уравнение на 18:
    27х + 18у = 7,2
    и вычитая первое уравнение из второго:

    (56 − 18)у = 11 − 7,2
    у = 3,8 / 38 = 0,1 моль (Fe)
    х = 0,2 моль (Al)

    1. Дальше находим массы металлов и их массовые доли в смеси:

    m Fe = n • M = 0,1 • 56 = 5,6 г
    m Al = 0,2 • 27 = 5,4 г
    ω Fe = m Fe / m смеси = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

    соответственно,
    ω Al = 100% − 50,91% = 49,09%

    Ответ: 50,91% железа, 49,09% алюминия.

    Пример 3. 16 г смеси цинка, алюминия и меди обработали избытком раствора соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.) и не растворилось 5 г вещества. Определить массовые доли металлов в смеси.

    В третьем примере два металла реагируют, а третий металл (медь) не вступает в реакцию. Поэтому остаток 5 г — это масса меди. Количества остальных двух металлов — цинка и алюминия (учтите, что их общая масса 16 − 5 = 11 г) можно найти с помощью системы уравнений, как в примере №2.

    Ответ к Примеру 3: 56,25% цинка, 12,5% алюминия, 31,25% меди.

    Следующие три примера задач (№4, 5, 6) содержат реакции металлов с азотной и серной кислотами. Главное в таких задачах — правильно определить, какой металл будет растворяться в ней, а какой не будет.

    Пример 4. На смесь железа, алюминия и меди подействовали избытком холодной концентрированной серной кислоты. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 5,6 л газа (н.у.). Оставшуюся смесь обработали избытком раствора едкого натра. Выделилось 3,36 л газа и осталось 3 г не растворившегося остатка. Определить массу и состав исходной смеси металлов.

    В этом примере надо помнить, что холодная концентрированная серная кислота не реагирует с железом и алюминием (пассивация), но реагирует с медью. При этом выделяется оксид серы (IV).
    Со щелочью реагирует только алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить бериллий).

    1. Решение примера 4.
    1. С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число моль газа:
      n SO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль

    2H 2 SO 4 (конц.) = CuSO 4 +

    (не забудьте, что такие реакции надо обязательно уравнивать с помощью электронного баланса)

    Так как мольное соотношение меди и сернистого газа 1:1, то меди тоже 0,25 моль. Можно найти массу меди:
    m Cu = n • M = 0,25 • 64 = 16 г.

    1. В реакцию с раствором щелочи вступает алюминий, при этом образуется гидроксокомплекс алюминия и водород:
      2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2
    1. Число моль водорода:
      n H2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 моль,
      мольное соотношение алюминия и водорода 2:3 и, следовательно,
      n Al = 0,15 / 1,5 = 0,1 моль.
      Масса алюминия:
      m Al = n • M = 0,1 • 27= 2,7 г
    2. Остаток — это железо, массой 3 г. Можно найти массу смеси:
      m смеси = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 г.
    3. Массовые доли металлов:

    ω Cu = m Cu / m смеси = 16 / 21,7 = 0,7373 (73,73%)
    ω Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
    ω Fe = 13,83%

    Ответ: 73,73% меди, 12,44% алюминия, 13,83% железа.

    Пример 5. 21,1 г смеси цинка и алюминия растворили в 565 мл раствора азотной кислоты, содержащего 20 мас. % НNО 3 и имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912 л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах. (РХТУ)

    В тексте этой задачи чётко указан продукт восстановления азота — «простое вещество». Так как азотная кислота с металлами не даёт водорода, то это — азот. Оба металла растворились в кислоте.
    В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

    1. Решение примера 5.
    1. Определяем количество вещества газа:
      n N2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль.
    2. Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной HNO3:

    m раствора = ρ • V = 1,115 • 565 = 630,3 г
    m HNO3 = ω • m раствора = 0,2 • 630,3 = 126,06 г
    n HNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль

    Обратите внимание, что так как металлы полностью растворились, значит — кислоты точно хватило (с водой эти металлы не реагируют). Соответственно, надо будет проверить, не оказалась ли кислота в избытке , и сколько ее осталось после реакции в полученном растворе.

    1. Составляем уравнения реакций ( не забудьте про электронный баланс ) и, для удобства расчетов, принимаем за 5х — количество цинка, а за 10у — количество алюминия. Тогда, в соответствии с коэффициентами в уравнениях, азота в первой реакции получится х моль, а во второй — 3у моль:

    + 12HNO 3 = 5Zn(NO 3 ) 2 +

    + 36HNO 3 = 10Al(NO 3 ) 3 +

    1. Тогда, учитывая, что масса смеси металлов 21,1 г, их молярные массы — 65 г/моль у цинка и 27 г/моль у алюминия, получим следующую систему уравнений:

    х + 3у = 0,13 (количество азота)

    65 • 5х + 27 • 10у = 21,1 (масса смеси двух металлов)

    Решать эту систему удобно, домножив первое уравнение на 90 и вычитая первое уравнение их второго.

    х = 0,04, значит, n Zn = 0,04 • 5 = 0,2 моль
    у = 0,03, значит, n Al = 0,03 • 10 = 0,3 моль

    Проверим массу смеси:
    0,2 • 65 + 0,3 • 27 = 21,1 г.

    1. Теперь переходим к составу раствора. Удобно будет переписать реакции ещё раз и записать над реакциями количества всех прореагировавших и образовавшихся веществ (кроме воды):
    1. Следующий вопрос: осталась ли в растворе азотная кислота и сколько её осталось?
      По уравнениям реакций, количество кислоты, вступившей в реакцию:
      n HNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 моль,
      т.е. кислота была в избытке и можно вычислить её остаток в растворе:
      n HNO3 ост. = 2 − 1,56 = 0,44 моль.
    2. Итак, в итоговом растворе содержатся:

    нитрат цинка в количестве 0,2 моль:
    m Zn(NO3)2 = n • M = 0,2 • 189 = 37,8 г
    нитрат алюминия в количестве 0,3 моль:
    m Al(NO3)3 = n • M = 0,3 • 213 = 63,9 г
    избыток азотной кислоты в количестве 0,44 моль:
    m HNO3 ост. = n • M = 0,44 • 63 = 27,72 г

    1. Какова масса итогового раствора?
      Вспомним, что масса итогового раствора складывается из тех компонентов, которые мы смешивали (растворы и вещества) минус те продукты реакции, которые ушли из раствора (осадки и газы):

    Сумма масс
    смешиваемых
    растворов и/или веществ

    Тогда для нашей задачи:

    m нов. раствора = масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота
    m N2 = n • M = 28 • (0,03 + 0,09) = 3,36 г
    m нов. раствора = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

    1. Теперь можно рассчитать массовые доли веществ в получившемся растворе:

    ωZn(NO 3 ) 2 = m в-ва / m р-ра = 37,8 / 648,04 = 0,0583
    ωAl(NO 3 ) 3 = m в-ва / m р-ра = 63,9 / 648,04 = 0,0986
    ω HNO3 ост. = m в-ва / m р-ра = 27,72 / 648,04 = 0,0428

    Ответ: 5,83% нитрата цинка, 9,86% нитрата алюминия, 4,28% азотной кислоты.

    Пример 6. При обработке 17,4 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 4,48 л газа (н.у.), а при действии на эту смесь такой же массы избытка хлороводородной кислоты — 8,96 л газа (н.у.). Определите состав исходной смеси. (РХТУ)

    При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт NO 2 , а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует с медью.

    Ответ к примеру 6: 36,8% меди, 32,2% железа, 31% алюминия.

    1. Задачи для самостоятельного решения.
    1. 1. Несложные задачи с двумя компонентами смеси.

    1-1. Смесь меди и алюминия массой 20 г обработали 96 %-ным раствором азотной кислоты, при этом выделилось 8,96 л газа (н. у.). Определить массовую долю алюминия в смеси.

    1-2. Смесь меди и цинка массой 10 г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделилось 2,24 л газа (н.y.). Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

    1-3. Смесь магния и оксида магния массой 6,4 г обработали достаточным количеством разбавленной серной кислоты. При этом выделилось 2,24 л газа (н.у.). Найти массовую долю магния в смеси.

    1-4. Смесь цинка и оксида цинка массой 3,08 г растворили в разбавленной серной кислоте. Получили сульфат цинка массой 6,44 г. Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

    1-5. При действии смеси порошков железа и цинка массой 9,3 г на избыток раствора хлорида меди (II) образовалось 9,6 г меди. Определите состав исходной смеси.

    1-6. Какая масса 20%-ного раствора соляной кислоты потребуется для полного растворения 20 г смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объемом 4,48 л (н.у.)?

    1-7. При растворении в разбавленной азотной кислоте 3,04 г смеси железа и меди выделяется оксид азота (II) объемом 0,896 л (н.у.). Определите состав исходной смеси.

    1-8. При растворении 1,11 г смеси железных и алюминиевых опилок в 16%-ном растворе соляной кислоты (ρ = 1,09 г/мл) выделилось 0,672 л водорода (н.у.). Найдите массовые доли металлов в смеси и определите объем израсходованной соляной кислоты.

    2-1. Смесь кальция и алюминия массой 18,8 г прокалили без доступа воздуха с избытком порошка графита. Продукт реакции обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

    2-2. Для растворения 1,26 г сплава магния с алюминием использовано 35 мл 19,6%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,1 г/мл). Избыток кислоты вступил в реакцию с 28,6 мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией 1,4 моль/л. Определите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося при растворения сплава.

    2-3. При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.

    2-4. При взаимодействии железа массой 28 г с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой 77,7 г. Вычислите массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

    2-5. Чему была равна массовая доля калия в его смеси с литием, если в результате обработки этой смеси избытком хлора образовалась смесь, в которой массовая доля хлорида калия составила 80%?

    2-6. После обработки избытком брома смеси калия и магния общей массой 10,2 г масса полученной смеси твердых веществ оказалась равной 42,2 г. Эту смесь обработали избытком раствора гидроксида натрия, после чего осадок отделили и прокалили до постоянной массы. Вычислите массу полученного при этом остатка.

    2-7. Смесь лития и натрия общей массой 7,6 г окислили избытком кислорода, всего было израсходовано 3,92 л (н.у.). Полученную смесь растворили в 80 г 24,5%-го раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

    2-8. Сплав алюминия с серебром обработали избытком концентрированного раствора азотной кислоты, остаток растворили в уксусной кислоте. Объемы газов, выделившихся в обеих реакциях измеренные при одинаковых условиях, оказались равными между собой. Вычислите массовые доли металлов в сплаве.

    1. 3. Три металла и сложные задачи.

    3-1. При обработке 8,2 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 2,24 л газа. Такой же объем газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у.). Определите состав исходной смеси в массовых процентах.

    3-2. 14,7 г смеси железа, меди и алюминия, взаимодействуя с избытком разбавленной серной кислоты, выделяет 5,6 л водорода (н.у.). Определите состав смеси в массовых процентах, если для хлорирования такой же навески смеси требуется 8,96 л хлора (н.у.).

    3-3. Железные, цинковые и алюминиевые опилки смешаны в мольном отношении 2:4:3 (в порядке перечисления). 4,53 г такой смеси обработали избытком хлора. Полученную смесь хлоридов растворили в 200 мл воды. Определить концентрации веществ в полученном растворе.

    3-4. Сплав меди, железа и цинка массой 6 г (массы всех компонентов равны) поместили в 18,25 % раствор соляной кислоты массой 160 г. Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

    3-5. 13,8 г смеси, состоящей из кремния, алюминия и железа, обработали при нагревании избытком гидроксида натрия, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). При действии на такую массу смеси избытка соляной кислоты выделяется 8,96 л газа (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси.

    3-6. При обработке смеси цинка, меди и железа избытком концентрированного раствора щелочи выделился газ, а масса нерастворившегося остатка оказалась в 2 раза меньше массы исходной смеси. Этот остаток обработали избытком соляной кислоты, объем выделившегося газа при этом оказался равным объему газа, выделившегося в первом случае (объемы измерялись при одинаковых условиях). Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

    3-7. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов 3:2:5 (в порядке перечисления). Какой минимальный объем воды может вступить в химическое взаимодействие с такой смесью массой 55,2 г?

    3-8. Смесь хрома, цинка и серебра общей массой 7,1 г обработали разбавленной соляной кислотой, масса нерастворившегося остатка оказалась равной 3,2 г. Раствор после отделения осадка обработали бромом в щелочной среде, а по окончании реакции обработали избытком нитрата бария. Масса образовавшегося осадка оказалась равной 12,65 г. Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

    1. Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

    1-1. 36% (алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой);

    1-2. 65% (в щелочи растворяется только амфотерный металл — цинк);

    1-5. 30,1% Fe (железо, вытесняя медь, переходит в степень окисления +2);

    1-7. 36,84% Fe (железо в азотной кислоте переходит в +3);

    1-8. 75,68% Fe (железо в реакции с соляной кислотой переходит в +2); 12,56 мл раствора HCl.

    2-1. 42,55 % Са (кальций и алюминий с графитом (углеродом) образуют карбиды СаС 2 и Al 4 C 3 ; при их гидролизе водой или HCl выделяются, соответственно, ацетилен С 2 Н 2 и метан СН 4 );

    2-3. 61,76% Fe (гептагидрат сульфата железа — FeSO 4 • 7H 2 O);

    2-7. 5,9% Li 2 SO 4 , 22,9% Na 2 SO 4 , 5,47% H 2 O 2 (при окислении кислородом лития образуется его оксид, а при окислении натрия — пероксид Na 2 O 2 , который в воде гидролизуется до пероксида водорода и щелочи);

    3-2. 38,1% Fe, 43,5% Cu;

    3-3. 1,53% FeCl 3 , 2,56% ZnCl 2 , 1,88% AlCl 3 (железо в реакции с хлором переходит в степень окисления +3);

    3-4. 2,77% FeCl 2 , 2,565% ZnCl 2 , 14,86% HCl (не забудьте, что медь не реагирует с соляной кислотой, поэтому её масса не входит в массу нового раствора);

    3-5. 2,8 г Si, 5,4 г Al, 5,6 г Fe (кремний — неметалл, он реагирует с раствором щелочи, образуя силикат натрия и водород; с соляной кислотой он не реагирует);

    3-6. 6,9% Cu, 43,1% Fe, 50% Zn;

    3-8. 45,1% Ag, 36,6% Cr, 18,3% Zn (хром при растворении в соляной кислоте переходит в хлорид хрома (II), который при действии брома в щелочной среде переходит в хромат; при добавлении соли бария образуется нерастворимый хромат бария)

    Источник

    Adblock
    detector

    Источник
    Химия ЕГЭ. Определите неизвестный металл. Задачи на пластинку (продолжение).

    Одна из моих предыдущих статей была посвящена разбору решения задач «на пластинку». В продолжение этой темы, хочу предложить разбор еще двух задач “на пластинку”. Особенностью этих задач является определение неизвестного металла пластинки или металла оседающего на пластинке.

    И вот эти задачи.

    Условие первой задачи:

    Две пластинки с одинаковой массой, изготовленные из одного и того же металла, проявляющего в соединениях степень окисления +2, погрузили одну в раствор сульфата меди, а другую – в раствор нитрата свинца. Через некоторое время масса первой пластинки уменьшилась на 3,6%, а масса второй увеличилась на 7,125%. Определить, какой это металл.

    Решение:

    Для ответа на этот вопрос нужно искать молярную массу металла.

    Введем условные обозначения:

    Ме – металл пластинки;

    х – молярная масса металла, г/моль;

    у – количество прореагировавшего металла, моль.

    Запишем уравнения реакции:

    Ме + СuSO4 = Cu+ MeSO4 (1)

    Ме + PbSO4 = Pb+ MeSO4 (2)

    Примем, что исходная масса каждой пластинки равна 100 г. Тогда, масса первой пластинки уменьшилась на 3,6 г, а масса второй увеличилась на 7,125 г.

    Изменение массы пластинок связано с растворением металла пластинки и оседанием на нем меди (первое уравнение) или свинца (второе уравнение):

    Химия ЕГЭ. Определите неизвестный металл. Задачи на пластинку (продолжение).

    Откуда,

    143y = 10,725

    y = 0,075

    -0,075х + 4,8 = -3,6

    0,075х = 8,4

    x =112

    M(Me) = 112 г/моль. Металл пластинок – кадмий.

    Условие второй задачи:

    Цинковую пластинку поместили в раствор сульфата некоторого металла. Масса раствора составляет 50 г. Металл в сульфате находится в степени окисления +2. Через некоторое время масса пластинки увеличилась на 1,08 г. Массовая доля сульфата цинка в растворе стала равна 6,58%. Определите, какой металл выделился на пластинке?

    Решение:

    Уравнение реакции:

    Zn + МеSO4 = Me + ZnSO4

    Для решения введем обозначения:

    х – молярная масса металла, г/моль;

    у – количество моль прореагировавшего цинка.

    Изменение массы пластинки происходит из-за растворения цинка и оседания на пластинке металла из соли:

    -65у+ху=1,08

    Массовая доля сульфата цинка в растворе:

    w(ZnSO4) = m(ZnSO4)/m(p-pa)

    где m(ZnSO4) – масса сульфата цинка, г.

    m(ZnSO4) = M(ZnSO4)*y = 161y

    m(p-pa) – масса раствора после реакции, г.

    m(p-pa) = 50-1,08 = 48,92

    0,0658 =161y/48,92

    161y = 3,219

    y= 0,02

    n(Zn) = 0,02 моль.

    Подставляя полученное значение в первое уравнение, получим:

    -65*0,02+0,02х =1,08

    0,02х = 2,38

    х = 119

    Молярная масса металла: М(Ме) = 119 г/моль

    Металл пластинки – олово.

    Задачи для самостоятельного решения:

    1. Кусочек железа поместили в раствор нитрата металла, который проявляет в соединениях степень окисления +1. Масса образца металла увеличилась на 16 г. через полученный раствор нитрата железа пропустили избыток сероводорода, получив сульфид железа массой 8,8 г. Какой металл выделен из раствора? [Cеребро]

    2. В раствор, содержащий 3,2 г 2-х валентного металла в виде хлорида, погрузили железную пластинку массой 50 г. После полного осаждения металла масса пластинки увеличилась на 0,8%. Определите, соль какого металла находилась в растворе? [Медь]

    3. Две пластинки одинаковой массы, изготовленные из одного и того же металла, проявляющего в своих соединениях валентность, равную 2, погрузили в растворы одинаковой концентрации: одну – в раствор соли кадмия, другую – в раствор соли свинца. Через некоторое время оказалось, что масса первой пластинки увеличилась на 0,47%, второй – на 1,42%. Определите металл, из которого были изготовлены пластинки? (железо).

    4. Пластинку неизвестного металла поместили в 800 г раствора нитрата свинца с массовой долей соли 5 %. Через некоторое время масса пластинки увеличилась на 14,3 г, а массовая доля нитрата свинца стала равна 0,88 %. Какой металл был взят, если известно, что в нитрате он находится в степени окисления +2.

    Успехов в решении задач!

    Источник

    Тема 6: «Металлы»

    Задача №1

    При сжигании 10
    г металла было получено 18,9 г оксида, при этом металл окислился до степени
    окисления +3. Что это за металл, и какой объем кислорода был израсходован при
    этом.

    Решение:

    Составим
    уравнение сжигания металла в общем виде:

                                                                            
    Х                                   0,5х

    4 Ме
    + 3 О2 2 Ме2О3

    Пусть количество
    Ме будет х моль тогда по уравнению реакции:

    Выразим массу Ме и оксида:

    увеличение массы произошло за счет
    присоединения кислорода Подставим значение
    массы веществ: 0,5х(2    Mr+48)-Mrх=8,9

    Mrx+24x–Mrx=8,9

    X=0,37 (моль)

    Найдем молярную
    массу металлов исходный металл алюминий. По
    уравнению реакции определяем количество вещ -ва кислорода.

    Примечание: если
    в задаче не указаны условия мы принимаем их как нормальные (н.у.).

    Задачу можно
    решить и более простым путем:

    Когда была
    найдена масса присоединившегося кислорода 8,9
    г можно найти и его количество:

    , а затем по уравнению реакции найти

    В этом случае не пришлось бы решать с неизвестным х.

                                                   Ответ:
    неизвестный металл алюминий.

    Задача №2

    Образец кальция и натрия массой 6,3
    г растворили в воде. Полученный раствор нейтрализовали азотной кислотой. Для
    нейтрализации потребовалось 18,9г     HNO3. Определите массу  натрия в сплаве.

    Решение:

    Составим уравнения реакции:

                         
    0,3-х                                        0,3-х

    1)    2
    Na +  2HOH 2 NaOH + H2

        0,5х                                   0,5х

    2)    Ca + 2HOH Ca(OH)2 + H2

          
    0,3-х            0,3-х

    3)    NaOH + Hno3NanO3
    + H2O

                                                    
    0,3 моль

          0,5х                     х

    4)    Ca(OH)2
    + 2HNO3 Ca(NO3)2 + 2 H2O

    Находим
    количество затраченной азотной кислоты  

    М (HNO3)=63 г/моль

    Многие методики
    предлагают решать подобные задачи через систему уравнений. Мне же более
    простым, кажется другой способ решения.

    0,3 моль  HNO3 затратилось на протекание реакции №3 и №4.

    Обозначим кол-во HNO3 затраченное в реакции №4 за х моль, тогда  затраченное в реакции №3 будет равно
    (0,3-х) моль

    По уравнению №4
    находим

    По уравнению№3
    находим

    По уравнению №2
    находим

    По уравнению №1
    находим

    Выразим массы металлов:

    23(0,3-х)+40*0,5х=6,3

    0,6=3х

    Х=0,2 (моль)

    m(Na)=23(0,3-0,2)=2,3
    (г)

                                          Ответ:
    масса натрия равна 2,3 г

    Задача №3

    Определить
    массу меди в смеси железа, меди и алюминия, если при действии на 13
    г этой смеси избытка раствора гидроксида натрия выделяется 6,72
    л газа, а при действии избытка соляной кислоты 8,96
    л газа (н.у.)

    Решение:

    Составим
    уравнения реакций. С щелочами взаимодействуют только амфотерные металлы. В
    нашем случае это алюминий.

    1.     2 Al  +  2 NaOH + 6 H2O 2

    При действии соляной кислоты реагировать
    будут железо и алюминий.

                    0,1 моль                                         
    0,1 моль

    2.     Fe + 2HCl FeCl2 + H2

    0,2 моль                                          0,3
    моль

    3.     2Al + 6HCl
     AlCl3 + 3 H2

    Находим количество водорода выделившегося в
    первой реакции:

    По уравнению находим

    Находим объем водорода выделившегося во 2 и
    3 реакциях.

     так как мы уже знаем,
    что  в смеси=0,2 моль по уравнению реакции №3
    находим

    Следовательно,  по
    уравнению реакции №2 определяем находим массы алюминия
    и железа

                       Ответ: масса меди
    в смеси равна 2 грамма.

    Задача №4

    Металлический
    магний массой 6 г опустили в 100 г раствора сульфата меди с массовой долей     CuSO4 8%. Определите массу металла к окончанию
    реакции.

    Решение:

    Составляем
    уравнение реакции:

    0,05 моль     0,05 моль                         0,05
    моль

    Mg + CuSO4 MgSO4 + Cu

               – недостаток

    По уравнению
    реакции определяем:

                                Ответ:
    масса металла после реакции равна 8 г.

    Задача №5

    Железную
    пластинку массой 8 г. некоторое время  выдержали в растворе массой 200
    г с массовой долей сульфата меди(    II) 15%, после этого
    масса пластинки составила 8,8 г. Определите массовую долю (в процентах)
    сульфата меди в растворе после реакции.

    Решение:

    Составим уравнение реакции:

    Fe + CuSO4 FeSO4 +cu

    Находим массу сульфата меди II в исходном р-ре  

    Увеличение массы пластинки произошло
    потому, что масса выделившейся меди больше, чем масса железа вступившего в
    реакцию.

    пусть прореагировавшего будет равно х моль. По
    уравнению реакции определяем, что    

    По уравнению реакции определяем

                                Ответ:(CuSO4)= 7%

    Задача №6

    30 г магния опустили в раствор сульфата
    неизвестного металла, проявляющего степень окисления +2. Через некоторое время
    масса пластинки стала равной 39,5  г, а масса сульфата магния – 12
    г. определите неизвестный металл.

    Решение:

    Составляем
    уравнение реакции в общем виде:

                                                                    
    0,1 моль                                   
    0,1     моль          0,1 моль

    Mg + MeSO4
     MgSO4  + Me

          по уравнению реакции определяем

     

          

                                Ответ:
    неизвестный металл олово     Sn.

    Источник

    Расчеты по формулам.

    1. Какое из следующих соединений
      содержит больше железа: FeO,
      Fe2O3,
      Fe3O4.

    2. Сколько железа содержится в 5 моль
      оксида железа (III).
    3. Выведите формулу соединения,
      состоящего 88,85% из меди и 11,2% –
      кислорода.
    4. Массовое соотношение калия,
      углерода и кислорода в веществе – 39:
      6: 24. Какова формула вещества.
    5. Сколько граммов воды выделится при
      прокаливании 644 г глауберовой соли Na2SO4*10
      H2O.
    6. Сколько граммов кальция содержится
      в 250 г карбоната кальция?

    1. *Сколько граммов кальция
      содержится в 300,0 г известняка,
      содержащего 90% карбоната кальция?

    2. *Минерал содержит 96% CuS.
      Какую массу этого минерала необходимо
      переработать, чтобы получить 100 г меди.
    3. *Из 1 т глинозёма, содержащего 95%
      оксида алюминия, получили 0,436 т
      алюминия. Каков процент выхода?
    4. *Сколько потребуется магнитного
      железняка, содержащего 90% Fe3O4
      для получения 100 т железа, если потери
      в производстве составляют 3%.

    Расчёты по уравнениям:

    1. дано: n(моль) –
    найти: n(моль).

    1. Сколько моль оксида меди получится
      при полном окислении 3 моль меди?

    2. Какое количества вещества
      гидроксида железа (III)
      разложилось, если получили 0,5 моль
      оксида железа(III)?
    3. Сколько моль кислорода потребуется
      для полного окисления 2,5 моль
      алюминия.
    4. При электролизе хлорида меди
      получили 3 моль меди. Сколько моль
      хлора при этом выделилось.

    2. дано: m (г, кг, т)
    – найти: m (г, кг, т).

    1. Вычислите массу оксида меди
      полученного при окислении 6,4 г меди.

    2. Сколько оксида серебра необходимо
      прокалить, чтобы получить10,8 г
      серебра.
    3. Какая масса гидроксида железа (III)
      выпадет в осадок, если на раствор,
      содержащий 16,25 г хлорида железа(III)
      подействовать раствором гидроксида
      натрия.
    4. Вычислите, достаточно ли 6,4 г
      кислорода для полного обжига 9,6 г
      сульфида цинка.

    3. дано: m (г, кг, т)
    – найти:V (мл, л, м3).

    1. При обжиге известняка было
      получено 5,6 г оксида кальция. Какой
      объём углекислого газа(н.у.) при этом
      образовался.

    2. Какой объём хлора потребуется для
      полного сжигания 5,6 г железа?
    3. 10,6 г соды растворили в соляной
      кислоте. Какой объём углекислого
      газа при этом выделился?
    4. Сколько кислорода потребуется для
      сжигания 3 г лития?

    4. дано: V (мл, л, м3).–
    найти: m (г, кг, т)

    1. Цинк растворили в соляной кислоте,
      и объём выделившегося газа составил
      2,24 л (н.у.). Какая масса цинка была
      растворена?

    2. На восстановление меди их оксида
      меди(II) было
      израсходовано 5,6 л водорода. Сколько
      граммов меди получили?
    3. Достаточно ли 2,8 л оксида углерода (II)
      для полного восстановления железа из
      23,2 г Fe3O4.
      Какой объём углекислого газа при этом
      образуется?

    5. дано: m р-ра(смеси)
    и ω (%)в-ва(примеси)
    – найти: mв-ва
    или V в-ва

    1. В 400 г 16,6 %-ного раствора азотной
      кислоты, растворили гидроксид меди(II).
      Какая масса соли получилась?

    2. Какой объём углекислого газа
      выделится при обжиге 120 г известняка,
      содержащего 5 % примесей?
    3. *Какая масса гидроксида алюминия
      выпадет в осадок при взаимодействии
      с раствором щелочи 150 г раствора
      сульфата алюминия, массовая доля
      соли в котором 22,8%. Какая масса
      гидроксида натрия должна быть в
      растворе щелочи.

    6. дано: mв-ва
    (или V в-ва),
    ω (%)в-ва – найти: m
    р-ра

    1. Какую массу 40% раствора гидроксида
      натрия необходимо взять, чтобы
      нейтрализовать 9,8 г серной кислоты.

    2. Какую массу 6%-ного раствора
      сульфата железа(III)
      необходимо взять для реакции с
      гидроксидом калия, чтобы получить 10,7 г
      гидроксида железа(III).
    3. Какую массу известняка содержащего
      5% некарбонатных примесей, необходимо
      разложить, чтобы получить 44,8 л оксида
      углерода (IV).
    4. *Оксид кальция содержит 5 %
      карбонатных примесей. Какой объём
      углекислого газа выделится, если 20 г
      его растворить в соляной кислоте?

    7. дано: m1в-ва
    и m2в-ва
    – исходные вещества (какое-то их них
    находится в избытке)

    найти: m3
    в-ва продукт реакции.

    1. К раствору, содержащему 21,3 грамм
      нитрата алюминия, прилили раствор,
      содержащий 8 грамм гидроксида натрия,
      определите массу полученного осадка.

    2. В раствор, содержащий 40 грамм
      сульфата меди (2) добавили 12 грамм
      железных опилок, рассчитайте массу
      полученной меди.
    3. *Какой объем газа выделится, если к
      раствору, содержащему 53 грамма
      карбоната натрия, прилили 400 грамм 20 %
      азотной кислоты.
    4. *К 100 грамм 6% раствора гидроксида
      натрия прилили 200г 10% раствора
      сульфата железа (3), вычислите массу
      образовавшегося осадка.

    8. дано: m1в-ва
    исход. и m2в-ва
    – продукта реакции- практический выход –

    найти: m2
    в-ва продукта реакции- теоретический
    выход. и ωвых

    1. При действии концентрированной
      серной кислоты на кристаллический
      хлорид натрия массой 5,85 г было
      получено       2 л хлороводорода.
      Определите массовую долю выхода
      продукта реакции в (%) от теоретически
      возможного.

    2. При взаимодействии цинка с 9,8 г
      серной кислоты было получено 14 г
      сульфата цинка. Определите массовую
      долю выхода продукта реакции в (%) от
      теоретически возможного.
    3. При взаимодействии 23 г натрия с
      водой было получено 8,96 л водорода
      (н.у.). Найдите объёмную долю выхода
      продукта реакции.
    4. *Песок массой 2 кг сплавили с
      избытком гидроксида калия, получив
      в результате силикат калия массой 3,82
      кг. Определите выход продукта
      реакции в % от теоретически
      возможного, если массовая доля SiO2
      в песке 90%.

     9. дано: m1в-ва
    исход. и ωвых –

    найти: m2
    в-ва продукта реакции- практический
    выход

    1. 315 г азотной кислоты полностью
      прореагировало с гидроксидом
      кальция. Вычислите массу полученного
      нитрата кальция, если доля его выхода
      составляет 80% от теоретически
      возможного.

    2. Какая масса хлорида железа(III)
      будет получена при сжигании 5,6 г
      железа в хлоре, если потери его
      составляют 10%?
    3. *Какая масса хлорида железа(III)
      будет получена при сжигании 5,6 г
      железа в 4,48 л хлора, если потери его
      составляют 10%?
    4. *Цинк массой 6,5 кг обработали 120 кг 10%
      раствора серной кислоты. Определите
      объём выделившегося газа, если выход
      этого продукта реакции составляет 80%
      от теоретически возможного.

    10. дано: m1
    в-ва продукта реакции- практический
    выход и его ωвых –

    найти: m2в-ва
    исход.

    1. Сколько граммов сульфида меди(II)
      потребуется сжечь, чтобы получить 17,92
      л (н.у.) оксида серы (IV),
      если выход продукта реакции
      составляет 90%?

    2. Хлорид железа (II)
      окислили хлором до хлорида железа(III),
      при этом получили 3,25 кг хлорида
      железа(III),
      что составляет 80% от теоретически
      возможного. Какой объём хлора был
      израсходован на реакцию.
    3. *Сколько граммов медной руды,
      содержащей 65% сульфида меди(II)
      потребуется сжечь, чтобы получить 17,92
      л (н.у.) оксида серы (IV),
      если выход продукта реакции
      составляет 90%?

    11. дано: m
    смеси, m в-ва
    (или V в-ва)
    прод. реакции, –

    найти: mв-ва
    и его долю – ω (%)в-ва
    в смеси.

    А).В реакцию вступает один компонент.

    1. 4,5 г сплава меди с магнием
      растворили в соляной кислоте. Объём
      выделившегося водорода составил 3,36 л
      (н.у.). Какова массовая доля магния в
      сплаве.

    2. 5 г смеси нитрата калия и хлорида
      калия растворили в воде и
      подействовали раствором нитрата
      серебра. Образовался осадок массой 1,5
      г. Определите процентный состав
      смеси.
    3. *95,5 г смеси CuO
      и Fe2O3
      восстановили водородом. На продукт
      восстановления подействовали
      избытком раствора соляной кислоты.
      Объём выделившегося водорода
      составил 4,48 л. Каков процентный состав
      смеси.
    1. При восстановлении водородом 40 г смеси
      меди с оксидом меди(II)
      образовалось 6 г воды. Определите массовую
      долю (в %) каждого компонента в смеси.
    2. Определите массовую долю каждого
      компонента в смеси, образующейся в
      результате взаимодействия 27 г
      порошкообразного алюминия и 64 г оксида
      железа(III).
    3. Какая масса 20% соляной кислоты
      потребуется для полного растворения 10 г
      смеси цинка с оксидом цинка, если при этом
      выделился водород объёмом 2,24 л (н.у.).
    4. Определите массовую долю (в %) железа в
      сплаве с углеродом, если при обработке
      образца сплава массой 6 г соляной
      кислотой выделилось 2,24 л газа (н.у.). Какой
      объём соляной кислоты (ρ=
      1,09г/мл) с массовой долей HCl
      18,25% вступил в реакцию.
    5. При взаимодействии со щелочью 4,5 г
      сплава алюминия с магнием выделилось 3,36 л
      водорода (н.у.). Какова массовая доля
      алюминия в сплаве?
    6. Через известковую воду пропустили 1 л
      смеси оксида углерода (II)
      и оксида углерода(IV).
      Выпавший осадок отфильтровали, промыли и
      просушили. Его масса составила 2,45 г.
      Определите объёмную долю каждого газа в
      исходной смеси.
    7. 4 г смеси кремния, алюминия и оксида
      магния обработали избытком соляной
      кислоты. Объём выделившегося газа
      составил 2,24 л, а масса нерастворившегося
      остатка составила 1,2 г. Определите
      количество вещества оксида магния в
      смеси.
    8. При растворении 4,5 г оксида меди(II),
      загрязнённого песком, был использован 16%-ный
      раствор азотной кислоты объёмом 36,1 мл (ρ=
      1,093г/мл). Рассчитайте массы чистого оксида
      меди и песка, содержащихся в навеске.

    В реакцию вступает два компонента. (Составляется
    2 уравнения химических реакций и
    алгебраическое уравнение или система
    уравнений.)

    1. При взаимодействии смеси порошков
      железа и цинка массой 6,05 г с избытком
      раствора хлорида меди(II)
      образовалась металлическая медь массой 6,4
      г. Определите количественный состав
      исходной смеси.
    2. Для растворения смеси карбоната кальция
      и карбоната магния в воде потребовалось
      2,016 г углекислого газа (н.у.) определите
      количественный состав смеси карбонатов.
    3. При взаимодействии 30,7 г смеси цинка и
      алюминия, в разбавленной серной кислоте
      выделился водород объёмом 11,2 л (н.у.).
      Вычислите массовую долю цинка в смеси.
    4. На нейтрализацию 100 г раствора,
      содержащего 5,7 г смеси гидроксида натрия
      и кальция, израсходовали 9,45 г азотной
      кислоты. Вычислите массовые доли (в %)
      солей в исходной смеси.
    5. * Смесь железа с оксидом железа(II)
      и оксидом железа (III)
      обработали соляной кислотой и получили 112
      мл водорода. 1 г этой же смеси при
      восстановлении водородом даёт 0,2115 г воды.
      Определите массовую долю оксида железа в
      смеси.
    Источник
    1. Задачи на смеси и сплавы металлов

    Задачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет. О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

    1. Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.
    1. Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
      Получается примерно так: «Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
      Уравнение реакции составляется так:
      СаО + ВаО + 4HCl = СаCl      2 + BaCl2 + 2H2O.
      Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида. А в приведенном уравнении предполагается, что их       равное количество.
    2. Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
      Например:
      Zn + 2HCl = ZnCl      2 + H2
      2Al + 6HCl = 2AlCl      3 + 3H2
      Количество цинка принимается за       х, а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.
    3. Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
      Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.

    Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

    1. Необходимые теоретические сведения.
    1. Способы выражения состава смесей.
    • Массовая доля компонента в смеси — отношение массы компонента к массе всей смеси. Обычно массовую долю выражают в %, но не обязательно.

    ω [«омега»] = mкомпонента / mсмеси 

    • Мольная доля компонента в смеси — отношение числа моль (количества вещества) компонента к суммарному числу моль всех веществ в смеси. Например, если в смесь входят вещества А, В и С, то:

    χ [«хи»] компонента А = nкомпонента А / (n(A) + n(B) + n(С)) 

    • Мольное соотношение компонентов. Иногда в задачах для смеси указывается мольное соотношение её составляющих. Например:

    nкомпонента А : nкомпонента В = 2 : 3

    • Объёмная доля компонента в смеси (только для газов) — отношение объёма вещества А к общему объёму всей газовой смеси.

    φ [«фи»] = Vкомпонента / Vсмеси 

    1. Электрохимический ряд напряжений металлов.

    Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb  H  Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

    1. Реакции металлов с кислотами.
    1. С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты (кроме азотной и концентрированной серной, взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы, в электрохимическом ряду напряжений находящиеся до (левее) водорода.
    2. При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, кобальт), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это +2.
    3. Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой — к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество.
    1. Продукты восстановления азотной кислоты.

    Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот

    NO2

    NO

    N2O

    N2

    NH4NO3

    Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
    Неметаллы + конц. кислота

    Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления

    Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота

    Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют:
    Al, Cr, Fe, Be, Co.

    Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации:
    Au, Pt, Pd.
    1. Продукты восстановления серной кислоты.

    SO2

    S

    H2S

    H2

    Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота
    Неметаллы + конц. кислота

    Щелочноземельные металлы + конц. кислота

    Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота.

    Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)

    Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют:
    Al, Cr, Fe, Be, Co.

    Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации:
    Au, Pt, Pd.
    1. Реакции металлов с водой и со щелочами.
    1. В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs), а также металлы IIA группы: Са, Sr, Ba. При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.
    2. В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк и олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.
    1. Примеры решения задач.

    Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют с соляной кислотой:

    Пример 1. При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси. 

    В первом примере медь не реагирует с соляной кислотой, то есть водород выделяется при реакции кислоты с железом. Таким образом, зная объём водорода, мы сразу сможем найти количество и массу железа. И, соответственно, массовые доли веществ в смеси.

    1. Решение примера 1.
    1. Находим количество водорода:
      n = V / V      m = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.
    2. По уравнению реакции:

    0,25

    0,25

    Fe + 

    2HCl = FeCl2 + 

    H2 

    1 моль

    1 моль

    Количество железа тоже 0,25 моль. Можно найти его массу:
    m    Fe = 0,25 • 56 = 14 г.

    1. Теперь можно рассчитать массовые доли металлов в смеси:
      ω      Fe = mFe/mвсей смеси = 14 / 20 = 0,7 = 70%

    Ответ: 70% железа, 30% меди. 

    Пример 2. При действии на смесь алюминия и железа массой 11 г избытком соляной кислоты выделилось 8,96 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси. 

    Во втором примере в реакцию вступают оба металла. Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью очень простой системы уравнений, приняв за х — число моль одного из металлов, а за у — количество вещества второго.

    1. Решение примера 2.
    1. Находим количество водорода:
      n = V / V      m = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
    2. Пусть количество алюминия — х моль, а железа у моль. Тогда можно выразить через х и у количество выделившегося водорода:

    x

    1,5x (мольное соотношение Al:Н2 = 2:3)

    2Al

     + 6HCl = 2AlCl3 + 

    3H2

    y

    y

    Fe

     + 2HCl = FeCl2 + 

    H2
    1. Нам известно общее количество водорода: 0,4 моль. Значит,
      1,5х + у = 0,4 (это первое уравнение в системе).
    2. Для смеси металлов нужно выразить массы через количества веществ.
      m = M • n
      Значит, масса алюминия
      m      Al = 27x,
      масса железа
      m      Fe = 56у,
      а масса всей смеси
      27х + 56у = 11 (это второе уравнение в системе).
    3. Итак, мы имеем систему из двух уравнений:

    {

    1,5x + y = 0,4

    27x + 56y = 11

    Решать такие системы гораздо удобнее методом вычитания, домножив первое уравнение на 18:
    27х + 18у = 7,2
    и вычитая первое уравнение из второго:

    (56 − 18)у = 11 − 7,2
    у = 3,8 / 38 = 0,1 моль (Fe)
    х = 0,2 моль (Al)

    1. Дальше находим массы металлов и их массовые доли в смеси:

    mFe = n • M = 0,1 • 56 = 5,6 г
    m    Al = 0,2 • 27 = 5,4 г
    ω    Fe = mFe / mсмеси = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

    соответственно,
    ω    Al = 100% − 50,91% = 49,09%

    Ответ: 50,91% железа, 49,09% алюминия. 

    Пример 3. 16 г смеси цинка, алюминия и меди обработали избытком раствора соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.) и не растворилось 5 г вещества. Определить массовые доли металлов в смеси. 

    В третьем примере два металла реагируют, а третий металл (медь) не вступает в реакцию. Поэтому остаток 5 г — это масса меди. Количества остальных двух металлов — цинка и алюминия (учтите, что их общая масса 16 − 5 = 11 г) можно найти с помощью системы уравнений, как в примере №2.

    Ответ к Примеру 3: 56,25% цинка, 12,5% алюминия, 31,25% меди. 

    Следующие три примера задач (№4, 5, 6) содержат реакции металлов с азотной и серной кислотами. Главное в таких задачах — правильно определить, какой металл будет растворяться в ней, а какой не будет.

    Пример 4. На смесь железа, алюминия и меди подействовали избытком холодной концентрированной серной кислоты. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 5,6 л газа (н.у.). Оставшуюся смесь обработали избытком раствора едкого натра. Выделилось 3,36 л газа и осталось 3 г не растворившегося остатка. Определить массу и состав исходной смеси металлов. 

    В этом примере надо помнить, что холодная концентрированная серная кислота не реагирует с железом и алюминием (пассивация), но реагирует с медью. При этом выделяется оксид серы (IV).
    Со щелочью реагирует только алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить бериллий).

    1. Решение примера 4.
    1. С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число моль газа:
      n      SO2 = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль

    0,25

    0,25

    Cu + 

    2H2SO4 (конц.) = CuSO4 + 

    SO2 + 2H2O

    (не забудьте, что такие реакции надо обязательно уравнивать с помощью электронного баланса)

    Так как мольное соотношение меди и сернистого газа 1:1, то меди тоже 0,25 моль. Можно найти массу меди:
    m    Cu = n • M = 0,25 • 64 = 16 г.

    1. В реакцию с раствором щелочи вступает алюминий, при этом образуется гидроксокомплекс алюминия и водород:
      2Al + 2NaOH + 6H      2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 

    Al0 − 3e = Al3+

    |

     2

    2H+ + 2e = H2 

     3
    1. Число моль водорода:
      n      H2 = 3,36 / 22,4 = 0,15 моль,
      мольное соотношение алюминия и водорода 2:3 и, следовательно,
      n      Al = 0,15 / 1,5 = 0,1 моль.
      Масса алюминия:
      m      Al = n • M = 0,1 • 27= 2,7 г
    2. Остаток — это железо, массой 3 г. Можно найти массу смеси:
      m      смеси = 16 + 2,7 + 3 = 21,7 г.
    3. Массовые доли металлов:

    ωCu = mCu / mсмеси = 16 / 21,7 = 0,7373 (73,73%)
    ω    Al = 2,7 / 21,7 = 0,1244 (12,44%)
    ω    Fe = 13,83%

    Ответ: 73,73% меди, 12,44% алюминия, 13,83% железа. 

    Пример 5. 21,1 г смеси цинка и алюминия растворили в 565 мл раствора азотной кислоты, содержащего 20 мас. % НNО3 и имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912 л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах. (РХТУ) 

    В тексте этой задачи чётко указан продукт восстановления азота — «простое вещество». Так как азотная кислота с металлами не даёт водорода, то это — азот. Оба металла растворились в кислоте.
    В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

    1. Решение примера 5.
    1. Определяем количество вещества газа:
      n      N2 = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль.
    2. Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной HNO3:

    mраствора = ρ • V = 1,115 • 565 = 630,3 г
    m    HNO3 = ω • mраствора = 0,2 • 630,3 = 126,06 г
    n    HNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль

    Обратите внимание, что так как металлы полностью растворились, значит — кислоты точно хватило (с водой эти металлы не реагируют). Соответственно, надо будет проверить, не оказалась ли кислота в избытке, и сколько ее осталось после реакции в полученном растворе.

    1. Составляем уравнения реакций (не забудьте про электронный баланс) и, для удобства расчетов, принимаем за 5х — количество цинка, а за 10у — количество алюминия. Тогда, в соответствии с коэффициентами в уравнениях, азота в первой реакции получится х моль, а во второй — 3у моль:

    5x

    x

    5Zn

     + 12HNO3 = 5Zn(NO3)2 + 

    N2

     + 6H2O

    Zn0 − 2e = Zn2+

    |

     5

    2N+5 + 10e = N2 

     1

    10y

    3y

    10Al

     + 36HNO3 = 10Al(NO3)3 + 

    3N2

     + 18H2O

    Al0 − 3e = Al3+

    |

     10

    2N+5 + 10e = N2 

     3
    1. Тогда, учитывая, что масса смеси металлов 21,1 г, их молярные массы — 65 г/моль у цинка и 27 г/моль у алюминия, получим следующую систему уравнений:

    {

    х + 3у = 0,13 (количество азота)

    65 • 5х + 27 • 10у = 21,1 (масса смеси двух металлов)

    Решать эту систему удобно, домножив первое уравнение на 90 и вычитая первое уравнение их второго.

    х = 0,04, значит, nZn = 0,04 • 5 = 0,2 моль
    у = 0,03,     значит, nAl = 0,03 • 10 = 0,3 моль

    Проверим массу смеси:
    0,2 • 65 + 0,3 • 27 = 21,1 г.

    1. Теперь переходим к составу раствора. Удобно будет переписать реакции ещё раз и записать над реакциями количества всех прореагировавших и образовавшихся веществ (кроме воды):

    0,2

    0,48

    0,2

    0,03

    5Zn

     + 12HNO3 =

     5Zn(NO3)2

     + N2 + 

    6H2O

    0,3

    1,08

    0,3

    0,09

    10Al

     + 36HNO3 =

     10Al(NO3)3

     + 3N2 + 

    18H2O
    1. Следующий вопрос: осталась ли в растворе азотная кислота и сколько её осталось?
      По уравнениям реакций, количество кислоты, вступившей в реакцию:
      n      HNO3 = 0,48 + 1,08 = 1,56 моль,
      т.е. кислота была в избытке и можно вычислить её остаток в растворе:
      n      HNO3ост. = 2 − 1,56 = 0,44 моль.
    2. Итак, в итоговом растворе содержатся:

    нитрат цинка в количестве 0,2 моль:
    m    Zn(NO3)2 = n • M = 0,2 • 189 = 37,8 г
    нитрат алюминия в количестве 0,3 моль:
    m    Al(NO3)3 = n • M = 0,3 • 213 = 63,9 г
    избыток азотной кислоты в количестве 0,44 моль:
    m    HNO3ост. = n • M = 0,44 • 63 = 27,72 г

    1. Какова масса итогового раствора?
      Вспомним, что масса итогового раствора складывается из тех компонентов, которые мы смешивали (растворы и вещества) минус те продукты реакции, которые ушли из раствора (осадки и газы):

    Масса
    нового
    раствора

      =  

    Сумма масс
    смешиваемых
    растворов и/или веществ

      –  

    Масса осадков

      –  

    Масса газов


    Тогда для нашей задачи:

    mнов. раствора = масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота
    m    N2 = n • M = 28 • (0,03 + 0,09) = 3,36 г
    m    нов. раствора = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

    1. Теперь можно рассчитать массовые доли веществ в получившемся растворе:

    ωZn(NO3)2 = mв-ва / mр-ра = 37,8 / 648,04 = 0,0583
    ωAl(NO    3)3 = mв-ва / mр-ра = 63,9 / 648,04 = 0,0986
    ω    HNO3ост. = mв-ва / mр-ра = 27,72 / 648,04 = 0,0428

    Ответ: 5,83% нитрата цинка, 9,86% нитрата алюминия, 4,28% азотной кислоты. 

    Пример 6. При обработке 17,4 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 4,48 л газа (н.у.), а при действии на эту смесь такой же массы избытка хлороводородной кислоты — 8,96 л газа (н.у.). Определите состав исходной смеси. (РХТУ) 

    При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт NO2, а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует с медью.

    Ответ к примеру 6: 36,8% меди, 32,2% железа, 31% алюминия. 

    1. Задачи для самостоятельного решения.
    1. 1. Несложные задачи с двумя компонентами смеси.

    1-1. Смесь меди и алюминия массой 20 г обработали 96 %-ным раствором азотной кислоты, при этом выделилось 8,96 л газа (н. у.). Определить массовую долю алюминия в смеси.

    1-2. Смесь меди и цинка массой 10 г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделилось 2,24 л газа (н.y.). Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

    1-3. Смесь магния и оксида магния массой 6,4 г обработали достаточным количеством разбавленной серной кислоты. При этом выделилось 2,24 л газа (н.у.). Найти массовую долю магния в смеси.

    1-4. Смесь цинка и оксида цинка массой 3,08 г растворили в разбавленной серной кислоте. Получили сульфат цинка массой 6,44 г. Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

    1-5. При действии смеси порошков железа и цинка массой 9,3 г на избыток раствора хлорида меди (II) образовалось 9,6 г меди. Определите состав исходной смеси.

    1-6. Какая масса 20%-ного раствора соляной кислоты потребуется для полного растворения 20 г смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объемом 4,48 л (н.у.)?

    1-7. При растворении в разбавленной азотной кислоте 3,04 г смеси железа и меди выделяется оксид азота (II) объемом 0,896 л (н.у.). Определите состав исходной смеси.

    1-8. При растворении 1,11 г смеси железных и алюминиевых опилок в 16%-ном растворе соляной кислоты (ρ = 1,09 г/мл) выделилось 0,672 л водорода (н.у.). Найдите массовые доли металлов в смеси и определите объем израсходованной соляной кислоты.

    1. 2. Задачи более сложные.

    2-1. Смесь кальция и алюминия массой 18,8 г прокалили без доступа воздуха с избытком порошка графита. Продукт реакции обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

    2-2. Для растворения 1,26 г сплава магния с алюминием использовано 35 мл 19,6%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,1 г/мл). Избыток кислоты вступил в реакцию с 28,6 мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией 1,4 моль/л. Определите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося при растворения сплава.

    2-3. При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.

    2-4. При взаимодействии железа массой 28 г с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой 77,7 г. Вычислите массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

    2-5. Чему была равна массовая доля калия в его смеси с литием, если в результате обработки этой смеси избытком хлора образовалась смесь, в которой массовая доля хлорида калия составила 80%?

    2-6. После обработки избытком брома смеси калия и магния общей массой 10,2 г масса полученной смеси твердых веществ оказалась равной 42,2 г. Эту смесь обработали избытком раствора гидроксида натрия, после чего осадок отделили и прокалили до постоянной массы. Вычислите массу полученного при этом остатка.

    2-7. Смесь лития и натрия общей массой 7,6 г окислили избытком кислорода, всего было израсходовано 3,92 л (н.у.). Полученную смесь растворили в 80 г 24,5%-го раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

    2-8. Сплав алюминия с серебром обработали избытком концентрированного раствора азотной кислоты, остаток растворили в уксусной кислоте. Объемы газов, выделившихся в обеих реакциях измеренные при одинаковых условиях, оказались равными между собой. Вычислите массовые доли металлов в сплаве.

    1. 3. Три металла и сложные задачи.

    3-1. При обработке 8,2 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 2,24 л газа. Такой же объем газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у.). Определите состав исходной смеси в массовых процентах.

    3-2. 14,7 г смеси железа, меди и алюминия, взаимодействуя с избытком разбавленной серной кислоты, выделяет 5,6 л водорода (н.у.). Определите состав смеси в массовых процентах, если для хлорирования такой же навески смеси требуется 8,96 л хлора (н.у.).

    3-3. Железные, цинковые и алюминиевые опилки смешаны в мольном отношении 2:4:3 (в порядке перечисления). 4,53 г такой смеси обработали избытком хлора. Полученную смесь хлоридов растворили в 200 мл воды. Определить концентрации веществ в полученном растворе.

    3-4. Сплав меди, железа и цинка массой 6 г (массы всех компонентов равны) поместили в 18,25 % раствор соляной кислоты массой 160 г. Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

    3-5. 13,8 г смеси, состоящей из кремния, алюминия и железа, обработали при нагревании избытком гидроксида натрия, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). При действии на такую массу смеси избытка соляной кислоты выделяется 8,96 л газа (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси.

    3-6. При обработке смеси цинка, меди и железа избытком концентрированного раствора щелочи выделился газ, а масса нерастворившегося остатка оказалась в 2 раза меньше массы исходной смеси. Этот остаток обработали избытком соляной кислоты, объем выделившегося газа при этом оказался равным объему газа, выделившегося в первом случае (объемы измерялись при одинаковых условиях). Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

    3-7. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов 3:2:5 (в порядке перечисления). Какой минимальный объем воды может вступить в химическое взаимодействие с такой смесью массой 55,2 г?

    3-8. Смесь хрома, цинка и серебра общей массой 7,1 г обработали разбавленной соляной кислотой, масса нерастворившегося остатка оказалась равной 3,2 г. Раствор после отделения осадка обработали бромом в щелочной среде, а по окончании реакции обработали избытком нитрата бария. Масса образовавшегося осадка оказалась равной 12,65 г. Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

    1. Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

    1-1. 36% (алюминий не реагирует с концентрированной азотной кислотой);

    1-2. 65% (в щелочи растворяется только амфотерный металл — цинк);

    1-3. 37,5%;

    1-4. 21,1%;

    1-5. 30,1% Fe (железо, вытесняя медь, переходит в степень окисления +2);

    1-6. 88,8 г;

    1-7. 36,84% Fe (железо в азотной кислоте переходит в +3);

    1-8. 75,68% Fe (железо в реакции с соляной кислотой переходит в +2); 12,56 мл раствора HCl.

    2-1. 42,55 % Са (кальций и алюминий с графитом (углеродом) образуют карбиды СаС2 и Al4C3; при их гидролизе водой или HCl выделяются, соответственно, ацетилен С2Н2 и метан СН4);

    2-2. 74,3 % Mg;

    2-3. 61,76% Fe (гептагидрат сульфата железа — FeSO4 • 7H2O);

    2-4. 44,7 г;

    2-5. 92,7%;

    2-6. 4 г;

    2-7. 5,9% Li2SO4, 22,9% Na2SO4, 5,47% H2O2 (при окислении кислородом лития образуется его оксид, а при окислении натрия — пероксид Na2O2, который в воде гидролизуется до пероксида водорода и щелочи);

    2-8. 14,3 % Al;

    3-1. 39% Cu, 3,4% Al;

    3-2. 38,1% Fe, 43,5% Cu;

    3-3. 1,53% FeCl3, 2,56% ZnCl2, 1,88% AlCl3 (железо в реакции с хлором переходит в степень окисления +3);

    3-4. 2,77% FeCl2, 2,565% ZnCl2, 14,86% HCl (не забудьте, что медь не реагирует с соляной кислотой, поэтому её масса не входит в массу нового раствора);

    3-5. 2,8 г Si, 5,4 г Al, 5,6 г Fe (кремний — неметалл, он реагирует с раствором щелочи, образуя силикат натрия и водород; с соляной кислотой он не реагирует);

    3-6. 6,9% Cu, 43,1% Fe, 50% Zn;

    3-7. 32,4 мл;

    3-8. 45,1% Ag, 36,6% Cr, 18,3% Zn (хром при растворении в соляной кислоте переходит в хлорид хрома (II), который при действии брома в щелочной среде переходит в хромат; при добавлении соли бария образуется нерастворимый хромат бария)

    Литература:

    Интернет рессурсы

    http://www.alleng.ru/edu/chem2.htm

    http://5-ege.ru/kak-reshat-zadachi-po-ximii/

    http://iumka.ru/himiya/zadachi-po-himii/

    Источник

    Добавить комментарий