Как найти примеси в задаче

Задачи на примеси — это разновидность задач на материальный баланс (массовую долю). Большинство минералов природного происхождения состоит из смеси разных веществ. Чистые вещества в природе встречаются крайне редко. Образцы породы, минералы и т.д. зачастую содержат основное вещество и примеси.

Примеси — это дополнительные вещества, которые содержатся в минерале, помимо основного вещества, и доля которых относительно невелика.

Как правило, в химических задачах не уточняют состав примесей. Такие примеси считаются химически инертными и не вступают в химические реакции. Если указан состав примесей, необходимо проверять, не вступают ли они в химические реакции.

Для решения задач на примеси можем использовать формулу массовой доли примеси:

ω_прим. = m_прим./m

где

m_прим. — масса примеси, г

m — масса образца, г

Например, в образце технического карбоната кальция массой 200 г содержится 5% примесей. Тогда масса примесей:

m_прим. = m·ω_прим. = 200·0,05 = 10 г

1. Какой объем воздуха (н. у.) необходим для сгорания 10 г серы, содержащей 2% негорючих примесей?

2. Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при обработке 15 г карбоната натрия, содержащего 15% примесей, избытком соля­ной кислоты?

3. Из 12 кг цинковой обманки, содержащей 75% cульфида цинка и несульфидные примеси, при действии избытка соляной кислоты, теоретически можно получить _____ л сероводорода.

4. Сколько килограммов фосфора может быть получено из 1 тонны фосфорита Ca₃(PO₄)₂, содержащего 40% нефосфатных примесей?

5.Сколько грамм оксида алюминия, содержащего 8% примесей, потребуется для получения 500 г нитрата алюминия в реакции с азотной кислотой.

6.Сколько кг 96%-ного раствора серной кислоты получится из 10 кг пирита, содержащего 5% примесей?

7.Технический образец сульфида железа (II) массой 25г содержащий 2,5% примесей, обработали избытком разбавленного раствора серной кислоты. Выделившийся газ пропустили через избыток раствора нитрата свинца (II). Вычислите массу выделившегося осадка

8.Определить массовую долю примесей в образце известняка, если при действии на 1 кг его избытком азотной кислоты выделяется 200 л (н.у.) углекислого газа.

9. Технический цинк массой 150 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 44,8 л газа (н.у.). Определить массовую долю примесей в образце цинка.

10. Чему равна масса пирита, содержащего 10% примесей, если при обжиге этой порции пирита получили 44,8 л сернистого газа?

11. Образец хлорида бария, загрязненный хлоридом натрия обработали в водном растворе избытком сульфита натрия. Вы­павший осадок отфильтровали и затем обработали избытком бромоводородной кислоты. Объем выделившегося газа оказался равным 4,09 л (н.у.). Вычислите массовую долю основного вещества в образце, которого взяли 40 г.

12. При обработке избытком хлороводородной кислоты 25 г цинковой руды, содержащей ZnS и нерастворимые в кислотах примеси, выделяется газ. При полном поглощении этого газа раствором сульфата меди (II) образуется осадок, при прокаливании которого в избытке кислорода получается 8 г оксида меди (II). Определите, содержали примесей в руде в массовых процентах.

13. Образец карбоната кальция массой 20,0 г, загрязненный сульфатными примесями, обработали избытком азотной кислоты. Объем образовавшегося газа, измеренный при 25°С и нормальном давлении, составил 4,66 л. Вычислить массовую долю примесей в исходном образце.

14. При дегидроциклизации технического гептана массой 147,4 г получен толуол массой 128,8 г. Найдите массовую долю примесей в техническом гептане.

15. При действии избытка раствора соляной кислоты на 48 г технического карбида кальция образовалось 13,44 л аце­тилена (н.у.). Найдите массовую долю примесей в техни­ческом карбиде кальция.

16. Найдите массовую долю примесей в техническом карби­де кальция, если при пропускании газа, полученного дей­ствием воды на 1,6 г карбида, через бромную воду в ре­акцию вступило 7,2 г брома.

17. Какая масса образца иодида калия, загрязненного примесью нитрата калия (массовая доля его равна 3%) была обработана избытком нитрата серебра, если при этом образовалось 47 г осадка?

18. Фосфор, полученный восстановлением 77,5 т руды, содержащей по массе 80% фосфата кальция и 20 % невосстанавливающихся примесей, использовали для получения ортофосфорной кислоты. Определите массу полученной кислоты, если выход на всех стадиях процесса считать равным 100 %.

19. Образец сульфида алюминия, загрязненный сульфидом цинка (массовая доля 0,02), обработали избытком воды. Об­разовавшийся газ полностью прореагировал с хлоридом меди (II) в водном растворе, при этом выпало 5,28 г осадка. Чему была равна масса взятого образца сульфида алюминия?

20. Какой объем ацетилена (н. у.) образуется, если 10 г кар­бида кальция, содержащего 4% примесей, обработать избытком воды?

I.                  
Определение массы (объема) вещества по
известной массе другого вещества, содержащего определенную долю примесей.

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала
необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

                   2. В условии
задачи в роли смеси может выступать руда, технический      образец вещества, раствор.

 Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)     
Определите
массу чистого вещества по формуле: m_в-ва= m_{смеси *} ω_в-ва.

3)      Напишите уравнение реакции.

4)      Найдите количества веществ, данных в задаче,
по уравнению и по условию.

5)      Произведите необходимые расчёты и запишите
ответ.

Образец решения:

Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии с соляной
кислотой 325 г цинка, содержащего 20% примесей.

Д
а н о:                                         
Р е ш е н и е:

m_{технич.}(Zn)= 325 г  
1) m_{технич.}(Zn)=
325 г      ω (Zn)= 100%-20%=80% (0,8);

V(Н₂)= ?                                                           
n (Zn)
= 260г : 65 г/моль = 4 моль.

                                              
Х= 4 моль                             

                                 
V(Н₂) = Vm _* n(Н₂);          V(Н₂) = 22,4 л/моль _* 4 моль =
89,6 л.

                                                                                    
Ответ: V(Н₂) =89,6 л.

Алгоритм

решения задач на примеси.

II.               
Определение массовой доли примесей (или
массовой доли чистого вещества в смеси) по массе (объёму) продуктов реакции.

Помните: 1) сначала выполняются действия по уравнению
реакции;

                  2) для
определения массовой доли примесей применяем формулу:

                      ω_прим.
= m_прим./m_смеси.

Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)      Составьте уравнение химической реакции.

3)      Рассчитайте массу чистого вещества,
необходимого для реакции по уравнению реакции.

4)      Вычислите массу примесей в образце по условию.

5)      Вычислите массовую долю примесей по формуле: ω_прим.
= m_прим./m_смеси.

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида
кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

m_{технич.}(CaC₂)=200г        
1)по условию:        х г                     56л       

ω_прим  = ?                                                         
1 моль               1 моль

                                                                       
М=64г/моль      V_m=22.4л/моль 

                                      
по уравнению:        m=64 г               V= 22,4 л ,

                                     
тогда х г/64 г= 56 л/22,4 л;             
х = 160 г.

                                      
2) определяем массу примесей в образце:

                                      
m_прим.= 200 – 160 = 40 г.

                                      
3) определяем массовую долю примесей:

                                       ω_прим  = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

                                                                            
Ответ: ω_прим  =
20%.                                         

Задачи на примеси по химии

Пример 1:

Сколько литров углекислого газа можно получить из 119 грамм известняка, содержащего 16 % примесей?

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

                   2. В условии задачи в роли смеси может выступать руда, технический      образец вещества, раствор.

 Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)      Определите массу чистого вещества по формуле: mв-ва= mсмеси * ωв-ва.

3)      Напишите уравнение реакции.

4)      Найдите количества веществ, данных в задаче, по уравнению и по условию.

5)      Произведите необходимые расчёты и запишите ответ.

Решение:

1. Находим массовую долю карбоната кальция в известняке:
   ω(CaCO3) = 100 % − 16 % = 84 %
2. Находим чистую массу карбоната кальция:
   m(CaCO3) = 119 г • 84 % = 119 г • 0,84 = 100 г
3. Пишем уравнение реакции, подставляем сверху данные по условию задачи, снизу данные согласно уравнению:
   100 г                x л
   CaCO3 = CaO + CO2↑
   100 г               22,4 л

   M(CaCO

   3) = 40 + 12 + 16 • 3 = 100 (г/моль)
   m(CaCO3) = M • n = 100 г/моль • 1 моль = 100 г
   v(CO2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 л

   Составляем пропорцию:
   100 г        —          x л
   100 г        —         22,4 л
   х = 100 г • 22,4 л / 100 г = 22,4 л

Ответ: 22,4 л

Пример 2:

При прокаливании 400 г натриевой селитры получили 33,6 л кислорода. Какова массовая доля примесей в селитре?

Помните: 1) сначала выполняются действия по уравнению реакции;

                  2) для определения массовой доли примесей применяем формулу:

                      ωприм. = mприм./mсмеси.

Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)      Составьте уравнение химической реакции.

3)      Рассчитайте массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции.

4)      Вычислите массу примесей в образце по условию.

5)      Вычислите массовую долю примесей по формуле: ωприм. = mприм./mсмеси.

Решение:

1. Находим чистую массу нитрата натрия (натриевой селитры):
   Пишем уравнение реакции, подставляем сверху объем кислорода, снизу данные согласно уравнению:
   x г                          33,6 л
   2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑
   170 г                       22,4 л

   M(NaNO

   3) = 23 + 14 + 16 • 3 = 85 (г/моль)
   m(NaNO3) = M • n = 85 г/моль • 2 моль = 170 г
   v(O2) = 22,4 л/моль • 1 моль = 22,4 л

Составляем пропорцию:
x г             —           33,6 л
170 г         —           22,4 л
х = 170 г • 33,6 л / 22,4 л = 255 г

1. Находим массу примесей:
   400 г − 255 г = 145 г
2. Находим массовую долю примесей:
   ω = 145г / 400 г = 0,36 = 36 %

Ответ: 36 %

Каждое вещёство наряду с основным компонентом включает то или иное количество примесей. Именно поэтому абсолютно чистых веществ в природе не существует.

Образец (вещество, навеску), содержащий примеси, принято называть техническим (технически чистым). Его массу обозначают  mтехн, массу примесей — mприм, а массу основного (чистого) вещества —  mчист.

Содержание примесей в техническом образце обычно указывается с помощью массовой доли, которую выражают в долях от единицы или в процентах:

При проведении расчётов по уравнениям химических реакций, если исходное вещество содержит определённую долю примесей, придерживаются алгоритма: 

1. если необходимо, записывают уравнение химической реакции.

2. Находят массу чистого вещества.

Её можно рассчитать по формуле:

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (=) mтехн (·) ((1 -) ωприм )

— либо используя пропорцию. При этом mтехн соответствует (100) %, а mчист — (x) %.

3. Определяют химическое количество чистого вещества по формуле:

 n=mM.

4. Подчёркивают формулы интересующих веществ в уравнении реакции.

Под этими формулами записывают химические количества вступивших в реакцию и образовавшихся веществ (коэффициенты перед веществами в уравнении реакции). Над формулами веществ указывают известную величину (найденное по формуле химическое количество чистого вещества), а также неизвестную, которую обозначают за (x) — (химическое количество образующегося продукта реакции или вступившего в реакцию исходного вещества).

5. Составляют пропорцию и находят неизвестную величину.

1. Запиши уравнение химической реакции:

2. Определи массовую долю чистого карбоната кальция в известняке и найди массу соли:

ωчист  (=)  (1) (-)  ωприм   (=  1 – 0,08 = 0,92).

(0,92) — массовая доля (в долях от единицы) карбоната кальция в известняке.

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (= 300 · 0,92 = 276) г.

(276) г —  масса чистого карбоната кальция в известняке.

3. Определи химическое количество чистого вещества:

4. (2,76) моль  (x) моль

(1) моль        (1) моль

5. Составь пропорцию и найди неизвестную величину:

(2,76) моль —  химическое количество образовавшейся негашёной извести.

6. Определи массу негашёной извести:

Ответ: (m()CaO()) (=) (154,56)  г.