Домашние задания по общей и неорганической химии 2 страница

Вариант 5

1. Определите формулу кристаллогидрата, если после обезвоживания 4,74 г его осталось 2,58 г . ()

2. Определите при 20 ^оС и 80 кПа объём водорода, выделяющегося при взаимодействии 5,4 г алюминия с избытком соляной кислоты. (9,13 л)

3. Какое количество вещества хлорида меди можно получить имея в распоряжении 6,4 г меди и 3,36 л (н.у.) хлора? (13,5 г)

4. Сколько килограммов вольфрама можно получить из 150 кг шеелита (), имеющего 20 мас.% примесей, не содержащих вольфрам. (75,6 кг)

5. Из 672 л водорода было получено 336 л аммиака (все объёмы измерены при н.у.). Определите выход аммиака в процентах от теоретически возможного. (75 %)

6. При прокаливании 2 г смеси карбонатов бария и кальция образовалось 300 мл (объём измерен при н.у.) углекислого газа. Определите содержание карбонатов в смеси. (0,658 г ; 1,342 г )

3. ЭКВИВАЛЕНТ. ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ

Пример 1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

Решение. Эквивалент – это реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода (или одному любому однозарядному иону, например, и т.д.), а в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.

Обозначение эквивалента вещества Х

где − фактор эквивалентности

Для обменной реакции фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному однозарядному иону.

где а – число однозарядных ионов, которое обменивает (или присоединяет, или замещает) одна молекула вещества Х.

Обе имеющиеся в задании реакции кислотно-основные, обменные. В первой реакции в молекуле один ион натрия и два иона водорода замещаются на ионы кальция. Следовательно, . Во второй реакции два иона водорода замещаются на два иона натрия и, следовательно, .

Молекулярная масса эквивалента вещества (Х) – это масса одного моль эквивалентов, и она связана с молярной массой вещества очевидным соотношением:

Молярная масса равна 120 г/моль.

Для первой реакции .

Для второй реакции .

Пример 2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём (при н.у.) эквивалента и в следующей реакции:

Решение. Эта реакция – окислительно-восстановительная, − восстановитель, а − окислитель.

Для окислительно-восстановительной реакции фактор эквива-лентности – это число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному электрону.

где b − число принятых (или отданных) электронов одной молекулой вещества X.

Молярный объём эквивалента (в случае газообразного вещества) может быть найден аналогично:

л (если н.у.).

В реакции сероводород превращается в серную кислоту, при этом степень окисления серы изменяется с (−2) до (+6), т.е. сера отдает восемь электронов. Хлор принимает электроны и меняет свою степень окисления с 0 до (−1). Один атом хлора принимает один электрон, но молекула хлора состоит из двух атомов, значит, молекула принимает два электрона.

Пример 3. На нейтрализацию 4,5 г кислоты необходимо 4 г гидроксида натрия. Определите молярную массу эквивалента кислоты.

Решение. В соответствии с законом эквивалентов вещества вступают в реакцию и в результате реакции получаются в эквивалентных количествах, т.е. количество вещества эквивалентов всех веществ одинаково.

Так, для реакции

Заметим, что стехиометрические коэффициенты a, b, c и d в законе эквивалентов не представлены. Поэтому решать задачу с использованием закона эквивалентов можно, предварительно не устанавливая коэффициентов в уравнении и тем самым экономя время.

Выразим количество вещества эквивалентов через массы

Тогда для рассматриваемой реакции

или

Массы реагирующих друг с другом веществ (или получающихся) пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

Если реагирующие вещества газообразные, то

и тогда

Объёмы реагирующих друг с другом газообразных веществ (или получающихся в результате реакции) пропорциональны молярным объёмам их эквивалентов (естественно, что все объёмы должны быть приведены к одинаковым условиям, например, нормальным).

Вернёмся к задаче. Обозначим кислоту

Пример 4. Определите молярную массу эквивалента металла, если 0,45 г его вытесняют из кислоты 631,7 мл водорода, измеренного при температуре 300 К и давлении 98,7 кПа. Найдите молярную массу эквивалента оксида и гидроксида этого металла и установите, какой это металл.

Решение. Приведём объём водорода к н.у.:

Напишем уравнение реакции:

Задачу решаем по закону эквивалентов:

Реакция окислительно-восстановительная, молекула водорода в результате этой реакции получила 2 , так как в состав молекулы входят два атома, каждый из которых принял один электрон. Фактор эквивалентности водорода:

Найдём молярную массу эквивалента металла.

Найдём молярную массу эквивалента оксида и гидроксида этого металла.

В соответствии с законом эквивалентов молярная масса эквивалентов бинарного соединения (оксида, гидрида, сульфида, хлорида и т.д.) может быть найдена как сумма молярных масс эквивалентов составляющих это соединение атомов (ионов).

поскольку при образовании оксида из простых веществ атом кислорода принимает 2 электрона, а молекула, соответственно, 4 электрона.

Молярная масса эквивалентов более сложных веществ (например, гидроксидов и солей кислородсодержащих кислот) может быть найдена как сумма молярных масс эквивалентов составляющих:

Наконец, установим, какой это металл, молярная масса эквивалента которого равна 9 г/моль. Для этого надо знать массу 1 моля атомов этого металла.

может быть равен 1 (если металл одновалентный), (если металл двухвалентный), (если металл трёхвалентный), (если металл четырёхвалентный). Тогда молярная масса будет, соответственно, равна 9, 18, 27, 36 г/моль.

Проанализируем эти значения.

− подходит для бериллия, но бериллий – двухвалентный металл, значит – не бериллий.

− ближе всех фтор, но это не металл, значит не подходит.

− алюминий подходит, к тому же он трёхвалентный.

− ближе всех хлор, но это не металл, значит, не подходит.

Ответ: искомый металл – алюминий.

Пример 5. Хлорид металла содержит 36 мас.% металла. Определите молярную массу эквивалента металла, бромида металла и установите, какой это металл.

Решение. Пусть масса хлорида металла равна 100 г. Тогда содержание металла будет 36 г, а хлора – 64 г. Количество вещества эквивалентов хлора и металла в соединении должно быть равно в соответствии с законом эквивалентов. Можно представить, что хлорид был получен по реакции

Заметим, что

Найдём массу эквивалента металла

Установим, какой это металл.

Если металл одновалентный − нет такого.

Если металл двухвалентный − это кальций.

Если металл трёхвалентный − нет такого.

Ответ: искомый металл – кальций.

Пример 6. Определите объём хлора (при н.у.), необходимый для окисления 100 мл 0,1 н раствора до .

Решение. Напишем уравнение реакции

Хлор – окислитель.

Манганат калия – восстановитель.

Хлор – газ, объём которого должен быть определён при н.у.

;

По закону эквивалентов

Манганат калия находится в растворе, даны объём и его нормальная концентрация.

Нормальная концентрация (нормальность), , показывает, сколько молей эквивалентов растворённого вещества (X) содержится в 1 л раствора.

Следовательно,

В соответствии с определением нормальной концентрации объём из мл переведём в л.

Тогда .

Вариант 1

1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём эквивалента (при н.у.) и в следующей реакции:

3. На нейтрализацию 11,2 г гидроксида расходуется 9 г кислоты, молярная масса эквивалента которой равна 45 г/моль. Определите молярную массу эквивалента гидроксида. (56 г/моль)

4. Определите молярную массу эквивалента металла, если 0,6 г его вытесняют из кислоты 6,11 л водорода, измеренного при температуре 300 К и давлении 10,2 кПа. Найдите молярную массу эквивалента хлорида и гидрида этого металла и установите, какой это металл. (12 г/моль; 47,5 г/моль; 13 г/моль; магний)

5. Определите молярную массу эквивалента металла и бромида металла, если 3,24 г металла образует 3,48 г оксида. Установите, какой это металл. (108 г/моль; 188 г/моль; серебро)

6. Для получения 224 (при н.у.) кислорода по реакции

потребовалось 100 мл раствора окислителя и 200 мл раствора восстановителя. Определите нормальные концентрации растворов окислителя и восстановителя. (0,2 н; 0,1 н)

Вариант 2

1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём (при н.у.) эквивалента и в следующей реакции:

3. Определите молярную массу эквивалента кислоты, если для нейтрализации 0,18 г её требуется 0,0925 г гидроксида кальция. (72 г/моль)

4. На восстановление 8 г оксида металла требуется 4,38 л водорода (объём измерен при температуре 290 К и давлении 110 кПа). Определите молярную массу эквивалента оксида металла, металла и установите, какой это металл. (20 г/моль; 12 г/моль; магний)

5. Неметалл образует с водородом соединение, содержащее 25 мас.% водорода. Определите молярную массу эквивалента неметалла и установите, какой это неметалл. (3 г/моль; углерод)

6. Определите нормальную концентрацию раствора , если на полное взаимодействие с 0,5 г (в кислой среде) израсходовано 20 мл раствора .

. (0,15 н)

Вариант 3

1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём (при н.у.) эквивалента и в следующей реакции:

3. Для нейтрализации 5 г гидроксида металла необходимо 7,88 г кислоты, молярная масса эквивалента которой равна 63 г/моль. Определите молярную массу эквивалента гидроксида металла. (40 г/моль)

4. Определите молярную массу эквивалента металла, если известно, что 0,425 г его вытесняют из кислоты 256 мл водорода, измеренного при температуре 288 К и давлении 99,5 кПа. Найдите молярную массу эквивалента оксида и нитрата металла и установите, какой это металл. (20 г/моль; 28 г/моль; 82 г/моль; кальций)

5. Галогенид металла содержит 64,5 мас.% галогена, а оксид металла содержит 15,4 мас.% кислорода. Определите молярную массу эквивалента металла, галогена и установите, какой это металл и галоген. (44 г/моль; 80 г/моль; стронций; бром)

6. Для нейтрализации раствора, содержащего 0,294 г кислоты потребовалось 24,5 мл 0,2 н раствора щёлочи. Установите молярную массу эквивалента кислоты и её натриевой соли. (60 г/моль; 82 г/моль)

Вариант 4

1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём (при н.у.) эквивалента и в реакции:

3. Определите молярную массу эквивалента , зная, что 6,2 г его прореагировало с 3,92 г кислоты, молярная масса эквивалента которой равна 49 г/моль. Чему равен фактор эквивалентности в этой реакции? (77,5 г/моль; )

4. Определите молярную массу эквивалента металла, если 1,4 г его вытесняют из кислоты 625 мл водорода, измеренного при температуре 298 К и давлении 99 кПа. Найдите молярную массу эквивалента оксида и бромида этого металла и установите, какой это металл. (28 г/моль; 36 г/моль; 108 г/моль; железо)

5. Оксид металла содержит 47 мас.% кислорода. Определите молярную массу эквивалента металла, сульфида металла и установите, какой это металл. (9 г/моль; 25 г/моль; алюминий)

6. Сколько миллилитров 2 н раствора пойдёт на окисление 30,4 г в кислом растворе?

(100 мл)

Вариант 5

1. Вычислите молярную массу эквивалента в реакциях:

2. Вычислите молярную массу эквивалента и молярный объём (при н.у.) эквивалента и в реакции:

3. На нейтрализацию 12,6 г кислоты необходимо 17,1 г гидроксида бария. Определите молярную массу эквивалента кислоты. (63 г/моль)

4. На восстановление 5,2 г оксида металла требуется 0,64 л водорода (объём измерен при температуре 308 К и давлении 200 кПа). Определите молярную массу эквивалента оксида металла, металла и установите, какой это металл. (52 г/моль; 44 г/моль; стронций)

5. Оксид металла содержит 7,17 мас.% кислорода. Определите молярную массу эквивалента металла, установите, какой это металл, и напишите формулу его оксида. (103,5 г/моль; свинец; )

6. Определите объём хлора (при н.у.), необходимый для окисления 200 мл 0,2 н раствора сульфита калия.

. (448 мл)

4. СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ

Пример 1. Определите массовую концентрацию, мольную долю и мольное отношение, молярность и моляльность водного раствора серной кислоты, титр которого равен 0,659 г/мл, а плотность равна 1,375 г/мл.

Решение. Как видно из условия задачи, существует несколько способов выражения концентрации растворов.

а) Массовая доля компонента раствора (как правило, растворённого вещества) определяется как отношение массы данного компонента к массе всего раствора

б) Массовая процентная концентрация представляет собой массовую долю, умноженную на 100. Она показывает, сколько граммов растворённого вещества содержится в 100 г раствора.

в) Мольная доля компонента раствора (как правило, растворённого вещества) определяется как отношение количества вещества данного компонента к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе

г) Мольное отношение – это отношение количества растворённого вещества к количеству вещества растворителя

д) Молярная концентрация (молярность) определяется как отношение количества растворённого вещества к объёму раствора (взятому в литрах).

(размерность моль/л или М).

Молярность показывает, сколько молей молекул растворённого вещества содержится в 1 л раствора.

е) Нормальная концентрация (нормальность) показывает, сколько молей эквивалентов растворённого вещества содержится в 1 л раствора

(размерность или н).

Очевидно, что нормальность и молярность связаны между собой также, как и .

Для того чтобы найти , нужно знать , а это невозможно, если не приведено уравнение реакции, в которой участвует растворённое вещество. Так для серной кислоты в зависимости от реакции меняется от 1 до .

ж) Моляльность показывает количество растворённого вещества, приходящееся на 1 кг растворителя, часто обозначается m, что легко можно принять за обозначение массы.

(размерность ).