Расчетные задачи на кристаллогидраты
олимпиадные задания по химии (8 класс) на тему

Задачи на кристаллогидраты

1. При полном обезвоживании 48,3 г кристаллогидрата получено 21,3 г сульфата натрия. Определите формулу кристаллогидрата.

2. Сколько воды и английской соли (семиводный кристаллогидрат сульфата магния) необходимо взять для приготовления 440 г раствора сульфата магния с массовой долей 8%?

3.

4. В воде объемом 0,157 м3 растворили 43 кг медного купороса. Вычислите массовую долю сульфата меди (II) в полученном растворе. 

5. В каком объеме воды надо растворить 45,5 г декагидрата карбоната натрия для приготовления 5% раствора карбоната натрия?

6. При прокаливании 6,05 г кристаллогидрата нитрата меди (II) получено 2 г сухого остатка. Определите формулу исходной соли. 

7. Оксид меди (II) массой 16 г обработали 40 мл 5 % раствора серной кислоты (плотность 1,03 г/мл). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата.

8. При охлаждении 125 мл 10 % раствора сульфата железа (II) (плотность 1,216 г/мл) выкристаллизовался железный купорос массой 13,9 г. Какой объем 0,5 М раствора сульфида натрия необходимо взять для полного осаждения, оставшегося в растворе сульфата железа (II)? 

9. При охлаждении 200 мл 21,2 % раствора карбоната натрия (плотность 1,2 г/мл) выделилось 80 г кристаллической соды. После отделения осадка к раствору добавили необходимое количество 36,5 % раствора соляной кислоты. Определите массовую долю соли в растворе после реакции с соляной кислотой.

10. После полного обезвоживания 2,11 г смеси глауберовой соли (декагидрат сульфата натрия) и кристаллической соды (декагидрат карбоната натрия) ее масса уменьшилась до 0,85 г. Найдите массовую долю каждого кристаллогидрата с исходной смеси.

11. Для установления состава кристаллогидрата двойного сульфата калия и железа (III) 50,3г этой соли сначала нагрели до полного обезвоживания. Затем соль растворили в воде, раствор разделили на две равные части. К одной из них добавили раствор нитрата бария, при этом образовался осадок массой 23,3г. К другой части раствора прибавили раствор аммиака, полученный осадок отфильтровали и прокалили. Масса остатка после прокаливания составила 4г. Определите формулу исходного кристаллогидрата. 

12. Имеются две колбы. В одной находится раствор, полученный растворением в воде 4,17 г кристаллогидрата сульфата железа (II), в другой – бромная вода, в которую пропустили 336 мл оксида серы (IV) до обесцвечивания раствора. Затем в обе колбы добавили избыток раствора хлорида бария, причем массы осадков в двух колбах оказались одинаковыми. Определить формулу кристаллогидрата сульфата железа (II). 

Ответы:

4. Решение. 1) Кристаллогидрат – это твердый раствор CuSO4 ∙ 5H2O. Находим массовую долю сульфата меди (II) в кристаллогидрате.
w(CuSO4) = M(CuSO4)/М(CuSO4 ∙ 5H2O) = 160/250 ∙ 100% = 64%
2) Находим массу воды m(H2O) = Vp = 0,157м3∙1000кг/м3 = 157 кг
3) Составляем математическое выражение, учитывая, что w(Н2О) = 0%

64% + 0% = х%
43кг 157кг 200кг

64 ∙ 43 + 0 ∙ 157 = х ∙ 200 отсюда х = 13,76% 

Ответ: 13,76% 

5. 1) Кристаллогидрат – это твердый раствор Na2CO3 ∙ 10H2O. Находим массовую долю карбоната натрия в кристаллогидрате.

w(Na2CO3) = M(Na2CO3)/М(Na2CO3 ∙ 10H2O) = 106/286 ∙ 100% = 37%

2) Составляем математическое выражение, учитывая, что w(Н2О) = 0%

0% + 37% = 5%
х г 45,5г х+ 45,5г

0 ∙ х + 37 ∙ 45,5 = 5 ∙ (х + 45,5) отсюда х = 292 г 

3) Переводим массу в объем, зная, что плотность воды 1 г/мл

Ответ: 292 мл 

6. Решение. 
1) 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
ν (CuO) = 0,025моль по уравнению ν (Cu(NO3)2) = 0,025моль

2) ν (кристаллогидрата) = ν (Cu(NO3)2) = 0,025моль
М (кристаллогидрата Cu(NO3)2 ∙ хH2O) = m/ ν = 242 г/моль

М (кристаллогидрата Cu(NO3)2 ∙ хH2O) = 188 + 18х

3) 188 + 18х = 242 отсюда х = 3 

Ответ: Cu(NO3)2 ∙ 3H2O

7. Решение.

1) CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O

ν (CuO) = 0,2моль (избыток)

ν (H2SO4) = 40 ∙ 1,03 ∙ 0,05 : 98 = 0,021моль (недостаток)

по уравнению ν (CuSO4) = 0,021моль

2) ν (кристаллогидрата CuSO4 ∙ 5H2O) = ν (CuSO4) = 0,021моль

m (CuSO4 ∙ 5H2O) = 0,021 ∙ 250 = 5,255 г Ответ: 5,255 г

8. Решение.

1) ν (FeSO4) = 125 ∙ 1,216 ∙ 0,1 : 152 = 0,1 моль (было в исходном растворе)

ν (FeSO4 ∙ 7H2O) = ν (FeSO4) = 0,05 моль (выпало в осадок)

ν (FeSO4) = 0,1 - 0,05 = 0,05 моль (осталось в растворе)

2) FeSO4 + Na2S = FeS + Na2SO4

по уравнению ν (Na2S) = 0,05 моль

V(Na2S) = ν/с = 0,05/0,5 = 0,1 л Ответ: 100 мл 

9. Решение.

1) ν (Na2CO3) = 200 ∙ 1,2 ∙ 0,212 : 106 = 0,48 моль (было в исходном растворе)

ν (Na2CO3 ∙ 10H2O) = ν (Na2CO3) = 0,28 моль (выпало в осадок)

ν (Na2CO3) = 0,48 - 0,28 = 0,2 моль (осталось в растворе)

2) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2

по уравнению ν (NaCl) = ν (НCl) = 0,4 моль m(NaCl) = 23,4 г

3) m(р-ра) = m(р-ра Na2CO3) - m(Na2CO3 ∙ 10H2O) + m(р-ра HCl) – m(СО2)

m(р-ра Na2CO3) = 200 ∙ 1,2 = 240 г

m(р-ра HCl) = 0,4 ∙ 36,5 : 0,365 = 40 г

ν (CO2) = 0,2 моль m(СО2) = 8,8 г

m(р-ра) = 240 – 80 + 40 – 8,8 = 191,2 г

4) w(NaCl) = 23,4/191,2 = 0,1224 Ответ: 12,24 %

10. Решение. 
1) Na2SO4 ∙ 10H2O = Na2SO4 + 10H2O
Na2CO3 ∙ 10H2O = Na2CO3 + 10H2O 
m(H2O) = 2,11 – 0,85 = 1,26 г ν(H2O) = 0,07 моль

2) пусть ν(Na2SO4) = х моль, а ν(Na2СO3) = у моль, тогда
ν1(Н2O) = 10х моль, а ν2(Н2O) = 10у моль, отсюда 
10х + 10у = 0,07 моль

3) m(Na2SO4 ∙ 10H2O) = 322х г m(Na2СO3 ∙ 10H2O) = 286у г, отсюда

322х + 286у = 2,11 г

4) составим систему уравнений

10х + 10у = 0,07
322х + 286у = 2,11 где х = 0,003, а у = 0,004

5) m(Na2SO4 ∙ 10H2O) = 0,966 г m(Na2СO3 ∙ 10H2O) = 1,144 г

w(Na2SO4 ∙ 10H2O) = 45,8 % w(Na2СO3 ∙ 10H2O) = 54,2 %

Ответ: 45,8 %, 54,2 % 

11. Решение.

1) KFe(SO4)2 ∙ хH2O = KFe(SO4)2 + хH2O (1)

KFe(SO4)2 + 2Ba(NO3)2 = 2BaSO4↓ + KNO3 + Fe(NO3)3 (2)

KFe(SO4)2 + 4NH4OH = 2(NH4)2SO4 + KOH + Fe(OH)3↓ (3)

2) 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O (4)

ν(Fe2O3) = 0,025 моль ν(BaSO4) = 0,01 моль 

по уравнению (4) ν (Fe(OH)3) = 0,05 моль 

по уравнению (3) ν (KFe(SO4)2) = 0,05 моль 

по уравнению (1) ν (KFe(SO4)2) = 0,05 моль 

νобщее (KFe(SO4)2) = 0,1 моль

3) М(KFe(SO4)2 ∙ хH2O) = 50,3/0,1 = 503 г/моль

М(KFe(SO4)2 ∙ хH2O) = 287 + 18х

287 + 18х = 503 отсюда х = 12 

Ответ: KFe(SO4)2 ∙ 12H2O

12. Решение.
1) FeSO4 ∙ хH2O = FeSO4 + хH2O (1)
SO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr (2)

ν(SO2) = 0,015 моль по уравнению ν(H2SO4) = 0,015 моль 

2) FeSO4 + BaCl2 = FeCl2 + BaSO4↓ (3)
H2SO4 + BaCl2 = 2HCl + BaSO4↓ (4)

по уравнению (4) ν(ВаSO4) = 0,015 моль 

по уравнению (3) ν(FeSO4) = 0,015 моль 

по уравнению (1) ν(FeSO4 ∙ хH2O) = 0,015 моль

3) М(FeSO4 ∙ хH2O) = 4,17/0,015 = 278 г/моль

М(FeSO4 ∙ хH2O) = 152 + 18х

152 + 18х = 278 отсюда х = 7 

Ответ: FeSO4 ∙ 7H2O