Учителю химии
картотека по химии (8 класс) на тему

Моль. Закон Авогадро. Мольный объем газа

П р и м е р 1   При 25 °С и давлении 99,3 кПа (745 мм рт.ст ) некоторый газ занимает объем 152 см3.

 Найдите, какой объем займет этот же газ при 0 °С и давлении 101,33 кПа?

Решение.   V0 = PVT0/TP0 = 99,3•152•273/101,33•298 = 136,5 см3.

П р и м е р  2   Выразите в граммах массу одной молекулы СО2.

Решение   Молекулярная масса СО2 равна 44,0 а.е.м. Следовательно, мольная масса СО2 равна 44,0 г/моль. В 1 моле СО2 содержится 6,02•1023 молекул. Отсюда находим массу одной молекулы:

m = 44,0/6,02•1023 = 7,31•10-23г.

П р и м е р  3   Определите объем, который займет азот массой 5,25 г при 26°С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт.ст.).  

Решение   Определяем количество N2, содержащееся в 5,25 г:  

ν = 5,25/28 = 0,1875 моль,      V0 = 0,1875•22,4 = 4,20 дм3.

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

V = P0V0 T/PT0 = 101,3•4,20•299/98,9•273 = 4,71 дм3.

З а д а ч и

1   Какова мольная масса следующих веществ: HNO3, Al(OH)3, Cr2O3, FeSO4, K2SO4, Na3PO4, NaCl, K2CO3? Определите число молей, содержащихся в 200 г каждого вещества.

2   Выразите в молях:  

а) 6,02•1024молекул метана;

б) 1,8•1028 атомов хлора;  

в) 3,01•1023молекул диоксида углерода;

г) 30,1•1025 молекул фосфина;

д) 19,6 г серной кислоты.

3   Сравните число молекул аммиака и диоксида углерода, содержащихся в каждом из этих веществ, взятых массой по 2 г.

4   Сколько молекул содержит водород объемом 2 см3(н.у.)?

5   Сколько молей диоксида углерода находится в воздухе объемом 100 м3

(н.у.),  если объемная доля диоксида углерода в воздухе составляет 0,03%?

6   Определите объем (н.у.), который займут водород, метан, оксид углерода (II), оксид азот а(II) и кислород, взятых массой по 1,0 г.

7   Сколько молей содержит любой газ объемом 1 м3 (н.у.)?

8   Какой объем (н.у.) займут газы: азот, кислород, оксид углерода(IY), оксид углерода(II), массы которых соответственно равны 56, 640, 110, 70 г?

9   Вычислите объем газа (н.у.), если при 91 °С и давлении 98642 Па газ занимает объем 608 см3.

10   При 25 °С и давлении 85312 Па газ занимает объем 820 см3. Вычислите объем газа (н.у.).

11   Вычислите объем газа (н.у.), если при 15 °С и давлении 95976 Па газ занимает объем 912 см3.

12   При 91 °С и давлении 98,7 кПа некоторый газ занимает объем 0,4 дм3. Вычислите объем газа (н.у.).

13   При 27 °С и давлении 720 мм рт.ст. объем газа равен 5 дм3. Какой объем займет этот газ при 39°С и давлении 104 кПа?

14    При 7 °С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0  кПа.  Каким станет давление,  если охладить сосуд до -33 °С?

15   Какой объем займет воздух при 0 °С и давлении 93,3 кПа, если при н.у. он занимает объем 773 см3?

Определение молекулярных масс веществ в газообразном состоянии

А  Определение молекулярной массы по плотности газа

П р и м е р  Плотность газа по воздуху равна1,17. Определите молекулярную массу газа.

Решение  Из  закона  Авогадро  следует,  что  при  одном  и  том  же  давлении  и  одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относятся как их мольные массы (М):

m1/m2 = M1/M2 = D

где D - относительная плотность первого газа по второму.

Следовательно, по условию задачи:

D = М1/М2= 1,17.

Средняя мольная масса воздуха М2 равна 29,0 г/моль. Тогда:

М1= 1,17•29,0 = 33,9 г/моль,

что соответствует молекулярной массе, равной 33,9 а.е.м.

П р и м е р   Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий объемный состав: 20,0 % О2; 79,0 % N2; 1,0 % Ar.

Решение  Поскольку  объемы  газов  пропорциональны  их  количествам (закон  Авогадро),  то среднюю мольную массу смеси можно выразить не только через моли, но и через объемы:

Мср = (М1V1+ M2V2+ M3V3)/(V1+ V2+ V3).

Возьмем100 дм3 смеси, тогда V(O2) = 20 дм3, V(N2) = 79 дм3, V(Ar) = = 1 дм3. Подставляя эти значения в формулу получим:

Мср= (32•20 + 28•79 + 40•1)/(20 + 79 + 1),

Мср= 28,9 г/моль.

Плотность по азоту получается делением средней мольной массы смеси на мольную массу азота:

DN2 = 28,9/28 = 1,03.

Б  Определение молекулярной массы газа по мольному объему

П р и м е р  Определите молекулярную массу газа, если при нормальных условиях газ массой 0,824 г занимает объем 0,260 дм3.

Решение  При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 дм3, νгаза= 0,26/22,4 = 0,0116 моль, а мольная масса равна

0,824/0,0116 = = 71 г/моль.

Следовательно, мольная масса газа равна71,0 г/моль, а его молекулярная масса71,0 а.е.м.

В  Определение молекулярной массы по уравнению Менделеева-Клапейрона

Уравнение  Менделеева-Клапейрона (уравнение  состояния  идеального  газа)  устанавливает соотношение массы (m, кг), температуры (Т, К), давления (Р, Па) и объема(V, м3) газа с его мольной массой (М, кг/моль):

PV = mRT/M

Где R - универсальная газовая постоянная, равная8,314 Дж/(моль•К). Пользуясь этим уравнением, можно вычислить любую из входящих в него величин, если известны остальные.

П р и м е р   Вычислите молекулярную массу бензола, зная, что масса600 см3 

его паров при 87 °С и давлении 83,2 кПа равна1,30 г.

Решение   Выразив данные задачи в единицах СИ (Р= 8,32•14 Па;                   V = = 6•10-4м3 ; m = 1,30•10-3кг; Т= 360 К) и, подставив их в уравнение, найдем:

М= 1,30•10-3•8,31•360/8,32•104•6•10-4 = = 78,0•10-3 кг/моль= 78,0 г/моль.

Молекулярная масса бензола равна78,0 а.е.м.

Задачи

16 Вычислите молекулярную массу газа, если относительная плотность его по воздуху равна1,45.

17  Вычислите молекулярные массы газов, если:

а) плотность газа по кислороду равна 0,50;

б) плотность газа по азоту равна 0,93.

18 Какие газы тяжелее, а какие легче воздуха и во сколько раз: CO2, NO2, CO, Cl2, NH3?

19  Определите плотность газовой смеси по водороду, если смесь состоит из кислорода и азота объемами 56 дм3 и 28 дм3 (н.у.) соответственно.

20  Чему равна плотность по водороду светильного газа, имеющего следующий объемный состав:

48 % H2, 32 % CH4, 5 % N2, 2 % CO2, 4 % C2H4, 9 % CO?

21  Для паров одноосновной органической кислоты предельного ряда D (возд) = 4. Найдите мольную массу кислоты и напишите ее формулу.

22  При некоторой температуре плотность по воздуху паров серы равна 6,62, а паров фосфора- 4,28. Из скольких атомов состоят молекулы серы и фосфора при этих условиях?

23  Масса газа объемом 0,001 м3 (н.у.) равна 0,0021 кг. Определите мольную массу газа и его плотность по воздуху.

24 Плотность этилена по кислороду равна 0,875. Определите молекулярную массу этилена.

25  Дана смесь диоксида углерода и кислорода объемом11,2 дм3. Плотность смеси по водороду равна8,25. Определите объемный состав смеси.

26 Определите плотность по водороду смеси гелия и кислорода объемами 300 дм3 и100 дм3 (н.у.) соответственно.

27  Найдите состав смеси кислорода и озона в массовых долях, если плотность по водороду этой смеси равна17,6.

28  Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет60%, а диоксида углерода- 40%.

29  Вычислите массу:

а) 2 дм3 Н2 при15 °С и давлении100,7 кПа(755 мм рт. ст.);

б) 1 м3 N2 при10 °С и давлении102,9 кПа (772 мм рт. ст.); в) 0,5м3

С12 при 20 °С и давлении 99,9 кПа (749,3 мм рт. ст.).

30  Определите объем, который займетN2 массой0,07 кг при 21 °С и давлении142 кПа(1065 мм рт. ст.).

31. Вычислите мольную массу ацетона, если масса его паров объемом500 см3

при 87°С и давлении 96 кПа(720 мм рт.ст) равна0,93 г.

32  Масса газа объемом624 см3 при17°С и давлении104 кПа(780 мм рт. ст.) равна1,56 г. Вычислите молекулярную массу газа.

33 Какой объем займет воздух массой1 кг при17 °С и давлении101325 Па?

34 Газометр вместимостью20 дм3 наполнен газом под давлением103,3 кПа(774,8 мм рт.ст.) при17 °С. Плотность этого газа по воздуху равна 0,4. Вычислите массу газа, находящегося в газометре.

35  Вычислите молекулярную массу хлора, если масса хлора объемом 250 см3

при0 °С и давлении 101325 Па равна 0,7924 г.

36  Масса колбы вместимостью750 см3 , наполненной при 27 °С кислородом, равна83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определите давление кислорода в колбе.

37 Вычислите массу воздуха объемом 1 м3 при17 °С и давлении 83,2 кПа(624 мм рт. ст.).

38 Вычислите при каком давлении азот массой 5 кг займет объем 50 дм3,если температура равна 500 °С.

39  В баллоне емкостью 40 м3 при давлении106640 Па находится диоксид углерода массой 77 кг. Вычислите температуру газа.

40  Баллон емкостью20 м3 содержит кислород массой 30 кг при температуре 20 °С. Определите давление газа в баллоне.

41. Масса  газа  объемом344 см3 при 42 °С  и  давлении102908 Па  равна 0,865 г.  Вычислите молекулярную массу газа.

42  Масса паров метанола объемом85,5 см3 при 91 °С и давлении102344 Па, 0925 г.  Вычислите молекулярную массу метанола.

43  Чему равно атмосферное давление на вершине Казбека, если при 0 °С масса1 дм3, взятого там воздуха, равна700 мг?

44  Определите объем:

а) водорода массой 20 г при 27 °С и давлении 740 мм рт. ст.;

б) азота массой 0,07 кг при 21 °С и давлении142 кПа (1065 мм рт.ст).

45  Вычислите массу:

а) водорода объемом 3 дм3 при 25 °С и давлении110,7 кПа (830 мм рт. ст.); б)

азота объемом 2 м3 при 30 °С и давлении 102,9 кПа(772 мм рт. ст.);

в) хлора объемом0,3 м3 при 20 °С и давлении 90,9 кПа (681,8 мм рт.ст. );

г) аммиака объемом 80 дм3 при 30 °С и давлении 98,66 кПа (740 мм рт.ст.).

46  Определите молекулярную массу вещества в газообразном состоянии, если известно, что масса вещества объемом 400 см3 при 360 К и давлении 93,2 кПа равна 0,35 г.

47  Определите мольные массы газов, если:

а) газ объемом 0,25 дм3 при 290 К и давлении106,4 кПа (800 мм рт.ст.) имеет массу 0,32 г;

б) газ объемом 1,56 дм3 при 290 К и давлении103,7 кПа (780 мм рт.ст.) имеет массу 2,96 г;

в) газ объемом2 дм3 (н.у.) имеет массу3,93 г.

48  Сколько дм3 диоксида углерода при 0 °С и давлении101325 Па образуется при сгорании угля массой 300 г? Какой объем воздуха для этого потребуется?

49  Плотность смеси кислорода и озона по водороду равна17. Определите массовую и объемную долю кислорода в смеси.

50  При н.у. 12 дм3 газовой смеси, состоящей из аммиака и оксида углерода (IY), имеют массу18 г. Вычислите объем каждого газа в смеси.

Расчеты по закону эквивалентов

Количество элемента или вещества, которое взаимодействует с 1 молем атомов водорода (1 г) или замещает это количество водорода в химических реакциях называется эквивалентом данного элемента или вещества.

Эквивалентной массой (Мэ) называется масса 1 эквивалента вещества.

П р и м е р  Определите эквивалент и эквивалентные массы брома, кислорода и азота в соединениях HBr, H2O, NH3.

Решение  В указанных соединениях с1 молем атомов водорода соединяется 1 моль атомов брома, 1/2  моль  атомов  кислорода  и1/3  моль  атомов  азота.  Следовательно,   эквиваленты брома, кислорода и азота равны соответственно 1 молю, 1/2 моля и 1/3 моля.

Исходя из мольных масс атомов этих элементов, найдем, что эквивалентная масса брома равна 79,9 г/моль, кислорода - 16•1/2 = 8 г/моль, азота- 14•1/3 = 4,67 г/моль.

Эквивалентную массу можно вычислить по составу соединения, если известны мольные массы (М):

1) Мэ (элемента): Мэ = А/В,

где А- атомная масса элемента, В- валентность элемента;

2) Мэ (оксида) = Мэ (элем.) + 8,

где 8 - эквивалентная масса кислорода;

3) Мэ (гидроксида) = М/n(он-),

Где n (он-) - число групп ОН-;

4) Мэ(кислоты) = М/n(н+),

где n(н+) число ионов Н+.

5) Мэ (соли) = М/nмеВме,

где nме- число атомов металла; Вме- валентность металла.

П р и м е р  Определите эквивалентные массы следующих веществ Al, Fe2O3, Ca(OH)2, H2SO4, CaCO3.

Решение  Мэ(Аl)= А/В= 27/3 = 9 г/моль; Мэ(Fe2O3) = 160/2•3 = = 26,7 г/моль; Мэ(Са(ОН)2) = 74/2 = 37 г/моль;

Мэ(Н2SO4) = 98/2 = 49 г/моль;

Мэ(СаСО3) = 100/1•2 = 50 г/моль;

Мэ(Al2(SO4)3) = 342/2•3= 342/6 = 57 г/моль.

П р и м е р Вычислите эквивалентную массу Н2SO4 в реакциях:

1) Н2SO4+ NaOH = NaHSO4+ H2O

2) H2SO4+ 2NaOH = Na2SO4+ H2O

Решение  Эквивалентная масса сложного вещества, как и эквивалентная масса элемента, могут иметь различные значения, и зависят от того в какую химическую реакцию вступает данное вещество.

Эквивалентная масса серной кислоты равна мольной массе, деленной на число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл. Следовательно, Мэ(Н2SO4) в реакции (1) равна98 г/моль, а в реакции (2) - 98/2 = = 49 г/моль.

При  решении  некоторых  задач,  содержащих  сведения  об  объемах  газообразных  веществ, целесообразно пользоваться значением эквивалентного объема (Vэ).

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентном газообразного вещества. Так для водорода при н.у. эквивалентный объем равен 22,4•1/2 = 11,2 дм3, для кислорода- 5,6 дм3.

Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

m1/ М э 1= m2/ М э 2.                        (1.4.1)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, тогда:

m/Мэ= V0/Vэ.                                    (1.4.2)

П р и м е р  При сгорании металла массой 5,00 г образуется оксид металла массой 9,44 г. Определите эквивалентную массу металла.

Решение   Из условия задачи следует что, масса кислорода равна разности 9,44 г- 5,00 г= 4,44 г.

Эквивалентная  масса  кислорода  равна 8,0 г/моль.  Подставляя  эти  значения  в  выражение (1.4.1) получим:

5,00/Мэ(Ме) = 4,44/8,0;  

Мз(Ме) = 5,00•8,0/4,44 = 9 г/моль.

П р и м е р  При окислении металла (II) массой 16,7 г образовался оксид массой 21,5 г. Вычислите эквивалентные массы: а) металла; б) его оксида. Чему равна мольная масса: в) металла; г) оксида металла?

Решение  m(O2) в оксиде составит: 21,54 - 16,74 = 4,80 г. В соответствии с законом эквивалентов получим:

16,74/Мэ(Ме) = 4,80/8,00,

Откуда:  Мэ(Ме) = 27,90 г/моль.

Эквивалентная масса оксида равна сумме эквивалентных масс металла и кислорода и составит 27,90 + 8,00 = 35,90 г/моль.

Мольная масса металла (II) равна произведению эквивалентной массы на валентность (2) и составит 27,90•2 = 55,80 г/моль. Мольная масса оксида металла (II) составит 55,8 + 16,0 = 71,8 г/моль.

П р и м е р  Из нитрата металла массой 7,27 г получается хлорид массой 5,22 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

Решение  Так как эквивалентная масса нитрата (хлорида) металла равна сумме эквивалентных масс металла (х) и кислотного остатка нитрата (хлорида), то по закону эквивалентов с учетом условия задачи получим:

7,27/5,22 = ( х+ 62)/( х+ 35,5).

Откуда:  х= 32,0 г/моль.

П р и м е р Из сульфата металла (II) массой 15,20 г получен гидроксид массой 9,00 г. Вычислите эквивалентную массу металла и определите формулу исходной соли.

Решение  С учетом условия задачи и уравнения (1.4.1) получим:

15,2/9,0 = (Мэ(Ме) + 48)/(Мэ(Ме) + 17).

Откуда:  Мэ(Ме) = 28 г/моль; М(Ме) = 28•2 = 56 г/моль.

Формула соли: FeSO4.

П р и м е р  В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентов, сколько в Аl(ОН)3 массой 312 г?

Решение  Мэ(Аl(ОН)3)  составляет1/3  его  мольной  массы,  то  есть

78/3  = 26  г/моль.

Следовательно, в 312 г Аl(ОН)3 содержится 312/26 = 12 эквивалентов.

Мэ(Са(ОН)2) составляет1/2 его мольной массы, то есть 37 г/моль. Отсюда, 12 эквивалентов составляют 37•12 = 444 г.

П р и м е р  На восстановление оксида металла (II) массой 7,09 г требуется водород объемом 2,24 дм3(н.у.). Вычислите эквивалентные массы оксида и металла. Чему равна мольная масса металла?

Решение  В соответствии с законом эквивалентов получим:

7,09/2,24 = Мэ(оксида)/11,20;  Мэ(оксида) = 35,45 г/моль.

Эквивалентная  масса  оксида  равна  сумме  эквивалентных  масс  металла  и  кислорода,  поэтому Мэ(Ме) составит 35,45 - 8,00 = 27,45 г/моль. Мольная масса металла (II) составит27,45•2 = 54,90 г/моль.

При определении эквивалентных масс различных веществ, например, по объему выделенного газа последний собирают над водой. Тогда следует учитывать парциальное давление газа.

Парциальным  давлением  газа  в  смеси  называется  давление,  которое  производил  бы  этот  газ, занимая при тех же физических условиях объем всей газовой смеси. Согласно закону парциальных давлений, общее давление смеси газов, не вступающих друг с другом в химическое взаимодействие,

равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь. Если газ собран над жидкостью, то при расчетах следует иметь в виду, что его давление является парциальным и равно разности общего давления газовой смеси и парциального давления пара жидкости.

П р и м е р   Какой объем займут при н.у. 120 см3 азота, собранного над водой при 20 С идавлении100 кПа (750 мм.рт.ст.)? Давление насыщенного пара воды при 20 °С равно 2,3 кПа.

Решение  Парциальное давление азота равно разности общего давления и парциального давления пара воды:

P N 2 = Р-  P H2 O= 100 - 2,3 = 97,7 кПа.

Обозначив искомый объем черезV0 и используя объединенное уравнение Бойля-Мариотта и Гей-Люссака, находим:

V0= РVT0/TP0= 97,7•120•273/293•101,3 = 108 см3.

Задачи

116  Вычислите эквивалент и эквивалентную массу фосфорной кислоты в реакциях образования:

а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.

117 Определите эквивалентные массы серы, фосфора и углерода в соединениях: H2S, P2O5,CO2.

118 Избытком гидроксида калия подействовали на растворы:

а) дигидрофосфата калия;

б) нитрата дигидроксовисмута (III).

Напишите уравнения реакций этих веществ с гидроксидом калия и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

119  Напишите  уравнения  реакций  гидроксида  желез а (III)  с  хлористоводородной (соляной) кислотой,  при  которых  образуется  следующие  соединения  железа:

а) хлорид  дигидроксожелеза;

б) дихлорид  гидроксожелеза;  

в)  трихлорид  железа.  

Вычислите  эквивалент  и  эквивалентную  массу гидроксида железа (III) в каждой из этих реакций.

120  Вычислите эквивалентную массу серной кислоты в реакциях образования: а) сульфата; б) гидросульфата.

121 Чему равен эквивалентный объем (н.у.) кислорода, водорода и хлора?

122  Определите эквивалентную массу серной кислоты, если известно, чтоH2SO4 массой 98 г реагирует с магнием массой 24 г, эквивалентная масса которого равна12 г/моль.

123  При сгорании магния массой 4,8 г образовался оксид массой 8,0 г. Определите эквивалентную массу магния.

124  При взаимодействии металла массой 2,20 г с водородом образовался гидрид массой2,52 г. Определите эквивалентную массу металла и напишите формулу гидрида.

125  Определите эквивалентные массы олова в его оксидах, массовая доля кислорода в которых составляет21,2 % и11,9 %.

126  Для реакции металла массой 0,44 г потребовался бром массой 3,91 г, эквивалентная масса которого равна 79,9 г/моль. Определите эквивалентную массу металла.

127  Массовая доля кислорода в оксиде свинца составляет 7,17 %. Определите эквивалентную массу свинца.

128  Массовая  доля  кальция  в  хлориде  составляет 36,1 %. Вычислите  эквивалентную  массу кальция, если эквивалентная масса хлора равна 35,5 г/моль.

129  Определите эквивалентную массу металла, если массовая доля серы в сульфиде составляет 22,15 %, а эквивалентная масса серы равна16 г/моль.

130  Одна и та же масса металла соединяется с кислородом массой 0,4 г и с одним из галогенов массой 4,0 г. Определите эквивалентную массу галогена.

131  Рассчитайте эквивалентную массу алюминия, если при сгорании его массой10,1 г образуется оксид массой 18,9 г.

132  На нейтрализацию щавелевой кислоты (HC2O4) массой 1,206 г потребовалось KOH массой 1,502 г, эквивалентная масса которого равна 56 г/моль. Вычислите эквивалентную массу кислоты.

133  На нейтрализацию гидроксида массой 3,08 г израсходована хлористоводородная кислота массой 3,04 г. Вычислите эквивалентную массу гидроксида.

134  На нейтрализацию ортофосфорной кислоты массой 14,7 г израсходован NaОH, массой 12,0 г. Вычислите  эквивалентную  массу  и  основность  ортофосфорной  кислоты.  Напишите  уравнение соответствующей реакции.

135  На нейтрализацию фосфористой кислоты(H3PO3) массой 8,2 г израсходован KOH массой 11,2 г. Вычислите эквивалентную массу и основность фосфористой кислоты. Напишите уравнение реакции.

136  На нейтрализацию кислоты массой 2,45 г израсходован NaOH массой 2,00 г. Определите эквивалентную массу кислоты.

137  В оксиде металла (I) массой 1,57 г содержится металл массой 1,30 г. Вычислите эквивалентную массу металла и его оксида.

138  Вычислите атомную массу металла (II) и определите какой это металл, если данный металл массой8,34 г окисляется кислородом объемом 0,68 дм3

(н.у.).

139  При разложении оксида металла массой 0,464 г получен металл массой0,432 г. Определите эквивалентную массу металла.

140  Из металла массой 1,25 г получается нитрат массой 5,22 г. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

141  При взаимодействии алюминия массой 0,32 г и цинка массой 1,16 г с кислотой выделяется одинаковый  объем  водорода.  Определите  эквивалентную  массу  цинка,  если  эквивалентная  масса алюминия равна 9 г/моль.

142  Из хлорида металла массой 20,8 г получается сульфат этого металла массой 23,3 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

143  Из нитрата металла массой 2,62 г получается сульфат этого металла массой 2,33 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

144  Из иодида металла массой 1,50 г получается нитрат этого металла массой 0,85 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

145  Из  сульфата  металла  массой 1,71 г  получается  гидроксид  этого  металла  массой 0,78 г.  Вычислите эквивалентную массу металла.

146  Из  хлорида  металла  массой 1,36 г  получается  гидроксид  этого  металла  массой 0,99 г.  Вычислите эквивалентную массу металла.

147  Из нитрата металла массой 1,70 г получается иодид этого металла массой2,35 г. Вычислите эквивалентную массу металла.

148  При взаимодействии металла массой1,28 г с водой выделился водород объемом380 см3, измеренный при 21 °С и давлении 104,5 кПа(784 мм рт.ст.). Рассчитайте эквивалентную массу металла.

149  Какой объем водорода(н.у.) потребуется для восстановления оксида металла массой112 г, если массовая доля металла в оксиде составляет 71,43 %? Определите эквивалентную массу металла.

150  Эквивалентная масса металла равна 23 г/моль. Определите массу металла, которую нужно взять для выделения из кислоты водорода объемом135,6 см3(н.у.).

151  Вычислите эквивалентную массу металла, если металл массой 0,5 г вытесняет из кислоты водород объемом 184 см3, измеренный при 21 °С и давлении 101325 Па.

152  Вычислите эквивалентную массу металла, если металл (II) массой 1,37 г вытесняет из кислоты водород объемом 0,5 дм3, измеренный при 18 °С и давлении101325 Па.

153  Определите эквивалентную и атомную массы металла (II), если при реакции металла массой 0,53 г с HCl получен H2 объемом 520 см3

при 16 °С и давлении 748 мм рт. ст. Давление насыщенного водяного пара при данной температуре равно13,5 мм рт. ст.

154  Металл (II) массой 0,604 г вытеснил из кислоты водород объемом 581 см3, измеренный при 18 С  и  давлении 105,6 кПа  и  собранный  над  водой.  Давление  насыщенного  пара  воды  при  данной температуре равно2,1 кПа. Рассчитайте атомную массу металла.

155  В газометре над водой находится О2 объемом7,4 дм3 при 296 К и давлении 104,1 кПа(781 мм рт.ст.). Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 2,8 кПа(21 мм рт.ст.). Какой объем (н.у.) займет находящий в газометре кислород?

Вывод химических формул и расчеты по уравнениям реакций

Формулы веществ показывают, какие элементы и в каком количестве входят в состав вещества. Различают формулы простейшие и молекулярные. Простейшая формула выражает наиболее простой возможный атомный состав молекул вещества, соответствующий отношениям масс между элементами,

образующими  данное  вещество.  Молекулярная  формула  показывает  действительное  число  атомов каждого элемента в молекуле (для веществ молекулярного строения).

Для  вывода  простейшей  формулы  вещества  достаточно  знать  его  состав  и  атомные  массы образующих данное вещество элементов.

П р и м е р  Определите формулу оксида хрома, содержащего 68,4 % хрома.

Решение  Обозначим  числа  атомов  хрома  и  кислорода  в  простейшей  формуле  оксида  хрома соответственно через x и y. Формула оксида CrхOy. Содержание кислорода в оксиде хрома 31,6 %.

Тогда:

x : y = 68,4/52 : 31,6/16 = 1,32 : 1,98.

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим полученные числа на меньшее число:

x : y = 1,32/1,32 : 1,98/1,32 = 1 : 1,5,

а затем умножим обе величины последнего отношения на два:

x : y = 2 : 3.

Таким образом, простейшая формула оксида хрома Cr2O3.

П р и м е р  При полном сжигании некоторого вещества массой 2,66 г образовались СО2 и SO2 массами 1,54 г и 4 ,48 г соответственно. Найдите простейшую формулу вещества.

Решение  Состав продуктов горения показывает, что вещество содержало углерод и серу. Кроме этих двух элементов, в состав его мог входить и кислород. Массу углерода, входившего в состав вещества, найдем по массе образовавшегося СО2. Мольная масса СО2 равна44 г/моль, при этом в1 моле СО2 содержится 12 г углерода. Найдем массу углерода m, содержащуюся в 1,54 г СО2:

44/12 = 1,54/m; m = 12•1,54/44 = 0,42 г.

Вычисляя аналогично массу серы, содержащуюся в 4,48 г SO2, получаем 2,24 г. Так как масса серы и углерода равна 2,66 г, то это вещество не содержит кислорода и формула вещества СхSy:

х :y = 0,42/12 : 2,24/32 = 0,035 : 0,070 = 1 : 2.

Следовательно, простейшая формула вещества СS2.

Для нахождения молекулярной формулы вещества необходимо, кроме состава вещества, знать его молекулярную массу.

П р и м е р  Газообразное соединение азота с водородом содержит 12,5 % (масс.) водорода. Плотность соединения по водороду равна 16. Найдите молекулярную формулу соединения.

Решение  Искомая формула вещества NхHу:

x : y = 87,5/14 : 12,5/1 = 6,25 : 12,5 = 1 : 2.

Простейшая формула соединения NH2. Этой формуле отвечает молекулярная масса, равная 16 а.е.м. Истинную молекулярную массу соединения найдем, исходя из его плотности по водороду:

М= 2•16 = 32 а.е.м.

Следовательно, формула вещества N2Н4.

П р и м е р   При прокаливании кристаллогидрата сульфата цинка массой 2,87 г его масса уменьшилась на 1,26 г. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение  При прокаливании происходит разложение кристаллогидрата:

П  р  и  м  е  р  Найдите  массу  серной  кислоты,  необходимую  для  полной  нейтрализации гидроксида натрия массой 20 г.

Решение  Уравнение реакции:

H2SO4+ 2NaOH = Na2SO4+ 2Н2О.

М(H2SO4) = 98 г/моль; М(NaOH) = 40 г/моль.

По условию: ν(NaOH) = 20/40 = 0,5 моль. Согласно уравнению реакции 1 моль H2SO4 реагирует с 2 молями NaОH, с 0,5 моль NaOH реагирует 0,25 моль H2SO4 или 0,25•98 = 24,5 г.

П р и м е р  В токе хлора сожгли смесь медных и железных опилок массой1,76 г; в результате чего  получилась  смесь  хлоридов  металлов  массой 4,60 г.  Рассчитайте  массу  меди,  вступившей  в реакцию.

Решение  Реакции протекают по схемам:

1) Cu + Cl2= CuCl2

2) 2Fe + 3Cl2= 2FeCl3

М(Cu) = 64 г/моль; М(Fe) = 56 г/моль; М(CuCl2) = 135 г/моль;

М(FeCl3) = 162,5 г/моль.

Обозначим содержание меди в смеси через х г. Тогда содержание железа в смеси составит (1,76 - х) г. Из уравнений (1,2) следует, что масса образующегося хлорида меди (II) "а" составит а= 135х/64 г, масса хлорида железа (III) "b" составит b = (1,76 - х)•162,5/56 г.

По условию задачи масса смеси хлоридов меди (II) и железа (III), т.е.  а+ b = 4,60 г. Отсюда 135х/64 + 162,5• (1,76 - х)/56 = 4,60.

Следовательно, х= 0,63 , то есть масса меди 0,63 г.

П р и м е р   При обработке смеси гидроксида и гидрокарбоната калия избытком раствора соляной кислоты образовался хлорид калия массой 22,35 г и выделился газ объемом 4,48 дм3 (н.у.). Рассчитайте состав исходной смеси(ω, %).

Решение  Уравнения реакций:

1) KHCO3+ HCl = KCl + H2O + CO2↑

2) KOH + HCl = KCl + H2O

M(KHCO3) = 100 г/моль; М(KCl) = 74,5 г/моль;

М(KOH) = 56 г/моль.

По условию задачи объем газа (CO2) по реакции (1) равен 4,48 дм3 или 0,2 моль. Тогда из уравнения реакции (1) следует, что исходное количество в смеси гидрокарбоната калия составляет 0,2 моль или 0,2•100 = 20 г и образуется такое же количество 0,2 моль KCl или 0,2•74,5 = 14,9 г.

Зная общую массу KСl, образующегося в результате реакций (1 и 2) можно определить массу КСl,  образующуюся по реакции (2). Она составит 22,35 - 14,9 = 7,45 г или 7,45/74,5 = 0,1 моль. На образование 0,1 моль КСl по реакции (2) потребуется такое же количество КОН, то есть 0,1 моль или 0,1•56 = 5,60 г. Следовательно, содержание исходных компонентов в смеси составит:

5,6•100/25,6 = 21,9 % КОН и 20,0•100/25,6 = 78,1 % KHCO3.

Задачи

51  При разложении карбоната металла (II) массой 21,0 г выделился СО2 объемом 5,6 дм3(н.у.).  Установите формулу соли.

52  Найдите формулы соединений, имеющих состав в массовых долях процента: а) серы- 40 и кислорода- 60; б) железа- 70 и кислорода- 30; в) хрома- 68,4 и кислорода - 31,6; г) калия- 44,9; серы- 18,4 и кислорода- 36,7; д) водорода- 13,05; кислорода- 34,78 и углерода- 52,17; е) магния- 21,83;

фосфора- 27,85 и кислорода- 50,32.

53  Определите формулы соединений, имеющих состав в массовых долях процента: а) калия- 26,53; хрома- 35,35 и кислорода- 38,12; б) цинка- 47,8 и хлора- 52,2; в) серебра- 63,53; азота- 8,24 и кислорода- 28,23; г) углерода- 93,7; водорода- 6,3.

54  Определите простейшие формулы минералов, имеющих состав в массовых долях процента: а) меди- 34,6; железа- 30,4; серы- 35,0; б) кальция- 29,4; серы- 23,5; кислорода- 47,1; в) кальция- 40,0; углерода- 12,0; кислорода- 48,0; г) натрия- 32,9; алюминия- 12,9; фтора- 54,2.

55  Установите формулы: а) оксида ванадия, если оксид массой 2,73 г содержит металл массой 1,53 г: б) оксида ртути, если при полном разложении его массой 27 г выделяется кислород объемом 1,4 дм3(н.у.)?

56  Установите формулу вещества, состоящего из углерода, водорода и кислорода в отношении

масс соответственно 6 : 1 : 8, если плотность паров его по воздуху равна 2,07.

57  Определите формулу соединения, имеющего состав в массовых долях процента металла- 38,71; фосфора- 20,00; кислорода- 41,29.

58  Найдите формулу соединения с мольной массой 63 г/моль, имеющего состав в массовых долях процента: водорода- 1,59; азота- 22,21 и кислорода- 76,20.

59  Установите  формулу  соединения (М= 142 г/моль), имеющего  состав  в  массовых  долях процента: серы- 22,55; кислорода- 45,02 и натрия- 32,43.

60  Найдите формулу соединения (М= 84 г/моль), имеющего состав в массовых долях процента: магния- 28,5; углерода- 14,3; кислорода- 57,2.

61  Найдите формулу соединения (М= 136 г/моль), имеющего состав в массовых долях процента: кальция- 29,40; водорода- 0,74; фосфора- 22,80; кислорода- 47,06.

62  Установите  формулу  соединения (М= 102 г/моль), имеющего  состав  в  массовых  долях

процента: алюминий- 52,9; кислород- 47,1.

63  При сжигании в кислороде вещества массой3,4 г образовались азот и вода массой 2,8 г и5,4 г соответственно. Установите формулу вещества.

64. Найдите формулу соединения (М= 310 г/моль), имеющего состав в массовых долях процента: кальция- 38,75; фосфора- 20,00; кислорода- 41,25.

65  Найдите формулу углеводорода, имеющего состав в массовых долях процента: углерода- 82,76; водорода- 17,24. В газообразном состоянии углеводород объемом 1,12 дм3 (н.у.) имеет массу 2,9 г.

66  Найдите формулу соединения бора с водородом (борана), имеющего состав в массовых долях процента: бора- 78,2; водорода- 21,8; если масса 1 дм3

этого газа равна массе1 дм3 азота(н.у.).

67  Найдите формулу вещества, имеющего состав в массовых долях процента: углерода - 93,75;  водорода- 6,25. Плотность этого вещества по воздуху равна 4,41.

68  Найдите формулу вещества, если его плотность по водороду равна49,5; а состав выражается в массовых долях процента: углерода- 12,12; кислорода- 16,16; хлора- 71,72.

69  При  сгорании  углеводорода  массой 4,3 г  образовался  диоксид  углерода  массой 13,2 г. Плотность пара углеводорода по водороду равна 43. Какова формула углеводорода?

70  При полном сгорании соединения серы с водородом образуется вода и диоксид серы массами 3,6 г и12,8 г соответственно. Установите формулу исходного вещества.

71  Какова формула кремневодорода (силана), если известно, что при сжигании его массой 6,2 г образуется диоксид кремния массой 12,0 г? Плотность кремневодорода по воздуху равна 2,14.

72  При полном сгорании органического вещества массой 13,8 г образовались диоксид углерода и вода массами 26,4 г и 16,2 г соответственно. Плотность пара этого вещества по водороду равна 23. Определите формулу вещества.

73  При сжигании неизвестного вещества массой 5,4 г в кислороде образовались азот, диоксид углерода и вода массами 2,8 г; 8,8 г; 1,8 г соответственно. Определите формулу вещества, если его мольная масса равна 27 г/моль.

74  Массовые  доли  оксидов  натрия,  кальция  и  кремния (IV) в  оконном  стекле  составляют соответственно13,0; 11,7 и75,3 %. Каким мольным отношением этих оксидов выражается состав стекла?

75  Установите формулу кристаллогидрата сульфата натрия, если потеря массы при прокаливании составляет 55,91 % от массы кристаллогидрата.

76  Установите формулу кристаллогидрата хлорида бария, если при прокаливании соли массой 36,6 г потеря в массе составила 5,4 г.

77  Найдите формулу кристаллогидрата сульфата железа (II), если при прокаливании соли массой 2,78 г потеря в массе составила 1,26 г.

78  Остаток после прокаливания кристаллогидрата сульфата меди (II) массой 25 г составил 16 г.  Установите формулу кристаллогидрата.

79  При обезвоживании кристаллогидрата хлорида меди (II) массой 1,197 г потеря в массе составила 0,252 г. Установите формулу кристаллогидрата.

80  Найдите формулу кристаллогидрата хлорида кальция, если при прокаливании его массой 5,88 г выделилась вода массой 1,44 г.

81  Найдите формулу кристаллогидрата карбоната натрия, если при прокаливании его массой 14,3 г образуется карбонат натрия массой 5,3 г.

82  В состав алюмокалиевых квасцов входит кристаллизационная вода с массовой долей 45,5 %.  Вычислите, сколько молей воды приходится на один моль KAl(SO4)2.

83  Определите формулу кристаллогидрата, в котором массовые доли эле-ментов составляют: магния - 9,8 %; серы- 13,0 %; кислорода- 26,0 %; воды- 51,2 %.

84  Установите  формулу  кристаллогидрата,  состав  которого  выражается  в  массовых  долях процента: железа- 20,14; серы- 11,51; кислорода- 63,35; водорода- 5,00.

85 Найдите формулу кристаллической соды, имеющей состав в массовых долях процента: натрия-  16,08; углерода- 4,20; кислорода- 72,72; водорода- 7,00.

86  Установите  формулу  кристаллогидрата  сульфата  кальция,  если  при  прокаливании кристаллогидрата массой 1,72 г потеря массы составила 0,36 г.

87  В азотной кислоте растворили гидроксид цинка массой 1,98 г и из полученного раствора выкристаллизовали кристаллогидрат соли массой 5,94 г. Установите формулу этого кристаллогидрата.

88  Определите формулу карналлитаx KCl•yMgCl2•zH2O, если известно, что при прокаливании 5,55  г его масса уменьшилась на 2,16 г; а при прокаливании осадка полученного действием раствора щелочи на раствор, содержащий столько же соли, потери составляют 0,36 г.

89  В состав соединения входят углерод, водород, хлор и сера. При сжигании этого вещества массой 1,59 г  образуется  диоксид  углерода  и  вода  массами 1,76 г  и 0,72 г  соответственно.  При растворении этого вещества массой 0,477 г и добавлении к раствору нитрата серебра образуется осадок массой 0,861 г. Мольная масса вещества равна 159 г/моль. Установите формулу вещества.

90  Определите  формулу  двойного  сульфата  железа (III) и  аммония,  если  известно,  что  при растворении  его  массой 19,28 г  в  воде  и  последующем  добавлении  избытка  концентрированного раствора NaOH выделяется газ объемом 896 см3(н.у.) и образуется бурый осадок, при прокаливании которого масса остатка составляет 3,20 г.

91  Определите формулу соединения, в котором массовые доли элементов составляют: металла- 28 %; серы- 24 %; кислорода- 48 %.

92  Природный кристаллогидрат содержит кристаллизационную воду и соль с массовыми долями 56 % и44 % соответственно. Выведите формулу кристаллогидрата, если известно, что соль, входящая в состав кристаллогидрата окрашивает пламя в желтый цвет и с раствором хлорида бария образует белый,  нерастворимый в воде и кислотах, осадок.

93  Вычислите объем водорода (н.у.), который выделится при взаимодействии алюминия массой 2,7 г с раствором, содержащим КОН массой 20 г.

94  При взаимодействии металла (II) массой 6,85 г с водой выделился водород объемом 1,12 дм3 (н.у.). Определите металл.

95  К раствору, содержащему сульфат железа (III) массой 40 г, прибавили раствор, содержащий NаОН массой 24 г. Какова масса образовавшегося осадка?

96  Какую  массу  карбоната  кальция  следует  взять,  чтобы  полученным  при  его  разложении диоксидом углерода наполнить баллон емкостью 40 дм3

при 188 К и давлении 101,3 кПа?

97  Бертолетова соль при нагревании разлагается с образованием хлорида калия и кислорода. Какой объем кислорода при 0 °С и давлении 101325 Па можно получить из одного моля бертолетовой соли?

98  Определите массу соли, образующейся при взаимодействии оксида кальция массой14 г с раствором, содержащим азотную кислоту массой 35 г.

99  К раствору, содержащему хлорид кальция массой 0,22 г, прибавили раствор, содержащий нитрат серебра массой 2,00 г. Какова масса образовавшегося осадка? Какие вещества будут находиться в растворе?

100  При действии соляной кислотой на неизвестный металл массой22,40 г образуется хлорид металла (II) и выделяется газ объемом 8,96 дм3(н.у.). Определите неизвестный металл.

101  Вычислите содержание примесей в массовых долях процента в известняке, если при полном прокаливании его массой 100 г выделился диоксид углерода объемом 20 дм3(н.у.).

102  Какая  масса  алюминия  потребуется  для  получения  водорода,  необходимого  для восстановления оксида меди (II), получающегося при термическом разложении малахита массой 6,66 г?

103  На восстановление оксида неизвестного металла (III) массой 3,2 г потребовался водород объемом 1,344 дм3(н.у.). Металл потом растворили в избытке раствора соляной кислоты, при этом выделился  водород  объемом 0,896  дм3(н.у.).  Определите  металл  и  напишите  уравнения соответствующих реакций.

104  При  взаимодействии  галогенида  кальция  массой 0,200 г  с  раствором  нитрата  серебра образовался галогенид серебра массой 0,376 г. Определите, какая соль кальция была использована.

105  Смесь хлоридов натрия и калия массой 0,245 г растворили в воде и на полученный раствор подействовали раствором нитрата серебра. В результате реакции образовался осадок массой 0,570 г.  Вычислите массовые доли (%) хлоридов натрия и калия в смеси.

106  Смесь фторидов натрия и лития массой 4 г обработали при нагревании концентрированной серной кислотой. При этом получили смесь сульфатов металлов массой 8 г. Определите содержание солей в исходной смеси в массовых долях процента.

107  Определите состав смеси (ω, %) NaHCO3, Na2CO3, NaCl, если при нагревании ее массой 10 г выделяется газ объемом 0,672 дм3 (н.у.), а при взаимодействии с соляной кислотой такой же массы смеси выделяется газ объемом 2,016 дм3(н.у.).

108  Определите  состав  смеси (ω, %),  образующейся  при  взаимодействии  порошкообразного алюминия массой 27 г с оксидом железа (III) массой 64 г.

109  После добавления хлорида бария в раствор, содержащий смесь сульфатов натрия и калия массой1,00 г, образовался сульфат бария массой 1,49 г. В каком соотношении смешаны сульфаты натрия и калия?

110  К водному раствору сульфатов алюминия и натрия массой 9,68 г добавили избыток раствора нитрата бария, при этом выпал осадок массой 18,64 г. Вычислите массу сульфатов алюминия и натрия в исходной смеси.

111  При взаимодействии сплава цинка и магния массой 20 г с избытком раствора серной кислоты образовалась смесь сульфатов данных металлов массой 69 г. Определите состав сплава в массовых долях процента.

112  Сплав  алюминия  и  магния  массой 3,00 г  смешивают  с  избытком  оксида  хрома (III) и поджигают. В результате образуется хром массой 5,55 г. Определите состав исходной смеси (ω, %).

113  Смесь угарного и углекислого газов объемом 1 дм3 (н.у.) имеет массу 1,43 г. Определите состав смеси в объемных долях (%).

114  Какая масса известняка, содержащего карбонат кальция (ω= 90 %) потребуется для получения 10 т негашеной извести?

115  При обработке раствором NaOH смеси алюминия и оксида алюминия массой 3,90 г выделился газ объемом 840 см3 (н.у.). Определите состав смеси (ω, %).