34.08 Смеси

1) 4Al(NO₃)₃ = 2Al₂O₃ + 12NO₂ + 3O₂

Твердый остаток состоит из нитрата алюминия и оксида алюминия.
К части твердого остатка добавили карбонат натрия, из двух веществ в твердом остатке карбонат натрия будет реагировать только с нитратом алюминия

2) 2Al(NO₃)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃ + 3CO₂ + 6NaNO₃

n (Na₂CO₃) = (0,15*663,6) / 106 =  99,54 / 106 = 0,94 моль
Концентрация Na₂CO₃ уменьшилась в 1,5 раза, то есть стала 10%.
0,1 = m NaCO_{3 ост.} / m р-ра после 2 реакции
Пусть n Al(NO₃)₃ – х моль, тогда
m NaCO_{3 ост.} = (0,94 – 1,5х) *106
m р-ра после 2 реакции = m _{1 ч.остатка} + m NaCO₃ p-pa – m Al(OH)₃ – m CO₂ = 73,2 + 663,6 – 78х – 66х
Составим и решим уравнение:
0,1 = (0,94 – 1,5х) *106 / (73,2 + 663,6 – 78х – 66х)
х = 0,2
m Al(NO₃)₃ = 0,2 * 213 = 42,6 г
m Al₂O₃ = 73,2 – 42,6 = 30,6 г
W Al₂O₃ = 30,6 / 73,2 * 100% = 42%
массовые доли нитрата алюминия и оксида алюминия будут одинаковыми во всех частях, так как они взяты из одной смеси

3) Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

m H₂SO₄ = 245 * 0,2 = 49 г
n H₂SO₄  = 49 / 98 = 0,5 моль
m Al₂O₃ = 0,42 * 24,4 = 10,248 г
n Al₂O₃ = 10,248 / 102 = 0,1 моль
По уравнению реакции:
n H₂SO_{4 проеаг.} = 3 * n Al₂O₃ = 3 * 0,1 = 0,3 моль
n H₂SO_{4 ост.} = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль
m _{кон. р-ра} = m H₂SO_{4 р-ра} + m _{2 ч.остатка}  = 245 + 24,4 = 269,4 г
W H₂SO₄ = 19,6/269,4 * 100% = 7,28%
Ответ: 7,28%

 

1) 2NaHCO₃ ^__> Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O 

2) Na₂CO₃ + 2HCl ^__> 2NaCl + CO_{2 +} H₂O 

3) NaHCO₃ + HCl ^__> NaCl + CO₂ + H₂O 

1. n(NaHCO₃) и n(Na₂CO₃)

m(NaHCO₃)₍₁₎ + m(Na₂CO₃)₍₁₎ = 63,2г 
Пусть m(NaHCO₃)₍₁₎ = y г, а m (Na₂CO₃)₍₁₎ = x г, тогда x+y = 63,2 г =>. x = 63,2 - у 
M(Na₂CO₃) = 106г/моль 
М(NaHCO3) = 84 г/моль 
m(C) в Na₂CO₃₍₁₎ = 12/106 * x 
m(C) в NaHCO₃₍₁₎ = 12/84 * y 
m(C) 1 общее = 12/106 * x + 12/84 * y 
m(H) в NaHCO₃₍₁₎ = 1/84 * y
m (C) : m (H) = 16,8 
(12/106 * x + 12/84 * y) : 1/84 * y = 16,8 
А также x + y = 63,2 => x= 63,2 - y 
6/53 * (63,2 -y) + 1/7 * у = 0,2 у 
у= 42 г значит x = 63,2 - 42 = 21,2г 
n(NaHCO₃)₍₁₎ = 42/84 ‎ = 0,5 моль 
n(Na₂CO₃)₍₁₎ = 21.2 / 106 = 0,2 моль 
n(NaHCO₃)₍₁₎ = n(NaHCO₃)₍₃₎ = 0,5 моль 
n(Na₂CO₃)₍₁₎ = n(Na₂CO₃)₍₂₎ = 0,2 моль 

2. Расствор HCl

n(HCl)₍₂₎= 2 * 0,2 ‎ = 0,4 моль 
n (HCl)₍₃₎ = 0,5 моль 
n (HCl) общее = 0,4 + 0,5 = 0,9 моль 
M (HCl) = 36,5 г/моль 
В 20% растворе 20г HCl на 100г раствора 
n(HCl) в 100г 20% раствора = 20/36,5 ‎ = 0,548моль 
Составим пропорцию 
0,9 моль : m (р-ра) = 0,548 моль : 100, тогда 
m р-ра HCl = 164 г 

3. Масса NaCl 

m (NaCl)₍₂₎ = 2*0,2‎ = 0,4моль 
m (NaCl)₍₃₎ = 0,5 моль 
m (NaCl)общее = 0,9 моль 
m (NaCl)= 0,9*58,5‎ = 52,65г 

4. Масса CO2 

n(CO₂)₍₁₎ = 0,5/2‎ = 0,25моль 
n(CO₂)₍₂₎= 0,2 моль 
n(CO₂)₍₃₎ = 0,5 моль 
n(CO₂)общее = 0,95 моль 
m(CO₂) = 44*0,95=41,8 г 

5. Конечный расствор

m конечного раствора= m твердого остатка + m(HCl) - m(CO₂)общее = 63,2+164-41,8= 185,4 г 
W(NaCl)в конечном растворе= 52,65 * 100 / 185,4= 28,4 %

Смесь представлена магнием (основной металл) и алюминием (амфотерный металл), следовательно алюминий может реагировать как с кислотами, так и с щелочами. То есть при обработке избытком раствора гидроксида калия в реакцию будут вступать только алюминиевые опилки. 

Напишем уравнения реакций: 

1) 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

2) Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

3) 2Al + 2KOH + 6H₂O = 2K[Al(OH)₄] + 3H₂

По условию общий объем выделившихся газов в реакциях 1 и 2 равен 11,2 л. Объем выделившегося водорода в реакции 3 равен 6,72 л. Зная объем газа, мы можем вычислить количество вещества водорода (равно отношению объема к молярному объему) , а далее вычислить количество вещества алюминия, исходя из уравнения реакции: 

n(H₂) = 6,72/22,4= 0,3 моль

отсюда, n(Аl)=n(H₂)/1,5=0,2 моль , так как алюминия в реакцию вступает в 1,5 раза меньше, чем водорода.

Зная количество вещества алюминия мы может найти его массу: m(Al)= n(Al)* M(Al)= 0,2*27= 5,4 граммов. Теперь мы знаем сколько составляет в смеси масса алюминиевых опилок.

Вернемся к реакциям 1 и 2. Зная количество вещества алюминия можем найти сколько выделилось водорода в реакции 1:

n(H₂)=n(Al)*1,5= 0,3 моль

Вычислим объем выделившегося водорода в реакции 1: V(H_{2 в реакции 1})= 0,3*22,4=6,72 литра. 

Так как общий объем выделившихся газов в реакциях 1 и 2 равен 11,2 литра и, зная,что в первой реакции выделилось 6,72 литра газа, мы можем найти объем выделившегося газа в реакции 2, его объем равен=11,2-6,72= 4,48 литра. Зная объем газа, мы можем вычислить количество вещества водорода (равно отношению объема к молярному объему) , а далее вычислить количество вещества магния, исходя из уравнения реакции:

n(H₂)=4,48/22,4=0,2 моль

Исходя по уравнению реакции, водорода образуется столько же, сколько тратится магния, то есть n(Mg)=n(H₂)=0,2 моль.

Найдем исходную массу магния в смеси:

m(Mg)=n(Mg)*M(Mg)= 0,2*24= 4,8 граммов

Зная массы компонентов смеси, найдем общую массу смеси: m(смеси)=m(Al)+m(Mg)=5,4+4,8=10,2 грамма.

Найдем массовую долю магния в смеси, для этого массу магния поделим на массу смеси и умножим на 100%:

ω(Mg) =m(Mg)/m(смеси) *100%= 4,8/10,2 *100% = 47,1%

Ответ: ω(Mg)=47,1%

Смесь представлена магнием (основной металл) и цинком (амфотерный металл), следовательно цинк может реагировать как с кислотами, так и с щелочами. То есть при обработке избытком раствора гидроксида калия в реакцию будут вступать только цинковые опилки.
Напишем уравнения реакций:
1) Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂
2) Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂
3) Zn + 2NaOH + 2H2O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂
По условию общий объем выделившихся газов в реакциях 1 и 2 равен 22,4 л.
Объем выделившегося водорода в реакции 3 равен 13,44 л. Зная объем газа, мы можем вычислить количество вещества водорода (равно отношению объема к молярному объему) , а далее вычислить количество вещества цинка, исходя из уравнения реакции:
n(H2) = 13,44/22,4= 0,6 моль
отсюда, n(Zn)=n(H2)=0,6 моль , так как цинка в реакцию вступает столько же,сколько образуется водорода.
Зная количество вещества цинка мы можем найти его массу: m(Zn)= n(Zn)* M(Zn)= 0,6×65= 39 граммов. Теперь мы знаем сколько составляет в смеси масса цинковых опилок.

Вернемся к реакциям 1 и 2.
Зная количество вещества цинка можем найти сколько выделилось водорода в реакции 1:
n(H₂)=n(Zn)= 0,6 моль
Вычислим объем выделившегося водорода в реакции 1: V(H₂) в реакции 1: n(H₂)×Vm= 0,6*22,4=13,44 литра.
Так как общий объем выделившихся газов в реакциях 1 и 2 равен 22,4 литра и, зная,что в первой реакции выделилось 13,44 литра газа, мы можем найти объем выделившегося газа в реакции 2, его объем равен= 22,4-13,44= 8,96 литра. Зная объем газа, мы можем вычислить количество вещества водорода (равно отношению объема к молярному объему) , а далее вычислить количество вещества магния, исходя из уравнения реакции:
n(H₂)=8,96/22,4=0,4 моль
По уравнению реакции, водорода образуется столько же, сколько тратится магния, то есть n(Mg)=n(H₂)=0,4 моль.
Найдем исходную массу магния в смеси:
m(Mg)=n(Mg)*M(Mg)= 0,4*24= 9,6 граммов
Зная массы компонентов смеси, найдем общую массу смеси: m(смеси)=m(Zn)+m(Mg)=9,6+39= 48,6 грамма.
Найдем массовую долю магния в смеси, для этого массу магния поделим на массу смеси и умножим на 100%:
ω(Mg) =m(Mg)/m(смеси) *100%= 9,6/48,6 *100% =19,8%
Ответ: ω(Mg) = 19,8%

Напишем уравнение реакции:
1) (NH₄)₂SO₄ + Ca(OH)₂ = 2NH₃ + 2H₂O + CaSO₄

Чтобы найти объем раствора серной кислоты найдем количество вещества аммиака. Для это нам необходимо вычислить количество вещества сульфата аммония и гидроксида кальция, определить меньшее количество вещества и , исходя из уравнения реакции, вычислить количество вещества аммиака:
n((NH₄)₂SO₄)=m((NH₄)₂SO₄)/M((NH₄)₂SO₄)= 26,4/132= 0,2 моль
n(Ca(OH)₂)= m(Ca(OH)₂)/М(Ca(OH)₂)= 37/74=0,5 моль
В реакцию вступает 0,2 моль сульфата аммония и 0,5 моль гидроксида кальция, то есть сульфат аммония имеет меньшее количество вещества, значит n(NH₃) = 0,4 моль ( так как аммиака образуется в два раза больше, чем затрачивается сульфата аммония)

Теперь напишем уравнение реакции взаимодействия аммиака с серной кислотой:

2) 2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄
Зная количество вещества аммиака мы можем вычислить количество вещества серной кислоты, так как аммиака затрачивается в два раза больше серной кислоты, то n(H2SO4)=n(NH3)/2 = 0,2 моль, отсюда масса m(H₂SO₄)=n(H₂SO₄)×M(H₂SO₄)=0,2×98=19,6 граммов
Чтобы найти необходимый объем нужно массу раствора серной кислоты разделить на плотность, по условию она равна 1,05 г/мл.
Найдем массу раствора серной кислоты :
m(р-ра H₂SO₄)= m(H₂SO₄ чистого вещества)/ω(H₂SO₄)= 19,6/ 0,098= 200 граммов
Зная массу и плотность раствора можем найти объем раствора серной кислоты: V(р-ра H₂SO₄)= m(р-ра Н₂SO₄)/ p(p -ра H₂SO₄)= 200÷1,05= 190, 48 мл

Ответ: V(раствора H₂SO₄) = 190,48 мл

Напишем уравнения реакций:
1) Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
2) 2Ag + 2H₂SO₄ = Ag₂SO₄ + SO₂ + 2H₂O
Зная массовую долю серебра можем найти его массу в смеси, для этого умножим массу смеси на его массовую долю:
m(Ag)=4,608×0,6=2,7648 граммов
Зная массу серебра найдем его количество вещества:
n(Ag)=m(Аg)/M(Ag)=2,7648/108=0,0256 моль
Зная количество вещества серебра можем найти сколько образовалось газа(SO₂), по уравнению реакции SO₂ образуется в два раза меньше, чем затрачивается серебра, то есть n(SO₂)=n(Ag)/2= 0,0128 моль

Зная общую массу смеси и массу серебра, мы можем найти массу меди, она равна: m(смеси)-m(Ag)= 1,8432 граммов.
Зная массу меди найдем её количество вещества:
n(Cu)=m(Cu)/M(Cu)=1,8432/64=0,0288 моль
Зная количество вещества меди можем найти сколько образовалось газа (SO₂), по уравнению реакции SO₂ образуется столько же, сколько образуется меди , то есть n( SO₂)=n(Сu)= 0,0288 моль
Общее количество вещества SO₂= 0,0128+0,0288= 0,0416 моль
Напишем реакцию взаимодействия SO₂ и Ba(OH)₂ :
SO₂ + Ba(OH)₂ = BaSO₃ + H₂O
Чтобы вычислить массу осадка BaSO₃, мы должны определить какое из реагирующих веществ имеет меньшее количество вещества.
Количество вещества Ba(OH)₂ =0,05 моль, то есть больше, чем SO2, значит количество вещества BaSO₃ мы будем считать исходя из количества вещества SO₂, BaSO₃ образуется столько же, сколько затрачивается SO₂, значит его количество вещества равно: n(BaSO₃)=n(SO₂)= 0,0416 моль
Отсюда масса m(BaSO₃)=n(BaSO₃)×M(BaSO₃)=0,0416×217=9,0272 граммов.

Ответ: m(BaSO₃) = 9,0272 г

Напишем уравнения реакций:

2Cu + O₂ = 2CuO

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Масса смеси увеличивается из-за взаимодействия меди с кислородом. То есть масса добавившего кислорода = 2,24 граммов. Зная массу кислорода найдем его количество вещества:
n(O₂)= m(O₂)/ M(O₂)= 2,24 32 = 0,07 моль

Зная количество вещества кислорода, найдем количество вещества меди:
n(Cu) = 2n(O₂)= 2*0,07 = 0,14 моль
m(Cu)= n(Cu)*M(Cu)= 0,14*64 = 8,96 граммов

Зная общую массу смеси и массу меди, найдем массу оксида меди:
m(CuO)= m(смеси) – m(Cu)= 12,96 – 8,96 = 4 граммов
n(CuO)= m(CuO)/ M(CuO)= 4/80 = 0,05 моль

Зная количества веществ оксида меди и меди, найдем массу серной кислоты по уравнениям 2 и 3:
n₁(H₂SO₄)= n(CuO)= 0,05 моль
n₂(H₂SO₄)= 2n(Cu)= 2*0,14 = 0,28 моль
n(общее кол-во моль H₂SO₄)= n₁(H₂SO₄)+ n₂(H₂SO₄)= 0,05 + 0,28 = 0,33 моль
m(H₂SO₄)= n(H₂SO₄)*M(H₂SO₄)= 0,33*98 = 32,34 граммов

Зная массу серной кислоты и её массовую долю,найдем массу раствора серной кислоты:
m(раствора H₂SO₄)= m(H₂SO₄)/w(H₂SO₄)= 32,34 /0,96 = 33,7 граммов
Зная плотность и массу раствора серной кислоты, найдем объем серной кислоты:

V(H₂SO₄)= m(раствора H₂SO₄)/ ρ (раствора H₂SO₄)= 33,7/1,84 = 18,3 мл

Ответ: V(раствора H₂SO₄) = 18,3 мл

 

1) MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O
2) 2FeCl₂ + Cl₂ → 2FeCl₃

n MnO₂ = m MnO₂ / M MnO₂ = 17,4 / 87 = 0,2 моль
m HCl = m_р-ра HCl * w HCl = 146 * 0,3 = 43,8 г
n HCl = m HCl / M HCl = 43,8 / 36,5 = 1,2 моль

Исходя из 1 уравнения можно сделать вывод о том, что HCl находится в избытке, а MnO₂ в недостатке. Дальнейшие расчеты будут идти по недостатку, то есть по MnO₂.

n Cl₂ = n MnO₂ = 0,2 моль
m FeCl₂ = m_р-ра FeCl₂ * w FeCl₂ = 254 * 0,2 = 50,8 г  
n FeCl₂ = m FeCl₂ / M FeCl₂ = 50,8 / 127 = 0,4 моль

Исходя из 2 уравнения можно сделать вывод о том, что все реагенты прореагировали полностью.

n FeCl₃ = n FeCl₂ = 0,4 моль
m FeCl₃ = n FeCl₃ * M FeCl₃ = 0,4 * 162,5 = 65 г
m Cl₂ = n Cl₂ * M Cl₂ = 0,2 * 71 = 14,2 г
m_{кон. р-ра} = m Cl₂ + m_р-ра FeCl₂ = 14,2 + 254 = 268,2 г
w FeCl₃ = m FeCl₃ / m_{кон. р-ра} = 65 / 268,2 = 0,24236 или 24,236%

Ответ: w FeCl₃ = 24,236%

1) MnO₂ + 4HCl → Cl₂ + MnCl₂ + 2H₂O
2) Cl₂ + K₂SO₃ + H₂O → K₂SO₄ + 2HCl 

n MnO₂ = m MnO₂ / M MnO₂ = 34,8 / 87 = 0,4 моль
m HCl = m_р-ра HCl * w HCl = 244 * 0,3 = 73,2 г  
n HCl = m HCl / M HCl = 73,2 / 36,5 = 2 моль

Исходя из 1 уравнения можно сделать вывод о том, что HCl находится в избытке, а MnO₂ в недостатке. Дальнейшие расчеты будут идти по недостатку, то есть по MnO₂.

n Cl₂ = n MnO₂ = 0,4 моль
m K₂SO₃ = m_р-ра K₂SO₃ * w K₂SO₃ = 316 * 0,1 = 31,6 г 
n K₂SO₃ = m K₂SO₃ / M K₂SO₃ = 31,6 / 158 = 0,2 моль

Исходя из 2 уравнения можно сделать вывод о том, что Cl₂ находится в избытке, а K₂SO₃ в недостатке. Дальнейшие расчеты будут идти по недостатку, то есть по K₂SO₃.

n K₂SO₄ = n K₂SO₃ = 0,2 моль
m K₂SO₄ = n K₂SO₄ * M K₂SO₄ = 0,2 * 174 = 34,8 г
n_{прореаг.} Cl₂ = n K₂SO₃ = 0,2 моль
m_{прореаг.} Cl₂ = n_{прореаг.} Cl₂ * M Cl₂ = 0,2 * 71 = 14,2 г
m_{кон. р-ра} = m_{прореаг.} Cl₂ + m_р-ра K₂SO₃ = 14,2 + 316 = 330,2 г

w K₂SO₄ = m K₂SO₄ / m_{кон. р-ра} = 34,8 / 330,2 = 0,105 или 10,5%   

Ответ: w K₂SO₄ = 10,5%

1) P₂O₅ + 3H₂O → 2H₃PO₄

n P₂O₅ = m P₂O₅ / M P₂O₅ = 2,84 / 142 = 0,02 моль
m_изнач. H₃PO₄ = m_{изнач. р-ра} H₃PO₄ * w H₃PO₄ = 120 * 0,09 = 10,8 г 
n_изнач. H₃PO₄ = m H₃PO₄ / M H₃PO₄ = 10,8 / 98 = 0,11 моль
n₁ H₃PO₄ = 2n P₂O₅ = 2 * 0,02 = 0,04 моль
n_общ. H₃PO₄ = n_изнач. H₃PO₄ + n₁ H₃PO₄ = 0,11 + 0,04 = 0,15 моль
m NaOH = m_р-ра NaOH * w NaOH = 30 * 0,2 = 6 г
n NaOH = m NaOH / M NaOH = 6 / 40 = 0,15 моль

n NaOH / n_общ. H₃PO₄ = 0,15 / 0,15 = 1/1, следовательно, взаимодействие гидроксида натрия и ортофосфорной кислоты приведет к образованию дигидрофосфата натрия:
2) H₃PO₄ + NaOH → NaH₂PO₄ + H₂O

n NaH₂PO₄ = n_общ. H₃PO₄ = 0,15 моль
m NaH₂PO₄ = n NaH₂PO₄ * M NaH₂PO₄ = 0,15 * 120 = 18 г 
m_{кон. р-ра} = m_{изнач. р-ра} H₃PO₄ + m P₂O₅ + m_р-ра NaOH = 120 + 2,84 + 30 = 152,84 г

w NaH₂PO₄ = m NaH₂PO₄ / m_{кон. р-ра} = 18 / 152,84 = 0,118 или 11,8%

Ответ: w NaH₂PO₄ = 11,8%