МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ПАВЛОДАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ПАВЛОДАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Бабич И.М., Сиромаха Л.Н.
РЕШЕНИЕ УСЛОЖНЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
(смеси газов)
Павлодар 2010
УМКД 372.584
ББК 74.265.7
Б 12
Рекомендовано к изданию Ученым советом
Павлодарского государственного педагогического института
Рецензенты:
Кандидат химических наук, доцент Жунусова К.З.
Учитель химии высшей категории лицея № 10 г. Павлодара
эксперт-тестолог Кобдикова С.К.
Б 12
Бабич И.М., Сиромаха Л.Н.
Решение усложненных задач по химии. (смеси газов ) - Павлодар: ПГПИ, 2010.
- 47с.
В данном методическом пособии представлены алгоритмические подходы к решению
задач одного типа. Все задачи на тему «Смеси газов» с неорганическим и органическим
содержанием расположены по мере усложнения: определение свойств смеси газов,
химические реакции, происходящие в смеси двух газов, химические реакции, происходящие
в смеси трех и более газов.
Пособие предназначено для студентов специальности 5В011200 «Химия», и может
быть использовано учителями химии при подготовке школьников к олимпиадам разного
уровня.
© Павлодарский государственный педагогический институт, 2010.
2
© Бабич И.М., Сиромаха Л.Н., 2010.
3
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………
Неорганическая химия. Условия задач ……………………………………..…
I. Определение свойств смеси ………………………………………...………..
II. Парциальное давление газов ……………………………………………...…
III. Химические реакции, происходящие в смеси двух газов ………….….…
IV. Взаимодействие смеси газов с оксидами металлов, с растворами кислот
и щелочей …………………………………………………………………...…...
V. Химические реакции, происходящие в смеси трех и более газов ………..
Ответы к разделу «Неорганическая химия» …………………………………..
I. Определение свойств смеси ………………………………………..….……..
II. Парциальное давление газов ……………………...………………………...
III.Химические реакции, происходящие в смеси двух газов ………..…….…
IV. Взаимодействие смеси газов с оксидами металлов, с растворами кислот
и щелочей ………………………………………………………………………..
V. Химические реакции, происходящие в смеси трех и более газов ………..
Органическая химия. Условия задач ……………………………………...…...
I. Химические реакции, происходящие в смеси двух газов .…...………….…
II.Взаимодействие смеси газов и продуктов сгорания с галогенами,
растворами кислот, солей, щелочей……………………...…………………….
III. Химические реакции, происходящие в смеси трех и более газов …….…
Ответы к разделу «Органическая химия» .……………………………….…....
I. Химические реакции, происходящие в смеси двух газов…………………..
II. Взаимодействие смеси газов и продуктов сгорания с галогенами,
растворами кислот и щелочей, солей, активными металлами………………..
III. Химические реакции, присходящие в смеси трех и более газов…………
Список использованной литературы…………………………………………...
4
4
5
5
5
6
7
8
10
10
13
15
20
25
29
29
30
32
33
33
38
43
47
ВВЕДЕНИЕ
Настоящее пособие написано после анализа более 1500 олимпиадных и
конкурсных задач по химии разных вузов Казахстана и России. Основная цель
издания – это оказание помощи учащимся 9-11 классов общеобразовательных
школ, гимназий, лицеев при подготовке к научным соревнованиям по разделу
«Смеси газов».
Хотя конкурсные и олимпиадные задачи по химии могут быть довольно
сложны, но они всегда состоят из нескольких небольших простых задач,
объединенных одним условием. В этом разделе показаны алгоритмы решения
задач, взятых из сборников, предназначенных для достаточно подготовленных
учащихся (смотри список литературы), из республиканских, областных,
городских олимпиад Казахстана и России, составлены авторами. Освоение этих
алгоритмов поможет учащимся решить практически любую конкурсную или
олимпиадную задачу по этим темам. Кроме готовых решений задач
повышенной сложности, в сборнике предлагаются условия аналогичных задач
для самостоятельного решения с целью отработки алгоритмов и устранения
проблем математического плана, когда химический процесс, описанный в
задаче, понятен, а неясно, как выразить математическое решение задачи,
составить алгебраическое уравнение.
Пособие может быть использовано абитуриентами вузов, предъявляющих
повышенные требования к знаниям учащихся по химии.
Пособием также могут воспользоваться и преподаватели химии средних
учебных заведений в факультативной и кружковой работе с учащимися.
5
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. УСЛОВИЯ ЗАДАЧ
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СМЕСИ
Задача 1. Плотность смеси кислорода и озона по водороду равна 17.
Определите массовую, объемную и мольную доли кислорода в смеси.
Задача 2. Плотность смеси озона и кислорода по водороду равна 18.
Найдите объемные доли газов в этой смеси.
Задача 3. Найдите плотность по водороду генераторного газа, имеющего
следующий объемный состав: 25% СО, 70% N2,5% СО2.
Задача 4. Имеется смесь азота и углекислого газа. При добавлении какого
газа к этой смеси ее плотность: а) увеличится; б) уменьшится? Приведите по
два примера в каждом случае.
Задача 5. Какой из галогеноводородов находится в смеси с азотом, если
известно, что при нормальном атмосферном давлении и температуре 70 ◦С
плотность смеси равна 0,8859 г/л?
Задача 6. Смесь оксидов углерода занимает объем 1,68 л (н.у.) и
содержит 8,73∙1023 электронов. Вычислите объемные доли газов в смеси.
Задача 7. Плотность смеси оксидов углерода (II) и (IV) равна плотности
кислорода. Определите массовую, объемную и мольную доли оксида
углерода (II) в смеси.
Задача 8. 1 л смеси угарного газа и углекислого газа при нормальных
условиях имеет массу 1,43 г. Определите состав смеси в объемных долях.
Задача 9. Вычислите объем фтороводорода, который надо добавить к
3,36 л криптона для того, чтобы средняя молярная масса полученной газовой
смеси стала равной 60 г/моль.
Задача 10. Вычислите среднюю молярную массу смеси, состоящей из
30 % (по объему) сероводорода и 70 % азота.
Задача 11. Какова масса 1 л смеси газов, состоящей из оксида
углерода (II) и оксида углерода (IV), если содержание первого газа составляет
35 % по объему?
Задача 12. Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий
объемный состав: 20,0% О2, 79,0% N2, 1,0% Аг.
Задача 13. При каком молярном соотношении оксида серы (IV) и аргона
получается смесь, которая в два раза тяжелее воздуха?
II. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ
Задача 1. В закрытом сосуде вместимостью 5,6 л находится при 0°С
смесь, состоящая из 2,2 г оксида углерода (IV), 4 г кислорода и 1,2 г метана.
Вычислите: а) общее давление газовой смеси; б) парциальное давление каждого
из газов; в) процентный состав смеси по объему.
6
Задача 2. Вычислите парциальные давления азота и кислорода в воздухе,
приняв давление воздуха 101,3 кПа (воздух содержит 21% О 2 и 78% N2 по
объему).
Задача 3. В баллоне вместимостью 56 л содержится смесь, состоящая из
4 моль СН4, 3 моль H2 и 0,5 моль СО. Вычислите: а) общее давление смеси
газов (в кПа); б) процентный состав ее по массе; в) процентный состав по
объему; г) парциальное давление каждого газа (в Паскалях).
Задача 4. В камеру вместимостью 1м3 заключили 15 моль N2, 25 моль СО2
и 10 моль О2. Вычислите: а) общее давление смеси газов при 27°С;
б) процентный состав смеси по массе; в) процентный состав смеси по объему;
г) парциальное давление каждого из газов при заданной температуре.
III. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ДВУХ ГАЗОВ
Задача 1. В процессе синтеза триоксида серы из диоксида серы и
кислорода в замкнутом сосуде, давление в реакционной смеси упало на 20%
(при постоянной температуре). Определите состав образовавшейся газовой
смеси (в % по объему), если в исходной смеси содержалось 50% диоксида серы
по объему.
Задача 2. Имеется 2 л смеси диоксида серы и кислорода. В результате
реакции, между ними образовалось 0,17 г триоксида серы. Определите
объемный состав исходной смеси, учитывая, что диоксид серы вступил в
реакцию полностью
Задача 3. К 250 мл смеси NO и NO2 добавили 100 мл О2. После реакции
общий объем смеси составил 300 мл. Определите состав исходной смеси в
объемных и массовых долях.
Задача 4. Рассчитайте, какую долю от массы реагирующих газов при
синтезе хлороводорода составляет водород, если он взят с 10%-ным избытком
по объему.
Задача 5. Оксид серы (IV) смешали с кислородом в молярном отношении
1:1 при давлении 304 кПа и температуре 427 °С, полученную смесь пропустили
через контактный аппарат для синтеза оксида серы (VI). Объем газов,
вышедших из аппарата при 427 °С и 266 кПа, оказался равным исходному
объему газов, измеренному до реакции. Определите объемную долю паров
оксида серы (VI) в реакционной смеси и процент превращения оксида серы (IV)
в оксид серы (VI)
Задача 6. Имеется смесь оксида углерода (II) и хлора, которая на 20 %
легче оксида серы (IV). После пропускания смеси над нагретым катализатором,
образовался фосген, в результате чего смесь стала тяжелее оксида серы (IV) при
тех же условиях. Рассчитайте объем допустимых значений для выхода реакции.
Задача 7. Вычислите процентное содержание водорода в смеси его с
кислородом, если известно, что 40 мл смеси после сжигания водорода заняли
объем, равный 31 мл.
7
Задача 8. Вычислите процентное содержание метана в смеси его с
кислородом, если известно, что 36 мл газовой смеси после сгорания метана
сократились в объеме на 1,8 мл.
Задача 9. Какой объем займет кислород после разложения 400 мл
озонированного кислорода, содержащего 28 % озона?
Задача 10. В кварцевом сосуде объемом 5,0 л находилась смесь водорода
и хлора. В течение некоторого времени смесь облучали рассеянным светом, а
затем проанализировали на содержание хлороводорода и хлора. В полученной
смеси объемная доля хлороводорода составила 25 %, а объемная доля
непрореагировавшего хлора – 20 % от исходного количества. Каковы объемные
доли (%) компонентов в исходной и конечной смеси?
Задача 11. Имеется смесь двух газов, характеризующаяся следующими
свойствами: 1) при пропускании ее через раствор серной кислоты объём смеси
уменьшается на 15 %; 2) при пропускании смеси над раскаленной платиновой
проволокой газы вступают в реакцию, в результате которой объём уменьшается
на 10,4 %, причем одним из продуктов реакции является вода. Определите
качественные и количественные составы смеси, а также количество продуктов
реакции.
Задача 12. В закрытый сосуд неизвестного объема ввели 560 г азота и
16 г водорода. После нагревания до 500 °С в присутствии катализатора
прореагировало 75 % водорода и установилось равновесие при давлении 15,15105 па. Вычислите объем сосуда.
IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СМЕСИ ГАЗОВ С ОКСИДАМИ МЕТАЛЛОВ,
С РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ
Задача 1. При пропускании смеси азота и аммиака (объемные доли газов
равны) над раскаленной смесью оксида кремния (IV) и оксида железа (II) масса
последней уменьшилась на 4,8 г. Какой объем газовой смеси (н.у.) был
пропущен?
Задача 2. При сжигании 0,896 л (н.у.) смеси СO и СО2 в избытке
кислорода было израсходовано 0,112 л кислорода. Образовавшаяся смесь была
пропущена через раствор, содержащий 2,96 г гашеной извести. Определите
состав исходной газовой смеси (в % по объему), а также состав и массу
образовавшейся соли.
Задача 3. При пропускании 11,2 л смеси метана, оксида углерода (IV) и
оксида углерода (II) через раствор гидроксида натрия, взятый в избытке, объем
исходной смеси уменьшился на 4,48 л (н.у.). Для полного сгорания оставшейся
смеси потребовалось 6,72 л (н.у.) кислорода. Определите состав исходной
смеси (в % по объему).
Задача 4. Объем смеси СО и О2 равен 200 мл (н.у.). После сгорания всего
СО и приведения газа к н.у., объем смеси уменьшился до 150 мл. Во
сколько раз уменьшится объем газовой смеси после пропускания ее через
50 г 2%-ного раствора КОН?
8
Задача 5. Смесь аммиака и водорода пропустили над раскаленным
оксидом меди (II), при этом масса трубки с оксидом меди (II) уменьшилась на
0,16 г, затем смесь пропустили над фосфорным ангидридом, получив на выходе
22,4 мл газа (н.у.). Определите плотность исходной газовой смеси по воздуху.
Задача 6. Смесь двух газов подвергли воздействию электрической дуги.
После охлаждения полученную смесь пропустили через раствор гидроксида
натрия, при этом ее объём уменьшился на 30 % по сравнению с исходным.
Оставшаяся смесь имела плотность по водороду 15,43. Определите
качественный и количественный состав смеси.
Задача 7. Смесь некоторого газа с кислородом имеет плотность по
кислороду 1,15. При пропускании 224 мл (при н. у.) этой смеси через
насыщенный раствор оксида бария в воде образуется 0,788 г осадка.
Определите качественный и количественный составы смеси.
Задача 8. Имеется смесь двух газов, характеризующаяся следующими
свойствами: 1) при пропускании этой смеси объёмом 10 л через раствор
гидроксида кальция образуется соль массой 10 г; 2) при пропускании этой
смеси объёмом 5 л через раствор серной кислоты образуется соль массой
11,43 г. Определите качественный и количественный состав смеси, если ее
плотность по водороду равна 11,52.
V. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ТРЕХ И БОЛЕЕ ГАЗОВ
Задача 1. Смесь, состоящая из 16 мл СН4, 8 мл Н2, 44 мл О2 и 32 мл N2,
взорвана. Определите общий объем газовой смеси и ее процентный состав
после взрыва, считая, что газы приведены к первоначальной температуре, а
пары воды конденсировались в жидкость, объемом которой практически можно
пренебречь.
Задача 2. Дано 40 мл смеси, содержащей 10% H2, 10% О2, остальное – N2.
Каков объем газовой смеси после взрыва? Вычислите процентный состав
получившейся смеси, если все пары воды конденсировались в жидкость.
Задача 3. Вычислите процентное содержание водорода и метана в смеси
их с кислородом, если известно, что 40 мл газовой смеси после сжигания
водорода и метана заняли объем, равный 31 мл, из которых 3 мл приходилось
на долю оксида углерода (IV).
Задача 4. К смеси газов, состоящей из 10 мл Н 2 и 15 мл СН4, добавлен
избыток воздуха, после чего смесь была взорвана. На сколько миллилитров
уменьшился первоначальный объем газовой смеси?
Задача 5. К смеси оксида азота NO и азота объёмом 100 мл добавили
100 мл воздуха (объёмная доля кислорода 20% и объёмная доля азота 80%) и
смесь взорвали. Конечный объём реакционной смеси равен 185 мл. Рассчитайте
объёмную долю (%) оксида азота в исходной смеси (все объёмы газов
измерены при нормальных условиях)
9
Задача 6. Смесь трех газов с плотностью по водороду 15,7 пропустили
через раствор серной кислоты, при этом ее объем уменьшился на 20%, а
плотность стала 17,5. Полученную смесь пропустили через раствор гидроксида
натрия, при этом ее объем уменьшился на 25%, а плотность оставшегося газа
стала равной 16. Определите качественный и количественный составы
исходной смеси.
Задача 7. Определите объёмную долю (%) водорода, кислорода и азота в
смеси, если известно, что 89,6 л (н.у.) имеют массу 49 г, а после поджигания
этой массы смеси и удаления паров воды, объём остатка составил 56,0 л (н.у.)
Задача 8. При сжигании 20,8 г смеси угарного газа и кислорода
выделилось 113,16 кДж тепла. А при сжигании этого же количества смеси с
некоторым количеством водорода выделилось 150 кДж тепла. Вычислить
процентный состав исходной смеси, если теплоты образования оксида углерода
(II), оксида углерода (IV) и воды соответственно равны 110,4, 393,3 и
241,6 кДж/моль.
10
ОТВЕТЫ К РАЗДЕЛУ
«НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА СМЕСИ
1. Средняя молярная масса смеси равна 17∙2 = 34 г/моль. Пусть в смеси
содержится х моль О2 и у моль Оз. Тогда, пользуясь определением средней
молярной массы, можно записать соотношение:
Мср = (32х+48у) / (х+у) = 34,
откуда х=7у. Мольная доля кислорода в смеси равна х/(х+у) = 0,875, или 87,5%.
По закону Авогадро, объем газа прямо пропорционален его количеству,
причем коэффициент пропорциональности одинаков для всех газов и зависит
только от температуры и давления, поэтому объемная доля газа в меси всегда
равна его мольной доле.
Найдем теперь массовую долю кислорода. т(О2) = 32х = 32·7у = 224у,
т(Оз) = 48у,
т(смеси) = 224у + 48у = 272у.
Массовая доля кислорода равна:
(О2) = 224у /272у = 0,824, или 82,4%.
Мы видим, что мольная, объемная и массовая доли вещества в смеси не
зависят от общего количества смеси (т.е., от х+у). Поэтому для расчетов часто
выбирают любое удобное количество смеси, например 1 моль, или 100 л, или
100 г и т.д.
Ответ. Мольная и объемная доли О2 - 87,5%, массовая доля О2 - 82,4%.
2. Молярная средняя масса смеси газов равна 18∙2 = 36 г/моль. Пусть
х моль – это количество вещества кислорода в смеси, а (1-х) моль – количество
вещества
озона.
По
формуле
(объемные) доли газов в смеси:
М ср =
ϕ 1 ⋅ М1 + ϕ 2 ⋅ М 2
ϕ1+ ϕ2
вычислим
мольные
32 х + 48 − 48 х
= 36
1
16 х = 12
х = 0,75
В состав смеси входит 0,75 моль кислорода и 0,25 моль озона.
3.
М ср =
ϕ 1 ⋅ М1 + ϕ 2 ⋅ М 2
ϕ1+ ϕ2
,
0,25 ⋅ 28 + 0,7 ⋅ 28 + 0,05 ⋅ 44
1
= 28,8г / моль
М ср =
М ср
Плотность по водороду равна
28,8
= 14,4
2
4. В данном случае мы не можем точно рассчитать среднюю молярную
массу, поскольку мы не знаем относительные количества веществ. Однако,
существует простая математическая теорема, согласно которой, при любом
содержании компонентов, средняя молярная масса всегда больше наименьшей
11
молярной массы из всех компонентов смеси и меньше наибольшей молярной
массы:
Mmin < Мср < М max
В применении к данной задаче это означает, что
28<Mср<44.
Для того, чтобы плотность смеси увеличилась, надо добавить газ с
молярной массой, большей, чем Мср. Для этого достаточно, чтобы М > 44 моль,
например, С4Н10 (М=58) и Кr (M=84).
Аналогично, для того, чтобы плотность смеси уменьшилась, надо до6авить газ с молярной массой, меньшей, чем Мср. Для этого достаточно, чтобы
М < 28 г/моль, например, СН4 (М=16) и Не (М=4).
Ответ, а) С4Н10, Кг; б) СН4, Не.
5. По плотности смеси можно найти среднюю молярную массу:
Мср = pRT/Р = 0,8859∙8,31∙343 /101,3 = 24,9 г/моль. Один из двух газов
имеет молярную массу большую, чем Мср - это азот; следовательно, второй газ
должен иметь молярную массу меньше, чем Мср
М(HHal) < 24,9 г/моль.
Этому условию удовлетворяет только фтороводород: М(HF) = 20 г/моль.
Ответ. HF.
6.Число электронов в 1 молекуле СО: 6+8=14
Число электронов в 1 молекуле СО2:6 +8∙2 = 22
Пусть в смеси х моль СО и у моль СО2
υ (е) =
N
8,73 ⋅ 10 23
1,68
=
= 1,45 моль υ ( газов ) =
= 0,075 моль
23
Nа
22,4
6,02 ⋅ 10
 14 х + 22 у = 1,45

 х + у = 0,075
 х = 0,075 − у

 14(0,075 − у) + 22 у = 1,45
 8 у = 0,4

 у = 0,05
ν ( СО2 ) = 0,05 ⋅ 22,4 = 1,12 л
ν ( СО) = 0,56 л
ϕ (СО2 ) = 66,70 0
ϕ ( СО) = 33,3 0 0
7. Вычислим плотность кислорода:
12
ρ =
m
V
=
M
V
m
=
32
22,4
= 1,422857 (г/л)
Из условия задачи ясно, что средняя молярная масса смеси СО и СО 2
равна 32 г/моль
Пусть х моль – количество вещества СО, а (1-х) моль – количество
вещества СО2. Тогда,
28х + 44- 44х= 32
16х=12
х = 0,75 (моль) - ν (СО)
и 0,25 моль- ν (СО2) - объёмная и мольная доли газов
m(CO) =ν ∙М
m(CO) =21(г)
m(СО2) =11(г)
m(смеси) = 21+ 11= 32(г)
ω (СО) = 21 = 0,65625 или 65,625%
32
ω (СО2) =
11
32
= 0,34375 или 34,375%
8.
М смеси = ρ ⋅ Vm
М смеси (СО
и СО2) = 1,43∙22,4= 32 (г/ моль)
Пусть х моль - υ (СО), а υ (СО2)= (1-х)моль
28х-44х=32
16х=12
х= 0,75 (моль) - υ (СО)
υ (СО2) = 0,25 моль
9.
Мср =
М1 ⋅ ϕ 1 + М 2 ⋅ ϕ
ϕ1+ ϕ2
Мср =
84 ⋅ 3,36 + 20 ⋅ х
= 60
3,36 + х
2
201,6 + 60х = 282,24 + 20х
40х = 80,64
х = 2,016л (HF)
10.
Мср.(смеси) =
0,3 ⋅ 34 + 0,7 ⋅ 28
=
1
10,2 + 19,6 = 29,8 г/ моль
11. Объем угарного газа в смеси равен 0,35 литров, углекислого газа –
0,65 литров (1-0,35).
13
m=
M ⋅V
Vm
44 ⋅ 0,65
= 1,277( г )
22,4
28 ⋅ 0,35
m(CO ) =
= 0,4375( г )
22,4
m(CO 2 ) =
Масса 1 литра смеси газов равна 1,277+0,4375 = 1,7145 (г)
12. Поскольку объемы газов пропорциональны их количествам (закон
Авогадро), то среднюю молярную массу смеси можно выражать не только
через моли, но и через объемы:
Возьмем 100 л смеси, тогда V(O2) = 20 л, V(N2) = 79 л, V(Ar)=1 л,
Подставляя эти значения в формулу, получим:
Мср = (32∙20+28∙79+40·1) / (20+79+1) = 28,9 г/моль.
Плотность по азоту получается делением средней молярной массы на
молярную массу азота:
Dазоту= 28,9/28 = 1,03.
Ответ. Dазоту (воздуха) = 1,03.
13. Средняя молярная масса смеси в два раза больше средней молярной
массы воздуха:
Мcp(SO2 и Аг) = 2 ·29 = 58 г/моль.
Пусть в смеси содержится х моль SO2 и у моль Аг. Тогда, пользуясь
определением средней молярной массы, можно записать соотношение:
Мср = (64х+40у) / (х+y) = 58,
откуда
х = 3у
Мы видим, что средняя молярная масса газовой смеси зависит от относительного, а не абсолютного количества компонентов смеси, т.е. не от х и у
по отдельности, а только от их отношения.
Ответ: ν (SO2):ν (Ar) = 3:1.
II. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ
1. Количество вещества углекислого газа, кислорода, метана в смеси
равно соответственно 0,05 моль, 0,125 моль, 0,075 моль. Общее количество
вещества смеси газов составляет 0,25 моль.
P=
ν RT
V
P(общ.) =
0,25 ⋅ 8,31 ⋅ 273
= 101,278 кПа
5,6
Объемы углекислого газа, кислорода, метана соответственно равны
1,12 л, 2,8 л, 1,68 л.
ϕ (CO2 ) =
ϕ (O2 ) =
1,12
⋅ 100% = 20%
5,6
2,8
⋅ 100% = 50%
5,6
14
ϕ (CH 4 ) =
1,68
⋅ 100% = 30%
5,6
Парциальные давления газов пропорциональны объемным процентам:
Рпарц.(СО2) = 0,2∙101,278 = 20,2556(кПа)
Рпарц.(О2) = 0,5∙101,278 = 50,639(кПа)
Рпарц.(СН4) = 0,3∙101,278 = 30,3834(кПа)
2. Давление воздуха равно 101,3 кПа. Объемные доли кислорода и азота
соответственно равны 21% и 78%. Парциальное давление пропорционально
объемным процентам.
Рпарц.(О2) = 0,21∙101,278 = 21,273(кПа)
Рпарц.(N2) = 0,78∙101,278 = 79,014(кПа)
3. Количество вещества метана, водорода, угарного газа в смеси равно
соответственно 4 моль, 3 моль, 0,5 моль. Общее количество вещества смеси
газов составляет 7,5 моль.
P=
ν RT
V
P (общ.) =
7,5 ⋅ 8,31 ⋅ 273
= 304 кПа
5,6
Объемы метана, водорода, угарного газа соответственно равны 89,6 л,
67,2л, 11,2 л. Общий объем
ϕ (CН 4 ) =
89,6
⋅ 100% = 53,3%
168
ϕ (Н 2 ) =
67,2
⋅ 100% = 40%
168
ϕ (CО) =
11,2
⋅ 100% = 6,67%
168
Парциальные давления газов пропорциональны объемным процентам:
Рпарц.( СН4) = 0,533∙304 = 162,032 (кПа)
Рпарц.(Н2) = 0,4∙304 = 121,6 (кПа)
Рпарц.(СО) = 0,0667∙304 = 20,276 (кПа)
4. Общее давление смеси газов- 124,65 кПа; массовые доли азота,
углекислого газа, кислорода соответственно равны 22,8%, 59,8%, 17,4%;
объемные доли азота, углекислого газа, кислорода соответственно равны 30%,
50%, 20%; парциальные давления азота, углекислого газа, кислорода
соответственно равны 37,395 кПа, 62,325 кПа, 24,93 кПа.
15
III.ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ДВУХ ГАЗОВ
1. По условию, в исходной смеси содержалось равное количество SO2 и
ν
O2 : (SO2) = ν (O2) = х моль. Следовательно, общее количество вещества
составляет 2х моль (ν 1)
Реакция образования SO3 из SO2 обратимая:
2SO2 + O2 ↔ 2SO3
Пусть в реакцию вступило у моль О2, тогда израсходовано 2у моль SO2 и
образовалось 2у моль SO3. В полученной смеси содержатся:
ν (SO2) = х-2у; ν (О2) = х -у; ν (SO3) = 2 у.
Общее число молей: ν 2 = (х-2у) + (х-у) + 2у = 2х- у
Реакция проводится в замкнутом сосуде, поэтому давление в сосуде при
постоянной температуре прямо пропорционально общему количеству газов:
ν
Р2
= 0,8 (по
Р1
(2 х − у )
условию) = ν = 2 х
у = 0,4х . Объёмные доли газов в
1
конечной смеси равны их мольным долям:
2
ν ( SO2 )
0,2 x
⋅ 100 =
⋅ 100 0 0 = 12,5 0 0
ν2
1,6 x
0,6 x
ϕ (O2 ) =
⋅ 100 = 37,5 0 0
1,6 x
0,8 x
ϕ ( SO3 ) =
⋅ 100 = 50 0 0
1,6 x
ϕ ( SO 2 ) =
2. 2SO2 + O2 = 2SO3
Найдем V(SO2) в смеси:
х
0,17
=
44,8
160
х = 0,0476 (л)
V(O2) = 2 - 0,0476 = 1,9524 ( л )
1,9524
⋅ 100 = 97,62 0 0
2
0,0476
ϕ ( SO2 ) =
⋅ 100 = 2,38 0 0
2
ϕ (О2 ) =
3. V(смеси) до реакции 250+100=350мл
V (смеси) после реакции равен 300мл.
Следовательно, уменьшение объема происходит за счет присоединения
кислорода к монооксиду азота:
2NO + O2 = 2NO2
Объем кислорода, вступивший в реакцию с оксидом азота (II), равен (350300) 50 мл. Тогда, объем монооксида азота в смеси равен
V(NO)= 50·2=100мл, а
V(NO2) =250-100= 150 мл
16
ϕ
ω
ω
1 00
=
⋅
1 00
=
40
250
150
0
( NO 2 )
=
=
60
0
250
0,
1 ⋅
30
m ( NO )
=
=
0.13
2 2, 4
0,
15 ⋅
46
m ( NO 2 )
=
=
0
22, 4
0,
134
( NO )
=
⋅
100
=
0, 42
0,3
( NO 2 )
=
⋅
10 0
=
0, 442
m ( смеси )
=
0, 442 ( г )
( NO )
4. Согласно закону Авогадро, объемная доля газа прямо пропорциональна
мольной доле. Пусть в реакцию вступило 1 моль газа хлора и 1,1 моль газа
водорода (10% избыток). Масса хлора и водорода соответственно равны 71 г и
2,2 г. Масса смеси двух газов составляет 73,2 г.
2,2
⋅ 100%
73,2
ω ( Н 2 ) = 3%
ω (Н 2 ) =
5. Пусть в исходной меси было х моль SO2 и х моль О2. Общее количество
вещества смеси составляет 2х моль.
PV = ν RT ;
V=
V=
ν RT
P
;
2 х ⋅ 8,31 ⋅ 800
= 43,7
304
2SO2 + O2 = 2SO3
ν (конечное) =
ν (конечное) =
PV
RT
266 ⋅ 43,7 х
= 1,75 х( моль)
8,31 ⋅ 800
Уменьшение количества вещества происходит за счет кислорода (он
присоединился к сернистому газу). Следовательно, количество вещества
кислорода, вступившего в реакцию, равно 2х-1,75х = 0,25х (моль).
ν ( SO2 ) = 2 ⋅ 0,25 х = 0,5 х (моль), ν ( SO3 ) = 0,5 х (моль). По закону Авогадро,
объемные доли газов равны их мольным долям.
ϕ ( SO3 ) =
0,5 х
⋅ 100% = 50%
х
Процент превращения SO2 в SO3 равен
0,5 х
⋅ 100% = 50%
х
6. СО + Сl2 = COCl2
Пусть в исходной смеси содержалось х моль угарного газа и у моль
хлора.
Средняя молярная масса смеси равна М(SO2) - 0,2M(SO2) = 64-12,8 =
51,2 г/моль
М ср =
М1 ⋅ ϕ 1 + М 2 ⋅ ϕ
ϕ1+ ϕ2
2
28 х + 71 у
= 51,2
х+ у
51,2 х + 51,2 у = 28 х + 71 у
23,2 х = 19,8 у
1,172 х = у
17
Пусть вступило в реакцию а моль СО,Сl2 и образовалось а моль COCl2
ν (смеси после реакции) = ν (СО)ост. +ν (Cl2)ост. +ν (СОCl2)
ν (смеси после реакции) =(х-а)+(у-а) +а = х-а+у = х-а+1,172х = 2,172х-а
(моль)
Масса смеси после реакции равна 28х + 71·(1,172х) = 28х + 83,212х =
111,212х (г)
Мср. после реакции больше 64г/моль. То есть,
111,212 х
2,172 х − а
>64
а>0,4343125х
Так как выход реакции, по определению, равен
а
х
, то смесь станет
тяжелее оксида серы (IV) при выходе, большем, чем 43,4%.
7. 2Н2 +О2 = 2Н2О
Предположим, что газ водород был в исходной смеси в недостатке, то
есть сгорел полностью. Пусть объем водорода в исходной смеси был х мл, а
объем кислорода – у мл. То есть, х+у = 40. На реакцию горения потратилось х
мл водорода и 0,5х мл кислорода. При н.у. вода – это жидкость, поэтому в
конечную смесь газов она не входит. Объем конечной смеси – это избыток
кислорода: (у-0,5х)мл.
Составляем систему уравнений:
 х + у = 40

 у − 0,5х = 31
 1,5х = 9

 х= 6
Объем водорода составляет 6 мл, а объем кислорода равен 34 мл (40-6)
ϕ (н2 ) =
6
⋅ 100 = 15%
40
8. СН4 +2О2 = СО2 + 2Н2О
Предположим, что газ метан был в исходной смеси в недостатке, то есть
сгорел полностью. Пусть объем метана в исходной смеси был х мл, а объем
кислорода – у мл. То есть, х+у = 36. На реакцию горения потратилось х мл
метана и 2х мл кислорода. При н.у. вода – это жидкость, поэтому в конечную
смесь газов она не входит. Объем конечной смеси – это избыток кислорода: (у2х)мл и объем углекислого газа – х мл.
Составляем систему уравнений:
 х + у = 36

 х + ( у − 2 х) = 34,2
18
 2х = 1,8

 х = 0,9
Объем метана составляет 0,9 мл, а объем кислорода равен 35,1мл
ϕ (СН 4 ) =
0,9
⋅ 100 = 2.5%
36
9. 2О3 = 3О2
Объем озона в озонированном кислороде равен 400·0,28 = 112 (мл).
Объем кислорода в озонированном кислороде равен 400∙0,72 = 288 (мл).
Объем кислорода в конечной смеси равен сумме объемов кислорода в
озонированном кислороде и объему кислорода, полученному при разложении
озона по уравнению реакции 2О3 = 3О2.
0,112
х
=
44,8
67,2
х = 0,168( л)
Объем кислорода в конечной смеси 168 +288 = 456 (мл)
10. Составим уравнения реакции имея ввиду, что хлор и водород
реагируют при облучении:
H2 + Cl2 = 2HCl
Если на долю HCl в конечной смеси приходится 25%, то это составляет
5,0· 0,25 = 1,25 л HCl, для образования которого израсходовано вдвое меньше
хлора. Как следует из уравнения реакции, 1,25 : 2 = 0,625 л Cl 2, что составляет
80 % имевшегося первоначального хлора.
В исходной смеси хлора было
0,625 ·
100
80
= 0,78 л, остальное – водород.
Состав исходной смеси:
0,78
⋅ 100 = 15,6 % (Cl2),
5,0
(5,0 − 0,78)
⋅ 100 = 84,4 % (Н2)
5,0
Состав конечной смеси:
1,25
⋅ 100 = 25% (HCl),
5,0
(0,780 − 0,625)
⋅ 100 = 3,1 % (Cl2);
5,0
( 4,220 − 0,625)
⋅ 100 = 71,9 % (H2).
5,0
11. Примем объём исходной смеси за V л. По условию 1) видно, что один
из компонентов смеси проявляет основные свойства, по – видимому, это
аммиак. Его содержание 15%, т.е. 0,15 V, а содержание кислорода 0,85 V л.
Аммиак способен окисляться кислородом на платиновом катализаторе по
реакции:
4NH3(г) + 5O2 (г) = 6H2O ( ж) + 4 NO ( г),
что сопряжено с уменьшением объёма. Так как получается Н 2О (ж), то
уменьшение объёма равно объёму израсходованного для окисления
19
кислорода – 10,4 % или 0,104 V л. Это количество кислорода достаточно для
окисления не всего аммиака, а лишь части его, так как:
4 · 22,4 л NH3 – 5 · 22.4 л О2
х л NH3 - 0,104V л О2
откуда
х = 0,0832V л NH3
Это количество аммиака превращается в 0,0832V л NO.
Остаток аммиака составляет
0,15 V- 0,0832V = 0,0668V л,
а объём оставшегося кислорода
0,85V – 0,104V = 0,746V л.
Массу Н2О (ж) найдем из пропорции
5 · 22,4 л О2 - 6 · 18 г Н2О
0,104V л О2 - у г Н2О,
откуда
у = 0,1003V г Н2О
Состав конечной смеси:
0,0668Vл NH3, 0,0832Vл NO, 0,746V O2.
Конечный объём составляет 0,896 V л. Объёмные доли (%) компонентов
в конечной смеси: 7,46 % NH3, 9,28 % NO, 83,26 % O2.
12. В закрытый сосуд было введено 20 моль (560 : 28) азота и 8 моль
(16 : 2) водорода. В реакцию вступило 6 моль (8,0 · 0,75) водорода. Согласно
уравнению реакции
N2 + 3Н2 ↔ 2NH3,
прореагировало 2 моль (6 : 3) азота, и образовалось 4 моль аммиака. В
равновесии находилось 2 моль (8 - 6) водорода и 18 моль (20 - 2) азота. Общее
количество молей газов равно 24 моль (2 моль Н 2 + 18 моль N2 + 4 моль NH3).
При нормальных условиях, 24 моль газов занимает объем 537,6 л (22,4 · 24).
Используя соотношение
Р0V0
PV
=
,
T0
T
вычислим объем сосуда:
V=
P0V0T
1,01 ⋅ 10 5 ⋅ 537,6 ⋅ 773
=
≈ 101 л
PT0
15,15 ⋅ 10 5 ⋅ 273
Объем сосуда можно также рассчитать, воспользовавшись уравнением
Менделеева-Клапейрона:
PV = ν RT
20
IV. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СМЕСИ ГАЗОВ С ОКСИДАМИ МЕТАЛЛОВ,
С РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ
1. При взаимодействии со смесью SiO2 и FeO, аммиак восстанавливает
железо из его оксида:
3FeO +2NH3 = 3Fe +N2 +3H2O
Следовательно, 4,8 г – это вес кислорода. Найдем массу FeO:
4,8 г – 16 г/моль
х г -72 г/моль
m(FeO) = 21,6г ,
а V(NH3) равен
21,6
х
=
216
44,8
х = 4,48л
Так как
то V(N2) = 4,48 л
Vсмеси (N2 и NH3) = 8.96 л
2. 2СО + О2 = 2СО2
Весь кислород идет на реакцию горения СО.
V (СО) в смеси равен
ϕ ( NH 3 ) = ϕ ( N 2 ),
0,112
х
=
22,4
44,8
;
х = 0,224л
0,224
⋅ 100 = 25 0 0
0,896
ϕ (СО2 ) = 75 0 0 = 0,672 л
ϕ (СО ) =
Общий V(СО2), полученный в результате реакции горения СО и
имеющийся в смеси, равен
0,224 + 0,672 = 0,896л
ν (СО2) =
ν (Са(ОН)2) =
2,96
74
0,896
= 0,04 моль
22,4
= 0,04(моль)
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О
ν (СаСО3) = 0,04 (моль)
m(СаСО3) = 0,04∙100= 4(г)
3. При пропускании смеси через раствор щелочи поглощается СО2
СО2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O
Объём поглощенного (СО2) составляет 4,48 л. Следовательно, ν
(СО2) =
4,48
= 0,2 моль
22,4
После поглощения СО2, объём смеси составил 11,2-4,48 = 6,72
моль)
Газы сгорают: СН4 + 2О2 = СО2 +2Н2О
2СО + О2 =2СО2
21
(ν = 0,3
Пусть в смеси было х моль СН4 и у моль СО, тогда на сгорание СН4
израсходовалось 2х моль О2, а на сгорание СО – 0,5 у моль О 2. Всего
израсходовано
6,72
= 0,3 моль
22,4
О2
 х + у = 0,3

 2 х + 0,5 у = 0,3
х= 0,1 (ν (СН4)),
что составляет 2,24 л и 20% по объему
у= 0,2(ν (СО)),
что составляет 4,48 л и 40% по объему
ν (СО2) = 0,5-0,3 = 0,2 моль,
что составляет 4,48 л и 40% по объему
4. 2СО + О2= 2СО2
Уменьшение объема происходит за счет присоединения кислорода.
Объем кислорода, вступившего в реакцию, равен 200-150 = 50мл.
Следовательно, по уравнению реакции, V(СО) = 100мл. Объем оставшегося
кислорода равен 50 мл. Образовалось100 мл СО 2. Вычислим количество
вещества углекислого газа и гидроксида калия:
υ (СО2)=
υ (КОН)=
0,1
22,4
=0,00446 моль
50 ⋅ 0,02
56
=0,0178 моль
Щелочь в избытке. Образуется средняя соль.
СО2 +2КОН = К2СО3 + Н2О
Потратится 100 мл СО2 , а останется 50 мл О2. Следовательно, объем
смеси уменьшится
150
50
в 3 раза.
5. СuO + H2 = Cu +H2O – (1 реакция)
3CuO +2NH3 = 3Cu + N2 + 3 H2O (2 реакция)
P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4 - (3 реакция)
Масса трубки уменьшилась за счет кислорода, входящего в состав оксида
меди (II). Вычислим массу оксида меди, вступившего в реакцию со смесью
газов:
80 г/ моль – х г
16 г/ моль – 0,16г
m(CuO) – 0,80г
Р2О5 поглощает пары воды и не реагирует с N2 ⇒ 22,4 мл – это газ N2.
Найдем массу (СuO) по 2 –ой реакции:
х
0,0224
=
240
22,4
х = 0,24 г
22
Масса СuO
водорода:
в 1-ой реакции равна 0,56 г (0,8-0,24). Вычислим массу
0,56
х
=
80
2
х = 0,014 г
(ν (Н2)= 0,007 моль)
Вычислимν (NH3):
х
0,0224
=
2
22,4
х= 0,002 моль
m(NH3) = 0,034 г
М ср =
Мср =
М1 ⋅ ϕ 1 + М 2 ⋅ ϕ
ϕ1+ ϕ2
2
0,014 + 0,034
= 5,33 г/моль
0,007 + 0,002
Dвозд.=
5,33
= 0,184
29
6. В пламени электрической дуги развивается температура свыше
3000° С. В этих условиях азот и кислород быстро реагируют с образованием
оксида азота:
N2 + O2 ↔2 NO
Если кислород взят в избытке, то при охлаждении реакционной смеси
становится возможным образование диоксида азота:
2NO + O2 = 2NO2
суммарно,
N2 + 2O2 = 2NO2
Плотность оставшейся смеси
по водороду составляет 15,43, т.е.
находится между плотностями по водороду для N2(DH2 = 14) и O2(D H2 = 16).
Это означает, что конечная смесь газов состоит из азота и кислорода.
Обозначим содержание N2 через ϕ (N2) (объёмная доля азота в смеси) и
найдём его из уравнения, составленного на основе закона Авогадро:
ϕ (N2)· M(N2) + ϕ (O2)∙M(O2) = Dводороду·M(H2),
где M(N2), M(O2), M(H2) - молярные массы азота, кислорода, водорода, г/ моль;
ϕ (N2) и ϕ (O2) - объёмные доли азота и кислорода, %;
Dводороду - плотность смеси по водороду.
Поскольку смесь состоит только из азота и кислорода, вычислим
ϕ N 2 + ϕ O2 = 1;
ϕ O = 1− ϕ N ;
2
ϕ
N 2 M N 2 + (1 − ϕ
2
N 2 ) M O2 = D H 2 M H 2
ϕ N 28,0 + (1- ϕ N )∙ 32,0 = 15,43 ·2 ,
откуда ϕ N = 0,285.
2
2
2
Таким образом, в конечной смеси азота с кислородом объёмная доля
азота составляет 28,5%.
23
Примем объём исходной смеси за 100 условных единиц. После реакции
в соответствии с условием задачи, останется 100-30 = 70 условных единиц
смеси, причем на долю азота придется 0,285·70 = 19,95 условных единиц, а
остальное составит кислород: 70- 19,95 = 50,05 условных единиц
Как видно из суммарного уравнения реакции, на один объём азота
расходуется два объёма О2, значит в 30 условных единицах прореагировавшей
смеси было 10 усл. ед. N2 и 20 усл. ед. О2. Тогда объёмные доли (%)
компонентов смеси составят
ϕ N = 19,95 + 10 = 29,95 %
ϕ O = 50,05 + 20 = 70,05 %
7. По закону Авогадро
2
2
ϕ О 2 М О 2 + ϕ х М х = DO 2 M O 2
где ϕ O 2 - объёмная доля кислорода в
ϕ х - объёмная доля неизвестного газа;
ϕ х = 1 − ϕ О2 ,
смеси;
Мх – молярная масса неизвестного газа, х г/ моль.
Отсюда имеем расчетное уравнение
32 ϕ О 2 + ( 1- ϕ О 2 ) Мх = 36,8
(1)
Так как в нем содержится два неизвестных, то необходимо составить еще
одно уравнение.
Условию задачи удовлетворяют SO2, SO3, CO2, которые с раствором
Ba(OH)2 дают малорастворимые соли:
SO2 + Ba(OH)2 = BaSO3 + H2O
SO3 + Ba(OH)2 = BaSO4 + H2O
CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + H2O
Выбор между SO2, SO3, и CO2 осуществим на основе массы соли,
образованной оксидом бария. Молярная масса каждой соли может быть
представлена суммой молярных масс оксида бария
(М = 153,3 г/ моль) и газа Х:
Мсоли = МBaO + Mx
При образовании 1 моль любой соли расходуется 22,4 л газа Х.
Составим пропорцию:
22,4
л газа Х дают (153,3 + Мх) г соли
ϕ
0,224(1- О 2 ) л газа Х дают
0,788
г соли,
из которой получим второе расчетное уравнение:
153,3· (1- ϕ О 2 ) + Мх(1- ϕ О 2 ) = 78,8
(2)
ϕ
Для нахождения О 2 и Мх, решим систему уравнений (1) и (2) и
получим:
ϕ О 2 = 0,6;
Мх = 44 г/ моль.
Эта молярная масса численно равна молярной массе диоксида
углерода. Вычислим объемную долю диоксида углерода:
ϕ СО 2 = 1- ϕ О 2 = 1- 0,6; ϕ СО 2 = 0,4.
24
Таким образом, смесь состоит из кислорода и диоксида углерода,
объёмные доли которых равны 60 % и 40 % соответственно.
8. Газ, образующий соль с гидроксидом натрия, имеет кислотный
характер, это могут быть: HCl, H2S, SO2, SO3,CO2, и т.д.
Газ, образующий соль с H2SO4, имеет основной характер; это может
быть NH3. Вычислим объём, который он занимает в смеси:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
2 · 22,4 л NH3 дают 132г (NH4)2SO4
х л NH3 дают 11,43 г (NH4)2SO4
х =
2 ⋅ 22,4 ⋅ 11,43
132
;
х = 3,88 л NH3
Объёмную долю аммиака в смеси ϕ NH3 вычислим по формуле:
ϕ
где V – объём аммиака, л
Тогда
ϕ
NH 3
=
NH 3
=
V
Vсмеси
,
Vсм – объём смеси газов, л.
3,88
= 0,776
5
Смесь газов состоит только из аммиака и неизвестного газа Х. Объёмную
долю этого газа ϕ х вычислим по формуле
ϕ
+ ϕ x = 1;
NH 3
ϕ x = 1− ϕ
ϕ
x
NH 3 ;
= 1 − 0,776 = 0,244.
По закону Авогадро,
ϕ
NH 3
M NH 3 + ϕ x M x = D H 2 M H 2 ,
где МNH3, Mx и MH2 – молярные массы аммиака, неизвестного газа и водорода,
г/ моль; DH2 – плотность газовой смеси по водороду. Подставив числовые
значения, получаем 0,776 · 17,06 + 0,224
Мх = 11,52 · 2; Мх = 43,8 г/ моль.
В пределах погрешности эксперимента это соответствует молярной массе
диоксида углерода (44,0 г/ моль).
Для проверки воспользуемся первым условием задачи, согласно которому
10 л газовой смеси образуют при реакции с гидроксидом кальция 10 г соли. В
соответствии с объёмной долей неизвестного газа, равной 0,224, его объём в
10 л газовой смеси составит 0,224 · 10= 2,24 л.
Запишем уравнение реакции
СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3 + Н2О,
из которой можно составить пропорцию:
22,4 л СО2 дают 100 г СаСО3
2,24 л СО2 дают х г СаСО3
и рассчитать массу карбоната кальция
х=
2,24 ⋅ 100
22,4
25
;
х = 10 г.
Таким образом, смесь состоит из аммиака и диоксида углерода,
объёмные доли которых составляют 77,6% и 22,4 % соответственно.
V. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ТРЕХ И БОЛЕЕ ГАЗОВ
1.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (1)
2H2 + O2 = 2H2O (2)
Азот взаимодействует с кислородом только при температуре 3000 ◦С.
По уравнению (1), в реакцию вступает 16 мл метана и 32 мл кислорода, а
образуется 16 мл углекислого газа.
По уравнению (2), в реакцию вступает 8 мл водорода и 4 мл кислорода, а
образуется только вода, которая при н.у. конденсируется и превращается в
жидкость.
Вычислим объем кислорода, оставшийся после взаимодействия с метаном
и водородом:
44-32-4 = 8 (мл). Образовалось 16 мл углекислого газа. Осталось 32 мл
азота. Общий объем смеси после взрыва 8+16+32 = 56 (мл)
8
⋅ 100% = 14,3%
56
16
ϕ (CO2 ) =
⋅ 100% = 28,57%
56
32
ϕ (N2 ) =
⋅ 100% = 57,14%
56
ϕ (O2 ) =
2. 2H2 + O2 = 2H2O
Азот взаимодействует с кислородом только при температуре 3000 ◦С. При
сжигании 4 мл водорода, тратится 2 мл кислорода и остается (4-2) 2 мл
кислорода. Объем смеси после взрыва равен 2+32 = 34 (мл)
2
⋅ 100% = 5,88%
34
32
ϕ (N2 ) =
⋅ 100% = 94,12%
34
ϕ (О2 ) =
3.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (1)
2H2 + O2 = 2H2O (2)
Так как в результате горения метана (1) образуется 3 мл углекислого газа,
то в состав смеси входило 3 мл метана. По уравнению реакции (1), на его
сгорание понадобилось 6 мл кислорода. Предположим, что кислород был в
избытке. Тогда, 28 мл (31-3) – это оставшийся кислород. Вычислим объем смеси
водорода и кислорода, вступивших в реакцию по уравнению (2):
V смеси – V остав. кислорода – V метана – V кислорода = 40-28-3-6 = 3.
Пусть было х мл водорода в смеси потратилось на его сжигание 0,5х
кислорода.
Тогда: х+0,5х = 3
26
х=2 (мл) – объем водорода.
Объем вступившего в реакцию кислорода равен 1 мл. Таким образом,
3
⋅ 100% = 7,5%
40
2
ϕ (Н 2 ) =
⋅ 100% = 2%
40
35
ϕ (О2 ) =
⋅ 100% = 87,5%
40
ϕ (СН 4 ) =
4.
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
(1)
2H2 + O2 = 2H2O
(2)
Согласно уравнениям реакции, при сгорании 15 мл метана образуется
15 мл углекислого газа и вода, которая при н.у. конденсируется. При сжигании
10 мл водорода, образуется вода. Таким образом, первоначальный объем смеси
газов CH4 и H2 (25 мл) уменьшится на 10 мл (25 мл - 15 мл = 10 мл).
5. Объём смеси газов меньше суммы объёмов исходных газов, так как
реакция
2 NO +O2 = 2NO2 идет с поглощением кислорода. Разность объёмов
200 – 185 = 15 мл – это объём кислорода, который израсходован на окисление
30 мл NO в NO2., поскольку в газовую смесь ввели 20 мл кислорода, а
изменение объёма составляет 15 мл, то можно утверждать, что в реакцию с
кислородом оксид азота вступил полностью.
Согласно уравнению реакции, молярное соотношение оксида азота и
кислорода равно 2:1. Это позволит определить объём оксида азота в начальной
смеси газов:
VNO = 2VO2,
где VNO и VO2 - объёмы NO и O2 мл (н.у)
Тогда
VNO = 2·15 = 30 мл
Найдем объёмную долю оксида азота (%):
ϕ
NO
=
V NO
⋅ 100 0 0 ; ϕ
Vсс
NO
=
30
⋅ 100 0 0 = 30 0 0
100
Таким образом, объёмная доля NO в газовой смеси равна 30 %,
первоначальный объем смеси уменьшился на 10 мл за счет сгорания газа
водорода.
6. Один из газов, образующих смесь, полностью поглотился серной
кислотой, значит, он имеет основной характер. Это аммиак, количество
которого в смеси по условию составило 20 % по объёму.
Газ, поглощенный раствором гидроксида натрия, имеет кислотный
характер. Это могут быть: Н2S,SO2, SO3, CO2. Газ, непоглощенный ни раствором
H2SO4, ни NaOH, можно определить по молярной массе, так как известна его
плотность по водороду:
М = DH2MH2; М = 16,0 · 2 = 32,0 г/ моль
Это кислород.
По условию задачи, его содержание в смеси с неизвестным газом равно 75 %.
На основании закона Авогадро запишем уравнение:
27
0,75 МО2 + 0,25 Мх = DН2МН2,
0,75 · 32,0 + 0,25 Мх = 35,0,
отсюда
Мх = 44,0
Это СО2.
Таким образом, качественный состав исходной смеси: NH3, СО2, О2.
Количественно ее состав определим, составив уравнение:
0,2 · 17,0 + (0,8 – х)∙ 44,0 + х · 32 = 15,7 · 2
х = 0,6
Состав смеси: 20%NH3, 20% СО2, 60 % О2.
7. Из разности начального и конечного объемов газовой смеси
определяем сумму объемов кислорода и водорода, вступивших в реакцию:
89,6 – 56,0 = 33,6 л. Отношение объемов реагирующих водорода и кислорода
равно 2:1, следовательно, объем водорода составит 22,4 л, а кислорода – 11,2 л.
Оставшийся газ имеет массу 49 – 18 = 31 г, поскольку образовался 1 моль воды,
и вода удалена из смеси. Если предположить, что оставшийся газ является
чистым азотом, то масса его должна быть (56,0 : 22,4) · 28,0 = 70 г, что не
соответствует действительной массе остатка. Значит, один из реагирующих
газов взят в избытке. Молярная масса газа, взятого в избытке, может иметь
только два значения – 2 или 32 г/моль (для водорода или кислорода)
соответственно. Пусть объем азота в газовой смеси будет х л. Его масса
составит тогда х*28,0:22,4 г. Масса этого газа составит (56,0 - х)М : 22,4 г, где
М – молярная масса газа, взятого в избытке. Это позволяет составить уравнение:
х ⋅ 28,0
22,4
+
(56,0 − х ) М
22,4
= 31,
откуда
х=
31 ⋅ 22,4 − 56 М
28,0 − М
.
Проанализируем это выражение. Так как х > 0, то знаменатель (28,0 - М)
имеет положительное значение, а это возможно только при М = 2. Тогда:
х=
31 ⋅ 22,4 − 56 ⋅ 2
28,0 − 2
= 22,4 л N2.
Итак, в избытке был водород, объем которого составил 56 – 22,4 = 33,6 л.
Следовательно, состав исходной смеси:
56 л Н2, 11,2 л О2, 22,4 л N2.
Возможен и другой, традиционный путь решения через составление
системы уравнений. Обозначим объемы водорода, кислорода и азота через
x ,y, z соответственно. Тогда:
x + y + z = 89,6 – уравнение суммы объектов исходной смеси
(1)
28
х⋅2
22,4
+
у ⋅ 32
22,4
+
z ⋅ 28
22,4
= 49 – уравнение суммы масс газов;
(2)
х- 2у + z = 56 л – уравнение суммы объёмов конечных
(3)
Уравнение (3) составлено в предположении, что водород взят в избытке и
остаточный его объём составляет х - 2у л. Решение системы уравнений (1) – (3)
дает те же результаты, что получены выше.
Объёмные доли (%) водорода, кислорода и азота равны 62,5; 12,5 и 25,0
соответственно.
8. Рассчитаем тепловой эффект реакции горения угарного газа:
2СО + О2 = 2СО2 + Q
Согласно следствию из закона Гесса, тепловой эффект химической
реакции равен разности между суммой теплот образования конечных
продуктов и суммой теплот образования исходных веществ с учетом
стехиометрических коэффициентов:
Q = 2Qобр. СО2 – ( 2Qобр.СО + Q обр.О2).
Теплотой образования вещества называется количество тепла, которое
выделяется или поглощается при образовании 1 моль вещества из простых
веществ. Теплоты образования простых веществ (из наиболее устойчивых при
стандартных условиях форм) приняты быть равными 0. Поэтому:
Q = 2Qобр. СО2 – 2Qобр.СО = 393,2 · 2 – 110,4 · 2 = 565,8 (кДж)
Согласно уравнению реакции:
При сжигании 2 моль СО выделяется 565,8 кДж.
При сжигании х моль СО выделяется 113,16 кДж.
х = 0,4 моль или 11,2 г СО
С этим количеством СО вступает в реакцию 0,2 моль или 6,4 г кислорода.
Масса смеси газов будет равна 17,6 г (11,2 + 6,4). Так как, согласно условию
задачи, масса исходной смеси газов 20,8 г, то один из газов был взят в избытке.
Проанализируем, какой газ был взят в избытке.
При сжигании исходной смеси с водородом могут протекать реакции:
2Н2 + О2 = 2Н2О
2 СО + О2 = 2СО2
Согласно условию задачи, при этом выделяется 150 кДж тепла. Это
возможно при избытке в смеси кислорода, так как оксид углерода (II) с
водородом не взаимодействует. Следовательно, в смеси содержалось 11,2 г СО и
9,6 г (20,8 – 11,2) О2. Процентный состав, соответственно, равен 53,8 и 46,15 %.
29
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
I. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ДВУХ ГАЗОВ
Задача 1. Один моль смеси этилена с водородом, имеющей плотность по
водороду 9, нагрели в замкнутом сосуде с платиновым катализатором при
350 °С, при этом давление в сосуде уменьшилось на 20 %. Рассчитайте выход
реакции в % от теоретически возможного. На сколько процентов уменьшится
давление в сосуде, если для проведения эксперимента в тех же условиях
использовать один моль тех же газов, имеющей плотность по водороду 10?
Задача 2. Смесь циклогексена и водорода, имеющую мольное
соотношение компонентов 1:5, пропустили над никелевым катализатором.
Реакция прошла на 40 %. Вычислите мольное соотношение веществ в конечной
смеси.
Задача 3. Плотность по озону газовой смеси, состоящей из паров бензола
и водорода, до пропускания через контактный аппарат для синтеза
циклогексана была равна 0,2, а после пропускания стала равна 0,25. Определите
объемную долю паров циклогексана в реакционной смеси и процент
превращения бензола в циклогексан.
Задача 4. Пары этаналя смешали с водородом в молярном отношении 1:2
при давлении 300 кПа и температуре 400 °С в замкнутом реакторе,
предназначенном для синтеза этанола. После окончания процесса, давление
газов в реакторе при неизменной температуре уменьшилось на 20%.
Определите объемную долю паров этанола в реакционной смеси и процент
превращения уксусного альдегида в этанол.
Задача 5. Смесь бутена-2 и водорода (плотность по водороду 6,4)
пропустили над платиновым катализатором, при этом реакция прошла с
выходом 60 %. Во сколько раз уменьшился объем газовой смеси?
Задача 6. Смесь формальдегида и водорода имеет плотность по гелию
2,6. После пропускания этой смеси над нагретым катализатором и охлаждения
газовой смеси, ее плотность по гелию составила 1,2. Рассчитайте выход
продукта реакции.
Задача 7. Плотность по пропану газовой смеси, состоящей из этилена и
паров воды, до пропускания через контактный аппарат для синтеза этанола
была равна 0,5, а после пропускания стала равна 0,6. Определите объемную
долю паров этанола в реакционной смеси и процент превращения этилена в
этанол.
Задача 8. Оксид углерода (II) смешали с водородом в молярном
отношении 1:4 при давлении 10 МПа и температуре 327 °С в замкнутом
реакторе, предназначенном для синтеза метанола. После окончания процесса
давление газов в реакторе при неизменной температуре уменьшилось на 10%.
Определите объемную долю паров метанола в реакционной смеси и процент
превращения оксида углерода (II) в метанол.
30
Задача 9. Смесь уксусного альдегида и водорода с относительной
плотностью по воздуху 0,475 пропустили над нагретым никелевым
катализатором. Реакция прошла с выходом 47,5 %. Вычислите плотность по
водороду газовой смеси на выходе из реактора.
Задача 10. Смесь ацетиленового углеводорода и кислорода имеет
плотность по водороду 18,55. После сгорания углеводорода и охлаждения
продуктов реакции, образовавшуюся газовую смесь пропустили через раствор
брома в бензоле. Объем смеси уменьшился в 3 раза. Определите объемные до
газов в исходной смеси и строение углеводорода.
II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СМЕСИ ГАЗОВ И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
С ГАЛОГЕНАМИ, РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ, СОЛЕЙ,
АКТИВНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Задача 1. Плотность по азоту cмеси алканов равна 1,808. При
бромировании этой смеси, выделено только две пары изомерных
монобромалканов. Суммарная масса более легких изомеров в продуктах
реакции равна суммарной массе более тяжелых изомеров. Вычислите массовые
доли алканов в исходной смеси.
Задача 2. Сожгли 4 л газовой смеси, содержащей пропан. Продукты
горения пропустили через раствор гидроксида кальция, в результате чего
образовалось 16 г карбоната и 25.9 г гидрокарбоната кальция. Определите
объемную долю пропана в газовой смеси.
Задача 3. Газовая смесь состоит из насыщенного и ненасыщенного
углеводородов, имеющих одинаковую молекулярную массу. Плотность данной
смеси по гелию равна 14. Определите молекулярную формулу углеводородов,
приведите их структурные формулы.
Задача 4. Смесь циклогексана и циклогексена обесцвечивает 320 г
10 % раствора брома в четыреххлористом углероде. Найдите массовые доли
компонентов исходной смеси, если циклогексан, входящий в ее состав, при
дегидрировании, дает такое же количество бензола, которое может полностью
прореагировать на свету с хлором, полученным при взаимодействии 26,1 г
диоксида марганца и избытка соляной кислоты.
Задача 5. Смесь этиленового углеводорода и водорода общим объемом
13,44 л (н.у.) пропустили при 200 °С над платиновым катализатором. При этом,
реакция прошла с выходом 75 % от теоретического, и объем смеси уменьшился
до 10,08 л. При пропускании исходной смеси через склянку с бромной водой,
весь углеводород прореагировал, и масса склянки увеличилась на 8,4 г.
Определите состав исходной смеси (в % по объему) и строение исходного
алкена.
Задача 6. При пропускании смеси пропана и ацетилена через склянку с
бромной водой, масса склянки увеличилась на 1,3 г. При полном сгорании
31
такого же количества исходной смеси углеводородов выделилось 14 л (н.у.)
диоксида углерода. Определите массовую долю пропана в исходной смеси.
Задача 7. Смесь 5 мл газообразного углеводорода с 12 мл кислорода
поместили в эвдиометр и взорвали. После приведения условий к
первоначальным, объем газовой смеси составил 7 мл, а после ее пропускания
через раствор щелочи уменьшился до 2 мл, причем оставшийся газ
поддерживал горение. Определите формулу углеводорода.
Задача 8. Смесь бутана, ацетилена и этана, имеющая плотность по
водороду 18, была пропущена через склянку с бромной водой, после чего ее
плотность по водороду составила 19,7. Определите массовые доли газов в
исходной смеси.
Задача 9. Смесь бутана, бутена и водорода (плотность смеси по
водороду 12) пропущена через склянку с 5 %-ным раствором перманганата
калия. После этого плотность смеси по водороду составила 8. Определите
объемные доли газов в исходной смеси.
Задача 10. Смесь 1,2-дибромпропана, гексана, стирола и пентена-1 имеет
в парах плотность по воздуху 3,983. После обработки исходной смеси избытком
цинка при нагревании плотность паров по воздуху при тех же условиях
снижается до 2,603. После обработки исходной смеси избытком брома без
нагревания, освещения и в отсутствие катализаторов, плотность паров по
воздуху возрастает до 6,741. Вычислите объемные доли веществ в парах
исходной смеси.
Задача 11. Смесь метана и метиламина пропустили через соляную
кислоту, при этом объем газовой смеси уменьшился вдвое. Вычислите
массовые доли газов в исходной смеси.
Задача 12. Смесь пропена и ацетилена объемом 896 мл (н.у.) пропущена
через 800 г раствора брома в воде с массовой долей 2 %. Для полного
обесцвечивания бромной воды потребовалось добавить 3,25 г цинковой пыли.
Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.
Задача 13. Известно, что 1,12 л (н.у.) смеси ацетилена с этиленом могут
легко прореагировать в темноте с 3,82 мл брома (плотность 3,14 г/мл). Во
сколько раз уменьшится объем смеси после пропускания ее через аммиачный
раствор оксида серебра?
Задача 14. Смесь этана, этилена и ацетилена объемом 3,36 л (н.у.)
пропускают через раствор брома в четыреххлористом углероде с неизвестной
массовой долей. Объем смеси уменьшился до 1,12 л, количество брома в
растворе стало равным 0,04 моль. Определите начальное количество брома в
растворе, если молярное соотношение этилена и ацетилена в исходной смеси
равно 1:1. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.
32
III. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ТРЕХ И БОЛЕЕ ГАЗОВ
Задача 1. 10 л смеси этилена и пропана и 10 л водорода пропустили над
катализатором, в результате чего общий объем смеси уменьшился до 16 л.
Определите объемное содержание пропана в исходной смеси.
Задача 2. К 30 л смеси, состоящей из аргона и этиламина, добавили 20 л
бромоводорода, после чего плотность газовой смеси по воздуху стала равна
1,814. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.
Задача 3. К 35 л смеси, состоящей из углекислого газа и метиламина,
добавили 25 л бромоводорода, после чего плотность газовой смеси по воздуху
стала равна 1,942. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.
Задача 4. Смесь 3 л пропена, 2 л ацетилена и 15 л водорода пропустили
над платиновым катализатором, гидрирование прошло количественно.
Вычислите плотность по воздуху новой газовой смеси.
Задача 5. 50 мл смеси оксида углерода (II) и метана были взорваны с
60 мл кислорода. После взрыва и приведения газов к исходным условиям объем
их оказался равным 70 мл. Определите содержание оксида углерода (II) в
исходной смеси (в % по объему).
Задача 6. Смесь аммиака и метиламина, в которой на 1 атом азота
приходится 4 атома водорода, поместили в реактор с 9-кратным объемом
кислорода. Герметически закрытый реактор нагрели, после полного завершения
реакции горения реактор охладили до первоначальной температуры. Как
изменилось давление в реакторе?
Задача 7. К 30 л смеси, состоящей из этана и аммиака, добавили 10 л
хлороводорода, после чего плотность газовой смеси по воздуху стала равна
0,945. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.
33
ОТВЕТЫ К РАЗДЕЛУ
«ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»
I. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ДВУХ ГАЗОВ
1. Мср(смеси) = 9·2= 18 г/моль
С2Н4 + Н2↔ С2Н6
Пусть х моль ν (С2Н4), тогда (1-х) моль ν (Н2)
28х+2-2х=18
26х=16
х= 0,62 моль (ν (С2Н4))
ν (Н2) = 0,38 моль
Уменьшение давления на 20 % связано с уменьшением концентрации
(Н2). Пусть вступило в реакции у моль водорода, тогда после реакции осталось:
ν (С 2 Н 4 ) = (0,62 − у ), ν ( Н 2 ) = (0,38 − у ), ν (С 2 Н 6 ) = у . Найдем общее количество
вещества:
0,8 = 0,62-у +0,38-у +у
у=0,2
Теоретически могло образоваться 0,38 моль этана (Н2 – в недостатке),
0,2
поэтому выход равен 0,38 ⋅ 100% =
52,63%
Константа равновесия при данных условиях равна:
ν (С Н )
0,2
2
6
Кравн. = ν (С Н ) ⋅ ν ( Н ) = 0,42 ⋅ 0,18 = 2,64
2
4
2
Пусть во втором случае количество вещества этилена равно а моль,
количество вещества водорода равно(1-а) моль. Тогда масса смеси равна
28 а +2 (1-а) = 2∙10 = 20. Отсюда, а = 0,692, то есть ν (С 2 Н 4 ) = 0,692( моль) ,
ν ( Н 2 ) = 0,308 моль . Пусть в реакцию вступило b моль водорода. Это число
можно найти из условия неизменности константы равновесия:
ν (С 2 Н 6 )
b
Кравн. = ν (С Н ) ⋅ ν ( Н ) = (0,692 − b) ⋅ (0,308 − b) = 2,64
2
4
2
Из двух корней данного квадратного уравнения выбираем корень,
удовлетворяющий условию:
0<b<0,308, то есть b = 0,177.
Общее число молей после реакции равно:
ν общее = (0,692-0,177) + (0,308-0,177) + 0,177 = 0,823, то есть оно
уменьшилось на 17,7% по сравнению с исходным количеством (1 моль).
Давление пропорционально числу молей, поэтому оно также уменьшилось на
17,7 %.
Ответ: Выход этана – 52,63%. Давление уменьшилось на 17,7 %.
2. С6Н10 + Н2 = С6Н12
В реакцию вступило 0,4 моль С6Н10, 0,4 моль Н2, и образовалось С6Н12
Осталось 0,6 моль С6Н12, 4,6 моль Н2 и 0,4 моль С6Н12
34
ν (смеси) = 0,6 + 4,6 +0,4 = 5,6 моль
ϕ (С 6 Н 10 ) =
0,6
⋅ 100 = 10,71 0 0
56
4,6
⋅ 100 = 85,15 0 0
5,6
0,4
ϕ (С 6 Н 12 ) =
⋅ 100 = 7,14 0 0
5,6
ϕ (Н 2 ) =
3. Пусть в 1 моль исходной смеси содержалось х моль С 6Н6 и (1-х) моль
Н2. Средняя молярная масса данной смеси 0,2·48 = 9,6 г/моль. Следовательно,
1 моль смеси весит 9,6 г.
78х +2(1-х) = 9,6
х=0,1
ν (С6Н6) = 0,1 моль, ν (Н2) = 0,9 моль
Реакция бензола с водородом обратимая.
С6Н6 + 3Н2↔С6Н12
Пусть в эту реакцию вступает у моль бензола. Тогда расходуется 3у моль
водорода, и образуется у моль циклогексана. В конечной смеси содержится
(0,1-у) моль бензола, (0,9-3у) моль водорода, у моль циклогексана. Масса
конечной смеси равна массе исходной и составляет 9,6 г. Средняя молярная
масса конечной смеси равна:
0,25·48 = 12 г/моль.
Следовательно,
9,6
= 12
(1 − 3 у )
у = 0,0667
По закону Авогадро, объемная доля газа равна его мольной доли.
Поэтому практический выход циклогексана (процент превращения бензола)
равен
0,1
100
=
0,067
х
х = 66,7(%)
,
а
объемная
доля
паров
циклогексана
равна
0,067
⋅ 100% = 8,34%
(1 − 3 ⋅ 0,067 )
Ответ: 66,7% бензола, 8,34% циклогексана.
4. При гидрировании этаналя образуется этанол:
СНзСНО + Н2 = С2Н5ОН.
Пусть в исходной смеси содержалось х моль этаналя, v(CH3CHO) = x, тогда, по условию, v(H2) = 2х. Общее число молей газов равно V1 = 3Х.
Реакция этаналя с водородом обратима. Пусть в эту реакцию вступает у
моль СНзСНО, тогда водорода расходуется также у моль, и образуется у моль
С2Н5ОН. В конечной смеси содержатся: v(CH3CHO)=х-у v(H2) = 2х-у, v(C2H5OH)
= у.
Общее число молей газов равно v2 = (х-у) + (2х-у)+у = 3х-у.
По условию, давление в конечной смеси уменьшилось на 20 % по
сравнению с исходным. Поскольку температура в процессе реакции не
изменяется, и объем реактора постоянен, то уменьшение давление вызвано
35
только уменьшением числа молей газов. Таким образом, v2 = 0,8v1 или 3х-у =
O,8∙3Х, ТО есть у = 0,6Х.
По закону Авогадро, объемная доля газа равна его мольной доле, по
этому объемная доля паров этанола равна: ω (С2Н5ОН) = у/(3х-у)= 0,25 или
25%.
Процент превращения уксусного альдегида в этанол (т.е., практический
выход этанола) равен у/х = 0,6, или 60%.
Ответ: 25 % С2Н5ОН, процент превращения СН3СНО – 60 %.
5. Мср(смеси) = 12,8 г/моль. Пусть х моль -ν С4Н8, (1-х) моль - ν (Н2)
56х +2-2х=12,8
54х=10,8
х=0,2 моль (ν (С4Н8))
С4Н8+ Н2=С4Н10
Так как реакция пошла с выходом 60%, то ν (С4Н10)= 0,2∙0,6=0,12 моль.
ν (С4Н8)=0,2-0,12=0,08 моль
ν (Н2)= 0,8-0,12=0,68 моль
ν (конечной смеси)= 0,12+0,68+0,08=0,88моль
ν1
1
=
в 1,14 раз
ν 2 0,88
6. Мср(смеси)1 =2,6∙4=10,4 г/моль
НСОН+Н2= СН3ОН
Мср(смеси)2 = 1,2∙4=4,8 г/моль. Найдем (НСОН и Н2) в исходной смеси:
Пусть х моль ν (НСОН), (1-х) мольν (Н2)
30х+2-2х=10,4
28х=8,4
х=0,3(ν (НСОН)
ν (Н2) = 1-0,3=0,7 моль.
Пусть образовалось х моль СН3ОН, потратилось х моль Н2 и х моль
НСОН.
Осталось (0,3-х) моль НСОН, (0,7-х) моль Н2 . Тогда
30(0,3 − х ) + 2(0,7 − х )
= 4,8
1 − 2х
9-30х+1,4-2х =4,8-9,6х
5,6=22,4х
х=0,25 моль
ϕ (СН3ОН)= 0,25 ⋅ 100 = 83,3 0 0
0,3
7.
С2Н4 + Н2О = С2Н5ОН
Мср (смеси)1 = 0,5∙44=22 г/моль
Мср (смеси)2 = 26,4 г/моль
Найдем содержание С2Н4 и Н2О в исходной смеси:
Пусть х моль -ν (С2Н4), (1-х) моль-ν (Н2О)
28х+18-18х=22
10х=4
36
х=0,4(ν (С2Н4))
ν (Н2О) = 0,6
Пусть образовалось у моль С2Н5ОН и потратилось у моль С2Н4 и у моль
Н2О.
Осталось (0,4-у) моль С2Н4, (0,6-у) моль Н2О.
Общий объем смеси равен у+0,4-у+0,6-у=(1-у) моль.
После
пропускания
через
контактный
28(0,4 − у ) + (0,6 − у ) ⋅ 18 + 46 у
= 26,4
1− у
аппарат:
11,2 - 28у + 10,8 -18у+46у = 26,4 – 26,4 у
-4,4=-26,4у
у= 0,167(ν (С2Н5ОН)).
0,167
Процент превращения С2Н5ОН = 0,4 ⋅ 100 = 41,7 0 0
ϕ (С 2 Н 5 ОН) =
0,167
⋅ 100 = 20 0 0
0,4 − 0,167 + 0,6 − 0,167 + 0,176
8. Пусть х моль – это количество первоначальной смеси веществ. Тогда а
моль – это количество вещества CO, вступившего в реакцию и CH3OH,
полученного в результате реакции. 2а моль - ν (H2),
CO + 2H2 →CH3OH
Вычислим исходный объем смеси:
PV = ν RT
10000·V = 5х·8,31·600
V = 2,493x
Пусть у моль – это количество вещества смеси после реакции. Зная объем и
новое давление смеси, вычислим количество вещества новой смеси:
9000·2,493х = у·8,31·600
у = 4,5х
То есть, выход реакции не 100 %. Зная количество вещества образовавшейся
смеси, найдем количество угарного газа и водорода, вступивших в реакцию (а
моль).
(х-а) +(4х-2а) + а = 4,5х
а = 0,25х
То есть, выход метанола составляет 25 %
Объемная доля метанола равна
0,25 х
⋅ 100 = 5,55%
4,4 х
Ответ: выход спирта - 25%, объемная доля спирта в смеси – 5,55 %
9.
СН3СОН+ Н2 → С2Н5ОН
Мсмеси. = 0,475 ⋅ 29 = 13,775г / моль Найдем ν (СН3СОН и Н2) в смеси:
Пусть х моль-ν (СН3СОН), а(1-х)ν (Н2)
44х+2-2х=13,775
42х=11,775
х=0,28 (ν СН3СОН)
ν (Н2)= 1-0,28=0,72 моль
37
Вычислим количество С2Н5ОН, если выход реакции 47,5%. В недостатке
уксусный альдегид, поэтому 0,28 . 0,475 = 0,133 моль.
Потратилось 0,133 моль СН3СОН и 0,133 моль Н2 . Осталось 0,147 моль
СН3СОН, 0,587 моль Н2, 0,133 моль С2Н5ОН. V(смеси) = 0,867 моль. Найдем
Мср. смеси:
0,147 ⋅ 44 + 0,587 ⋅ 2 + 0,133 ⋅ 46
0,867
13,76
Мср = 0,867 = 15,87 г/моль
Мср =
DH2 (смеси) = 7,935
10. Средняя молярная масса cмеси равна 18,55∙2 = 37,1 г/моль. После
охлаждения и конденсации паров воды, смесь может содержать СО 2 и О2 или
СО2 и углеводород, если кислород был в недостатке, а углеводород в избытке.
Так как после пропускания продуктов сгорания через бромную воду, в бензоле
объем смеси уменьшился в 3 раза, то в избытке был углеводород. Выясним,
какой углеводород с общей формулой СnH2n-2 был в смеси с кислородом. Пусть
х моль – это количество вещества углеводорода и (1-х) моль – количество
вещества кислорода.
(14n-2)·х + 32(1-х) = 37,1
14nх -2х +32-32х = 37,1
14nх – 34х = 5,1
Если n=2, то решения нет
Если n = 3, то
42х – 34х = 5,1
х=0,6375 (моль углеводорода)
Количество вещества кислорода равно 1-0,6375 = 0,3625
Если n = 4, то
56х -34х = 5,1
х=0,23 (моль углеводорода)
Количество вещества кислорода = 0,77 моль. Это не удовлетворяет
условию задачи, так как углеводород был в избытке. Возможно, это С3Н4.
С3Н4 +4О2 = 3СО2 + 2Н2О
Тратится 0,3625 моль кислорода, и в 4 раза меньше С3Н4 - 0,09 моль.
Избыток С3Н4 составляет 0,546875 моль. Количество вещества углекислого газа
равно 0,09∙3 = 0,27 (моль). Количество вещества смеси равно 0,817 моль.
Объем смеси уменьшился в 3 раза (0,817:0,27). Это вещество с формулой
С3Н4
38
II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СМЕСИ ГАЗОВ И ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
С ГАЛОГЕНАМИ, РАСТВОРАМИ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ, СОЛЕЙ,
АКТИВНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
1. Mr(смеси) = 1,808∙ 28 = 50,624 г/ моль
Пусть ν (Сn H2n + 2 ) - х моль, ν (Cn+1H2(n+1) +2) - (1 – х) моль
CnH2n+2+ Br2 = CnH2n +1Br + HBr
Cn +1 H2n+4 + Br2 = Cn+1H2n+3Br + HBr
По условию m(CnH2n+1Br) = m (Cn+1H2n+3Br)
m = ν ·M
m(CnH2n+1Br)= х ∙ (14 n +81)
m ( Cn +1H2n+3Br) = (1- х) ·( 14 n + 95)
14nх + 81х = 14n – 14nх + 95 – 95х
28nх + 176х – 14n = 95
х( 28n + 176) – 14n= 95
95 + 14n
х = 28n + 176
Если n = 3,то х = 0,5269
n = 1,2,5 и т.д. не может быть, т.к. с Br 2 эти углеводороды не дадут только
2 монобромпроизводных.
Если n= 3, то С3Н8.
Пусть М(алкана) = х г/моль
50,624= 0,5269∙44 + 0,4731х
50,624 = 23,1836 + 0,4731 х
0,4731 х = 27,4404
х = 58 г/ моль – С4Н10
Если n = 4,то С4Н10
50,624 = 0,524∙58+0,476х
0,476х=20,232
х = 42,5 г/моль – такого алкана нет.
Значит, верно значение n = 3
m(C3H8) = 0.5269·44=23,1836 г
m(C4H10) = (1-0,5269)∙ 58=27,4398г
m(смеси) = 50,6234г
23,1836
= 46 0 0
50,6234
27,4398
ω (С 4 Н 10 ) =
= 54,2 0 0
50,6234
ω (С 3 Н 8 ) =
Ответ: ω (С3Н8) = 46 %, ω (С4Н10) = 54,2% , С3Н8 – 2 - ой алкан
2. Вычислим количество СО2, пропущенного через раствор Са(ОН)2
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О - 1 реакция
СаСО3 + СО2+ Н2О = Са (НСО3)2 – 2 реакция
Количество вещества СО2 в первой реакции равно
х = 3,581л
Общий V(СО2) = 7,165 л
39
х
25,9
=
22,4
162
При сгорании С3Н8 образуется С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4 Н2О
Из 1 моль С3Н8 получается 3 моль СО2. Следовательно, ν (С3Н8) =
0,32
= 0,107 моль
3
V(С3Н8) = 0,107· 22,4=2,4 л
ϕ (С 3 Н 8 )
=
2,4
⋅ 100 0 0 = 60 0 0
4
3. Мср.(смеси) = 14∙4=56 г /моль.
Так как М(СхНу) одинаковы, то М(углеводород)= 56 г/моль.
Это С4Н8 – бутен и циклобутан
4. Найдем количество Cl2 , выделившегося в результате реакции
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 +2H2O
26,1 х
=
87
1
х = 0,3 моль
Найдем количество бензола, полученного из циклогексана:
C6H6 + 3Cl2 = C6H6Cl6
х 0,3
=
1
3
х=
0,3
= 0,1
3
( моль)
C6H12 → C6H6 + 3 H2. Следовательно, количество С6Н12 = 0,1 моль. m(Br2) =
320·0,1 = 32 г.ν Br2) = 0,2 моль
С6Н10 + Br2 = C6H10Br2
ν (C6H10) = ν (Br2) = 0,2 моль
m (C6H10) = 0.2.82 = 16.4 г
m (С6Н12) = 84 . 0,1 = 8,4 г
m (смеси) = 16,4 + 8,4 = 24,8 г
ω (С 6 Н10) = 66,13%
ω (С 6 Н12) =33,87%
5. Сn Н2n + H2 = CnH2n+2
Найдем объем Н2, вступившего в реакцию: 13,44 – 10,08= 3,36 л
V(Н2) = VCnH2n+2 = 3,36л
Так как реакция прошла с выходом 75%, то V(продукта) в теории равен
3,36
= 4,48 л.
0,75
Увеличение массы склянки связано с поглощением алкена. Его масса равна 8,4 г.
Найдем М(алкена):
8,4
4,48
=
х
22,4
х = 42 г/ моль Это пропен.
V(С3Н6) = V(С3Н8) =4,48 л ⇒
4,48
⋅ 100 0 0 = 33,3 0 0
13,44
ϕ ( Н 2 ) = 66,7 0 0
ϕ (С 3 Н 6 ) =
6. Ацетилен поглощается Br2 :
С2Н2 + 2Br2 =C2H2Br4
1,3
1,3 г – это масса С2Н2. ν (С2Н2) = 26 = 0,05 моль
40
2 С2Н2 + 5 О2 = 4 СО2 + 2 Н2О
ν (СО2) = 2 ∙ 0,05 = 0,1 моль .
При сгорании пропана по уравнению С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О,
выделилось
0,525
= 0,175
3
моль С3Н8
m(С3Н8) = 0,175∙44=7,7 г. Общая масса смеси углеводородов равна 1,3+ 7,7 = 9 г
ω (С 3 Н 8 ) =
7 ,7
⋅ 100 0 0 = 85,6 0 0
9
7. СхНу + О2 = хСО2 + уН2О
С щелочью реагирует СО2 ⇒ 7-2=5 мл СО2
Поддерживает горение О2 ⇒ V (О2) остатка = 2 мл
Потратилось 12-2 = 10мл О2 , т.е.
С х Н у + О2 = СО 2 + 2 Н 2 О
1 : 2 : 1
Т.к. в реакцию вступает 2 моль О2 ( 4 атома) , то образуется (согласно закону
сохранения массы вещества 2 моль Н2О). Следовательно, в молекуле 1 моль
атомов углерода и 4 моль атомов водорода. Это СН4.
8. Мср(смеси)1 = 18 ∙2=36 г/моль
Мср(смеси)2 = 19,7∙2= 39,4 г /моль
С Br2 взаимодействует C2Н2:
С2Н2 + 2Br2= C2H2Br4
Найдем ν бутана и этана в оставшейся смеси:
пусть х моль-ν С2Н6 , ( 1-х) моль - ν С4Н10
30х + 58- 58х = 39,4
18,6 = 28х
х= 0,664 моль ν С2Н6
ν (С4Н10)= 1- 0,664= 0,336 моль.
Пусть Z моль ν (С2Н2) в изначальной смеси: ν (смеси)= Z+1
30 ⋅ 0,664 + 58 ⋅ 0,336 + 26 z
= 36
z+1
39,408 + 26 z = 36 z + 36
3,08 = 10 z
z = 0,3408
m(C2H2)=8.86г
m(C4H10)=19.488 г
m(C2H6)= 19,92г
m (cмеси)= 48,268г
8,86
⋅ 100 = 18,36 0 0
45,268
19,488
ω (С 4 Н 10 ) =
⋅ 100 = 40,37 0 0
48,268
19,92
ω (С 2 Н 6 ) =
⋅ 100 = 41,27 0 0
48,268
ω (С 2 Н 2 ) =
9. Мср (смеси) = 12.2=24 г/моль
С раствором KMnO4 взаимодействует бутен.
Найдем ν бутана и водорода в смеси
41
Мср( смеси)2 = 16 г/моль.
Пусть х моль С4Н10
(1-х) моль Н2
58х+2-2х=16
56х=14
х= 0,25 моль ν (С4Н10)
ν (Н2)= 1-0,25=0,75 моль.
Пусть у моль ν С4Н6.
0,25 ⋅ 58 + 0,75 ⋅ 2 + 56 х
= 24
1+ х
х = 0,25
0,25
ϕ (С 4 Н 8 ) =
= 20 0 0
1,25
ϕ (С 4 Н 10 ) = 20 0 0
10. Найдем Мср1(смеси) = 3,983· 29 = 115,5 г/ моль
Zn взаимодействует с C3H6Br2
C3H6Br2 + Zn  t→ C3H6 + ZnBr2
Мср2(смеси) = 2,603∙ 29=75,5 г/ моль
С Br2 без нагревания, освещения, катализатора взаимодействуют стирол и
пентен-1:
С6Н5С2Н3 + Br2= C6H5C2H3Br2
C5H10 + Br2 = C5H10Br2
Остается гексан.
42
11.
СН 3 − NH 2 + HCl = CH 3 NH 3 Cl
пустьν (смеси ) = 1л
После реакции = 0,5 л ⇒ ν (CH 3 − NH 2 )в смеси = 0,5 л
0,5
⋅ 16 = 0,357 г
22,4
0.5
m(CH 3 − NH 2 ) =
⋅ 31 = 0.692( г )
22.4
m(смеси ) = 0,692 + 0,357 = 1,049( г )
0.692
ω (СН 3 − NH 2 ) =
⋅ 100 0 0 = 66 0 0
1.049
ω (CH 4 ) = 34 0 0
m(СН 4 ) =
12.
С 3 Н 6 + Br2 = C 3 H 6 Br2
C 2 H 2 + 2 Br2 = C 2 H 2 Br4
m( Br2 ) = 800 ⋅ 0,02 = 16( г )
ν ( Br2 ) = 0,1моль
Найдем массу брома по уравнению реакции:
Zn + Br2 = ZnBr2
х моль
3,25г
=
65
1 моль
ν ( Br2 ) ,
взаимодействующего с цинком, составляет
ν ( Br2 ) ,
3,25 ⋅ 1
= 0,05 моль
65
взаимодействует с углеводородами 0,1-0,05= 0,05 моль.
Пусть х моль ν (С 3 Н 6 )
у моль ν (С 2 Н 2 )
ν (СмесиС х Н у ) =
х + у = 0,04
}
х + 2 у = 0,05
V
0.896
=
= 0,04 моль
Vm
22.4
}
х = 0,04 − у
0,04 − у + 2 у = 0,05
у = 0,01(ν (С 2 Н 2 ))
х = 0,03 моль(ν (С 3 Н 6 ))
0,01
⋅ 100 0 0 = 25 0 0
0,04
ϕ (С 3 Н 6 ) = 75 0 0
ϕ (С 2 Н 2 ) =
13. С2Н2 +2Br2 = C2H2Br4
C2H4 + Br2= C2H4Br2
m (Br2) = ρ ⋅ V = 3,14 ⋅ 3,82 = 12г
ν ( Br2 ) = 0,075 моль.
Пусть х моль ν (С2Н2), 2х ν Br2 , у моль ν (С2Н4), у моль(С2Н4)
ν (смеси ) =
1,12
= 0,05 моль
22,4
43
 х + у = 0,05

 2х + у = 0,075
 х = 0,05 − у

 2 ⋅ (0,05 − у) + у = 0,075
У = 0,025(моль)
х = 0,025 (моль)
С аммиачным раствором Ag2O взаимодействует C2H2
C2H2 + Ag2O = C2Ag2 ↓ + H2O
Объём смеси уменьшится
0,05
0,025
= 2 раза
14.
C Br2 взаимодействуют С 2 Н 4 и С 2 Н 2
ν (С 2 Н 6 ) = 3,36 − 1,12 = 2,24 л
т.к. ν (С 2 Н 2 ) = ν (С 2 Н 4 ), то V (С 2 H 2 ) = V (C 2 H 4 ) = 1,12 л
С 2 Н 4 + Br2 = C 2 H 4 Br2
ν (C 2 H 4 ) = 0.05 моль,ν ( Br2 ) = 0,05 моль
С 2 Н 2 + 2 Br2 = C 2 H 2 Br4
ν (C 2 H 4 ) = 0,05 моль,ν ( Br2 ) = 0,1моль
ν нач. ( Br2 ) = 0,04 + 1 + 0,05 = 0,19 моль
1,12
ϕ (С 2 Н 2 ) =
= 0,33
3,36
1,12
ϕ (С 2 Н 4 ) =
= 0,33
3,36
1,12
ϕ (С 2 Н 6 ) =
= 0,33
3,36
III. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ,
ПРИСХОДЯЩИЕ В СМЕСИ ТРЕХ И БОЛЕЕ ГАЗОВ
1. Vсмеси С2Н4 и С3Н8 = 10+10=20 л.
Изменение объема смеси связано с присоединением Н2 к С2Н4:
С2Н4 + Н2 = С2Н6
V(Н2) = 4л (20-16), V(С2Н4) = 4 л, а V(С3Н8) = 6 л.
ϕ (С 3 Н 8 ) =
6
⋅ 100 = 60 0 0
10
ϕ (С2Н4) = 40 %
44
2. Пусть в исходной смеси содержалось х л Аг и у л C2H5NH2. Тогда
х + у = 30. При добавлении бромоводорода происходит его реакция с
этиламином, и образуется твердое вещество – бромид этиламмония,
[С2H5NH3]Br.
C2H5NH2 + HBr = [C2H5NH3]Br.
Средняя молярная масса оставшейся газовой смеси равна 1,814·29 =
52,6 г/моль. Это означает, что в газовой смеси находятся Аг и НВг (если бы в
смеси остались Аг и C2H5NH2, то 40 < Мcp < 45).
V(Ar) = x, V(HBr) =20-у.
Мср = (40х + 81∙ (20-у)) / (х+20- у) = 52,6.
V = х + y = 30
Решая систему, находим: х - 18, у = 12. Объемные доли равны:
ω (Аг) = 18/30·100% = 60%.
ω (C2H5NH2) = 12/30∙100% = 40%.
Ответ. 60% Аг, 40% C2H5NH2.
3. Пусть HBr был в избытке. Тогда в реакцию вступило х л СН3 – NH2
СН3-NH2 + HBr = CH3- NH3Br и х л HBr и получилась жидкость CH3NH3Br
Осталось (25-х) л HBr, (35-х) л СО2
Общий объем смеси = 25+35-2х=(60-2х) л
56,318 =
44(35 − х ) + 81(25 − х )
60 − 2 х
3379-112,6х=1540-44х+2025-81х
х= 15(л) – V(CH3-NH2)
15
ϕ (СН 3 − NH 2 ) =
⋅ 100 0 0 = 42,9 0 0
35
0
ϕ (CO2 ) = 53,1 0
4. С3Н6 + Н2 = С3Н8
С2Н2 + 2Н2 = С2Н6
Из 3 л С3Н6 по уравнению реакции образовалось 3 л С3Н8 и 3 л Н2
Из 2 л С2Н2 по уравнению реакции образовалось 2 л С2Н6 и 4 л Н2.
Осталось 15 – 4 – 3 = 8 л Н2
3 ⋅ 44 + 2 ⋅ 30 + 8 ⋅ 2
13
16
= 0,552
29
М ср (смеси) =
Dвозд(смеси) =
= 16 г/ моль
5. 2СО+О2= 2СО2 (1реакция )
СН4 + 2О2= СО2 + 2Н2О (2 реакция)
V общий (до взрыва) = 50+60 =110мл
Так как после взрыва и конденсации воды стало 70 мл, то V(О2),
вступившего в реакцию
110 - 70 = 40 мл.
Пусть х мл – СО
0,5х – О2 в 1 реакции
у мл – СН4
2у – О2 во 2 реакции
45
 50 = х + у

 4 = 0,5х + 2 у
у = 10 (ν СН4)
х = 40 (ν СО)
6. Пусть х моль – это количество вещества аммиака в смеси, а у моль –
это количество вещества метиламина в смеси.
х+ у
1
=
3х + 5 у
4
х= у
Пусть было 1 моль смеси. Так как ν ( NH 3 ) = ν (CH 3 NH 2 ) = 0,5 моль
4NH3 +3O2 = 2N2 +6H2O
По уравнению реакции, на сгорание 0,5 моль аммиака тратится
0,375 моль кислорода, и образуется 0,25 моль азота.
4СH3NH2 + 9O2 =4CO2 +2N2 + 5H2O
На сгорание 0,5 моль метиламина требуется 1,125 моль кислорода и
образуется 0,5 моль углекислого газа и 0,25 моль азота.
ν (газов ) после реакции = 1+9-1-0,375-1,125+0,25+0,25+0,5=8,5 (моль)
Р1
ν
= 1
Р2
ν2
Р2 =
Р1 ⋅ ν
ν1
2
0,85·Р1
∆Р = Р1 –Р2
∆Р = Р1 – 0,85Р1
∆Р =0,15 Р1
0,15 Р1
Вычислим процент уменьшения давления: Р ⋅ 100% = 15%
1
Ответ: давление уменьшилось на 15 %
7. NH3 + HCl = NH4Cl
Вычислим среднюю молярную массу смеси.
Мср.(смеси) = D·M(воздуха)
Мср.(смеси) =0,945·29 = 27,4 (г/моль)
Пусть после реакции с HCl осталось х л NH 3, а было (100+х) л, а было,
исходя из мольного соотношения в уравнении реакции, (10+х) л. Тогда объем
этана в смеси равен 30-(10+х) = (20-х) л.
Общий объем смеси до реакции равен 10+х+20-х = 30. Объем смеси после
реакции:
20-х+х=20.
Найдем объем аммиака, оставшегося в смеси после взаимодействия с
HCl:
46
М1 ⋅ ϕ 1 + М 2 ⋅ ϕ
ϕ1+ ϕ2
30(20 − х ) + 17 х
= 27,4
20
х = 4.
Мср(смеси) =
2
Первоначальный объем аммиака равен 10+4 = 14 (л)
ϕ ( NH 3 ) =
14
⋅ 100%
30
ϕ ( NH 3 ) = 46,7%
ϕ (C 2 H 6 ) = 53,3%
47
Список использованной литературы
1. Абкин Г.П. Задачи и упражнения по химии. - М., Просвещение, 1967. 88 с.
2. Будруджак П. Задачи по химии. - М.: Мир, 1989. - 248 стр.
3. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии.
М.: «Высшая школа», 1997. - 384 с.
4. Ефимов А.И. Задачи по химии. - Ленинград, 1986. - 120 с.
5. Журин А.А. Сборник задач и упражнений по химии. - М., 1997. - 254 с.
6. Задачи всероссийских олимпиад по химии под ред. Лунина В.В., «Экзамен», М., 2003. - 478 с.
7. Задачи международных химических олимпиад под ред. Еремина В.В.,
М.: «Экзамен», 2004. 415 с.
8. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А. Начала химии. - М.:
«Экзамен», 2001. 718 с.
9. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. 2400 задач по химии. М.: «Дрофа». – 560 с.
10. Кузьменко Н.Е., Еремин В.В. Конкурсные задачи в ВУЗ, М.,
«Экзамен», 2003 г, 376 с.
11.Лидин Р.А., Молочко В.А., Химия, М., «Дрофа», 2001 г, 574 с.
12.Николаенко В.К. Сборник задач по химии повышенной трудности М.:
«Мирос», 1996.
13. Пармон В.Н. Химия в НГУ. – Новосибирск: «НГУ», 2002. - 140с.
14. Савицкий С.Н. Сборник задач и упражнений по неорганической
химии. - М.: Просвещение, 1981. - 112 с.
15. Задачи городских, областных, республиканских химических олимпиад
с 1998 по 2006 гг.
16. Свиридов В.В., Попкович В.А. Сборник задач и упражнений по
неорганической химии. - Минск, 1985 г. - 207 с.
17. Свитанько И.В. Нестандартные задачи по химии: М.: Мирос,1995. - 80 с.
18. Середа С.Н. Конкурсные задачи по химии. - Киев,1978. - 192 с.
19. Серов Д.В. Металлы. Задачи по химии. Вып. IX. - Гатчина, 1996. 16 с.
20. Сидоров Е.П. Пособие для поступающих в ВУЗы. М., 1992. - 139 с.
21. Смирнова Л.М. Сборник задач по общей и неорганической химии. 811 классы. - СПб., 2000. - 126 с.
22. Соловьев С.Н., Винокуров Е.Г. Химия для абитуриентов
Менделеевского университета. - М., 1999. - 72 с.
23. Сорокин В.В., Загорский В.В, Свитанько И.В. Задачи химических
олимпиад. М.: МГУ, 1989. - 179 с.
48
Бабич И.М., Сиромаха Л.Н.
РЕШЕНИЕ УСЛОЖНЕННЫХ ЗАДАЧ ПО ХИМИИ
(смеси газов)
Подписано в печать 15.06.2010
Гарнитура Times. Формат 84×100 1/32.
Офсетная печать. Бумага офсетная.
Усл. печ. листов 1,6. Тираж 500 экз.
Заказ № 0463
Научно-издательский центр
Павлодарского государственного педагогического института
140000, г. Павлодар, ул.Мира, 60
E-mail: rio@ppi.kz
49