Задачи на смеси

Задачи на смеси
Задача 1. Определить объем кислорода (н.у.) необходимый для полного сгорания
20 кг смеси пентана с метанолом, если массовая доля углерода в смеси равна 60%.
Дано:
m(см)= 20 кг
w(С) =60% = 0,6
V(O2) - ?
M(C5H12) = 72 г/моль
M(CH3OH) = 32 г/моль
Уравнения реакций: C5H12 + 8O2 = 5CO2 + 6H2O (1)
2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O (2)
1. Пусть х – количество вещества пентана, у – количество
вещества метанола, тогда количество вещества углерода в них
nп(C) = 5x моль, nм(C) = у моль, nобщ(C) = 5x + у моль. Массы
веществ: m(C5H12) = 72x (г); m(CH3OH) = 32y (г); m(C) = 12(5x
+ у) (г)
В тоже время масса углерода: m(C) = m(см)*w(C) =20*0,6=12
кг = 12000 г
Система уравнений:
72х + 32 у = 20000 Откуда х = 136,4 (моль)
60х + 12 у = 12000
у = 318,2 (моль)
2. По уравнениям реакций: n1(O2) = 8x моль = 8*136,4 = 1091 моль,
n2(O2) = 1,5y моль = 1,5*318,2 = 477 моль,
3. nобщ(O2) = 1091 + 477 = 1568 моль, V = n*VM = 1568*22,4 = 35100 л = 35,1 м3.
(Ответ округлен до трех значащих цифр и представлен в наиболее подходящих
единицах).
Задача 2. Смесь сульфата натрия и хлорида магния растворили в воде и добавили
избыток раствора нитрата серебра. Масса полученного при этом осадка составила
13,35 г. Определите массу смеси, если известно, что массовая доля сульфата натрия
в ней равна 30%.
Дано:
m(ос)= 13,35 г
Уравнения реакций: Na2SO4 + 2AgNO3 = 2NaNO3 + Ag2SO4↓ (1)
MgCl2 + 2AgNO3 = Mg(NO3)2 + 2AgCl ↓ (2)
w(Na2SO4) =30% = 0,3
1. Пусть n(Na2SO4) = х моль, n(MgCl2) = у моль.
m(см) - ?
2. По уравнениям (1) и (2):
M(Na2SO4) = 142 г/моль
M(MgCl2) = 93 г/моль
M(Ag2SO4) = 312 г/моль
M(AgCl) = 143,5 г/моль
n(Ag2SO4) = n(Na2SO4) = х моль,
n(AgCl) = 2*n(MgCl2) = 2у моль.
3. Массы веществ (m=M*n):
m(Na2SO4) = 142х г, m(MgCl2) = 93у г.
m(Ag2SO4) = 312х г, m(AgCl) = 287у г.
Система уравнений:
312х + 287у = 13,35
142х /(142x+93y) = 0,3
Откуда х = 0,0100(моль), у = 0,0356 (моль)
4. m(Na2SO4) = 142х = 142*0,01 = 1,42 г, m(MgCl2) = 93у = 93*0,0356 = 3,31 г.
Масса смеси: m(см)= 1,42+3,31 = 4,73 г
Задача 3. Смесь оксида кремния(IV), алюминия и железа массой 13,8г обработали
при нагревании раствором гидроксида калия. При этом выделилось 6,72 дм3 газа
(н.у.). При действии на такое же количество исходной смеси избытка раствора
соляной кислоты выделилось 8,96 дм3 газа (н.у.). Определить массовые доли
веществ в исходной смеси..
Дано:
Решение.
m(см)= 13,8 г
SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O
(1);
2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2 (2);
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
(3);
V1(H2) = 6,72 дм3
V2(H2) = 8,96 дм3
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
w(SiO2) - ?
w(Al) - ?
w(Fe) - ?
(4)
1.
Количество
вещества
водорода
n=V/VM:
n1(H2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль; n2(H2) = 8,96/22,4 = 0,4 моль
2. По уравнениям реакций: n(Al)/n1(H2) =2/3; n(Al) = 0,2 моль
Поскольку порции смеси одинаковы, то одинаково и
количество вещества Al в реакциях (2) и (3), значит и
n3(H2)= 0,3 моль, а n4(H2)= 0,4-0,3 = 0,1 моль.
n(Fe) = n4(H2) = 0,1 моль
VM = 22,4 дм3/моль
M(Al) = 27 г/моль
M(Fe) = 56 г/моль
3. Массы веществ и массовые доли: m=M*n;
m(Al) = 27*0,2 = 5,4 г, m(Fe) = 56*0,1 = 5,6 г,
w(Al) = 5,4/13,8 = 0,3913 = 39,1%,
w(Fe) = 56/13,8 = 0,4058 = 40,6%,
w(SiO2) = 100%- 39,1%-40,6% = 20,3%
Задача 4. Смесь оксида кремния(IV), алюминия и железа массой 13,8г обработали
избытком соляной кислоты, при этом выделилось 8,96 дм3 газа (н.у.), а масса
нерастворившегося остатка оказалась равной 2,8 г. Определить массовые доли
веществ в исходной смеси.
Дано:
m(см)= 13,8 г
V2(H2) = 8,96 дм3
m(SiO2)= 2,8 г
w(SiO2) - ? w(Al) - ?
w(Fe) - ?
Уравнения реакций: 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 (1);
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
(2)
Нерастворившийся остаток – оксид кремния SiO2
VM = 22,4 дм3/моль
M(Al) = 27 г/моль
M(Fe) = 56 г/моль
2. По уравнениям реакций:
Решение. 1. Пусть количество вещества:
n(Al)= х моль; n(Fe) = у моль;
nобщ(H2) = V/VM = 8,96/22,4 = 0,4 моль
n1(H2) / n(Al) =3/2; n1(H2) =1,5x моль,
n2(H2) = n(Fe) = у моль
3. Массы веществ и массовые доли:
m=M*n; m(Al) = 27x г, m(Fe) = 56у г,
Система уравнений:
27х + 56у + 2,8 = 13,8
1,5х +y = 0,4
Откуда х = 0,02 (моль), у = 0,01 (моль)