Задача 10-1

Задача 10-1
Смесь содержит равное число молекул этанола и уксусной кислоты.
Рассчитайте массовые доли веществ в такой смеси.
Задача 10-2
Напишите уравнения химических реакций,
следующей последовательности превращений:
р-р KOH в G+
E
соответствующих
+ р-р KOH в D
A
B
C
D
+G
F
Запишите формулы и названия веществ A, B, C, D, E, F, G.
Задача 10-3
Раствор смеси 8,44 г пентагидрата сульфата меди (II) и сульфата ртути
(II) подвергли электролизу до полного осаждения металлов. К электролиту
добавили 22,5 мл раствора гидроксида натрия (массовая доля 11,2%,
плотность 1,11 г/мл). Образовавшийся раствор может прореагировать с 16 мл
соляной кислоты с концентрацией 0,625 моль/л. Вычислите массовые доли
солей в смеси и объем газа (н.у), необходимого для приготовления
указанного объема соляной кислоты.
Задача 10-4
Навеску тонко измельченных алюминия, цинка и серы нагрели до
окончания реакции. Полученный твердый продукт полностью растворился в
соляной кислоте с выделением 784 мл (н.у) газа, пропускание которого через
избыток раствора нитрата меди дало 1,92 г осадка. Напишите уравнения
проведенных реакций и максимальное возможное содержание каждого из
компонентов исходной смеси в процентах по массе.
Задача 10-5
В девяти пробирках находятся кристаллические вещества: хлорид
алюминия, хлорид цинка, хлорид калия, карбонат кальция, хлорид марганца,
нитрат серебра, нитрат свинца, сульфат бария, хлорид серебра. Используя в
качестве реактивов: дистиллированную воду, раствор гидроксида натрия,
раствор аммиака, раствор соляной кислоты, предложите методику
определения содержания каждой пробирки. Напишите уравнения
соответствующих реакций, укажите аналитический эффект (признак) каждой
реакции.
Решение
Задача 10-1
Пусть число молекул каждого вещества равно X, тогда
(г)
(г)
смеси)
Разбалловка:
Нахождение масс: уксусной кислоты – 2 балла;
спирта – 2 балла;
смеси веществ – 2 балла;
Нахождение массовых долей компонентов (кислоты и спирта) – 2 балла*2 = 4
балла.
Итого: 10 баллов
Задача 10-2
Возможный вариант:
A – CH2Cl - CH2Cl – 1, 2 - дихлорэтан
B - C2H2 - ацетилен
C – CH3CHO – уксусный альдегид
D – C2H5OH – этанол
E –HOCH2- CH2OH – этиленгликоль
F - C2H4 - этилен
G – H2O – вода.
Уравнения протекающих реакций:
1) CH2Cl - CH2Cl + 2KOH (спирт. р-р) → C2H2 + 2KCI + 2H2O
2) C2H2 + H2O → CH3CHO
3) CH3CHO + H2 → C2H5OH
4) CH2Cl - CH2Cl + 2KOH (водный р-р) → HOCH2- CH2OH + 2KCI
5) CH2Cl - CH2Cl + Mg → C2H4 + MgCl2
6) 3C2H4 + 2KMnO4 + 4H2O → 3HOCH2 - CH2OH + 2MnO2 + 2KOH
7) C2H4 + H2O → C2H5OH
Разбалловка:
Определение формул и названий веществ: 0,5балла*7 = 3,5 балла;
правильное написание уравнения реакции (6) - 1,4 балла;
написание остальных уравнений реакции: 0,85 балла * 6 = 5,1 балла.
Итого: 10 баллов
Задача 10-3
При электролизе происходят следующие процессы:
1) 2СuSO4 + 2H2O → 2Сu↓ + 2H2SO4 + O2↑
2) 2HgSO4 + 2H2O → 2Hg↓ + 2H2SO4 + O2↑
При добавлении раствора гидроксида натрия происходит нейтрализация
образовавшейся серной кислоты:
3) H2SO4 +2NaOH → Na2SO4 +2H2O
Избыток щелочи нейтрализуется соляной кислотой:
4) NaOH + HCl → NaCl + H2O
n(NaOH) = ω*ρ*V/M = 0.112*1.11*22.5/40=0.07 моль
n(HCl) = C*V= 0.625*0.016=0.01 моль
В реакцию (4) вступило 0,01 моль NaOH, а следовательно, в реакцию (3) 0,06 моль NaOH и 0,03 моль H2SO4.
Пусть в смеси было X моль СuSO4*5H2O и Y моль HgSO4, тогда масса смеси
равна:
m(смеси) = m(СuSO4*5H2O) + m(HgSO4)= 250X + 297Y= 8,44 (5)
По реакции (1) и (2) образовалось X+Y моль H2SO4:
X+Y = 0,03 (6)
Решая систему уравнений (5) и (6), получаем
X= n(СuSO4*5H2O)=0.01; m(СuSO4*5H2O)= 0,01*250=2,5 г
Y= n(HgSO4)=0,02;
m(HgSO4)=0,02*297= 5,94 г
Рассчитываем массовые доли солей в смеси:
ω(СuSO4*5H2O)=2,5/8,44*100%= 29,6%
ω(HgSO4)= 5,94/8,88*100%=70,4%
Для получения соляной кислоты, содержащей 0,01 моль HCl, необходимо
взять V(HCl)= 0,01*22,4=0,224 л =224 мл.
Разбалловка:
Написание уравнений реакций электролиза: 1 балл*2 = 2 балла;
написание уравнений реакций нейтрализации: 0,5 балла*2 = 1 балл;
расчет количества вещества NaOH – 0,5 балла;
расчет количества вещества HCl – 0,5 балла;
расчет количеств веществ, вступивших в реакции (4) и (3) – 1 балл;
составление системы уравнений – 1,5 балла;
решение системы уравнений (нахождение количеств веществ СuSO4*5H2O и
HgSO4) – 1балл;
расчет массы СuSO4*5H2O – 0,5 балла;
расчет массы HgSO4 – 0,5 балла;
расчет массовых долей компонентов в смеси: 0,5 балла*2 = 1 балл
расчет объема HCl – 0,5 балла.
Итого: 10 баллов
Задача 10-4
Оба металлических компонента смеси – цинк и алюминий – реагируют
и с серой, и с соляной кислотой:
1) Zn + S → ZnS
2) 2Al +3S → Al2S3
3) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
4) 2Al +6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
Сульфиды цинка и алюминия также растворимы в соляной кислоте:
5) ZnS + 2HCl → ZnCl2 + H2S↑
6) Al2S3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2S↑
С раствором нитрата меди реагирует только сероводород:
7) H2S + Cu(NO3)2 → CuS↓+ 2HNO3
n(CuS) = 1.92/96= 0.02 моль
По уравнению реакции (7) n(H2S)=n(CuS)=0,02 моль
Общее количество выделившегося газа (с учетом водорода) равно:
n(газов) = 0,784/22,4=0,035 моль
Следовательно, в реакциях (3) и (4) выделилось 0,015 моль водорода
(n(H2) = 0,035-0,02= 0,015 моль).
Для нахождения максимального содержания компонентов в смеси,
представим, что в смеси почти не было алюминия, а был только цинк и сера.
Тогда в реакцию (3) с соляной кислотой вступило 0,015 моль цинка, т.к.
n(Zn) = n(H2) = 0,015 моль
В реакцию (5) вступило 0,02 моль сульфида цинка (n(H2S)=n(ZnS)=0,02
моль) и 0,02 моль серы (n(S)=n(ZnS)=n(Zn)=0,02 моль). Следовательно,
m(Zn) = (0,015+0,02)*65=2,28 г
m(S) = 0,02*32=0,64 г
ω(Zn) = 2,28/(2,28+0,64)*100%= 78%
ω(S) = 100% - 78%=22%
Аналогичный расчет проводим, если в смеси присутствует алюминий и
сера, а цинк отсутствует. В реакцию (4) вступило алюминия: n(Al) =
0,015/1,5=0,01 моль. В реакцию (6) вступило: n(Al2S3)=0,02/3=0,0067 моль, в
реакцию (2): n(Al)=0,04/3=0,0133 моль и n(S)=0,02 моль. Следовательно,
m(Al)=(0,01+0,0133)*27=0,63 г
m(S) = 0,02*32=0,64 г
ω(Al)=0,63/(0,63+0,64)*100%=49,6%
ω(S) = 100% - 49,6%=50,4%
Таким образом, максимальное содержание серы в массовых долях
соответствует смеси с алюминием и пренебрежительно малым количеством
цинка.
Разбалловка:
1) написание уравнений реакций (1) – (7): 0,5 балла*7 = 3,5 балла;
2) расчет количеств веществ CuS, H2S, H2, смеси газов: 0,25 балла*4 = 1 балл;
3) гипотеза нахождения максимального содержания компонентов смеси с
расчетами:
предположение (I) о составе смеси (Zn и S) – 0,5 балла, расчет количества
веществ Zn и S – 0,5 балла*2 = 1 балл, расчет масс Zn и S - 0,25 балла*2 = 0,5
балл, расчет массовых долей Zn и S - 0,25 балла*2 = 0,5 балла.
Предположение (II) о составе смеси (Al и S) – 0,5 балла, расчет количества
веществ Al и S – 0,5 балла*2 = 1 балл, расчет масс Al и S - 0,25 балла*2 = 0,5
балла, расчет массовых долей Al и S - 0,25 балла*2 = 0,5 балла.
Общий вывод о составе смеси – 0,5 балла.
Итого: 10 баллов
Задача 10-5
Вещество
H2 O
AlCI3
+
NaOH
Na[Al(OH)4]
NH3* H2O
HCl
образуется осадок,
который
постепенно
растворяется
Al(OH)3↓
-
Na2[Zn(OH)4]
белый
образуется осадок,
который быстро
растворяется
Zn(OH)2↓
ZnCI2
+
KCI
+
-
-
CaCO3
-
-
-
Mn(OH)2↓
Mn(OH)2↓
MnCI2
+
белый, на воздухе
буреет
белый, на воздухе
буреет
AgNO3
+
Ag2O↓
Ag2O↓
бурый
бурый
Pb(NO3)2
+
Pb(OH)2↓
Pb(OH)2↓
PbCl2↓
белый
белый
белый
BaSO4
-
-
[Ag(NH3)2]Cl
-
AgCI
-
-
осадок
растворяется
-
белый
CO2↑ выделяются
пузырьки газа
AgCI↓
«+» - вещество растворимо в воде
«-» - вещество не растворяется в воде или не взаимодействует с реагентом
Уравнения протекающих реакций:
1) AlCI3 + 4NaOH → Na[Al(OH)4] + 3NaCI
2) AlCI3 + 3NH3* H2O → Al(OH)3↓ + 3NH4CI
3) ZnCI2 + 2NaOH → Na2[Zn(OH)4] + 2NaCI
4) ZnCI2 + 2NH3* H2O → Zn(OH)2↓+ 2NH4CI
5) CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
6) MnCI2 + 2NaOH → Mn(OH)2↓+ 2NaCI
7) MnCI2 + 2NH3* H2O → Mn(OH)2↓+ 2NH4CI
8) 2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓+ H2O + 2NaNO3
9) AgNO3 + 2NH3* H2O → Ag2O↓+ H2O + 2NH4NO3
10) AgNO3 + HCl → AgCI↓ + HNO3
11) Pb(NO3)2 + 2NaOH → Pb(OH)2↓ + 2NaNO3
12) Pb(NO3)2 + 2NH3* H2O → Pb(OH)2↓ + 2NH4NO3
13) Pb(NO3)2 + 2HCl → PbCl2↓ + 2HNO3
14) AgCI + 2NH3* H2O → [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O
Разбалловка:
Правильное заполнение всех ячеек таблицы с указанием аналитического
эффекта (признака) реакции – 0,15 балла*36 = 5,4 балла;
написание уравнений реакций (1), (3), (8) (9) и (14) – 0,38 балла*5= 1,9 балла;
написание остальных уравнений реакций – 0,3 балла * 9 = 2,7 балла
Итого: 10 баллов