Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Химия.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!
Химия — одна из важнейших и обширных областей естествознания, наука о веществах, их составе и строении, их свойствах, зависящих от состава и строения, их превращениях, ведущих к изменению состава — химических реакциях, а также о законах и закономерностях, которым эти превращения подчиняются.
§ 14. Химические формулы. Относительная молекулярная масса
1. Что показывает химическая формула? Приведите примеры.
Химическая формула показывает качественный (из атомов каких элементов состоит вещество) и количественный (соотношение атомов этих элементов) состав вещества.
Примеры:
H2O — молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода
CuSO4 — молекула медного купороса состоит из 1 атома меди, 1 атома серы и 4 атомов кислорода
NaHCO3 — молекула пищевой соды состоит из 1 атома натрия, 1 атома водорода, 1 атома углерода и 2 атомов кислорода.
2. Можно ли выразить массу сульфида железа следующими числами: а) 44 а .е. м.; б) 176 а .е. м.; в) 150 а .е. м.; г) 264 а .е. м.? Почему?
Вопрос с подвохом. В данном случае речь идет о веществе с НЕмолекулярным строением, а значит, речь идет не о молекулярной, а о формульной массе.
Для FeS Mr = Ar (Fe) + Ar (S) = 56 + 32 = 88 а. е. м.
Поэтому правильными будут все ответы, кратные (делящиеся) 88:
Ответ а) неверен, т.к. у вещества не может быть половина атома: 44 / 88 = 0,5 Fe0,5S0,5, а величина 150 при делении на 88 дает дробь.
3. Напишите химическую формулу вещества, если известно, что в его состав входят: а) атом железа и три атома хлора; б) два атома алюминия и три атома кислорода; в) атом кальция, атом углерода и три атома кислорода. Вычислите относительные формульные массы данных веществ.
Mr (FeCl3) = Ar (Fe) + 3*Ar (Cl) = 56 + 3*35,5 = 162,5 а. е. м.
Mr (Al2O3) = 2*Ar (Al) + 3*Ar (O) = 2*27 + 3*16 = 102 а. е. м.
Mr (CaCO3) = Ar (Ca) + Ar (C) + 3*Ar (O) = 40 + 12 + 3*16 = 100 а. е. м.
Если у вас есть проблемы с пониманием того, что такое относительная атомная масса, рекомендую вернуться к параграфу 11.
4. Что означают записи: 4H, 2H2, HgO, 5FeS, 3H2SO4?
4H — четыре атома водорода
2H2 — две молекулы водорода
HgO — молекула оксида ртути
5FeS — пять молекул сульфида железа (II) — это нужно указывать, т.к. железо бывает в степени окисления +3 и тогда формула оксида будет выглядеть как Fe2S3
3H2SO4 — три молекулы серной кислоты
5. Заполните таблицу.
| Вещество | Качественный состав | Количественный состав |
| KMnO4 | Калий (K), марганец (Mn), кислород (O). | Один атом калия, один атом марганца и 4 атома кислорода. Массовые соотношения: Ar (K) : Ar (Mn) : 4 * Ar (O) = 39 : 55 : 64 |
| H2SO4; | Водород (H), сера (S), кислород (O). | Два атома водорода, один атом серы, четыре атома кислорода. Массовые соотношения: 2 * Ar (K) : Ar (S) : 4 * Ar (O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32 |
6. Сравните качественный и количественный состав а) сернистого газа SO2 и серного ангидрида SO3; б) угарного газа CO и углекислого газа CO2.
а) Качественный состав сернистого газа и серного ангидрида одинаков — сера и кислород. Есть различия в количественном составе.
В сернистом газе на 1 атом серы приходится 2 атома кислорода: Ar (S) : 2 * Ar (O) = 32 : 32 = 1 : 1
В серном ангидриде на 1 атом серы приходится 3 атома кислорода: Ar (S) : 3 * Ar (O) = 32 : 48 = 2:3
б) Аналогично, качественный состав угарного и углекислого газа идентичен. Однако есть различия в количественном составе.
В молекуле угарного газа на 1 атом углерода приходится 1 атом кислорода: Ar (C) : Ar (O) = 12 : 16 = 3 : 4
В молекуле углекислого газа на 1 атом углерода приходится 2 атома кислорода: Mr (C) : 2 * Mr (O) = 12 : 32 = 3 : 8
7. Состав вещества отражает формула K2SO4. Определите: а) суммарное число атомов в молекуле; б) число химических элементов, входящих в состав вещества; в) число атомов каждого химического элемента в веществе.
а) Число атомов в молекуле (считаем по индексам — цифрам внизу у каждого элемента): 2 атома калия (K) + 1 атом серы (S) + 4 атома кислорода (O) = 7 атомов.
б) Число химических элементов: калий, сера и кислород — 3 вида химических элементов.
в) Число атомов каждого химического элемента: 2 атома калия (K) + 1 атом серы (S) + 4 атома кислорода (O) = 7 атомов.
8. В каких массовых отношениях следует взять алюминий и серу, чтобы получить соединение, в котором на каждые 2 атома Al приходится 3 атома S?
По условиям задачи на 2 атома алюминия приходится 3 атома серы, значит, формула вещества Al2S3
Массовое отношение веществ равно отношению их относительных молекулярных масс (см. § 11 Относительная атомная масса химических элементов).
m (Al) : m (S) = 2 * Ar (Al) : 3 Ar (S) = 2 * 27 : 3 * 32 = 54 : 96 = 9 : 16
Тестовые задания
1. Относительная молекулярная масса оксида железа Fe2O3 равна
1) 320; 2) 160; 3) 480; 4) 62
Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс с учетом коэффициентов: Mr (Fe2O3) = 2 * Ar (Fe) + 3 * Ar (O) = 2 * 56 + 3 * 16 = 112 + 48 = 160
2. Тот факт, что молекула азота состоит из двух атомов азота, отражает запись:
1) 2N; 2) N2; 3) N2O; 4) N2O3
Речь идет о молекуле азота, а не оксида. Количество атомов в молекуле отображает нижний индекс.
3. Запись 2O2 обозначает:
1) четыре атома кислорода;
2) два атома кислорода;
3) две молекулы кислорода;
4) четыре молекулы кислорода.
Цифра перед молекулой означает количество этих молекул. Поэтому:
Ответ: 3) две молекулы кислорода.
4. Верны ли следующие суждения?
А. Для веществ немолекулярного строения подсчитывают не относительную молекулярную массу, а относительную формульную массу.
Б. Для веществ молекулярного строения подсчитывают молекулярную массу.
1) Верно только А; 2) верно только Б; 3) оба суждения верны; 4) оба суждения неверны.
Ответ: 3) оба суждения верны.
Однако, забегая вперед, хочу сказать, что среди органических веществ нередко встречаются полимеры. Одни из самых известных полимеров — полиэтилен, полипропилен, целлюлоза, каучук (и его модификация — резина), а также многие пластмассы. Для них зачастую используют относительную формульную массу, хотя они и имеют молекулярное строение.
Задачи на атомистику
Задачи на атомистику — это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.) в гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).
Ниже я выкладываю задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года.
Для решения задач на атомистику используются довольно простые идеи. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.
Например , в молекуле триоксида серы SO3 на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:
1 молекула SO3 — 1 атом серы, 3 атома кислорода
Несложно пропорцией определить, что на две молекулы триоксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:
2 молекулы SO3 — 2 атома S, 6 атомов О
20 молекул SO3 — 20 атомов S, 60 атомов О
А вот сколько атомов приходится на х молекуле триоксида? Это также легко определить через пропорцию:
х молекул SO3 — х атомов S, 3х атомов О
Иначе говоря, количество атомов кислорода в молекуле SO3 в три раза больше, чем количество молекул. А количество атомов серы равно количеству молекул триоксида серы. Это простая, но не всегда очевидная идея. То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.
Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль — это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц.
То есть на х моль триоксида серы приходится:
х моль SO3 — х моль атомов S, 3х моль атомов О
Представьте себе, что атомы — это элементы изделия, а молекула состоит из некоторого числа таких деталей. Таким образом, число деталей разного типа всегда больше или равно числа изделий. Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно, чем количество молекул.
Читайте также: Как красиво отшлифовать алюминий
И наоборот, число молекуле триоксида серы в 3 раза меньше, чем число атомов кислорода в составе SO3. И число молекул равно количеству атомов серы.
Например , на х моль атомов серы приходится х моль молекул SO3.
Еще одно понятие, которое пригодится при решении задач на атомистику — молярное соотношение веществ .
Молярное соотношение — это отношение количества одного вещества к количеству другого вещества.
Например , молярное соотношение хлорида натрия и воды в растворе составляет 1 к 20, или 0,05:
n(NaCl)/ n(H2O) = 1/20 = 0,5
Молярное соотношение можно задавать отдельным числом, а можно соотношением:
n(NaCl) : n(H2O) = 1:20
А вот выражать молярное соотношение через проценты нельзя. Это безразмерная величина.
Научиться решать задачи на атомистику не очень сложно. В ЕГЭ по химии атомистика станет, скорее всего, лишь частью более сложной комплексной задачи 34. Но я бы рекомендовал не пытаться сразу решать задачи на атомистику уровня ЕГЭ по химии. Занимаясь в спортзале, вы же не пытаетесь на первой тренировке поднять сразу тяжелую штангу. Точнее, попытаться вы можете, но последствия будут плачевными.
Для начала сделайте разминку возьмите простые задачи, чтобы освоить основные приемы и понять логику решения таких заданий. А после легких задач можно постепенно перейти к более сложным. Именно в таком порядке и расположены задачи в данной подборке «Атомистика», которые позволяют понять, как именно удобно работать с такими заданиями.
Публикую подборку задач, в которых используются идеи атомистики. Все задачи взяты из сборника С.А. Пузакова, В.А. Попкова «Пособие по химии. Вопросы. Упражнения. Задачи». В скобках я привожу нумерацию этих задач в задачнике.
1. (66) В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли веществ в такой смеси.
Пусть n (количество вещества) (Cu2O) = х моль, n(CuO) = y моль, тогда:
количество вещества атомов меди в первом оксиде n1(Cu) = 2х моль, во втором оксиде: n2(Cu) = у моль
количество вещества атомов кислорода в первом оксиде n1(О) = х моль, во втором оксиде: n2(О) = у моль
общее количество вещества атомов меди: n(Cu) = (2x + y) моль, атомов кислорода: n(O) = (x + y) моль.
По условию задачи их отношение равно как 4 : 3, т. е. (2x + y) / (x + y) = 4 / 3.
Преобразуем приведённое выше равенство, получаем y = 2x.
Выразим через х массы соединений:
m(CuO) = n(CuO) * M(CuO) = 80 * у = 80 * 2x = (160x) г
Масса смеси двух оксидов будет равна:
m(смеси) = (144x + 160x) г = (304x) г
Теперь рассчитываем массовую долю оксидов в смеси:
ω(Cu2O) = m(Cu2O) / m(смеси) = 144x / 304x = 0.4737 (47.37%)
ω(CuO) = m(CuO) / m(смеси) = 160x / 304x = 0.5263 (52.63%)
Ответ: ω(CuO) = 52,6%, ω(Cu2O) = 47,4%
2. (67) В смеси двух хлоридов железа на 5 атомов железа приходится 13 атомов хлора. Вычислите массовые доли веществ в такой смеси.
Железо образует два устойчивых хлорида: FeCl2 и FeCl3.
Пусть n(FeCl2) = х моль, n(FeCl3) = y моль, тогда:
количество вещества атомов железа в первом хлориде n1(Fe) = х моль, во втором хлориде: n2(Fe) = у моль,
количество вещества атомов хлора в первом хлориде n1(Cl) = 2х моль, во втором хлориде: n2(Сl) = 3у моль,
общее количество вещества атомов железа: n(Fe) = (x + y) моль, атомов хлора: n(Cl) = (2x + 3y) моль.
По условию задачи их отношение равно как 5 : 13, т. е. (x + y) / (2x + 3y) = 5 / 13.
Преобразуя приведённое выше равенство, получаем y = 1,5x.
Выразим через х массы соединений:
m(FeCl3) = n(FeCl3) * M(FeCl3) = 162,5 * у = 162,5 * 1,5x = (243,75x) г
Масса смеси двух хлоридов будет равна:
m(смеси) = (127x + 243,75x) г = (370,75x) г
Теперь рассчитываем массовую долю хлоридов в смеси:
ω(FeCl2) = m(FeCl2) / m(смеси) = 127x / 370,75x = 0,343 (34,3%)
ω(FeCl3) = m(FeCl3) / m(смеси) = 243,75x / 370,75x = 0,657 (65,7%)
Ответ: ω(FeCl2) = 34,3%, ω(FeCl3) = 65,7%
3. (70) В каком молярном соотношении были смешаны карбид кальция и карбонат кальция, если массовая доля углерода в полученной смеси равна 25%?
Формулы карбида и карбоната кальция: CaC2 и CaCO3.
Пусть n(CaC2) = х моль, n(CaCO3) = y моль, тогда:
количество вещества атомов углерода в карбиде кальция n1(С) = 2х моль, в карбонате: n2(С) = у моль,
общее количество вещества атомов углерода: n(С) = (2x + y) моль.
масса атомов углерода: m(С) = 12(2x + y) г.
Выразим через х массы соединений:
m(CaCO3) = n(CaCO3) * M(CaCO3) = 100у г
Масса смеси двух веществ будет равна:
m(смеси) = (64x + 100у) г
Теперь записываем выражение для массовой доли атомов углерода в смеси:
ω(C) = m(C) / m(смеси)
Преобразуем выражение, выражаем х через у:
Это и есть искомое молярное соотношение карбида кальция и карбоната кальция:
n(CaC2)/ n(CaCO3) = х/у = 1,625
Ответ: n(CaC2)/ n(CaCO3) = 1,625
4. (71) В каком молярном соотношении были смешаны гидросульфит натрия и гидросульфид натрия, если массовая доля серы в полученной смеси равна 45%?
Ответ: n(NaHS)/ n(NaHSO3) = 2,18
5. (72) Какую массу сульфата калия следует добавить к 5,5г сульфида калия, чтобы в полученной смеси массовая доля серы стала равной 20%?
Ответ: 31,3 г
6. (73) В смеси нитрата аммония и нитрата свинца (II) массовая доля азота равна 25%. Вычислите массовую долю свинца в этой смеси.
7. (74) В смеси нитрата аммония и нитрата бария массовая доля азота равна 30%. Вычислите массовую долю нитрат-ионов в смеси.
8. (75) В смеси двух оксидов углерода на 5 атомов углерода приходится 7 атомов кислорода. Вычислите объемную долю более тяжелого оксида в этой смеси
Ответ: φ(СO2) = 40%
9. (619) Через 13,1 г смеси бромида калия и йодида калия, в которой массовая доля брома равна 24,5%, пропустили смесь хлора и брома, в результате чего получилась смесь двух солей, в которой массовая доля брома равна 57%. Вычислите массу смеси галогенов, вступившую в реакцию.
Масса брома в исходной смеси равна:
m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 13,1·0,245 = 3,21 г
Количество вещества атомов брома:
n(Br) = m/M = 3,21 г/80 г/моль = 0,04 моль
Количество вещества бромида калия:
n(KBr) = n(Br) = 0,04 моль
Масса этого образца бромида калия:
m(KBr) = n·M = 0.04 моль·119 г/моль = 4,77 г
m(KI) = m(смеси) — m(KBr) =13,1 — 4,77 = 8,33 г
Количество вещества йодида калия:
n(KI) = m/M = 8,33 г/166 г/моль = 0,05 моль
По условию задачи, смесь йодида калия и бромида калия вступила в реакцию не полностью, но в конечной смеси осталось только две соли. При этом йодид калия, скорее всего, вступил в реакцию полностью, так как иначе конечная смесь будет содержать более двух солей.
Предположим, что сначала прореагируют наиболее активные окислитель и восстановитель — йодид калия и хлор:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
Если весь йодид калия вступил в эту реакцию, то в конечной смеси присутствуют только исходный бромид калия и образовавшийся хлорид калия. Количество хлорида калия:
n(KCl) = n(KI) = 0,05 моль
m(KCl) = n·M = 0,05 моль·74,5 г/моль = 37,25 г
Массовая доля брома в такой смеси:
ω(Br) = m(Br) / m(смеси) = 3,21 г / (3,725 г + 4,77) = 0,378 или 37,8%, что не соответствует условию задачи.
Следовательно, йодид калия реагирует не только с хлором, но и с бромом:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
2KI + Br2 = 2KBr + I2
Пусть с хлором прореагировало х моль йодида калия, тогда с бромом 0,05-х моль
Тогда образуется х моль хлорида калия и 0,05-х моль бромида калия.
Масса образовавшегося хлорида калия:
m(KCl) = n·M = x моль·74,5 г/моль = 74,5x г
m2(KBr) = n·M = (0,05-х) моль·119 г/моль = (5,95 — 119x) г
Масса конечной смеси солей:
mсмеси = mисх(KBr) + m2(KBr) + m(KCl) = 4,77 г + (5,95 — 119x) г + 74.5х = (10,72 — 44,5х) г
Количество атомов брома в конечной смеси:
n(Br) = 0,04 моль + (0,05 — х) моль = (0,09 — х) моль
m(Br) = n·M = (0,09 — х) моль·80 г/моль = (7,2 — 80х) г
Массовая доля брома в конечной смеси:
ω(Br) = (7,2 — 80х) / (10,72 — 44,5х) = 0,57
Решаем полученное уравнение, находим х:
Количество вещества и масса хлора, который вступил в первую реакцию:
n(Cl2) = 0,5х = 0,5·0,02 = 0,01 моль
m(Cl2) = n·M = 0,01·71 г/моль = 0,71 г
Количество вещества брома, который вступил во вторую реакцию:
n(Br2) = n·M = 0,5(0,05 — 0,02) моль = 0,015 моль
m(Br2) = n·M =0,015 моль·160 г/моль = 2,4 г
Масса смеси галогенов, которые прореагировали с йодидом калия:
m(смеси) = m(Cl2) + m(Br2) = 0,71 г + 2,4 г = 3,11 г
Ответ: 3,11 г
10. (620) Через смесь натрия и бромида калия, в которой массовая доля брома равна 60%, пропустили хлор, в результате чего масса брома в смеси солей оказалась в 2 раза меньше, чем в исходной смеси. Вычислите массовую долю брома в полученной смеси солей.
Примем массу исходной смеси за 100 г, тогда масса брома в исходной смеси равна:
m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 100·0,6 = 60 г
Количество вещества атомов брома:
n(Br) = m/M = 60 г/80 г/моль = 0,75 моль
Количество вещества бромида калия:
n(KBr) = n(Br) = 0,75 моль
Масса этого образца бромида калия:
m(KBr) = n·M = 0,75 моль·119 г/моль = 89,25 г
m(Na) = m(смеси) — m(KBr) =100 — 89,25 = 10,75 г
Количество вещества натрия:
n(Na) = m/M = 10,75 г/23 г/моль = 0,467 моль
Поскольку масса брома в смеси уменьшилась в два раза, в реакцию вступила половина исходного бромида калия, то есть 0,375 моль KBr. При этом натрий прореагировал полностью, так как, по условию, образовалась смесь солей:
2Na + Cl2 = 2NaCl
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
В первой реакции образовался хлорид натрия:
n(NaCl) = n(Na) = 0,467 моль
Читайте также: Сульфат алюминия цвет индикатора
m(NaCl) = n·M = 0,467 моль ·58,5 г/моль = 27,32 г
Во второй образовался хлорид калия:
n(KCl) = 0,5·n(KBr) = 0,375 моль
m(KCl) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 27,94 г
mост(KBr) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 44,625 г
В конечной смеси масса брома равна:
mост(Br) = n·M = 0,375 моль ·80 г/моль = 30 г
mсм = mост(KBr) + m(KCl) + m(NaCl) = 44,625 г + 27,94 г + 27,32 г = 99,89 г
Массовая доля брома в конечной смеси солей:
ω(Br) = mост(Br)=/mсм = 30 г/99,89 г = 0,30 или 30%
Ответ: ω(Br) = 30%
11. (621) К смеси калия и иодида натрия, в которой массовая доля калия равна 40%, добавили бром, в результате чего масса йода в полученной смеси солей уменьшилась в 5 раз по сравнению с исходной. Вычислите массовую долю йода в полученной смеси солей.
12. (827) Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота равнялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кислоты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.
Ответ: 5,97 г.
13. (828) К 1,59%-му раствору карбоната натрия добавили по каплям 40 г 3,78%-го раствора азотной кислоты; в результате в образовавшемся растворе число атомов азота оказалось в 2 раза больше числа атомов углерода. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.
Ответ: 1,28% NaNO3, 0,631 NaHCO3.
14. (855)Через 15 г 9,45%-го раствора азотной кислоты пропустили аммиак; в результате в образовавшемся растворе массовая доля азота оказалась равной 3,5%. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.
15. (951) К смеси фосфата натрия, дигидрофосфата натрия и гидрофосфата натрия общей массой 15 г (молярное соотношение солей в порядке перечисления 3:2:1) добавили 100 г 4%-го раствора гидроксида натрия. Установите количественный состав раствора (в массовых долях).
Ответ: w(Na3PO4) = 14,7%, w(NaOH) = 34,3%.
16. (952) К 2 г смеси гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия, в которой массовая доля фосфора равна 20%, добавили 20 г 2%-го раствора фосфорной кислоты. Вычислите массовые доли всех веществ в получившемся растворе.
17. (992) В смеси карбида алюминия и карбида кальция число атомов алюминия равно числу атомов кальция. При гидролизе этой смеси выделяется 1,12 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массу исходной смеси карбидов.
Ответ: 2,86 г
18. (1007) Смесь карбоната стронция и гидрокарбоната аммония общей массой 12 г, в которой масса атомов углерода в 12 раз больше массы атомов водорода, добавили к избытку 10%-го раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка и объем выделившегося газа (н.у.)
Ответ: 2 л, 13,2 г
19. (1009) Какой объем газа (н.у.) выделится при добавлении к 20 г 20%-го раствора серной кислоты 20 г смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия с одинаковым числом атомов калия и водорода?
Ответ: 0,914 л.
20. (1021) В смеси сульфита кальция и гидрокарбоната кальция число атомов кальция в 6 раз больше числа атомов серы. Вычислите плотность по воздуху газовой смеси, образующейся при обработке этой смеси избытком разбавленного раствора серной кислоты.
21. (1059) Массовая доля калия в растворе, содержащем силикат калия и сульфат калия, равна 0,909%, а масса серы равна массе кремния. К этому раствору добавили в 4 раза меньшую массу соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 1,46%. Вычислите, во сколько раз масса серы оказалась больше массы кремния в образовавшемся растворе.
22. (1162) Смесь натрия с другим щелочным металлом поместили в воду. По окончании реакции воду полностью испарили. Массовая доля кислорода в полученной смеси веществ оказалась равной 50%. Вычислите массовые доли веществ в полученной смеси.
Ответ: w(NaOH) =62,5%, w(LiOH) = 37,5%
23. (1215) В смеси оксида ванадия (V) и оксида ванадия (III) массовая доля кислорода равна 40%. Какое количество вещества алюминия понадобится для полного восстановления ванадия из 100 г этой смеси?
Ответ: 1,67 моль
Задача на атомистику, которую составители ЕГЭ по химии рекомендовали к прорешиванию:
24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе? (104)
Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.
m(KH2PO4·H2O) = n·M = 154x г
m(K2HPO4·2H2O) = n·M = 210у г
Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)
Отсюда: х = 1,364у
mсм = m(KH2PO4·H2O) + m(K2HPO4·2H2O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г
Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:
n(KH2PO4·H2O) = n(KH2PO4) = x моль = 1,36·у моль
n(K2HPO4·2H2O) = n(K2HPO4) = у моль
Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:
m(H2O) = 10mсм = 10·420,056·у = 4200,56у г
Количество вещества добавленной воды:
n(H2O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль
Определим количество атомов кислорода и фосфора:
в гидрате дигидрофосфата калия KH2PO4·H2O: n1(O) = 5x = 6,82·у моль n(Р) = 1,364·у моль
в дигидрате гидрофосфата калия K2HPO4·2H2O:
n2(O) = 6·у моль = 6·у моль
n(Р) = у моль = у моль
в добавленной воде: n3(O) = 233,36у моль
Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у = 246,18 моль
Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль
Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:
Ответ: n(O)/n(Р) = 104
24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе? (104)
Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.
m(KH2PO4·H2O) = n·M = 154x г
m(K2HPO4·2H2O) = n·M = 210у г
Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)
Отсюда: х = 1,364у
mсм = m(KH2PO4·H2O) + m(K2HPO4·2H2O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г
Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:
n(KH2PO4·H2O) = n(KH2PO4) = x моль = 1,36·у моль
n(K2HPO4·2H2O) = n(K2HPO4) = у моль
Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:
m(H2O) = 10mсм = 10·420,056·у = 4200,56у г
Количество вещества добавленной воды:
n(H2O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль
Определим количество атомов кислорода и фосфора:
в гидрате дигидрофосфата калия KH2PO4·H2O: n1(O) = 5x = 6,82·у моль n(Р) = 1,364·у моль
в дигидрате гидрофосфата калия K2HPO4·2H2O:
n2(O) = 6·у моль = 6·у моль
n(Р) = у моль = у моль
в добавленной воде: n3(O) = 233,36у моль
Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у = 246,18 моль
Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль
Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:
Ответ: n(O)/n(Р) = 104
Задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года
1. В смеси оксида магния и фосфида магния массовая доля атомов магния равна 54,4%. Они полностью прореагировала с соляной кислотой массой 365 г 34-% раствора. К полученному раствору добавили раствор фторида калия массой 232 грамма 30-% раствора. Найти массовую долю хлорида калия в конечном растворе.
2. Взяли смесь оксида кальция и карбоната кальция. Массовая доля кальция в смеси 50%. Смесь растворили в 300 г раствора избытка соляной кислоты. Выделившийся газ полностью прореагировал с раствором гидроксида натрия массой 200г и массовой долей 8%. Вычислите массовую долю образовавшейся соли.
3. Взяли смесь Cu и CuO . Массовая доля меди в смеси 96%. Полученную смесь растворили в концентрированной серной кислоте массой 496 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в необходимом количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г и массовой долей 10%. Найдите массовую долю соли в растворе после растворения.
4. Смесь из оксида и сульфида алюминия, где массовая доля алюминия 50%, залили 700 г, раствора соляной кислоты, взятой в избытке. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди. Вычислите концентрацию соли после того, как залили соляную кислоту.
5. Смесь оксида кальция и карбоната кальция с массовой долей кальция 62,5% растворили в 300 г раствора соляной кислоты. Масса раствора стала 361,6 г. Выделившийся газ пропустили через 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.
Пусть n(CaO) = х моль, n(CaCO3) = y моль, тогда:
количество вещества атомов кальция в оксида n1(Ca) = х моль, в карбонате: n2(Са) = у моль,
общее количество вещества атомов кальция: n(Са) = (x + y) моль.
Масса атомов кальция: m(Ca) = n(Са)·M(Ca) = 40(x + y) г.
Масса оксида кальция: m(CaО) = n(СаО)·M(CaО) = 56x г.
Масса карбоната кальция: m(CaCO3) = n(CaCO3)·M(CaCO3) = 100у г.
Масса смеси: mсм = m(CaО) + m(CaCO3) = (56х + 100у) г
Преобразуя приведённое выше равенство, получаем х = 4,5у.
CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
Количество образовавшегося углекислого газа n(CO2) = y моль, масса m(CO2) = 44y г.
Читайте также: Подвесной потолок армстронг из алюминия
Запишем уравнение материального баланса для конечного раствора:
361,6 = 56х + 100у + 300 — 44у
Количество углекислого газа: n(CO2) = 0,2 моль, масса m(CO2) = 44·0,2 = 8,8 г.
При взаимодействии углекислого газа с гидроксидом натрия возможно образование средней или кислой соли:
NaOH + CO2 = NaHCO3 (2)
Какие продукты образуются, определяется соотношением количества вещества реагентов.
Масса щелочи: m(NaOH) = mр-ра(NaOH) · ω(NaOH) = 80 · 0,1 = 8 г
Количество вещества: n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 8/40 = 0,2 моль
Соотношение количества вещества реагентов n(NaOH):n(CO2) = 0,2:0,2 = 1:1
Следовательно, протекает только вторая реакция с образованием кислой соли — гидрокарбоната натрия.
n(NaHCO3) = n(CO2) = 0,2 моль
m(NaHCO3) = n(NaHCO3)·M(NaHCO3) = 0,2·84 = 16,8 г
Масса конечного раствора гидрокарбоната:
mр-ра = m(CO2) + mр-ра(NaOH) = 8,8 + 80 = 88,8 г
Массовая доля гидрокарбоната натрия в конечном растворе:
ω(NaHCO3) = m(NaHCO3)/mр-ра = 16,8/88,8 = 0,1892 или 18,92%
Ответ: ω(NaHCO3) = 18,92%
6. Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение атомов натрия к атомам кислорода равно 3:2, нагрели с избытком углекислого газа. Полученное вещество растворили в воде. В результате образовалось 600 г раствора. К полученному раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа(III).Найдите массовую долю оксида натрия в исходной смеси, если масса конечного раствора 795 г и массовая доля карбоната натрия в этом растворе 4%.
7. Смесь карбида алюминия и карбида кальция, в которой массовая доля углерода равна 30%, полностью растворили в 547.5 г соляной кислоте. При этом кислота прореагировала без остатка. К образовавшемуся раствору добавили 1260г 8% раствора гидрокарбоната натрия. Найдите массовую долю кислоты в растворе, в котором растворили исходную смесь.
8. В смесь железной окалины и оксида железа(III) добавили 500 г раствора конц. азотной кислоты, причём соотношение атомов железа к атомам кислорода в смеси равно 7:10. Чтобы полностью поглотить выделившийся газ использовали 20 г раствора NaOH с массовой долей 20%.. Найдите массу соли, образовавшейся при добавлении кислоты в смесь.
9. Дана смесь оксида и пероксида бария, в которой число атомов бария относится к числу атомов кислорода как 5:9. Добавили 490 г 20% холодной серной кислоты при этом смесь прореагировала полностью и раствор стал нейтральным. Определить массовую долю воды в полученном растворе.
10. Смесь из оксида лития и нитрида лития с массовой долей атомов лития 56%, смешали с 265 г раствора соляной кислоты с массовой долей 20%. (все вещества полностью прореагировали). После к образовавшемуся раствору добавили 410г 20%- ного фосфата натрия. Найдите массовую долю образовавшегося хлорида натрия.
11. Дан холодный раствор серной кислоты. К нему добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.
Холодный раствор серной кислоты реагирует с пероксидом бария без ОВР:
При этом в растворе присутствует пероксид водорода, а сульфат бария выпадает в осадок.
Пусть n(H2O2) = х моль, n(H2O) = y моль, тогда:
количество вещества атомов водорода в пероксиде n1(H) = 2х моль, в воде: n2(Н) = 2у моль,
количество вещества атомов кислорода в пероксиде n1(О) = 2х моль, в воде: n2(О) = у моль,
общее количество вещества атомов водорода: n(Н) = (2x + 2y) моль,
общее количество вещества атомов кислорода: n(О) = (2x + y) моль.
При добавлении каталитического количества оксида марганца (IV) пероксид водорода разлагается:
Пусть весь пероксид водорода разложился, тогда изменение массы раствора равно массе выделившегося газа, то есть массе кислорода:
n(O2) = m(O2)/M(O2) = 6,4 / 32 = 0,2 моль
Отсюда количество вещества серной кислоты с исходном растворе:
Количество и масса воды не изменялись:
m(H2O) = n(H2O)·M(H2O) = 3,2·18 = 57,6 г
Массовая доля серной кислоты в исходном растворе:
Задачи на «атомистику» из реального ЕГЭ по химии-2020
- Дан раствор массой 200 г, содержащий хлорид железа(II) и хлорид железа(III). В этом растворе соотношение числа атомов железа к числу атомов хлора равно 3 : 8. Через него пропустили хлор до прекращения реакции. К образовавшемуся раствору добавили раствор гидроксида натрия также до полного завершения реакции. При этом образовалось 526,5 г 20%-ного раствора хлорида натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в использованном растворе.
- Смесь цинка и карбоната цинка, в которой соотношение числа атомов цинка к числу атомов кислорода равно 5 : 6, растворили в 500 г разбавленного раствора серной кислоты. При этом все исходные вещества прореагировали полностью, и выделилось 22,4 л смеси газов (н.у.). К этому раствору добавили 500 г 40%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю сульфата натрия в конечном растворе.
- Смесь пероксида и оксида бария, в которой соотношение числа атомов бария к числу атомов кислорода равно 5 : 9 растворили в 490 г холодного 20%-ного раствора серной кислоты. При этом соединения бария прореагировали полностью и образовался нейтральный раствор. Вычислите массовую долю воды в образовавшемся растворе.
- Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение числа атомов натрия к числу атомов кислорода равно 3 : 2, нагрели в избытке углекислого газа. Продукт реакции растворили в воде и получили 600 г раствора. К этому раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа(III). После завершения реакции масса раствора составила 795 г, а массовая доля карбоната натрия в нём – 4%. Вычислите массу оксида натрия в исходной смеси.
- Смесь железной окалины и оксида железа(III), в которой соотношение числа атомов железа к числу атомов кислорода равно 7 : 10, растворили в 500 г концентрированной азотной кислоты, взятой в избытке. Для полного поглощения выделившегося при этом газа потребовалось 20 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения оксидов в кислоте.
- Смесь карбида алюминия и карбида кальция, в которой массовая доля атомов углерода равна 30%, полностью растворили в 547,5 г соляной кислоты. При этом соляная кислота прореагировала без остатка. К образовавшемуся раствору добавили 1260 г 8%-ного раствора гидрокарбоната натрия до полного завершения реакции. Вычислите массовую долю кислоты в растворе, в котором растворили исходную смесь.
- Смесь меди и оксида меди(II), в которой массовая доля атомов меди равна 96%, растворили в 472 г концентрированной серной кислоты, взятой в избытке. Минимальная масса 10%-ного раствора гидроксида натрия, который может прореагировать с выделившимся при этом газом, составляет 200 г. Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения исходной смеси в кислоте.
- Смесь сульфида и оксида алюминия, в которой массовая доля атомов алюминия равна 50%, растворили в 700 г соляной кислоты, взятой в избытке. Для полного поглощения выделившегося при этом газа потребовалось 240 г 20%-ного раствора сульфата меди(II). Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после растворения сульфида и оксида алюминия в кислоте.
- Смесь карбоната кальция и оксида кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 62,5%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При этом образовался раствор массой 361,6 г. Выделившийся в результате реакции газ полностью поглотился 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в результате реакции.
- Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов кальция равна 50%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При этом образовался раствор массой 330 г. Один из выделившихся в результате реакции газов полностью поглотился 200 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в результате реакции.
- Смесь оксида магния и фосфида магния, в которой массовая доля атомов магния равна 54,4%, растворили в 365 г 34%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 232 г 30%-ного раствора фторида калия. Вычислите массовую долю хлорида калия в конечном растворе.
- Смесь оксида лития и нитрида лития, в которой массовая доля атомов лития равна 56%, растворили в 365 г 20%-ной соляной кислоты. При этом реагирующие вещества вступили в реакцию полностью. К полученному раствору добавили 410 г 20%-ного раствора фосфата натрия. Вычислите массовую долю хлорида натрия в конечном растворе.
- В колбу с холодным раствором серной кислоты внесли пероксид бария, при этом оба вещества между собой прореагировали полностью. В образовавшемся растворе соотношение числа атомов водорода и атомов кислорода составило 9 : 5. Затем в колбу добавили каталитическое количество оксида марганца(IV). При этом произошла реакция, в результате которой масса раствора в колбе уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты, которая содержалась в исходном растворе.
- Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора кислоты. Объем выделившейся смеси оксида азота(II) и оксида азота(IV) составляет 20,16 л (н.у.). В этой смеси соотношение числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.
- Смесь сульфата железа(II) и сульфата железа(III), в которой соотношение числа атомов железа к числу атомов серы равно 3 : 4, поместили в 126,4 г раствора перманганата калия, подкисленного серной кислотой, с массовой долей перманганата калия 5%. Все вещества, участвующие в окислительно-восстановительной реакции, прореагировали полностью. Вычислите массу 20%-ного раствора гидроксида натрия, который требуется добавить к полученному раствору для полного завершения всех реакций.
- Свежие записи
- Укладываем художественный паркет самостоятельно
- Как лучше всего защитить стены из газоблока от разрушения в первую зиму после строительства дома
- Арболит, он же — опилкобетон
- Особенности звукоизоляции помещений
- Глина с опилками – самый лучший и дешевый способ утепления бетонных стен дома
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности