Химия

При взаимодействии известняка $\ChemForm ( CaCO_3 )$ с азотной кислотой $\ChemForm ( HNO_3 )$ происходит следующая реакция:

$\ChemFormCaCO_3 + 2HNO_3 \reactrarrow0pt1 cm Ca ( NO_3 ) _2 + H_2O + CO_2$

Найдем значение массы исходного карбоната кальция, содержащегося в природном известняке. Для этого найдем количество вещества нитрата кальция (молярная масса 164 г/⁠моль):

$\nu\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) = $\frac{\it m}{\it M}$ = $\frac{196,8 кг \cdot 1000}{164 г/моль}$ = 1200 моль$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль карбоната кальция образуется 1 моль нитрата кальция. Тогда для образования 1200 моль нитрата требуется 1200 моль карбоната кальция (с молярной массой 100 г/⁠моль). Найдем его массу:

$\it m\rm ( CaCO_3 ) =\nu\rm \cdot \it M\rm = 1200 моль \cdot 100 г/моль=120000 г = 120 кг$

Таким образом, масса карбоната кальция, необходимая для получения 196,8  кг нитрата, равна 120 кг. А масса исходного известняка  — 150 кг. То есть в известняке содержалось $150 - 120 = 30 кг$ примесей. Теперь найдем массовую долю этих примесей:

$\omega\rm ( примеси ) = $\frac{30}{150}$ \cdot 100 \% = 20 \%$

Ответ: 20.

Горение аммиака описывается следующим уравнением реакции:

$4NH$_3 _\text ( г ) $ + 3O_2$_\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm 2N$_2 _\text ( г ) $ + 6H$_2$O$ _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( NH_3 )}{\it V\rm ( N_2 )} = \frac{2}{1}$

Найдем объем аммиака, который при сгорании дает 33,6  л азота:

$\it V\rm ( NH_3 ) _теор.=\it V\rm ( N_2 ) = 67,2 л$

Тогда в исходном аммиаке содержалось $100 - 67,2 = 32,8 л$ примесей. Найдем объемную долю (с учетом округления):

$фи \rm ( NH_3 ) = $\frac{\it V ( примес. )}{\it V ( исх. )}$ \cdot 100\% = $\frac{32,8}{100}$ \cdot 100\%=32,8\% \approx 33\%$

Ответ: 33.

Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций.
Запишем уравнение реакции:

$\ChemForm2Cu ( NO_3 ) _2 \reactrarrow0pt1 cm 2CuO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

Объемная доля кислорода будет определяться следующим образом:

$фи \rm ( O_2 ) = $\frac{\it V ( \rm O_2 )}{\it V ( \rm O_2 ) + \it V ( \rm NO_2 )}$ \cdot 100\% = $\frac{1}{1 + 4}$ \cdot 100\%=20\%$

Ответ: 20.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$CH_4$_\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm C_\text ( тв ) $ + 2H_2$_\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( CH_4 )}{\it V\rm ( H_2 )} = \frac{1}{2}$

Найдём теоретическое значение объёма образующегося водорода (то есть принимаем, что выход реакции 100%):

$\it V\rm ( H_2 ) =2 \cdot \it V\rm ( CH_4 ) =2 \cdot 224л =448л$

Найдём объём водорода, учитывая, что по условию задачи выход реакции составляет 80%:

$\it V\rm ( H_2 ) =\eta\rm \cdot $\frac{\it V}{100 \%}$ =80 \% \cdot $\frac{448}{100 \%}$ л=358,4л$

Ответ: 358,4.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$\ChemForm2ZnS + 3O_2 \reactrarrow0pt1 cm 2ZnO + 2SO_2$

Найдем массу сульфида цинка, на сжигание которого потребовалось бы 100,8  л кислорода. Для этого найдем количество вещества кислорода:

$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{\it V}{\it V_m}$ = $\frac{100,8 л}{22,4 л/моль}$ = 4,5 моль$

Согласно уравнению реакции, для сгорания 2 моль сульфида цинка требуется 3 моль кислорода. Тогда 4,5 моль кислорода тратится на образование 3 моль сульфида цинка. Найдем его массу (молярная масса сульфида цинка 97 г/ моль):

$\it m\rm ( ZnS ) =\nu\rm \cdot \it M\rm=3 моль \cdot 97 г/моль=291 г$

Следовательно, изначально в сульфиде содержалось $300 - 291 = 9 г$ примесей. Теперь найдем массовую долю этих примесей:

$\omega\rm ( примеси ) = $\frac{9}{300}$ \cdot 100 \% = 3 \%$

Ответ: 3.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$2H$_2 _\text ( г ) $ + O$_2 _\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm 2H$_2$O$ _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( O_2 )}{\it V\rm ( H_2O )} = \frac{1}{2}$

Найдём теоретическое значение объёма образующейся воды (то есть принимаем, что выход реакции 100%):

$\it V\rm ( H_2O ) =2 \cdot \it V\rm ( O_2 ) =2 \cdot 168л =336л$

Найдём объём воды, учитывая, что по условию задачи выход реакции составляет 70%:

$\it V\rm ( H_2O ) =\eta\rm \cdot $\frac{\it V}{100 \%}$ =70 \% \cdot $\frac{336}{100 \%}$ л=235,2л$

Ответ: 235,2.

При взаимодействии карбоната кальция $\ChemForm ( CaCO_3 )$ с азотной кислотой $\ChemForm ( HNO_3 )$ происходит следующая реакция:

$\ChemFormCaCO_3 + 2HNO_3 \reactrarrow0pt1 cm Ca ( NO_3 ) _2 + H_2O + CO_2$

Найдем теоретическое значение массы получаемого нитрата кальция. Для этого найдем количество вещества карбоната кальция:

$\nu\rm ( CaCO_3 ) = $\frac{\it m}{\it M}$ = $\frac{200 кг \cdot 1000}{100 г/моль}$ = 2000 моль$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль карбоната кальция образуется 1 моль нитрата кальция. Тогда для образования 2000 моль нитрата требуется 2000 моль карбоната кальция (с молярной массой 100 г/моль). Найдем его массу:

$\it m\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\nu\rm \cdot \it M\rm=2000 моль \cdot 164 г/моль=328000 г = 328 кг$ $\it m\rm ( Ca ( NO_3 ) _2 ) =\nu\rm \cdot \it M\rm=$
$=2000 моль \cdot 164 г/моль=328000 г = 328 кг$

Теперь найдем выход реакции  — отношение массы вещества, получившейся на практике, к теоретической массе:

$\eta\rm= $\frac{\it m ( прак. )}{\it m ( теор. )}$ \cdot 100\%= $\frac{311,6}{328}$ \cdot 100\%=95\%$

Ответ: 95.

Окисление аммиака в присутствии катализатора описывается следующим уравнением:

$4NH$_3 _\text ( г ) $ + 5O_2$_\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm\scriptsize кат. 4NO$ _\text ( г ) $ + 6H$_2$O$ _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( NH_3 )}{\it V\rm ( NO )} = \frac{1}{1}$

Найдем объём аммиака, который при окислении даёт 134,4  л оксида азота(II):

$\it V\rm ( NH_3 ) _теор.=\it V\rm ( NO ) = 134,4 л$

Тогда в исходном аммиаке содержалось $175 - 134,4 = 40,6 л$ примесей. Найдем объёмную долю :

$фи \rm ( NH_3 ) = $\frac{\it V ( примес. )}{\it V ( исх. )}$ \cdot 100\% = $\frac{40,6}{175}$ \cdot 100\%=23,2\%$

Ответ: 23,2.

Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций.
Запишем уравнение реакции:

$\ChemForm2Zn ( NO_3 ) _2 \reactrarrow0pt1 cm 2ZnO + 4NO_2\uparrow + O_2\uparrow$

Объемная доля оксида азота(IV) будет определяться следующим образом:

$фи \rm ( NO_2 ) = $\frac{\it V ( \rm NO_2 )}{\it V ( \rm O_2 ) + \it V ( \rm NO_2 )}$ \cdot 100\% = $\frac{4}{1 + 4}$ \cdot 100\%=80\%$

Ответ: 80.

Запишем уравнение реакции:

$\ChemFormNa_2_S + 2HCl \reactrarrow0pt1 cm 2NaCl + H_2S\uparrow$

Вычислим количество вещества сероводорода, образовавшегося в результате реакции:

$\nu\rm ( H_2S ) = $\frac{\it V}{\it V_m}$ = $\frac{2,24 л}{22,4 л/моль}$ = 0,1 моль$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль сульфида натрия образуется 1 моль сероводорода. Тогда на образование 0,1 моль сероводорода затратилось 0,1 моль сульфида. Найдем его массу:

$\it m\rm ( Na_2S ) =\nu\rm \cdot \it M\rm=0,1 моль \cdot 78 г/моль=7,8 г$

Таким образом, в исходном сульфиде содержится $10 - 7,8 = 2,2 г$ Найдем массовую долю примесей:

$\omega\rm ( примеси ) = $\frac{2,2}{10}$ \cdot 100 \% = 22 \%$

Ответ: 22.

Запишем уравнение реакции:

$2CO$ _\text ( г ) $ + O$_2 _\text ( г ) $\reactrarrow0pt1 cm 2CO$_2 _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( CO )}{\it V\rm ( CO_2 )} = \frac{1}{1}$

Найдем объём оксида углерода(II), который при окислении даёт 123,2  л оксида углерода(IV):

$\it V\rm ( CO ) _теор.=\it V\rm ( CO_2 ) = 123,2 л$

Тогда в исходном угарном газе содержалось $150 - 123,2 = 26,8 л$ примесей. Найдём объёмную долю (с учетом округления):

$фи \rm ( CO ) _примеси= $\frac{\it V ( примес. )}{\it V ( исх. )}$ \cdot 100\% = $\frac{26,8}{150}$ \cdot 100\%=17,8667\% \approx 17,9\%$ $фи \rm ( CO ) _примеси= $\frac{\it V ( примес. )}{\it V ( исх. )}$ \cdot 100\% =$
$= $\frac{26,8}{150}$ \cdot 100\%=17,8667\% \approx 17,9\%$

Ответ: 17,9.

Запишем уравнение реакции:

$\ChemFormNa_2_SO_3 + 2HCl \reactrarrow0pt1 cm 2NaCl + H_2O + SO_2\uparrow$

Вычислим количество вещества сернистого газа, образовавшегося в результате реакции:

$\nu\rm ( SO_2 ) = $\frac{\it V}{\it V_m}$ = $\frac{4,48 л}{22,4 л/моль}$ = 0,2 моль$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль сульфита натрия образуется 1 моль сернистого газа. Тогда на образование 0,2 моль сернистого газа затратилось 0,2 моль сульфита. Найдем его массу:

$\it m\rm ( Na_2SO_3 ) =\nu\rm \cdot \it M\rm=0,2 моль \cdot 126 г/моль=25,2 г$

Таким образом, в исходном сульфиде содержится $30 - 25,2 = 4,8 г$ Найдем массовую долю примесей:

$\omega\rm ( примеси ) = $\frac{4,8}{30}$ \cdot 100 \% = 16 \%$

Ответ: 16.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$\ChemFormPbS_2 + 3O_2 \reactrarrow0pt1 cm PbO_2 + 2SO_2\uparrow$

Найдем массу сульфида свинца, на сжигание которого потребовалось бы 26,88  л кислорода. Для этого найдем количество вещества кислорода:

$\nu\rm ( O_2 ) = $\frac{\it V}{\it V_m}$ = $\frac{26,88 л}{22,4 л/моль}$ = 1,2 моль$

Согласно уравнению реакции, для сгорания 1 моль сульфида свинца требуется 3 моль кислорода. Тогда 1,2 моль кислорода тратится на сгорание 0,4 моль сульфида свинца. Найдем его массу (молярная масса сульфида свинца 271 г/ моль):

$\it m\rm ( PbS_2 ) =\nu\rm \cdot \it M=\rm 0,4 моль \cdot 271 г/моль=108,4 г$

Значит изначально в сульфиде содержалось $120 - 108,4 = 11,6 г$ примесей. Теперь найдем массовую долю этих примесей (с учетом округления до десятых):

$\omega\rm ( примеси ) = $\frac{11,6}{120}$ \cdot 100 \% = 9,667 \% = 9,7\%$

Ответ: 9,7.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$N_2$_\text ( г ) $ + O_2$_\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm 2NO$ _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( N_2 )}{\it V\rm ( NO )} = \frac{1}{2}$

Найдём теоретическое значение объёма образующегося оксида азота(II) (то есть принимаем, что выход реакции 100%):

$\it V\rm ( NO ) =2 \cdot \it V\rm ( N_2 ) =2 \cdot 22,4л =44,8л$

Найдём объём оксида азота(II), учитывая, что по условию задачи выход реакции составляет 75%:

$\it V\rm ( NO ) =\eta\rm \cdot $\frac{\it V}{100 \%}$ =75 \% \cdot $\frac{44,8}{100 \%}$ л=33,6л$

Ответ: 33,6.

Запишем уравнение протекающей реакции:

$2NH_3 _\text ( г ) $ \reactrarrow0pt1 cm N_2 _\text ( г ) $ + 3H_2 _\text ( г ) $$

Объёмы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате неё, измеренные при одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

$\frac{\it V\rm ( NH_3 )}{\it V\rm ( H_2 )} = \frac{2}{3}$

Найдём теоретическое значение объёма образующегося водорода (то есть принимаем, что выход реакции 100%):

$\it V\rm ( H_2 ) = $\frac{3}{2}$ \cdot \it V\rm ( NH_3 ) = $\frac{3}{2}$ \cdot 89,6л =134,4л$

Найдём объём водорода, учитывая, что по условию задачи выход реакции составляет 90%:

$\it V\rm ( H_2 ) =\eta\rm \cdot $\frac{\it V}{100 \%}$ =90 \% \cdot $\frac{134,4}{100 \%}$ л=120,96л$

Ответ: 120,96.