Вычислим количество вещества водорода, выделившегося в результате взаимодействия:

1 ЗАДАНИЕ 2 Примеры решения задач Пример 1. Элементы А, В и С расположены в периодической системе химических элементов друг за другом. Соединение АС по своей твердости не уступает простому веществу, образованному одним из этих трех элементов. Из указанных элементов в соединениях между собой только два дают газообразное вещество формулы В 2 С 2. Какие это элементы? Данным условия задачи соответствуют три элемента второго периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Это А бор ( 5), В углерод ( 6) и С азот ( 7). Бор и азот образуют нитрид бора BN (AC), вещество по твердости не уступающее алмазу (простое вещество, аллотропная модификация углерода). Углерод и азот образуют газообразное вещество С 2 N 2 или (СN) 2 дициан (В 2 С 2 ). Ответ: бор, углерод, азот. Пример 2. При обработке 0,84 г опилок сплава двух элементов избытком соляной кислоты выделилось 224 мл водорода и осталось 0,28 г нерастворимого остатка. При действии на то же количество исходного сплава избытка раствора щелочи выделилось 448 мл водорода (объемы газов измерены при нормальных условиях) и осталось 0,56 г нерастворимого остатка. Определите состав сплава. m (сплава) = 0,84 г V (H 2 ) кис. = 224 мл = 0,224 л m (ост.) кис. = 0,28 г V (H 2 ) щел.. = 448 мл = 0,448 л m (ост.) щел. = 0,56 г состав сплава Поскольку сумма масс остатков после растворения сплава в кислоте и щелочи равна массе сплава (0,28 + 0,56 = 0,84 (г)), очевидно, что в кислоте растворяется один компонент сплава массой 0,56 г, а в щелочи второй массой 0,28 г. Запишем схему процесса взаимодействия с кислотой: Э 1 + хh 2 х H2 + хлорид металла. Вычислим количество вещества водорода, выделившегося в результате взаимодействия: V 0,224 т (H 2 ) кис. = = = 0,01 (моль). V 22,4 m

2 Если х = 1, то n (Э 1 ) = ½ n (H 2 ) = 0,005 моль, тогда молярная масса элемента равна: m 0,56 M = = = 112 (г/моль), такого одновалентного металла не существует. n 0,005 Если х = 2, то n (Э 1 ) = n (H 2 ) = 0,01 моль, тогда молярная масса элемента равна: m 0,56 M = = = 56 (г/моль), искомый металл железо. n 0,01 Уравнение реакции имеет вид: Fe + 2H = Fe 2 + H 2. Запишем схему процесса взаимодействия со щелочью: Э 2 + NaH 2 х H2 + соединение элемента (соль или гидроксокомплекс). Вычислим количество вещества водорода, выделившегося в результате взаимодействия: V 0,448 т (H 2 ) щел. = = = 0,02 (моль). V 22,4 m Если х = 1, то n (Э 2 ) = ½ n (H 2 ) = 0,01 моль, тогда молярная масса элемента равна: m 0,28 M = = = 28 (г/моль), этот элемент кремний. n 0,01 Уравнение реакции имеет вид: Si + 2NaH + H 2 = Na 2 Si 3 + 2H 2. Ответ: сплав состоит из 0,28 г кремния и 0,56 г железа. Пример 3. В пробирках находятся растворы натриевых солей различных кислот: Na 2 C 3, Na 2 S 3, Na 2 S 2 3, Na 2 S, NaN 2 и Na. С помощью какого реактива можно определить все шесть солей? Напишите уравнения реакций. Искомым реактивом является разбавленная соляная кислота. Запишем уравнения реакций с указанием признаков протекания реакций: Na 2 C 3 + 2H = 2Na + C 2 + H 2 (выделяется углекислый газ без цвета, без запаха); Na 2 S 3 + 2H = 2Na + S 2 + H 2 (выделяется сернистый газ без цвета, с резким запахом); Na 2 S H = 2Na + S 2 + S + H 2 (выделяется сернистый газ без цвета, с резким запахом и выпадает сера); Na 2 S + 2H = 2Na + H 2 S (выделяется сероводород газ с запахом тухлых яиц); Na 2 N 2 + 2H = 2Na + N 2 + H 2 (выделяется оксид азота (IV) газ бурого цвета с едким запахом); Na + H (видимых изменений нет). Ответ: разбавленная соляная кислота. Пример 4.

3 Железную пластину массой 15 г опустили в раствор сульфата меди. По окончании реакции масса пластины оказалась равной 15,75 г. Определите массу растворившегося железа. m (пластины,1) = 15 г m (пластины,2) = 15,75 г M (Fe) = 56 г/моль M (Cu) = 63,5 г/моль m (Fe) Запишем уравнение реакции: Fe + CuS 4 = FeS 4 + Cu. Рассчитаем, насколько изменилась масса пластины в ходе реакции: Dm = m (пластины,2) - m (пластины,1) = 15,75-15 = 0,75 (г). Рассчитаем изменение молярной массы (оно равно изменению массы при взаимодействии 1 моль веществ): DM = M (Cu) - M (Fe) = 63,5-56 = 7,5 (г/моль). Определим массу растворившегося железа: Dm 0,75 т (Fe) = M ( Fe) = 56 = 5,6 (г). DM 7,5 Ответ: m (Fe) = 5,6 г. Пример 5. Средством первой помощи при ожоге белым фосфором служит мокрая повязка, пропитанная 5 %-ным раствором CuS 4 ; раствор CuS 4 рекомендуется и для тушения горящего белого фосфора. Напишите уравнение химической реакции, благодаря которой белый фосфор «обезвреживается». Запишем уравнение реакции взаимодействия фосфора с раствором сульфата меди: 2P + 5CuS 4 + 8H 2 = 2H 3 P 4 + 5Cu + 5H 2 S 4. В результате реакции образуется фосфорная кислота и белый фосфор «обезвреживается». Пример 6. При нейтрализации 250 г водного раствора фенола и уксусной кислоты потребовалось 44,25 мл 12 %-ного раствора едкого натра (плотность равна 1,13 г/см 3 ), а при действии на то же количество смеси избытка бромной воды выпало 16,55 г осадка. Определите (в процентах по массе) содержание уксусной кислоты в растворе. m (смеси) = 250 г V (p-pa) = 44,25 мл

4 w (NaH) = 12 % r = 1,13 г/мл m (осадка) = 16,55 г M (C 6 H 2 Br 3 H) = 331 г/моль M (C 6 H 5 H) = 94 г/моль M (CH 3 CH) = 60 г/моль M (NaH) = 40 г/моль w (CH 3 CH) Запишем уравнения протекающих реакций: С 6 Н 5 H + NaH = C 6 H 5 Na + H 2 (1) СН 3 CH + NaH = CH 3 CNa + H 2 (2) С 6 Н 5 H + 3Br 2 = C 6 H 2 Br 3 H + 3HBr (3) Рассчитаем количество выпавшего осадка по реакции (3): m 16,55 n (С6 Н2Br3H) = = = 0,05 (моль). M 331 По уравнению реакции (3) количество вещества трибромфенола C 6 H 2 Br 3 H равно количеству вещества фенола C 6 H 5 H, следовательно, n (C 6 H 5 H ) = 0,05 моль. Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия NaH: m (р - ра) = V r = 44,25 50 (г); w m(р - ра) m(nah ) = = = 6 (г); m 6 n = = = 0,15 (моль). M 40 По уравнению (3) определили, что n (C 6 H 5 H) = 0,05 моль. По уравнению реакции (1) количество вещества гидроксида натрия равно количеству вещества фенола, следовательно, n (NaH), пошедшего на (1) реакцию, равно 0,05 моль. Тогда количество вещества гидроксида натрия, пошедшего на реакцию взаимодействия с кислотой, равно: n (NaH) 2 = n (NaH) исх - n (NaH) 1 = 0,15-0,05 = 0,1 (моль). По уравнению реакции (2) количество вещества гидроксида натрия равно количеству вещества уксусной кислоты, следовательно, n (CH 3 CH) 0,1 моль. Рассчитаем массу уксусной кислоты: m (CH 3 CH) = n M = 0,1 60 = 6 (г). Определим процентное содержание уксусной кислоты в растворе: m(ch3ch) 6 w (СH3 CH) = 100 = 100 = 2,4 (%). m(p - pa) 250 Ответ: w (СН 3 СООН) = 2,4 %. Пример 7. Напишите структурные формулы нескольких реально существующих, по вашему мнению, изомеров вещества состава С 3 Н 5 2 и напишите одно два уравнения реакции, характеризующие химические свойства этих изомеров.

5 H 3 C CH C H H 2 C CH 2 C H 2-хлорпропионовая кислота 3-хлорпропионовая кислота H 2 C CH 2 C H + C 2 H 5 H H 2 C CH 2 C C 2 H 5 + H 2 H 2 C CH 2 C H + H 2 H 2 C CH 2 C H + H H Пример 8. Имеется смесь двух газов, характеризующаяся следующими свойствами: 1) при пропускании этой смеси объемом 10 л через раствор гидроксида кальция образуется соль массой 10 г; 2) при пропускании этой смеси объемом 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 (смеси) 1 = 10 л m (соли) 1 = 10 г V (смеси) 2 = 5 л V (смеси) 2 = 11,43 г D (H 2 ) = 1,52 M (CaC 3 ) = 100 г/моль M ((NH 4 ) 2 S 4 ) = 132 г/моль j 1 j 2 Газ, взаимодействующий с H 2 S 4, имеет основный характер (например, аммиак NH 3 ). Запишем уравнение реакции взаимодействия аммиака с серной кислотой: 2NH 3 + H 2 S 4 = (NH 4 ) 2 S 4. Тогда образующаяся соль это сульфат аммония, определим количество вещества (NH 4 ) 2 S 4 : m 11,43 n = = = 0,0866 (моль). М 132 Определим количество аммиака. По уравнению реакции на 1 моль серной кислоты приходится 2 моль аммиака, поэтому количество вещества аммиак равно 0,1732 моль (2 0,0866). Рассчитаем объем газа: V (NH 3 ) = n V m = 0, ,4 = 3,88 (л).

6 V (NH3) 3,88 j (NH3) = 100 = 100 = 77,6 (%). V (смеси) 5 Газ, образующий соль с Са(ОН) 2, имеет кислотный характер (например, H, H 2 S, S 2, S 3, C 2 и т.д.). j х = ,6 = 22,4 (%) По закону Авогадро, j (NH 3 ) M (NH 3 ) + j (NH 3 ) M (NH 3 ) = D (H 2 ) M (H 2 ). Отсюда, 1152, 2-0, M x = = 44 (г/моль). 0, 224 Полученное значение соответствует молярной массе углекислого газа СО 2. Сделаем проверку полученного результата по первому условию, запишем уравнение реакции взаимодействия углекислого газа и гидроксида кальция. C 2 + Ca(H) 2 = CaC 3 + H 2. Вычислим объем углекислого газа в смеси объемом 10 л: j(c2) V (смеси) 22,4 10 V (C ) = = V 2,24 n = = = 0,1 (моль). V m 22,4 2 = 22,4 (л); тогда По уравнению реакции количество вещества углекислого газа равно количеству вещества карбоната кальция, т.е. n (CaC 3 ) = 0,1 моль. Тогда масса карбоната кальция равна: M (CaC 3 ) = n M = 0,1 100 = 10 (г). что соответствует условию задачи, следовательно, смесь состоит из аммиака (77,6 %) и углекислого газа (22,4 %). Ответ: j (NH 3 ) = 77,6 %; j (C 2 ) = 22,4 %.