ГДЗ (відповіді) Хімія 10 клас Попель П.П., 2018 §20 Розв’язування задач у разі наявності домішок у реагентах

Зверніть увагу, майже кожна хімічна задача може бути

розв'язана кількома способами. Намагайтеся віднаходити

різні варіанти розв'язування конкретної задачі,

але обирайте той з них, який є найраціональнішим.

Зеленим кольором даються пояснення.

Вправа 147. Яку максимальну масу етанолу можна добути з етену об’ємом 25 м³ (н.у.), якщо цей вуглеводень містить 8% етану?

Відомо: V(С₂H₄,С₂Н₆)=25 м³, φ(С₂Н₆)=8%

Знайти: m(C₂H₅OH)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Знаходимо об'єм основної речовини (етену) в суміші вуглеводнів.

V(C₂H₆)=(φ(C₂H₆)•V(С₂H₄,C₂H₆)):100%=8%•25 м³:100%=2 м³

V(С₂H₄)=V(С₂H₄,C₂H₆)-V(C₂H₆)=25 м³-2 м³=23 м³

2. Записуємо рівняння реакції:

23 м³ x кг

C₂H₄ + H₂О -> C₂H₅OH

22,4 м³ 46 кг

М(С₂Н₅OH)=46 кг/кмоль, маса 1 кмоль=46 кг

За н.у. 1 кмоль газу займає об'єм 22,4 м³

х=m(C₂H₅OH)=23 м³ • 46 кг : 22,4 м³=47,2 кг

ІІ спосіб

1. Знаходимо об'єм основної речовини (етену) в суміші вуглеводнів.

φ(С₂H₄)=100%-φ(С₂Н₆)=100% - 8% = 92%

V(С₂H₄)=(φ(С₂H₄)•V(С₂H₄,C₂H₆)):100%=92%•25 м³:100%=23 м³

2. Обчислюємо кількість речовини етену:

n(C₂H₄)=V(C₂H₄):V_M=23 м³ : 22,4 м³/кмоль=1,026 кмоль

3. Записуємо рівняння реакції: C₂H₄ + H₂О -> C₂H₅OH

За рівнянням реакції n(C₂H₄):n(C₂H₅OH)=1:1, тому

n(C₂H₅OH)=n(C₂H₄)=1,026 кмоль

М(С₂Н₅OH)=46 кг/кмоль

m(C₂H₅OH)=n(C₂H₅OH)•M(C₂H₅OH)=1,026 кмоль•46 кг/кмоль=47,2 кг

Відповідь: 47,2 кг етанолу

Вправа 148. При дегідратації 16,7 г пропан-1-олу, що містив домішку води, отримали 5,6 л вуглеводню (н.у.). Обчисліть масову частку води у спирті.

Відомо: m(С₃H₇OH із дом.)=16,7 г, V(C₃H₆)=5,6 л

Знайти: w(дом.)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Записуємо рівняння реакції:

х г 5,6 л

C₃H₇OH -> C₃H₆ + H₂O

60 г 22,4 л

М(С₃Н₇OH)=60 г/моль, маса 1 моль=60 г

За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л

х=m(C₃H₇OH)=60 г • 5,6 л : 22,4 л=15 г

2. Знаходимо масову частку домішок (води) в спирті.

m(дом.)=m(C₃H₇OH із дом.)-m(C₃H₇OH)=16,7 г-15 г=1,7 г

w(дом.)=(m(дом.):m(C₃H₇OH із дом.))•100%=(1,7 г:16,7)•100%=10,2%

ІІ спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини вуглеводню:

n(C₃H₆)=V(C₃H₆):V_М=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль

2. Записуємо рівняння реакції: C₃H₇OH->C₃H₆+H₂O

За рівнянням реакції n(C₃H₇OH):n(C₃H₆)=1:1, тому

n(C₃H₇OH)=n(C₃H₆)=0,25 моль

М(С₃Н₇OH)=60 г/моль

m(C₃H₇OH)=n(C₃H₇OH)•M(C₃H₇OH)=0,25 моль•60 г/моль=15 г

3. Знаходимо масову частку домішок (води) в спирті.

w(С₃Н₇OH)=(m(C₃H₇OH):m(C₃H₇OH із дом.))•100%=(15 г:16,7 г)•100%=

=89,8%

w(дом.)=100%-w(C₃H₇OH)=100%-89,8%=10,2%

Відповідь: 10,2% води

Вправа 149. Чи містив фенол помітну кількість домішок, якщо для реакції з натрієм було взято 23,6 г фенолу, а добуто 29 г феноляту?

Відомо: m(С₆H₅OH із дом.)=23,6 г, m(C₆H₅ONa)=29 г

Знайти: w(дом.)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Записуємо рівняння реакції:

х г 29 г

2С₆Н₅ОН + 2Nа -> 2С₆Н₅ОNa + Н₂↑

188 г 232 г

М(С₆Н₅OH)=94 г/моль, маса 1 моль=94 г, а маса 2 моль=188 г

М(С₆Н₅ONa)=116 г/моль, маса 1 моль=116 г, а маса 2 моль=232 г

х=m(C₆H₅OH)=29 г • 188 г : 232 г=23,5 г (чиста речовина)

2. Знаходимо масову частку домішок в суміші.

m(дом.)=m(C₆H₅OH із дом.)-m(C₆H₅OH)=23,6 г-23,5 г=0,1 г

w(дом.)=(m(дом.):m(C₆H₅OH із дом.))•100%=(0,1 г:23,6 г)•100%=

=0,42%

ІІ спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини феноляту:

М(С₆Н₅ONa)=116 г/моль

n(C₆H₅ONa)=m(C₆H₅ONa):M(C₆H₅ONa)=29 г : 116 г/моль=0,25 моль

2. Записуємо рівняння реакції: 2С₆Н₅ОН + 2Nа -> 2С₆Н₅ОNa + Н₂↑

За рівнянням реакції n(C₆H₅OH):n(C₆H₅ONa)=2:2=1:1, тому

n(C₆H₅OH)=n(C₆H₅ONa)=0,25 моль

М(С₆Н₅OH)=94 г/моль

m(C₆H₅OH)=n(C₆H₅OH)•M(C₆H₅OH)=0,25 моль•94 г/моль=23,5 г

3. Знаходимо масову частку домішок в суміші (фенолі).

w(С₆Н₅OH)=(m(C₆H₅OH):m(C₆H₅OH із дом.))•100%=(23,5 г:23,6 г)•100%=

=99,58%

w(дом.)=100%-w(С₆Н₅OH)=100%-99,58%=0,42%

Відповідь: фенол не містив помітної кількості домішок

Вправа 150. Яку максимальну масу етаналю можна добути з 20 г кальцій карбіду, що містить 12% домішок?

Відомо: m(CaС₂ із дом.)=20 г, w(дом.)=12%

Знайти: m(CH₃СHO)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Знаходимо масу основної речовини (чистого кальцій карбіду).

m(дом.)=(w(дом.)•m(CaС₂ із дом.)):100%=12%•20 г:100%=2,4 г

m(СаС₂)=m(CaС₂ із дом.)-m(дом.)=20 г - 2,4 г=17,6 г

2. Записуємо рівняння реакції добування етину:

17,6 г х моль

СaC₂ +2H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH)₂

64 г 1 моль

М(CaС₂)=64 г/моль, маса 1 моль=64 г

х=n(C₂H₂)=17,6 г • 1 моль : 64 г=0,275

3. Записуємо рівняння реакції добування етаналю:

0,275 моль х г

С₂H₂ + H₂O -> CH₃CHO

1 моль 44 г

М(СН₃CHO)=44 г/моль, маса 1 моль=44 г

х=m(CH₃CHO)=0,275 моль • 44 г : 1 моль=12,1 г

ІІ спосіб

1. Знаходимо масу основної речовини (чистого кальцій карбіду).

w(СаС₂)=100%-w(дом.)=100% - 12% = 88%

m(СаС₂)=(w(CaС₂)•m(CaС₂ із дом.)):100%=88%•20 г:100%=17,6 г

2. Обчислюємо кількість речовини карбіду:

М(СаС₂)=64 г/моль

n(CaC₂)=m(CaC₂):M(CaC₂)=17,6 г : 64 г/моль=0,275 моль

3. Записуємо рівняння реакції добування етину:

СaC₂ +2H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH)₂

За рівнянням реакції n(CaC₂):n(C₂H₂)=1:1, тому

n(C₂H₂)=n(CaC₂)=0,275 моль

4. Записуємо рівняння реакції добування етаналю:

С₂H₂ + H₂O -> CH₃CHO

За рівнянням реакції n(C₂H₂):n(CH₃CHO)=1:1, тому

n(CH₃CHO)=n(C₂H₂)=0,275 моль

М(СН₃CHO)=44 г/моль

m(CH₃CHO)=n(CH₃CHO)•M(CH₃CHO)=0,275 моль•44 г/моль=12,1 г

Відповідь: 12,1 г етаналю

Вправа 151. Який об’єм водню за нормальних умов виділиться під час взаємодії 2 г літію з достатньою кількістю мурашиної кислоти, якщо масова частка домішок у металі становить 3%?

Відомо: m(Li із дом.)=2 г, w(дом.)=3%

Знайти: V(H₂)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Знаходимо масу основної речовини (чистого літію) в металі.

w(Li)=100%-w(дом.)=100% - 3%=97%

m(Li)=(w(Li)•m(Li із дом.)):100%=97%•2 г:100%=1,94 г

2. Записуємо рівняння реакції:

1,94 г х л

2HCOOH + 2Li -> 2HCOOLi + H₂↑

14 г 22,4 л

М(Li)=7 г/моль, маса 1 моль=7 г, а маса 2 моль=14 г

За н.у. 1 моль газу займає 22,4 л

х=V(H₂)=1,94 г • 22,4 л : 14 г=3,1 л

ІІ спосіб

1. Знаходимо масу основної речовини (чистого літію) в металі.

m(дом.)=(w(дом.)•m(Li із дом.)):100%=3%•2 г:100%=0,06 г

m(Li)=m(Li із дом.)-m(дом.)=2 г - 0,06 г=1,94 г

2. Обчислюємо кількість речовини літію:

М(Li)=7 г/моль

n(Li)=m(Li):M(Li)=1,94 г : 7 г/моль=0,28 моль

3. Записуємо рівняння реакції: 2HCOOH + 2Li -> 2HCOOLi + H₂↑

За рівнянням реакції n(Li):n(H₂)=2:1, тому

n(H₂)=n(Li):2=0,28 моль:2=0,14 моль

V(H₂)=n(H₂)•V_M=0,14 моль•22,4 л/моль=3,1 л

Відповідь: 3,1 л водню

Вправа 152. Обчисліть масову частку домішок в етені, якщо для реакції з бромом було взято 3,7 г цього газу, а прореагувало 20 г брому.

Відомо: m(Br₂)=20 г, m(C₂H₄ із дом.)=3,7 г

Знайти: w(дом.)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Записуємо рівняння реакції:

х г 20 г

С₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

28 г 160 г

М(С₂Н₄)=28 г/моль, маса 1 моль=28 г

М(Br₂)=160 г/моль, маса 1 моль=160 г

х=m(C₂H₄)=20 г • 28 г : 160 г = 3,5 г

2. Знаходимо масову частку домішок в етені.

m(дом.)=m(C₂H₄ із дом.)-m(C₂H₄)=3,7 г - 3,5 г=0,2 г

w(дом.)=(m(дом.):m(C₂H₄ із дом.))•100%=0,2 г : 3,7 г • 100%=5,4%

ІІ спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини брому:

М(Br₂)=160 г/моль

n(Br₂)=m(Br₂):M(Br₂)=20 г : 160 г/моль=0,125 моль

2. Записуємо рівняння реакції: С₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

За рівнянням реакції n(C₂H₄):n(Br₂)=1:1, тому

n(C₂H₄)=n(Br₂)=1,25 моль

М(С₂Н₄)=28 г/моль

m(C₂H₄)=n(C₂H₄)•M(C₂H₄)=0,125 моль•28 г/моль=3,5 г

3. Знаходимо масову частку домішок в етені.

w(C₂H₄)=(m(C₂H₄):m(C₂H₄ із дом.))•100%=3,5 г : 3,7 г • 100%=94,6%

w(дом.)=100%-w(C₂H₄)=100% - 94,6% =5,4%

Відповідь: 5,4%

Вправа 153. Знайдіть масу вуглекислого газу, що утвориться внаслідок спалювання 1 т вугілля в надлишку повітря, якщо сумарна масова частка всіх елементів у вугіллі, крім Карбону, становить 10%.

Відомо: m(C із дом.)=1 т =1000 кг, w(дом.)=10%

Знайти: V(H₂)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Знаходимо масу основної речовини (вуглецю) у вугіллі.

w(С)=100%-w(дом.)=100% - 10%=90%

m(С)=(w(С)•m(С із дом.)):100%=90%•1000 кг:100%=900 кг

2. Записуємо рівняння реакції:

900 кг х кг

С + O₂ -> CO₂↑

12 кг 44 кг

М(С)=12 кг/кмоль, маса 1 кмоль=12 кг