ГДЗ (ответы) Химия 10 класс Попель П.П., Крикля Л.С. 2018 §20 Решение задач при наличии примесей в реагентах

Обратите внимание, почти каждая химическая задача

может быть решена несколькома способами.

Cтарайтесь находить разные варианты решения задачи,

но выбирайте тот из них, который является рациональным.

Зеленым цветом даются объяснения.

Упражнение 147 Какую максимальную массу этанола можно получить из 25 м³ этена (н.у.), если этот углеводород содержит 8% этана?

Дано: V(С₂H₄,С₂Н₆)=25 м³, φ(С₂Н₆)=8%

Найти: m(C₂H₅OH)-?

Решение

І способ

1. Рассчитываем бъем основного вещества (этена) в смеси углеводородов.

φ(С₂H₄)=100%-φ(С₂Н₆)=100% - 8%=92%

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

2. Составляем уравнение реакции:

23 м³ x кг

C₂H₄ + H₂О -> C₂H₅OH

22,4 м³ 46 кг

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

При н.у. 1 кмоль газа занимает объем 22,4 м³

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

ІІ способ

1. Рассчитываем объем основного вещества (этена) в смеси углеводородов.

V(CH₄)=(φ(CH₄)•V(С₂H₄,CH₄)):100%=8%•25 м³:100%=2 м³

V(С₂H₄)=V(С₂H₄,CH₄)-V(CH₄)=25 м³-2 м³=23 м³

2. Вычисляем количество вещества этена:

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

3. Составляем уравнение реакции: C₂H₄ + H₂О -> C₂H₅OH

По уравнению реакции n(C₂H₄):n(C₂H₅OH)=1:1, поэтому

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

Ответ: 47,2 кг этанола

Упражнение 148 При дегидратации 16,7 г пропан-1-ола, содержащего примесь воды, образовалось 5,6 л углеводорода (н.у.). Определите массовую долю воды в спирте.

Дано: m(С₃H₇OH с прим.)=16,7 г, V(C₃H₆)=5,6 л

Найти: w(прим.)-?

Решение

І способ

1. Составляем уравнение реакции:

х г 5,6 л

C₃H₇OH -> C₃H₆ + H₂O

60 г 22,4 л

М(С₃Н₇OH)=60 г/моль, масса 1 моль=60 г

При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л

х=m(C₃H₇OH)=60 г • 5,6 л : 22,2 л =15 г (чистое вещество)

2. Рассчитываем массовую долю примесей (воды) в смеси спирта.

m(прим.)=m(C₃H₇OH с прим.)-m(C₃H₇OH)=16,7 г-15 г=1,7 г

w(прим.)=(m(прим.):m(C₃H₇OH с прим.))•100%=(1,7 г • 100%):16,7 г=

=10,2%

ІІ способ

1. Вычисляем количество вещества углеводорода:

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

2. Составляем уравнение реакции: C₃H₇OH -> C₃H₆+ H₂O

По уравнению реакции n(C₃H₇OH):n(C₃H₆)=1:1, поэтому

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. Рассчитываем массовую долю примесей (воды) в смеси спирта.

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

=89,8%

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

Ответ: 10,2%

Упражнение 149 Содержал ли фенол заметное количество примесей, если для реакции с натрием взяли 23,6 г фенола, а получили 29 г фенолята?

Дано: m(С₆H₅OH с прим.)=23,6 г, m(C₆H₅ONa)=29 г

Найти: w(прим.)-?

Решение

І способ

1. Составляем уравнение реакции:

х г 29 г

2С₆Н₅ОН + 2Nа -> 2С₆Н₅ОNa + Н₂↑

188 г 232 г

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

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

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

2. Рассчитываем массовую долю примесей в смеси.

m(прим.)=m(C₆H₅OH с прим.)-m(C₆H₅OH)=23,6 г-23,5 г=0,1 г

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

=0,42%

ІІ способ

1. Вычисляем количество вещества фенолята:

М(С₆Н₅ONa)=116 г/моль

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

2. Составляем уравнение реакции: 2С₆Н₅ОН + 2Nа -> 2С₆Н₅ОNa + Н₂↑

По уравнению реакции n(C₆H₅OH):n(C₆H₅ONa)=2:2=1:1, поэтому

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. Рассчитываем массовую долю примесей в смеси.

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

=99,58%

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

Ответ: фенол не содержал заметное количество примесей

Упражнение 150 Какую максимальную массу этаналя можно получить из 20 г кальций карбида, в котором содержится 12% примесей?

Дано: m(CaС₂ с прим.)=20 г, w(прим.)=12%

Найти: m(CH₃СHO)-?

Решение

І способ

1. Рассчитываем массу основного вещества (чистого кальций карбида).

ω(СаС₂)=100%-ω(прим.)=100% - 12% = 88%

m(СаС₂)=(ω(CaС₂)•m(CaС₂ с прим.)):100%=88%•20 г:100%=17,6 г

2. Составляем уравнение реакции получения етина:

17,6 г х моль

СaC₂ + 2H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH)₂

64 г 1 моль

М(CaС₂)=64 г/моль, масса 1 моль=64 г

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

3. Составляем уравнение реакции получения этаналя:

0,275 моль х г

С₂H₂ + H₂O -> CH₃CHO

1 моль 44 г

М(СН₃CHO)=44 г/моль, масса 1 моль=44 г

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

ІІ способ

1. Рассчитываем массу основного вещества (чистого кальций карбида).

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

m(СаС₂)=m(CaС₂ с прим.)-m(прим.)=20 г - 2,4 г=17,6 г

2. Вычисляем количество вещества кальций карбида:

М(СаС₂)=64 г/моль

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

3. Составляем уравнение реакции получения етина:

СaC₂ +2H₂O -> C₂H₂ + Ca(OH)₂

По уравнению реакции n(CaC₂):n(C₂H₂)=1:1, поэтому

n(C₂H₂)=n(CaC₂)=0,275 моль

4. Составляем уравнение реакции получения этаналя:

С₂H₂ + H₂O -> CH₃CHO

По уравнению реакции n(C₂H₂):n(CH₃CHO)=1:1, поэтому

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

Ответ: 12,1 г этаналя

Упражнение 151 Какой объем водорода (н.у.) выделится в результате взаимодействия 2 г лития с достаточным количеством муравьиной кислоты, если массовая доля примесей в металле равна 3%?

Дано: m(Li с прим.)=2 г, w(прим.)=3%

Найти: V(H₂)-?

Решение

І способ

1. Рассчитываем массу основного вещества (чистого лития) в металле.

ω(Li)=100%-w(прим.)=100% - 3% = 97%

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

2. Составляем уравнение реакции:

1,94 г х л

2HCOOH + 2Li -> 2HCOOLi + H₂↑

14 г 22,4 л

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

При н.у. 1 моль газа занимает объем 22,4 л

х=V(H₂)=1,94 г • 22,4 л : 14 г=3,1 л

ІІ способ

1. Рассчитываем массу основного вещества (чистого лития) в металле.

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

m(Li)=m(Li с прим.)-m(прим.)=2 г - 0,06 г=1,94 г

2. Вычисляем количество вещества лития:

М(Li)=7 г/моль

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

3. Составляем уравнение реакции: 2HCOOH + 2Li -> 2HCOOLi + H₂↑

По уравнению реакции n(Li):n(H₂)=2:1, поэтому

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

Ответ: 3,1 л водорода

Упражнение 152 Вычислите массовую долю примесей в этене, если для реакции с бромом взяли 3,7 г этого газа, а прореагировало 20 г брома.

Дано: m(Br₂)=20 г, m(C₂H₄ с прим.)=3,7 г

Найти: w(прим.)-?

Решение

І способ

1. Составляем уравнение реакции:

х г 20 г

С₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

28 г 160 г

М(С₂Н₄)=28 г/моль, масса 1 моль=28 г

М(Br₂)=160 г/моль, масса 1 моль=160 г

х=m(C₂H₄)=20 г • 28 г : 160 г = 3,5 г

2. Рассчитываем массовую долю примесей в этене.

m(прим.)=m(C₂H₄ с прим.)-m(C₂H₄)=3,7 г - 3,5 г=0,2 г

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

ІІ способ

1. Вычисляем количество вещества брома:

М(Br₂)=160 г/моль

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

2. Составляем уравнение реакции: С₂H₄ + Br₂ -> C₂H₄Br₂

По уравнению реакции n(C₂H₄):n(Br₂)=1:1, поэтому

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. Рассчитываем массовую долю примесей в этене.

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

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

Ответ: 5,4%

Упражнение 153 Найдите массу углекислого газа, образовавшегося при сжигании 1 т угля в избытке воздуха, если суммарная массовая доля всех элементов в угле, кроме Карбона, составляла 10%.

Дано: m(C с прим.)=1 т =1000 кг, w(прим.)=10%

Найти: V(H₂)-?

Решение

І способ

1. Рассчитываем массу основного вещества (углерода) в угле.

m(прим.)=(w(прим.)•m(С с прим.)):100%=10%•1000 кг:100%=100 кг

m(С)=m(С с прим.)-m(прим.)=1000 кг - 100 кг=900 кг

2. Составляем уравнение реакции:

900 кг х кг

С + O₂ -> CO₂↑

12 кг 44 кг

М(С)=12 кг/кмоль, масса 1 кмоль=12 кг