Вправа 252 Для одержання гідроген хлориду змішали хлор масою 14,2 г та водень масою 6 г. Обчисліть об’єм одержаного гідроген хлориду (н.у.) і масу реагенту, що залишиться.
Відомо: m(Cl2)=14,2 г, m(H2)=6 г
Знайти: V(HCl)-?, mзалишок(H2)-?
Розв'язання
1. Знаходимо кількість речовини Cl2 i H2:
M(Cl2)=71 г/моль, M(H2)=2 г/моль
n(Cl2)=m(Cl2):M(Cl2)=14,2 г:71 г/моль=0,2 моль
n(Н2)=m(Н2):M(Н2)=6 г:2 г/моль=3 моль
2. Запишемо рівняння реакції:
Cl2 + H2 = 2HCl↑
За рівнянням реакції n(Cl2)/1=n(H2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,2/1<3/1, отже, водень взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними Cl2.
За рівнянням реакції n(Cl2):n(HCl)=1:2, тому
n(HCl)=2•n(Cl2)=2•0,2 моль=0,4 моль
3. Знаходимо об'єм HCl:
V(HCl)=n(HCl)•Vm=0,4 моль•22,4 л/моль=8,96 л
4. Знаходимо масу залишку водню, що не прореагував:
nзал.(Н2)=3 моль - 0,2 моль = 2,8 моль
mзал.(H2)=nзалишок(H2)•M(H2)=2,8 моль•2 г/моль = 5,8 г
Відповідь: 8,96 л HCl, залишилося 5,8 г водню
Вправа 253 До цинку масою 6,5 г додали хлоридну кислоту масою 150 г із масовою часткою гідроген хлориду 20%. Обчисліть об’єм виділеного газу (н.у.).
Відомо: m(Zn)=6,5 г, m(розчину)=150 г, w(HCl)=20%, або 0,2
Знайти: V(H2)-?
Розв'язання
m(HCl)=m(розчину)•w(HCl)=150 г • 0,2=30 г
M(Zn)=65 г/моль, M(HCl)=36,5 г/моль
n(Zn)=m(Zn):M(Zn)=6,5 г:65 г/моль=0,1 моль
n(HCl)=m(HCl):M(НCl)=30 г:36,5 г/моль=0,82 моль
Запишемо рівняння реакції:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑
За рівнянням реакції n(Zn)/1=n(HCl)/2. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,1/1<0,82/2, отже, кислоту взято в надлишку, вона реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними Zn.
За рівнянням реакції n(Zn):n(H2)=1:1, тому
n(H2)=n(HCl)=0,1 моль
V(H2)=n(H2)•Vm=0,1 моль•22,4 л/моль=2,24 л
Відповідь: 2,24 л водню
Вправа 254 До розчину натрій хлориду масою 100 г із масовою часткою солі 2% долили розчин аргентум (I) нітрату такої самої маси з масовою часткою солі 1%. Обчисліть масу осаду, що утвориться.
Відомо: m1(розчину)=100 г, w(NaCl)=2%, або 0,02,
m2(розчину)=100 г, w(NaNO3)=1%, або 0,01
Знайти: m(AgCl)-?
Розв'язання
m(NaCl)=m(розчину)•w(NaCl)=100 г • 0,02=2 г
m(AgNO3)=w(AgNO3)•m(розчину)=0,01•100 г=1 г
M(NaCl)=58,5 г/моль, M(AgNO3)=170 г/моль, M(AgCl)=143,5 г/моль
n(NaCl)=m(NaCl):M(NaCl)=2 г:58,5 г/моль=0,034 моль
n(AgNO3)=m(AgNO3):M(AgNO3)=1 г:170 г/моль=0,006 моль
Запишемо рівняння реакції:
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3
За рівнянням реакції n(NaCl)/1=n(AgNO3)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,034/1>0,006/1, отже, натрій хлор взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними AgNO3.
За рівнянням реакції n(AgNO3):n(AgCl)=1:1, тому
n(AgCl)=n(AgNO3)=0,006 моль
m(AgCl)=n(AgCl)•M(AgCl)=0,006 моль•143,5 г/моль=0,861 г
Відповідь: 0,861 г осаду AgCl↓
Вправа 255 Кальцій карбонат масою 150 г залили розчином хлоридної кислоти масою 1 кг із масовою часткою кислоти 5%. Обчисліть масову частку солі в отриманому розчині.
Відомо: m(СaCO3)=150 г, m(р-ну)=1 кг=1000 г, w(HCl)=5%, або 0,05
Знайти: w(CaCl2)-?
Розв'язання
1. Знаходимо масу кислоти:
m(HCl)=m(р-ну)•w(HCl)=1000 г•0,05=50 г
2. Знаходимо кількість речовини CaCO3 i HCl:
M(НCl)=36,5 г/моль, M(СаCO3)=100 г/моль, M(CaCl2)=111 г/моль
n(HCl)=m(HCl):M(HCl)=50 г : 36,5 г/моль=1,37 моль
n(CaCO3)=m(CaCO3):M(CaCO3)=150 г:100 г/моль=1,5 моль
3. Запишемо рівняння реакції:
2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2↑
За рівнянням реакції n(HCl)/2=n(CaCO3)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 1,37/2<1,5/1, отже, кальцій карбонат взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки проводимо за даними HCl.
За рівнянням реакції n(HCl):n(CaCl2)=2:1, тому
n(CaCl2)=n(HCl):2=1,37 моль : 2=0,685 моль
m(CaCl2)=n(CaCl2)•M(CaCl2)=0,685 моль•111 г/моль=76,035 г
Обчислюємо масу CaCO3, що прореагував.
n(CaCO3)=n(HCl):2=1,37 моль : 2=0,685 моль
mпрореаг.(CaCO3)=n(CaCO3)•M(CaCO3)=0,685 моль•100 г/моль=68,5 г
Обчислюємо масу CaCO3, що залишився.
mзал.(CaCO3)=m(CaCO3)-mпрореаг.(CaCO3)=150 г-68,5 г = 81,5 г
Знаходимо масу новоутвореного розчину.
m1(р-ну)=m(р-ну)-m(HCl)+mзал.(СaCO3)=1000 г-50 г+81,5 г=1031,5
Знаходимо масу CaCl2 в новоутвореному розчині.
w(CaCl2)=m(CaCl2)/m1(р-ну)=76,035 г:1031,5 7=0,0737, або 7,37%
Відповідь: 7,37 %
Вправа 256 Цинк масою 13 г сплавили із сіркою масою 7 г. Продукт реакції обробили надлишком хлоридної кислоти. Обчисліть об’єм газу (н.у.), що виділився.
Відомо: m(Zn)=13 г, m(S)=7 г
Знайти: V(H2S)-?
Розв'язання
M(Zn)=65 г/моль, M(S)=32 г/моль
n(Zn)=m(Zn):M(Zn)=13 г : 65 г/моль=0,2 моль
n(S)=m(S):M(S)=7 г : 32 г/моль=0,22 моль
Запишемо рівняння реакції:
Zn + S = ZnS↑
За рівнянням реакції n(Zn)/1=n(S)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,2/1<0,22/1 моль, отже, сірку взято в надлишку, вона реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними Zn.
За рівнянням реакції n(Zn):n(ZnS)=1:1, тому
n(ZnS)=n(Zn)=0,2 моль
Запишемо рівняння реакції:
ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑
За рівнянням реакції n(ZnS):n(H2S)=1:1, тому
n(Н2S)=n(ZnS)=0,2 моль
V(H2S)=n(H2S)•Vm=0,2 моль•22,4 л/моль=44,8 л
Відповідь: 44,8 л H2S
Вправа 257 Обчисліть об’єм газуватого сульфур (VI) оксиду, який можна добути із сульфур (IV) оксиду об’ємом 150 л та кисню об’ємом 100 л.
Відомо: V(SO2)=150 л, V(O2)=100 л
Знайти: V(SO3)-?
Розв'язання
n(SO2)=V(SO2):Vm=150 л : 22,4 л/моль=6,7 моль
n(О2)=V(O2):Vm=100 л : 22,4 л/моль=4,46 моль
Запишемо рівняння реакції:
2SO2 + O2 = 2SO3↑
За рівнянням реакції n(SO2)/2=n(O2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 6,7/2<4,46/1 моль, отже, кисень взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними SO2.
За рівнянням реакції n(SO2):n(SO3)=2:2=1:1, тому
n(SO3)=n(SO2)=6,7 моль
V(SO3)=n(SO3)•Vm=6,7 моль•22,4 л/моль=150 л
Відповідь: 150 л SО3
Вправа 258 Обчисліть масу гідроген сульфіду, що утвориться під час взаємодії сірки масою 5,6 г і водню об’ємом 5,6 л (н.у.).
Відомо: m(S)=5,6 г, V(H2)=5,6 л
Знайти: m(H2S)-?
Розв'язання
n(S)=m(S):M(S)=5,6 г : 32 г/моль=0,175 моль
n(H2)=V(H2):Vm=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль
Запишемо рівняння реакції:
S + H2 = H2S
За рівнянням реакції n(S)/1=n(H2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,175/1<0,25/1 моль, отже, водень взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними S.
За рівнянням реакції n(S):n(H2S)=1:1, тому
n(H2S)=n(S)=0,175 моль
M(H2S)=34 г/моль
m(H2S)=n(H2S)•M(H2S)=0,175 моль•34 г/моль=5,95 г
Відповідь: 5,95 г H2S
Вправа 259 Змішали розчини сульфатної кислоти і барій хлориду масою по 500 г. Масова частка кислоти в початковому розчині становить 10,4%, а барій хлориду — 20,8%. Обчисліть масу утвореного осаду.
Відомо: m1(р-ну)=m2(р-ну)=500 г,
w(H2SO4)=10,4%, або 0,104, w(BaCl2)=20,8%, або 0,208
Знайти: w(BaSO4)-?
Розв'язання
m(H2SO4)=m1(р-ну)•w(H2SO4)=500 г•0,104=52 г
m(BaCl2)=m2(р-ну)•w(BaCl2)=500 г•0,208=104 г
M(Н2SO4)=98 г/моль, M(BaCl2)=208 г/моль, M(BaSO4)=233 г/моль
n(H2SO4)=m(H2SO4):M(H2SO4)=52 г : 98 г/моль=0,53 моль
n(BaCl2)=m(BaCl2):M(BaCl2)=104 г:208 г/моль=0,5 моль
Запишемо рівняння реакції:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2HCl
За рівнянням реакції n(H2SO4)/1=n(BaCl2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,53/1>0,5/1, отже, сульфатну кислоту взято в надлишку, вона реагує не повністю, тому розрахунки проводимо за даними BaCl2.
За рівнянням реакції n(BaCl2):n(BaSO4)=1:1, тому
n(BaSO4)=n(BaCl2)=0,5 моль
m(BaSO4)=n(BaSO4)•M(BaSO4)=0,5 моль•233 г/моль=116,5 г
Відповідь: 116,5 г осаду BaSO4
Вправа 260 До розчину, що містить 14 г сульфатної кислоти, додали купрум (ІІ) гідроксид масою 12 г. Обчисліть масу утвореної солі та масу надлишкової речовини, що не прореагувала.
Відомо: m(H2SO4)=14 г, m(Cu(OH)2)=12 г
Знайти: m(CuSO4)-?, m(залишку)-?
Розв'язання
M(Н2SO4)=98 г/моль, M(Cu(OH)2)=98 г/моль, M(CuSO4)=160 г/моль,
n(H2SO4)=m(H2SO4):M(H2SO4)=14 г : 98 г/моль=0,143 моль
n(Cu(OH)2)=m(Cu(OH)2):M(Cu(OH)2)=12 г : 98 г/моль=0,122 моль
Запишемо рівняння реакції:
H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O
За рівнянням реакції n(H2SO4)/1=n(Cu(OH)2)/1. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 0,143/1>0,122/1, отже, сульфатну кислоту взято в надлишку, вона реагує не повністю, тому розрахунки проводимо за даними Cu(OH)2.
За рівнянням реакції n(Cu(OH)2):n(CuSO4)=1:1, тому
n(CuSO4)=n(Cu(OH)2)=0,122 моль
m(CuSO4)=n(CuSO4)•M(CuSO4)=0,122 моль•160 г/моль=19,52 г
Знаходимо масу залишку кислоти, що не прореагувала:
nзал.(Н2SO4)=0,143 моль - 0,122 моль = 0,021 моль
mзал.(H2SO4)=nзал.(H2SO4)•M(H2SO4)=0,021 моль•98 г/моль=2 г
Відповідь: 19,52 г CuSO4, залишилося 2 г сульфатної кислоти
Вправа 261 Обчисліть масу амоніаку, яку можна добути, використовуючи азот масою 98 кг та водень масою 10 кг.
Відомо: m(N2)=98 кг, m(H2)=10 кг
Знайти: m(NH3)-?
Розв'язання
M(N2)=28 кг/кмоль, M(H2)=2 кг/кмоль, M(NH3)=17 кг/кмоль
n(N2)=m(N2):M(N2)=98 кг : 28 кг/кмоль=3,5 кмоль
n(H2)=m(H2):M(H2)=10 кг : 2 кг/кмоль=5 кмоль
Запишемо рівняння реакції:
N2 + 3H2 = 2NH3
За рівнянням реакції n(N2)/1=n(H2)/3. Підставимо значення у рівність,
отримуємо нерівність 3,5/1>5/3, отже, азот взято в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки проводимо за даними водню.
За рівнянням реакції n(H2):n(NH3)=3:2, тому
n(NH3)=2•n(H2):3=2•5 кмоль:3=3,33 кмоль
m(NH3)=n(NH3)•M(NH3)=3,33 кмоль•17 кг/моль=56,61 кг
Відповідь: 56,61 кг амоніаку
Вправа 262 Як ви вважаєте, з якою метою під час проведення експериментів у лабораторіях і промисловості ту чи іншу речовину беруть у надлишку? Щоб одержати потрібний цільовий продукт, здійснюючи оборотну реакцію до кінця.
Чи будь-яку речовину можна брати в надлишку? Ні.