|
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 22. Що таке кристалогідрат? Кристалічні речовини, що містять у своєму складі молекули води, називають кристалогідратами. Наведіть приклади таких сполук. Гіпс CaSO4•2H2O, залізний купорос FeSO4•7H2O, гірка сіль MgSO4•7H2O, кристалічна сода Na2CO3•10H2O.
Вправа 23. Запишіть формулу кристалогідрату, формульна одиниця якого складається з одного йона Be2+, двох йонів Cl– та чотирьох молекул води. BeCl2•4H2O
Дайте хімічну назву цій сполуці. Берилій хлорид тетрагідрат.
За міжнародною номенклатурою назва кристалогідратів складається з трьох слів. Перше слово — назва катіону із зазначеною змінною валентністю; друге — загальна назва солей певної кислоти; третє слово утворене з префікса (1 — моно-, 2 — ди-, 3 — три-, 4 — тетра-, 5 — пента-, 6 — гекса-, 7 — гепта-, 8 — окта-, 9 — нона- (лат.), 10 — дека-) і кореня гідрат, що вказує на наявність води.
Вправа 24. Виконайте обчислення для кристалогідрату CuCl2•2H2O і заповніть таблицю:
| M(CuCl2) | 2M(H2O) | M(CuCl2•H2O) | w(CuCl2) | w(H2O) |
| 135 г/моль | 36 г/моль | 171 г/моль |
0,789, або 78,9% |
0,211, або 21,1% |
M=Mr г/моль
Mr(CuCl2)=Ar(Cu)+2•Ar(Cl)=64+2•35,5=135, M(CuCl2)=135 г/моль
Mr(Н2О)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, M(H2O)=18 г/моль, a
2•M(H2O)=2•18 г/моль=36 г/моль.
Mr(CuCl2•2H2O)=Mr(CuCl2)+2•Mr(H2O)=135 г/моль+36 г/моль=171 г/моль.
w(CuCl2)=M(CuCl2)/M(CuCl2•2H2O)=135 г/моль : 171 г/моль=0,789 або 78,9%.
Масову частку води у кристалогідраті можна знайти так:
w(Н2О)=1 - w(CuCl2)=1-0,789=0,211
або так:
w(Н2О)=100% - w(CuCl2)=100%-78,9%=21,1%
чи так:
w(Н2О)=m(H2O)/m(CuCl2•2H2O)=2M(Н2О)/M(CuCl2•2H2O)=
=36 г/моль : 171 г/моль=0,211 або 21,1%.
Вправа 25. Яка маса барій гідроксиду міститься в його кристалогідраті масою 6,3 г? Візьміть до уваги, що у формульній одиниці цього кристалогідрату — вісім молекул води.
Відомо: m(Ba(ОН)2•8H2O)=6,3 г. Знайти: m(Ba(ОН)2)-?
Розв'язування:
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
М(Ba(ОН)2•8H2O)=М(Ba(ОН)2)+8•М(H2O)=171+8•18=315 г/моль, де
Mr(Ba(ОН)2)=Ar(Ba)+2•Ar(О)+2•Ar(О)=137+2•16+2•1=171, тому М(Ва(ОН)2)=171 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Для обчислення маси Ва(ОН)2 в кристалогідраті складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
в 315 г Ba(ОН)2•8H2O міститься 171 г Ba(ОН)2, тоді
в 6,3 г Ba(ОН)2•8H2O - х г Ba(ОН)2.
315 г / 6,3 г = 171 г / х г, звідси
х г • 315 г = 171 г • 6,3 г
х = 171 г • 6,3 г / 315 г
х = m(Ba(ОН)2) = 3,42 г.
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
М(Ba(ОН)2•8H2O)=М(Ba(ОН)2)+8•М(H2O)=171+8•18=315 г/моль, де
Mr(Ba(ОН)2)=Ar(Ba)+2•Ar(О)+2•Ar(О)=137+2•16+2•1=171, тому М(Ва(ОН)2)=171 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо кількість речовини кристалогідрату масою 6,3 г за формулою n=m/M.
n(Ba(ОН)2•8H2O)=m(Ba(ОН)2•8H2O)/М(Ba(ОН)2•8H2O)=6,3 г : 315 г/моль=
=0,02 моль.
2. Знаходимо кількість речовини барій гідроксиду в 0,02 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідрата Ba(ОН)2•8H2O містить 1 моль Ba(ОН)2, кількості речовини однакові, тому n(Ba(ОН)2)=n(Ba(ОН)2•8H2O)=0,02 моль.
3. Обчислюємо масу Ва(ОН)2 кількістю речовини 0,02 моль за формулою m=n•M
m(Ba(ОН)2)=n(Ba(ОН)2)•М(Ba(ОН)2)=0,02 моль•171 г/моль = 3,42 г.
ІІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу кристалогідрату.
М(Ba(ОН)2•8H2O)=М(Ba(ОН)2)+8М(H2O)=171+8•18=315 г/моль, де
Mr(Ba(ОН)2)=Ar(Ba)+2•Ar(О)+2•Ar(О)=137+2•16+2•1=171, тому М(Ва(ОН)2)=171 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(H)+Ar(O)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Знаходимо масову частку Ва(ОН)2 в кристалогідраті за формулою:
w(Ва(ОН)2)=М(Ва(ОН)2)/М(Ba(ОН)2•8H2O)=171/315=0,5429
3. З формули обчислення масової частки w(Ва(ОН)2)=m(Ва(ОН)2)/m(Ba(ОН)2•8H2O) знаходимо масу Ва(ОН)2:
m(Ba(ОН)2)=m(Ba(ОН)2•8H2O)•w(Ва(ОН)2)=6,3 г•0,5429=3,42 г
Відповідь: m(Ba(ОН)2) = 3,42 г.
Вправа 26. Кристалічна сода Na2CO3•10Н2О при нагріванні розкладається на кальциновану соду Na2CO3 і водяну пару. Яка маса кристалічної соди розклалася, якщо маса твердої речовини в результаті реакції зменшилася на 9 г?
Маса твердого залишку зменшилася за рахунок водяної пари, тобто при прожарюванні кристалогідрату випарувалася кристалізаційна вода масою 9 г.
Відомо: m(H2O)=9 г. Знайти: m(Na2CO3•10H2O)-?
Розв'язування:
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Na2CO3•10H2O)=M(Na2CO3)+10•M(H2O)=106 +10•18=286, де
Mr(Nа2CО3)=2•Ar(Na)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•23+12+3•16=106, тому M(Nа2CО3)=106 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Для обчислення маси кристалогідрату Na2CO3•10H2O складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
180 г Н2О (маса 10 моль) міститься у 286 г Na2CO3•10H2O, тоді
9 г Н2О (маса 10 моль) - у х г Na2CO3•10H2O.
180 г / 9 г = 286 г / х г, звідси
х г • 180 г = 286 г • 9 г
х = 286 г • 9 г / 180 г
х = m(Na2CO3•10H2O)=14,3 г.
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Na2CO3•10H2O)=M(Na2CO3)+10•M(H2O)=106 +10•18=286 г/моль, де Mr(Nа2CО3)=2•Ar(Na)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•23+12+3•16=106, тому M(Nа2CО3)=106 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо масову частку кристалізаційної води в 1 моль кристалогідрата.
w(H2O)=10•M(H2O)/M(Na2CO3•10H2O)=180/286=0,63
3. З формули обчислення масової частки w(H2O)=m(H2O)/m(Na2CO3•10H2O) знаходимо масу кристалогідрату:
m(Na2CO3•10H2O)=m(H2O)/w(H2O)=9 г:0,63=14,3 г.
ІІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Na2CO3•10H2O)=M(Na2CO3)+10•M(H2O)=106 +10•18=286 г/моль, де Mr(Nа2CО3)=2•Ar(Na)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•23+12+3•16=106, тому M(Nа2CО3)=106 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо кількість речовини Н2О масою 9 г за формулою n=m/M.
n(H2O)=m(H2O)/M(H2O)=9 г : 18 г/моль=0,5 моль.
2. Знаходимо кількість речовини кристалогідрата, що містить 0,5 моль води.
У 1 моль кристалогідрата Na2CO3•10H2O міститься 10 моль кристалізаційної води Н2О, кількість речовини кристалогідрату у 10 разів менша, ніж кількість речовини води, тому
n(Na2CO3•10H2O)=n(Н2O):10=0,5 моль:10=0,05 моль.
3. Обчислюємо масу кристалогідрату кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=n•M
m(Na2CO3•10H2O)=n(Na2CO3•10H2O)•М(Na2CO3•10H2O)=0,05 моль•286 г/моль = 14,3 г.
Відповідь: m(Na2CO3•10H2O)=14,3 г.
Вправа 27. Кристалогідрат Li2SO4•H2O масою 16 г розчинили у 94 г води. Обчисліть масову частку літій сульфату Li2SO4 у виготовленому розчині.
Відомо: m(Li2SO4•H2O)=16 г, m(H2O)=94 г. Знайти: w(Li2SO4)-?
Розв'язування:
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Li2SO4•H2O)=M(Li2SO4)+M(H2O)=110 +18=128 г/моль, де
Mr(Li2SО4)=2•Ar(Li)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•7+32+4•16=110, тому M(Li2SО4)= 110 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Для обчислення маси Li2SO4 складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
в 128 г Li2SO4•H2O міститься 110 г Li2SO4, тоді
в 16 г Li2SO4•H2O - х г Li2SO4.
128 г / 16 г = 110 г / х г, звідси
х г • 128 г = 110 г • 16 г
х = 110 г • 16 г / 128 г
х = m(Li2SO4)=13,75 г.
3. Розраховуємо масу розчину.
m(розчину)=m(Li2SO4•H2O)+m(H2O)=16 г + 94 г=110 г.
4. Обчислюємо масову частку Li2SO4 в розчині.
w(Li2SO4)=m(Li2SO4)/m(розчину)=13,75 г : 110 г = 0,125 або,
помноживши це число на 100%, одержимо 12,5%.
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Li2SO4•H2O)=M(Li2SO4)+M(H2O)=110 +18=128 г/моль, де
Mr(Li2SО4)=2•Ar(Li)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•7+32+4•16=110, тому M(Li2SО4)= 110 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо кількість речовини кристалогідрата масою 16 г за формулою n=m/M.
n(Li2SO4•H2O) =m(Li2SO4•H2O)/М(Li2SO4•H2O)=16 г:128 г/моль= 0,125 моль.
2. Знаходимо кількість речовини Li2SO4 в 0,125 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідратa Li2SO4•H2O містить 1 моль Li2SO4, кількості речовин однакові, тому
n(Li2SO4)=n(Li2SO4•H2O)=0,125 моль.
3. Обчислюємо масу літій сульфату кількістю речовини 0,125 моль за формулою m=n•M.
m(Li2SO4)=n(Li2SO4)•М(Li2SO4)=0,125 моль•110 г/моль = 13,75 г.
3. Розраховуємо масу розчину.
m(розчину)=m(Li2SO4•H2O)+m(H2O)=16 г + 94 г =110 г
4. Обчислюємо масову частку Li2SO4 в розчині.
w(Li2SO4)=m(Li2SO4)/m(розчину)=13,75 г : 110 г = 0,125, або 12,5%.
III cпосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Li2SO4•H2O)=M(Li2SO4)+M(H2O)=110+18=128 г/моль, де
Mr(Li2SО4)=2•Ar(Li)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•7+32+4•16=110, тому M(Li2SО4)=110 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому Mr(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо масову частку Li2SO4 в 1 моль кристалогідрата.
w(Li2SO4)=M(Li2SO4)/M(Li2SO4•H2O)=110/128=0,859
3. З формули обчислення масової частки w(Li2SO4)=m(Li2SO4)/m(Li2SO4•H2O) знаходимо масу Li2SO4: m(Li2SO4)=w(Li2SO4)•m(Li2SO4•H2O)=0,859 г • 16 г=13,75 г.
4. Розраховуємо масу розчину.
m(розчину)=m(Li2SO4•H2O)+m(H2O)=16 г+94 г=110 г.
5. Обчислюємо масову частку Li2SO4 в розчині.
w(Li2SO4)=m(Li2SO4)/m(розчину)=13,75 г : 110 г = 0,125, або 12,5%.
Відповідь: w(Li2SO4)=0,125, або 12,5%
Вправа 28. Як із 5 г мідного купоросу приготувати розчин, у якому масова частка купрум (ІІ) сульфату становить 8%?
Відомо: m(CuSO4•5H2O)=5 г, w(CuSO4)=8%, або 0,08. Знайти: m(H2O)-?
Розв'язування:
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160+5•18=250 г/моль, де
Mr(CuSО4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160, тому M(CuSО4)=160 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Для обчислення маси CuSO4 складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
в 250 г CuSO4•5H2O міститься 160 г CuSO4, тоді
в 5 г CuSO4•5H2O - х г CuSO4.
250 г / 5 г = 160 г / х г, звідси
х г • 250 г = 160 г • 5 г
х = 160 г • 5 г / 250 г
х = m(CuSO4)=3,2 г.
3. З формули обчислення масової частки w(CuSO4)=m(CuSO4)/m(розчину) знаходимо масу розчину: m(розчину)=m(CuSO4)/w(CuSO4)=3,2 г : 0,08 г=40 г.
4. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(CuSO4•5H2O)=40 г - 5 г = 35 г.
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160 +5•18=250 г/моль, де
Mr(CuSО4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160, тому M(CuSО4)=160 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо кількість речовини кристалогідрату масою 5 г за формулою n=m/M.
n(CuSO4•5H2O)=m(CuSO4•5H2O)/М(CuSO4•5H2O)=5 г:250 г/моль= 0,02 моль.
3. Знаходимо кількість речовини СuSO4 в 0,02 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідратa CuSO4•5H2O містить 1 моль CuSO4, кількості речовини однакові, тому n(CuSO4)=n(CuSO4•5H2O)=0,02 моль.
4. Обчислюємо масу CuSO4 кількістю речовини 0,02 моль за формулою m=n•M.
m(CuSO4)=n(CuSO4)•М(CuSO4)=0,02 моль•160 г/моль=3,2 г.
5. З формули обчислення масової частки w(CuSO4)=m(CuSO4)/m(розчину) знаходимо масу розчину: m(розчину)=m(CuSO4)/w(CuSO4)=3,2 г : 0,08 г=40 г.
6. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(CuSO4•5H2O)=40 г - 5 г = 35 г.
III cпосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(CuSO4•5H2O)=M(CuSO4)+5•M(H2O)=160+5•18=250 г/моль, де
Mr(CuSО4)=Ar(Cu)+Ar(S)+4•Ar(O)=64+32+4•16=160, тому Mr(CuSО4)=160 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо масову частку CuSO4 в 1 моль кристалогідрата.
w(CuSO4)=M(CuSO4)/M(CuSO4•5H2O)=160/250=0,64
3. З формули обчислення масової частки w(CuSO4)=m(CuSO4)/m(CuSO4•5H2O) знаходимо масу: m(CuSO4)=w(CuSO4)•m(CuSO4•5H2O)=0,64 г • 5 г=3,2 г.
4. З формули обчислення масової частки w(CuSO4)=m(CuSO4)/m(розчину) знаходимо масу розчину:
m(розчину)=m(CuSO4)/w(CuSO4)=3,2 г : 0,08 г=40 г.
5. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(CuSO4•5H2O)=40 г - 5 г=35 г.
Відповідь: потрібно долити 35 г води.
Вправа 29. У якій масі води необхідно розчинити 14,6 г сполуки MgBr2•6H2O, щоб утворився розчин із масовою часткою безводної солі 10%?
Відомо: m(MgBr2•6H2O)=14,6 г, w(MgBr2)=10%, або 0,1.
Знайти: m(H2O)-?
Розв'язування:
І спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(MgBr2•6H2O)=M(MgBr2)+6•M(H2O)=184+6•18=292 г/моль, де
Mr(MgBr2)=Ar(Mg)+2•Ar(Br)=24+2•80=184, тому M(MgBr2)=24 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Для обчислення маси MgBr2 складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
в 292 г MgBr2•6H2O міститься 184 г MgBr2, тоді
в 14,6 г MgBr2•6H2O - х г MgBr2.
292 г / 14,6 г = 184 г / х г, звідси
х г • 292 г = 184 г • 14,6 г
х = 184 г • 14,6 г / 292 г
х = m(MgBr2)=9,2 г.
3. З формули обчислення масової частки w(MgBr2)=m(MgBr2)/m(розчину) знаходимо масу розчину: m(розчину)=m(MgBr2)/w(MgBr2)=9,2 г : 0,1 г=92 г.
4. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(MgBr2•6H2O)=92 г - 14,6 г = 77,4 г.
ІІ спосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(MgBr2•6H2O)=M(MgBr2)+6•M(H2O)=184+6•18=292 г/моль, де
Mr(MgBr2)=Ar(Mg)+2•Ar(Br)=24+2•80=184, тому M(MgBr2)=184 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Кількість речовини кристалогідрата масою 14,6 г обчислюємо за формулою n=m/M.
n(MgBr2•6H2O) =m(MgBr2•6H2O)/М(MgBr2•6H2O)=14,6 г:292 г/моль=
=0,05 моль.
3. Знаходимо кількість речовини MgBr2 в 0,05 моль кристалогідрата.
1 моль кристалогідратa MgBr2•6H2O містить 1 моль MgBr2, кількості речовини однакові, тому n(MgBr2)=n(MgBr2•6H2O)=0,05 моль.
4. Обчислюємо масу MgBr2 кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=n•M.
m(MgBr2)=n(MgBr2)•М(MgBr2)=0,05 моль•184 г/моль=9,2 г.
5. З формули обчислення масової частки w(MgBr2)=m(MgBr2)/m(розчину) знаходимо масу розчину:
m(розчину)=m(MgBr2)/w(MgBr2)=9,2 г : 0,1 г=92 г.
6. Розраховуємо масу води, що треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(MgBr2•6H2O)=92 г - 14,6 г = 77,4 г.
III cпосіб
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(MgBr2•6H2O)=M(MgBr2)+6•M(H2O)=184 +6•18=292 г/моль, де
Mr(MgBr2)=Ar(Mg)+2•Ar(Br)=24+2•80=184, тому M(MgBr2)=24 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо масову частку MgBr2 в 1 моль кристалогідрата.
w(MgBr2)=M(MgBr2)/M(MgBr2•6H2O)=184/292=0,63
3. З формули обчислення масової частки w(MgBr2)=m(MgBr2)/m(MgBr2•6H2O) знаходимо масу: m(MgBr2)=w(MgBr2)•m(MgBr2•6H2O)=0,63 • 14,6 г=9,2 г.
4. З формули обчислення масової частки w(MgBr2)=m(MgBr2)/m(розчину) знаходимо масу розчину:
m(розчину)=m(MgBr2)/w(MgBr2)=9,2 г : 0,1 г=92 г.
5. Розраховуємо масу води, яку треба долити.
m(H2O)=m(розчину)-m(MgBr2•6H2O)=92 г - 14,6 г = 77,4 г.
Відповідь: треба долити 77,4 г води.
Вправа 30. Яку масу кристалогідрату Cu(NO3)2•3H2O потрібно розчинити в 1 л води, щоб приготувати 20%й розчин безводної солі?
Відомо: V(H2O)=1 л, w(Cu(NO3)2)=20% або 0,2
Знайти: m(Cu(NO3)2•3H2O)-?
Розв'язування:
1. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Cu(NO3)2•3H2O)=M(Cu(NO3)2)+3•M(H2O)=188 +3•18=242 г/моль, де Mr(Cu(NO3)2)=Ar(Cu)+2•Ar(N)+6•Ar(O)=64+2•14+6•16=188, тому
M(Cu(NO3)2)=64 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому М(Н2О)=18 г/моль.
2. Обчислюємо масову частку Cu(NO3)2 в 1 моль кристалогідрата.
w(Cu(NO3)2)=M(Cu(NO3)2)/M(Cu(NO3)2•3H2O)=188/242=0,776
3. Знаходимо масу води за формулою: m = V•ρ, де густина води ρ=1 г/мл.
m(Н2О)=V(Н2О)•ρ=1000 мл•1 г/мл=1000 г. Бачимо, що для води об'єм відповідає масі, тому ця дія не є обов'язковою.
4. Масова частка розчиненої речовини (р.р.) обчислюється за формулою
w(p.p.)=m(p.p.)/m(р-ну)
Припустимо, що маса кристалогідрата х г, тоді маса безводної солі у ньому становитиме m(p.p.)=0,776•х, а маса розчину m(p-ну)=х+1000.
Підставивши значення у формулу, отримаємо рівняння, яке розв'язуємо.
0,776•х/(х+1000)=0,2, звідси
0,776•х = 0,2•(х+1000)
0,776•х - 0,2•х=200
0,576 х = 200
х = 200 :0,576
х =347 г
Відповідь: потрібно розчинити 347 г кристалогідрату в 1 л води, щоб приготувати 20%й розчин безводної солі.
Вправа 31. Обчисліть масу кристалогідрата Fe2(SO4)3•9H2O, яку необхідно взяти для добування 5,35 г ферум(ІІІ) гідроксиду.
Відомо: m(Fe(OH)3=5,35 г. Знайти: m(Fe2(SO4)3•9H2O)-?
Розв’язування.
I спосіб
1. Складаємо хімічне рівняння:
x г 5,35 г
Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3↓ + 3Na2SO4
400 г 214 г
Над формулами сполук Fe2(SO4)3 і Fe(OH)3 записуємо невідому масу солі (х г) і наведену в умові задачі масу гідроксиду (5,35 г), а під формулами сполук - маси кількості речовини згідно з коефіцієнтами в хімічному рівнянні. Для цього обчислюємо молярні маси (M=Mrг/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль ферум (III) сульфату і 2 моль ферум (ІІІ) гідроксиду, бо прореагувало 1 моль Fe2(SO4)3 з утвореннм 2 моль Fe(OH)3.
Mr(Fe2(SO4)3)=2•Ar(Fe)+3•Ar(S)+12•Ar(O)=2•56+3•32+12•16=400,
M(Fe2(SO4)3)=400 г/моль. Маса 1 моль=400 г.
Mr(Fe(OH)3)=Ar(Fe)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=56+3•16+3•1=107,
M(Fe(OH)3)=107 г/моль.
Маса 1 моль=107 г, а маса 2 моль=214 г.
2. Для обчислення маси солі Fe2(SO4)3 складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
за рівнянням реакції з 400 г Fe2(SO4)3 утворюється 214 г Fe(OH)3,
за умовою задачі з х г Fe2(SO4)3 - 5,35 г Fe(OH)3.
400 г / x г = 214 г / 5,35 г
х г • 217 г = 5,35 г • 400 г
х = 5,35 г • 400 г / 214 г
х = 10 г
3. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Fe2(SO4)3•9H2O)=M(Fe2(SO4)3)+9•M(H2O)=400+9•18=562 г/моль,
4. Для обчислення маси кристалогідрата складаємо пропорцію і розв'язуємо її:
400 г Fe2(SO4)3 міститься у 562 г Fe2(SO4)3•9H2O, тоді
10 г Fe2(SO4)3 - у х г Fe2(SO4)3•9H2O.
400 г / 10 г = 562 г / х г, звідси
х г • 400 г = 562 г • 10 г
х = 562 г • 10 г / 400 г
х = m(Fe2(SO4)3•9H2O)=14,05 г.
II спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини Fe(OH)3 масою 5,35 г за формулою n=m/M, де
М=Mr г/моль.
Mr(Fe(OH)3)=Ar(Fe)+3•Ar(O)+3•Ar(H)=56+3•16+3•1=107,
M(Fe(OH)3)=107 г/моль.
n(Fe(OH)3)=m(Fe(OH)3)/М(Fe(OH)3)=5,35 г:107 г/моль=0,05 моль.
2. Складаємо хімічне рівняння:
Fe2(SO4)3+6NaOH=2Fe(OH)3↓+3Na2SO4
Коефіцієнти у рівнянні реакції вказують на співвідношення кількості речовини:
n(Fe2(SO4)3):n(Fe(OH)3)=1:2, тобто кількість речовини солі удвічі менша, ніж кількість речовини гідроксиду, тому
n(Fe2(SO4)3)=n(Fe(OH)3):2=0,05 моль:2=0,025 моль.
3. Знаходимо кількість речовини кристалогідрату, що містить 0,025 моль безводної солі.
В 1 моль кристалогідрата Fe2(SO4)3•9H2O міститься 1 моль безводної солі Fe2(SO4)3, кількості речовини однакові, тому n(Fe2(SO4)3•9H2O)=n(Fe2(SO4)3)=0,025 моль.
4. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) кристалогідрату.
M(Fe2(SO4)3•9H2O)=M(Fe2(SO4)3)+9•M(H2O)=400+9•18=562 г/моль, де Mr(Fe2(SO4)3)=2•Ar(Fe)+3•Ar(S)+12•Ar(O)=2•56+3•32+12•16=400, тому
M(Fe2(SO4)3)=400 г/моль,
Mr(Н2О)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, тому M(Н2О)=18 г/моль.
5. Обчислюємо масу 0,025 моль кристалогідрата за формулою m=n•M.
m(Fe2(SO4)3•9H2O)=n(Fe2(SO4)3•9H2O)•М(Fe2(SO4)3•9H2O)=
0,025 моль•562 г/моль=14,05 г.
Відповідь: необхідно взяти 14,05 г кристалогідрата.