Задания по химии для 9 класса

Задача 1. При количественном анализе доломита на его навеску массой 0.3967 г подействовали раствором органической кислоты, в результате чего был получен белый кристаллический осадок, который затем отфильтровали, промыли и растворили в серной кислоте. На титрование полученного раствора пошло 20.10 мл 0.04286 М раствора KMnO4. Определите массовые доли металлов в доломите. Составьте уравнения реакций, описывающие ход анализа.

Решение: Доломит представляет собой смесь карбонатов кальция и магния CaMg(CO3)2). Для разделения ионов Ca2+и Mg2+ используется щавелевая кислота (H2C2O4), поскольку СaC2Oбудет выпадать в осадок, а MgC2O4– нет (за счет образования растворимых комплексных ионов Mg(C2O4)2-2). Запишем уравнения реакций:

формула1

Запишем закон эквивалентов для всех реакций:
формула2Число эквивалентов CaCOможно представить через отношение массы карбоната к его молярной массе эквивалента:

формула3

а число эквивалентов KMnOчерез молярную концентрацию эквивалента и объем раствора перманганата калия:

формула4
Подставляя уравнения (2) и (3) в уравнение (1), получаем:
формула5учитывая, что
формула6Находим массу CaCO3:

формула7Зная массу CaCO3, сделаем пересчет на Са:

формула8
и определим массовую долю Са:

формула9Рассчитаем массуMgCO3:

формула10Зная массу MgCO3, сделаем пересчет на Mg:

формула11

и определим массовую долю Mg:

формула12

 

Задача 2. В образце лунного грунта обнаружен минерал, содержащий Ca, Fe, Si и О. Определите эмпирическую формулу минерала, если в результате гравиметрического анализа из навески минерала массой 1.0000 г было получено 0.2268 г СаО, 0.3214 г Fe2Oи 0.4843 г SiO2.

Решение: Для того чтобы определить эмпирическую формулу минерала, необходимо сначала рассчитать массовые доли Ca, Fe, Si и О:

формула13

 

формула14

 

Найдем отношение мольных долей:

формула15

Ответ: Эмпирическая формула минерала – CaFeSi2O6

 

Задача 3.  Закончить уравнения реакций и расставить коэффициенты:

  1. Cl2 + Ba(OH)2 → ;
  2. CaOCl2 + HCl ;
  3. Ca(ClO)2 + CO2 + H2O ;
  4. CaOCl2 + NaBr + HCl ;
  5. Cl2 + KI + KOH ;
  6. Cl2 + FeCl3 + NaOH ;
  7. H2O2 + As2S3 + NH4OH ;
  8. PCl5 + SO2;
  9. Co(OH)2 + Br2 + NaOH ;
  10. P + NaOH + H2O ;
  11. NaClO3 + MnO2 + NaOH ;
  12. AuCl3 + AsH3 +KOH →;
  13. NaBiO3 + HCl(конц.) →;
  14. HClO4 + C →;
  15. Au + H2SeO4 →.

Решение:

1) 2Cl2 + 2Ba(OH)2 → BaCl2 + Ba(ClO)2 + 2H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

Cl2 + 2ē → 2Cl-;

Cl2 + 4OH- — 2ē → 2ClO- + 2H2O.

2) CaOCl2 + 2HCl → Cl2 + CaCl2 + H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

ClO- + 2H+ + 2ē → Cl- + H2O;

2Cl- — 2ē→ Cl2.

3) Ca(ClO)2 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2HClO; реакция обмена

4) CaOCl2 + 2NaBr + 2HCl → CaCl2 + Br2 + 2NaCl + H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

ClO- + 2H+ + 2ē → Cl- + H2O;

2Br- — 2ē → Br2.

5) 3Cl2 + KI + 6KOH → 6KCl + KIO3 + 3H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

Cl2 + 2ē → 2Cl-;

I- + 6OH- — 6ē → IO3- + 3H2O.

6) 3Cl2 + 2FeCl3 + 16NaOH → 2Na2FeO4 + 12NaCl + 8H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

Cl2 + 2ē → 2Cl-;

Fe3+ + 8OH- -3ē → FeO42- + 4H2O

7) 14H2O2 + As2S3 + 12NH4OH → 2(NH4)3AsO4 + 3(NH4)2SO4 + 20H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

H2O2 + 2ē → 2OH-;

As2S3 + 40OH- -28ē → 2AsO43- + 3SO42- + 20H2O.

8) PCl5 + SO2 → SOCl2 + POCl3реакция обмена

9) 2Co(OH)2 + Br2 + 2NaOH → 2Co(OH)3 + 2NaBr; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

Br2 + 2ē → 2Br-;

Co2+ — ē → Co3+.

10) 4P + 3NaOH + 3H2O → 3NaH2PO2 + PH3окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

P + 3H2O + 3ē → PH3 + 3OH-;

P + 2OH- -1ē → H2PO2-.

11) NaClO3 + 3MnO2 + 6NaOH → 3Na2MnO4 + NaCl + 3H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

ClO3- + 3H2O + 6ē → Cl- + 6OH-;

MnO2 + 4OH- — 2ē → MnO42- + 2H2O

12) 2AuCl3 + AsH3 +9KOH → 2Au + K3AsO3 +6KCl + 6H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

Au3+ + 3ē → Au0;

AsH3 + 9OH- – 6ē → AsO33- + H2O.

13) NaBiO3 + 6HCl(конц.) → BiCl3 + Cl2 + NaCl + 3H2O; 

окислительно — восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

BiO3- + 6H+ +2ē → Bi3+ + 3H2O;

2Cl- — 2ē → Cl2.

14) возможно два варианта:

a) 4HClO4 + 7C → 2Cl2 + 7CO2 +2H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом электронного баланса)

Cl+7 + 7ē → Cl0;

C0 – 4ē → C+4.

б) HClO4 + 2C → HCl + 2CO2окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом электронного баланса)

Cl+7 + 8ē → Cl-1;

C0 – 4ē → C+4.

15) 2Au + 6H2SeO4 → Au2(SeO4)3 + + 3H2SeO3 + 3H2O; окислительно-восстановительная реакция (расстановку коэффициентов удобно выполнить методом полуреакций)

SeO42- + 2H+ + 2ē → SeO32- + H2O;

Au -3ē → Au3+.

 

Задача 4. Через 5 л 10%-ного раствора гидроксида натрия (ρ=1.109 г/см3) пропущен электрический ток. В результате концентрация раствора изменилась (увеличилась или уменьшилась?) на 3%. Какие вещества и в каких количествах выделились при этом на электродах?

Решение: 

1) Запишем уравнение реакции электролиза:

 NaOH + H2O → NaOH + 2H2 + O2.

 Из уравнения реакции электролиза видно, что NaОН в результате электролиза не расходуется, а электролизу подвергается вода, т.е. её масса в растворе будет уменьшаться. Поэтому в результате электролиза раствора гидроксида натрия концентрация щелочи будет увеличиваться. Таким образом, концентрация раствора NaOH после электролиза составит 13%.

2) Рассчитаем массу раствора NaOH до электролиза:

 m(NaOH(р-р 1)) = 5000 мл · 1.109 г/мл=5545 г.

 3) Найдем массу NaOH в растворе:

 m(NaOH) = (5545 г · 10%)/100% = 554.5 г.

 4) Определим массу раствора NaOH после электролиза:

 m(NaOH(р-р 2)) = (554.5 г · 100%) / 13% =4265.38 г.

 5) Рассчитаем массу разложившейся в результате электролиза воды:

 m(NaOH(р-р 1)) — m(NaOH(р-р 2)) = 1279.62 г.

 6) По уравнению реакции электролиза рассчитаем массу выделившегося водорода и кислорода:

m(Н2) = (1279.62 (г) · 2 (моль) · 2 (г/моль))/ (2 моль · 18 (г/моль)) = 142.18 г.

m(О2) = (1279.62 (г) · 1 (моль) · 32 (г/моль))/ (2 моль · 18 (г/моль)) = 1137.44 г.

Ответ: m (H2) = 142.18 г; m (О2) = 1137.44 г.

 

Задача 5.  Можно ли гидраты аргона и других инертных газов, например Ar·6H2O, Xe·6H2O и т.д., отнести к числу химических соединений? Как изменяется устойчивость записанных выше гидратов в ряду He - Xe? Можно ли использовать гидратообразование при разделении инертных газов? Ответы обоснуйте.

Решение: Клатраты, или соединения включения, состава Э·5.75Н2О, Э=Ar, Kr, Xe (обычно им приписывают формулу Э·6Н2О), представляют собой продукты физического включения атомов элементов в пустоты решетки льда. Состав Э·nН2О определяется соотношением количества включенных молекул и свободных полостей в кристаллической решетке льда. Устойчивость клатратов зависит в числе прочих факторов от размеров и формы внедренных молекул. Захваченные при кристаллизации льда молекулы (например, СН4) или атомы (например, Xe) взаимодействуют с молекулами воды за счет слабых межмолекулярных взаимодействий (дисперсионных сил), которых, однако, было бы недостаточно для образования комплекса, если бы не имел места эффект механического удерживания. Если молекулы очень малы по сравнению с пустотами в структуре льда, то они удерживаются слабо. Этим, в частности, объясняется отсутствие клатратов у Не и Ne, поскольку имея малые размеры их атомы имеют возможность диффундировать за пределы кристаллов льда. Прочность клатратов повышается, если размеры внедряемой частицы соответствуют размерам пустоты, образующейся между молекулами воды в решетке льда.

Итак:

  1. гидраты Ar·6H2O, Xe·6H2O и т.д. не относятся к химическим соединениям;

  2. в ряду He - Xe прочность клатратов увеличивается, причем для Не и Ne клатратообразование не наблюдается;

  3. рассмотренное выше гидратообразование можно использовать для отделения легких благородных газов (Не и Ne) от тяжелых благородных газов (Ar, Kr, Xe).

Задача 6. Выразить константу равновесия реакции

N2(газ) + 3H2(газ) → 2NH3(газ)

через константы равновесия реакций:

  1. N2(газ) + O2(газ) → 2NO (газ);

  2. Н2(газ) + 1/2(газ) → Н2О (газ);

  3. 2NH3(газ) + 5/2(газ) → 2NO(газ) + 3Н2О(газ).

 

Решение:
1 способ:
Запишем константу равновесия исследуемой реакции:

формула16

Константа равновесия для 1-ой реакции будет равна:

формула17

выразим из нее p2NO

формула18

Константа равновесия для 2-ой реакции будет равна:

формула19

 

выразим из нее ph2O: формула20

Константа равновесия для 3-ей реакции равна: формула21

выразим из нее p2NH3: формула22

Подставим уравнение (5), возведенное в 3-ю степень в уравнение (7): формула23

Подставим уравнение (3) в (8):формула24

Подставим уравнение (9) в уравнение (1):формула25

2 способ:

Запишем уравнение изотермы химической реакции для искомой реакции:

формула26

объединяя уравнения (1) и (2), получаем:

формула27

Задача 7. Константа равновесия КС реакции

СО(г) + Сl2(г) → СОСl2(г)

при некоторой температуре равна 6. В каком направлении будет протекать реакция при следующих исходных количествах реагирующих веществ:

  1. 1 моль СО, 1 моль Сl2, 4 моль СОСl2;

  2. 1 моль СО, 1 моль Сl2, 8 моль СОСl2;

  3. 2 моль СО, 0.5 моль Сl2, 3 моль СОСl2.

Решение: Запишем выражение для константы равновесия данной реакции:формула28

1) Если прореагировало х молей СО и х молей Сl2, то образуется х молей СОСl2 и равновесные концентрации будут равны [CO] = 1–x; [Cl2] = 1–x; [COCl2] = 4+x;

Подставляя равновесные концентрации в уравнение (1), получаем:

формула29

соответственно реакция будет идти в сторону образования фосгена.

2) Равновесные концентрации будут равны [CO] = 1–x; [Cl2] = 1–x; [COCl2] = 8+x;

Подставляя равновесные концентрации в уравнение (1), получаем:формула30

соответственно реакция будет идти в сторону разложения фосгена.

3) Равновесные концентрации будут равны [CO] = 2–x; [Cl2] = 0.5–x; [COCl2] = 3+x;

Подставляя равновесные концентрации в уравнение (1), получаем:

формула31

соответственно равновесие реакции не сместится.

Поделиться:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*