Химия. 9 класс

Задание 1. В результате термического разложения 302,873 г нитрата металла I группы таблицы Менделеева выделилось 290,83 л (t=50ºC, p=2 атм.) газа. Затем этот газ был пропущен через последовательно соединенные склянки со щелочью и кислотой и использован для полного окисления этилового спирта. В результате полного окисления этилового спирта выделилось 2000 кДж теплоты. Нитрат какого металла был подвергнут разложению, если теплота сгорания одного моля этилового спирта (С₂Н₅ОН) составляет 1366,91 кДж/моль? Обоснуйте уравнение разложения металла, исходя из его положения в таблице Менделеева.

Решение: 1) Определим объем кислорода, пошедшего на полное окисление этилового спирта:

С₂Н₅ОН + 3О₂ → 2СО₂ + 3Н₂О + Q (1)

Подпишись на Путь к знаниям

Здесь ты найдешь уроки, исследования, интересные факты и вдохновение для творчества.

Подписаться!

3 моль · 22,4 л/моль 1366,91 кДж/моль

х л 2000 кДж/моль

Отсюда, х = 98,324 л (4,389 моль).

2) С использованием газовых законов, приведем объем выделившегося при разложении нитрата металла газа к нормальным условиям (p=1 атм, t=0ºC). Для этого запишем:

(p₁ · V₁)/T₁ = (p₂ · V₂)/T₂, (2) откуда

V₂ = (p₁·V₁·T₂)/(T₁·p₂)= (2 · 290,83 · 273)/(323 · 1) = 491,620 л

3) Поскольку в результате разложения нитратов наряду с О₂ выделяется NO₂ (что подтверждается данными задачи о поглощении части газа раствором щелочи), объем выделившегося NO₂составил 491,620 л – 98,324 л = 393,296 л (17,558 моль). Отношение числа молей NO₂ и О₂ в газовой смеси составило 4:1. Полученный результат удовлетворяет стехиометрии разложения нитратов металлов I-ой группы таблицы Менделеева:

4MeNO₃ → 2Me₂O + 4NO₂ + O₂ (в случае, если Me одновалентен), (3)

2Me(NO₃)₂→2MeO + 4NO₂ + O₂ (в случае, если Me двухвалентен (Cu)). (4)

Расчет по уравнению (3) молекулярной массы M(Me)=(y + 62) нитрата показал, что Ar(Me)=7 г/моль, что соответствует элементу литию.

Если расчет провести по уравнению (4), то значение Ar(Me)=-55 г/моль, что не имеет смысла.

Таким образом, термическому разложению подвергнут нитрат лития (LiNO₃).

4) В отличие от нитратов других щелочных металлов (Na, K и др.), которые при термическом разложении распадаются до нитритов, нитрат лития является исключением. Дело в том, что по своим химическим свойствам литий напоминает магний (диагональное сходство элементов), который также разлагается до оксида (MgO), NO₂ и О₂.

Ответ: нитрат лития (LiNO₃).

Задание 2. Навеску фосфора сожгли в избытке кислорода. Продукт реакции растворили в воде, раствор нейтрализовали аммиаком, а затем добавили избыток ацетата кальция. Масса осадка составила 15,5 г. Определите массу навески фосфора.

Решение: Составим уравнения реакций:

4P + 5O₂ → 2P₂O₅ (или P₄O₁₀);
P₂O₅ + H₂O → 2H₃PO₄;
H₃PO₄ + 3NH₃ → (NH₄)₃PO₄;
2(NH₄)₃PO₄ + 3Ca(CH₃COO)₂ → Ca₃(PO₄)₂ + 6CH₃COONH₄.

Определим число молей фосфора:

n[Ca₃(PO₄)₂] → 2n[(NH₄)₃PO₄] → 2n[H₃PO₄] → n[P₂O₅] → 2n[P].

Количество Ca₃(PO₄)₂ составляет 15,5 (г) / 310 (г/моль) = 0,05 моль, откуда число молей фосфора составляет 2·0,05 моль = 0,1 моль.

Таким образом, навеска фосфора составляет 31·0,1 = 3,1 г.

Ответ: m(P)=3,1 г.

Задание 3. Какие химические реакции можно осуществить, имея алюминий, серную кислоту и гидроксид натрия, а также продукты их взаимодействия?

Решение: Уравнения возможных химических реакций:

Задание 4. Сосуд заполнили сухим хлороводородом при нормальных условиях. Затем горло сосуда опустили в воду и вода по мере растворения хлороводорода заполнила целиком сосуд. Вычислить процентную концентрацию полученного раствора соляной кислоты? На сколько процентов изменится концентрация раствора, если хлороводород заменить на фтороводород?

Решение:

Обозначим объем сосуда с хлороводородом V (л). В сосуде объемом V (л) при нормальных условиях будет находиться 36,5·(V/22,4) г HCl.

Масса воды, заполнившей сосуд составляет 1000·V г, которая рассчитывается с учетом плотности воды, равной 1000 в г/л (обращаем внимание на размерность плотности). При этом следует пренебречь объемом HCl, перешедшего из газовой фазы в раствор.

Таким образом, масса всего раствора составляет: 1000·V + 36,5·(V/22,4).

Процентная концентрация может быть рассчитана по формуле:

ω (%) = (m(HCl)/m(раствора))·100%.

После подстановки, получаем:

ω (%) = (36,5·(V/22,4)/(36,5·(V/22,4) + 1000·V))·100%,

ω(HCl) = 0,163 %

Если HCl заменить на HF (М=20 г/моль), то после подстановки в приведенные выше формулы получаем ω(HF) = 0,089 %.

Ответ: ωHCl) = 0,163 %; ω(HF) = 0,089 %.

Задание 5. Из 31 г фосфата кальция количественно выделена фосфорная кислота по реакции с 55,8 мл 70%-ного раствора азотной кислоты (p=1,42 г/см³). Затем раствор нейтрализован 95,3 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия (p=1,225 г/см³). Определите массы солей в растворе.

Решение: 1) Определим общую массу азотной кислоты m(HNO₃)

2) Запишем реакцию взаимодействия фосфата кальция и азотной кислоты и по ней определим массу азотной кислоты, вступившей в реакцию m₁(HNO₃) массу образовавшегося нитрата кальция (m(Ca(NO₃)₂)) и фосфорной кислоты (m(H₃PO₄)), учитывая, что азотная кислота взята в избытке:

3) Определим массу азотной кислоты, не вступившей в реакцию с фосфатом кальция m₂(HNO₃);

m₂(HNO₃) = m(HNO₃) — m₁(HNO₃) = 55.4652 — 37.8 = 17.6652 (г)

4) Определим общую массу взятого гидроксида натрия m(NaOH):

5) Рассчитаем по уравнению реакции между азотной кислотой и гидроксидом натрия массу образовавшегося нитрата натрия (m(NaNO₃) и массу прореагировавшей щелочи (m₁(NaOH))

6) Определим массу щелочи пошедшую на реакцию с фосфорной кислотой (m₂(NaOH)):

m₂(NaOH) = m(NaOH) — m₁(NaOH) = 23.35 — 11.216 = 12.134 (г)

7) Определим количество молей оставшегося гидроксида натрия и фосфорной кислоты:

Число молей щелочи в 1.5 раза больше чем фосфорной кислоты, поэтому в результате их взаимодействия должны образовываться 2 кислые соли фосфорной кислоты (гидрофосфат натрия (Na₂HPO₄) и дигидрофосфат натрия (NaH₂PO₄)

8) Определим массу образовавшегося дигидрофосфата натрия (m(NaH₂PO₄)) и массу прореагировавшего гидроксида натрия (m₃(NaOH)): 9) Определим массу оставшегося в избытке гидроксида натрия (m₄(NaOH)):

(m₄(NaOH)) = m₂(NaOH) — m₃(NaOH) = 12.134 — 8 = 4.134 (г)

10) Запишем реакцию взаимодействия дигидрофосфата натрия и щелочи. Определим по ней массу образовавшегося гидрофосфата натрия (m(Na₂PO₄)) и прореагировавшего дигидрофосфата натрия (m₁(NaH₂PO₄)), поскольку в этой реакции в избытке оказывается уже дигидрофосфат натрия:

11) Определим массу не прореагировавшего дигидрофосфата натрия (m₂(NaH₂PO₄)),

m₂(NaH₂PO₄) = m₂(NaH₂PO₄) — m₁(NaH₂PO₄) = 24 — 12.402 = 11.598 (г)

Ответ: m(Ca(NO₃)₂) = 49.2 г; m(NaNO₃) = 23.834 г; m(NaH₂PO₄) = 11.598 г; m(Na₂HPO₄) = 14.6757 г.

Задание 6. Вычислите массу навески вещества, содержащего хром, чтобы масса полученного из нее оксида хрома (III), умноженная на 200, численно равнялась бы массовой доле хрома в исследуемом образце.

Решение: Хром, содержащийся в навеске исследуемого вещества, количественно перевели в Cr₂O₃. Исходя из этого условия, составим пропорцию: