Химия
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 Голоса)

Примеры решения практических заданий и задач

1. Вычислите растворимость поваренной соли в воде при 20°С, массовую долю соли (w), молярную концентрацию соли (С) в насыщенном растворе, если при выпаривании досуха насыщенного при 20°С раствора объёмом 217,4 мл (rр–ра = 1,15 г/мл) масса сухого остатка составила 66,2 г.

Решение – обратимся к определениям:

««

Мс = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль,

где: mс – масса соли (г), Мс – молярная масса соли, nс – количество соли (моль).

Набор известных простых формул позволит быстро получить результат.

««

Итак, количество соли в растворе:

««

2. Коэффициент растворимости хлорида калия при 90°С равен 54, а при 20°С – соответственно 34. Вычислите массу кристаллов соли, образовавшихся при охлаждении горячего насыщенного раствора массой 300 г от 90°С до 20°С.

Решение – учтём, что коэффициент растворимости показывает отношение массы растворённого вещества (г) к массе растворителя (100 г) в насыщенном при данной температуре растворе. Надо понимать, что при нагревании растворитель как бы принимает всё больше и больше вещества и раствор становится всё крепче и крепче. Наоборот, при охлаждении растворитель уже не держит столько растворённого вещества – растворимость-то уменьшается. Избыток выпадает в осадок.

В нашем случае из условия следует, что массовая доля соли в насыщенном при 90°С растворе равна:

««

Если масса раствора 300 г, то очевидно, что масса соли в насыщенном горячем растворе

««

а масса воды

««

Именно эта вода при охлаждении раствора с учётом коэффициента растворимости удержит в растворе только:

««

–столько соли может быть в нашем растворе при 20°С.

Разница ( ««) выпадает в осадок:

mкрист = 105,3 – 66,2 = 39,1 г

3. Определите состав мирабилита, содержащего в основном гидратированный сульфат натрия с небольшой долей нелетучих примесей (3,4 масс.%), если при прокаливании до постоянной массы образца минерала (10 г) потеря массы составила 5,4 г.

Решение – во-первых, ясно, что в образце масса собственно кристаллогидрата «« с учётом примесей составляет 10««(1 – 0,034) = 9,66 г.

Во-вторых, прокаливание до постоянной массы означает полную дегидратацию по уравнению:

««

««

Далее – как обычно:

-по уравнению реакции

««

-по условию задачи

9,66 г крист.-гидр. – 5,4 г H2O

Откуда (142 + 18х)««5,4 = 18х««9,66 и х = 10.

Значит, мирабилит – это десятиводный сульфат натрия «« с небольшой долей примесей.

4. Определите массу этиленгликоля (НОСН2СН2ОН), который нужно растворить в воде объёмом 1 литр для приготовления антифриза с температурой замерзания –35°С. Криоскопическая константа воды 1,86.

Решение. По 2 закону Рауля: ««, где Kk – криоскопическая постоянная растворителя (воды), Cm – моляльность раствора, моль/кг.

Моляльность раствора (моль/кг):

««

Поэтому:

««

Молярная масса этиленгликоля: ««= 62 г/моль,

C учётом плотности воды r = 1 кг/л, ««=r««V = 1 кг, получаем ответ:

««

5. Вычислите объём (м3, н. у.) водорода, выделившегося при электролизе слегка подсоленной (для лучшей проводимости) воды массой 1 т.

Решение – проще некуда:

««

««= 18 г/моль, Vo = 22,4 л/моль – мольный объём (объём одного моля любого газа при нормальных условиях).

-по уравнению реакции

««

-по условию задачи

««

««

6. Вычислите минимальный расход (м3) воды для гашения извести после прокаливания известняка массой 10 т с заметной долей (20 %) инородных примесей.

Решение – сущий пустяк:

««

С учётом примесей масса карбоната кальция в известняке 8 т = 8««106 г.

Глядя на уравнения обжига и гашения, видим, что мольное соотношение разлагающегося карбоната CaCO3, оксида кальция CaO и воды H2O равно 1 : 1 : 1, т. е. моль на моль. И опять:

-по уравнению реакции

««

-по условию задачи

««

««

7. В стакане с водой объёмом 250 мл растворили сульфат магния массой 30 г. Вычислите массовую долю соли в растворе, плотность раствора (г/мл), молярную концентрацию соли.

Решение. Основные данные для решения:

««

8. Вычислите количество (моль) гидроксида калия в растворе объёмом 6 л, в котором массовая доля основания равна 12,2 %. Плотность раствора 1,15 г/мл.

Решение.

««

9. Вычислите количество (моль) кристаллогидрата ««, который смешали с водой (100 моль) и получили раствор MgCl2 с массовой долей соли, равной 16,9 %.

Решение. В данном случае необходимо понимать, что растворяем кристаллогидрат, а массовая доля рассчитана на безводную соль. Учтём, что

««

10. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в растворе (плотность 1,2), в котором молярная концентрация основания равна 6 моль/л.

Решение. Возьмём банку с раствором, к примеру, объёмом 3 л. Тогда, если ««, то n = С««V = 6 моль/л««3л = 18 моль. MNaOH = 40 г/моль

m = n ««M = 18 моль««40 г/моль = 720 г – такова масса NaOH в растворе.

Масса раствора при известной плотности:

mр–ра = r*V = 1,2 г/мл*3000 мл = 3600 г.

««

11. Вычислите молярную концентрацию серной кислоты в растворе, получившемся при смешении крепкого раствора кислоты (V= 44 мл, w = 49 %, r = 1,137) с водой. Объём разбавленного раствора 2,5 л.

Определим количество серной кислоты ««, воспользовавшись параметрами крепкого раствора: mр–ра = r««V = 1,137 г/мл««44 мл = 50 г.

Следовательно, mк = w««mр-ра = 0,49*50 = 24,5 г. При «« получаем

««

««

12. Вычислите объём (л) раствора соли с молярной концентрацией 3 моль/л, необходимого для приготовления разбавленного раствора этой соли объёмом 5 л и концентрацией соли 0,3 моль/л.

Решение. Сообразим, что в разбавленном растворе количество соли должно составлять

««

13. Вычислите массу (г) раствора серной кислоты (массовая доля кислоты 80 %), который необходимо смешать с другим раствором серной кислоты массой 0,75 кг (массовая доля кислоты 10 %) для получения раствора с массовой долей кислоты 30 %.

Решение. Сконструируем результат:

««

14. Вычислите объём (мл) раствора серной кислоты (w = 19,6 %, r = 1,136) для приготовления разбавленного раствора объёмом 500 мл, в котором эквивалентная концентрация кислоты равна 0,2 экв/л (r = 1).

Решение. В разбавленном растворе количество (экв) кислоты составляет

n = С««V = 0,2 экв/л««0,5 л = 0,1 экв, а масса кислоты (М = 98 г/моль, Э = 98 / 2 = 49 г/экв) mк= 0,1 экв««49 г/экв = 4,9 г.

««

15. В воде содержатся катионы и анионы, концентрации (мэкв/л) которых составляют: Ca2+ – 2,5; Na+ – 1,8; Mg2+ – 0,7; HCO3– – 2,9; Cl– – 1,5; SO42– – 0,6. Определите величины общей, временной и постоянной жёсткости воды.

Решение. Содержание ионов натрия не влияет на величину жёсткости воды. Общая жёсткость определяется суммарным содержанием (мэкв/л) ионов жёсткости:

««

Временная жёсткость – часть общей, определяемая содержанием (мэкв/л) HCO3– – ионов, но, заметим, Жвр < Жобщ. В нашем случае

Жвр = 2,9 мэкв/л

Так как общая жёсткость есть сумма временной и постоянной жёсткости, то постоянную жёсткость можно рассчитать по разности общей и временной жёсткости:

Жпост = Жобщ – Жвр = 3,2 – 2,9 = 0,3 мэкв/л.

Если в условии этой же задачи концентрация ионов HCO3– составляла бы, к примеру, не 2,9, а 3,9 мэкв/л, то временная жёсткость была бы равна общей жёсткости: Ж`вр = 3,2 мэкв/л, а вот на долю постоянной жёсткости не осталось бы ничего: Ж`пост = Жобщ – Ж`вр = 3,2 – 3,2 = 0 мэкв/л.

16. Вычислите временную, постоянную и общую жёсткость воды, в образце которой объёмом 125 мл обнаружили гидрокарбонат кальция массой 40,5 мг, хлорид натрия массой 115 мг, хлорид кальция массой 11,1 мг, сульфат магния массой 33 мг.

Решение. Хлорид натрия не является солью жёсткости. Временная жёсткость определяется концентрацией гидрокарбоната кальция, а постоянная – концентрацией хлорида кальция и сульфата магния. Рассчитаем эквивалентные массы солей жёсткости

««

17. Временная (кальциевая) жёсткость в образце воды равна 8 мэкв/л. Вычислите массу (г) накипи после кипячения такой воды объёмом 1,5 м3.

Решение. При кипячении происходит разложение гидрокарбоната кальция по уравнению:

««

Масса накипи равна массе образовавшегося карбоната кальция. По закону эквивалентов число эквивалентов (n) CaCO3равно числу эквивалентов Ca(HCO3)2: ««

««

18. В большую бочку (300 л) с жёсткой водой для её умягчения высыпали и растворили ортофосфат натрия массой 131,2 г. Умягчили, но остаточная жёсткость, как показал анализ, составила 2 мэкв/л. Какова была первоначальная жёсткость воды в бочке?

Решение. Понижение жёсткости объясняется осаждением катионов жёсткости в виде осадков нерастворимых фосфатов. По закону эквивалентов число эквивалентов израсходованного фосфата натрия должно быть равно числу эквивалентов солей жёсткости, бывших в бочке.

Достаточно разделить это число на объём воды в бочке, и мы получим величину понижения жёсткости:

««

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Google