Первая задача
Дано:
m (CH4) + m (C2H2) + m (H2) = 20 г
m (H2O) = 36 г.
Найти:
V (CO2) – ?
Решаем по действиям.
1) Пишем уравнения реакций сгорания метана, ацетилена и водорода:
CH4 + 2O2 --> CO2 + 2H2O
2C2H2 + 5O2 --> 4CO2 + 2H2O
2H2 + O2 --> 2H2O
2) Обозначим количество метана, вступившего в реакцию, буквой x; количество ацетилена — буквой y; количество водорода — буквой z.
v (CH4) = x; v (C2H2) = y; v (H2) = z.
Мы знаем формулу: m = v*M.
Имеем: m (CH4) = 16x; m (C2H2) = 26y; m (H2) = 2z.
По условию сумма масс метана, ацетилена и водорода равна 20 г.
Получаем первое уравнение: 16x + 26y + 2z = 20.
3) Составим второе уравнение.
а) Согласно реакции горения метана, один моль метана даёт два моля воды. У нас имеется x молей метана. Значит, мы получим 2x молей воды.
б) Согласно реакции горения ацетилена, один моль ацетилена даёт один моль воды. У нас имеется y молей ацетилена. Значит, мы получим y молей воды.
в) Согласно реакции горения водорода, один моль водорода даёт один моль воды. У нас имеется z молей водорода. Значит, мы получим z молей воды.
Имеем:
v (H2O) = 2x + y + z.
Согласно формуле m = v*M мы можем составить уравнение для массы воды:
(2x + y + z) * 18 = 36.
Сокращаем левую и правую части данного уравнения на 18.
Получаем второе уравнение:
2x + y + z = 2.
4) Мы получили систему:
**16x + 26y + 2z = 20
2x + y + z = 2**.
Ключ к разгадке кроется в том, что нас не просят найти x, y и z.
Нас просят найти общий объём образовавшегося углекислого газа. А для этого сначала нужно найти его количество.
При этом:
а) Согласно реакции горения метана, один моль метана даёт один моль углекислого газа. У нас имеется x молей метана. Значит, в результате горения метана мы получим x молей углекислого газа.
б) Согласно реакции горения ацетилена, один моль ацетилена даёт два моля углекислого газа. У нас имеется y молей ацетилена. Значит, в результате горения ацетилена мы получим 2y молей углекислого газа.
в) водород при сгорании углекислого газа не образует.
Значит, количество образовавшегося углекислого газа равно x + 2y.
5) Чтобы найти значение выражения x + 2y, преобразуем наши уравнения.
Сократим наше первое уравнение на 2:
16x + 26y + 2z = 20 |:2
8x + 13y + z = 10.
И вычтем из этого уравнения наше второе.
(8x + 13y + z) – (2x + y + z) = 10 – 2.
8x + 13y + z – 2x – y – z = 8
8x – 2x + 13y – y + z – z = 8
6x + 12y = 8
6x + 12y = 8 |:6
x + 2y = 8/6
**x + 2y = 4/3 моль
v(CO2) = 4/3 моль**.
6) Находим объём углекислого газа.
Имеем: V (CO2) = v (CO2) * Vm (газов) = 4/3 моль * 22,414 л/моль = 29,885 л.
Ответ: V (CO2) = 29,885 л (= 0,029885 м3).
Вторая задача
1) Уравнение реакции разложения гипохлорита натрия таково:
2NaClO = 2NaCl + O2
2) Дано:
m (в-ва "Белизна") = 200 г
w (NaClO) = 7%
Найти:
V (O2) – ?
Решение.
а) Уравнение реакции известно: 2NaClO --> 2NaCl + O2;
б) Находим массу гипохлорита в 200 г вещества "Белизна":
m (NaClO) = m(в-ва "Белизна") * w (NaClO) : 100% = 200 г * 7% : 100% = 14 г.
в) Находим количество вещества гипохлорита натрия:
v (NaClO) = m (NaClO) : M (NaClO) = 14 г : 74,5 г/моль = 0,1879 моль.
г) Находим количество вещества кислорода.
По уравнению реакции:
v (O2) = (1/2) * v (NaClO) = (1/2) * 0,1879 моль = 0,09396 моль.
д) Находим объём кислорода:
V (O2) = v (O2) * Vm (газов) = 0,09396 моль * 22,414 л/моль = 2,106 л.
Ответ: V (O2) = 2,106 л (= 0,002106 м3).
3) Гидроксид кобальта в реакции разложения гипохлорита натрия играет роль катализатора. Катализатор — это вещество, которое увеличивает скорость химической реакции, но само при этом не расходуется.
Третья задача
Дано:
m (мирабилита) = 3,22 г
m (осадка) = 2,33 г
Найти:
Формула мирабилита – ?
Решение.
а) Попробуем записать уравнение реакции. Мы знаем, что основное вещество, входящее в состав мирабилита, — это сульфат натрия. А образующийся осадок не может быть ничем иным, как сульфатом бария.
Обозначим через переменную x количество молекул кристаллизационной воды в молекуле мирабилита.
Na2SO4*xH2O + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl + xH2O.
б) Найдём количество вещества сульфата бария:
v (BaSO4) = m (BaSO4) : M (BaSO4)= 2,33 г : 233 г/моль = 0,01 моль.
в) Найдём количество вещества мирабилита.
По уравнению реакции:
v (Na2SO4*xH2O) = v (BaSO4) = 0,01 моль.
г) Теперь мы знаем и массу, и количество вещества мирабилита. Мы можем, наконец, найти его молекулярную массу:
M (Na2SO4*xH2O) = m (Na2SO4*xH2O) : v (Na2SO4*xH2O) = 3,22 г : 0,01 моль = 322 г/моль.
д) Находим молярную массу безводного сульфата натрия.
M (Na2SO4) = 2 * 23 г/моль + 32 г/моль + 4 * 16 г/моль = 46 г/моль + 32 г/моль + 64 г/моль = 142 г/моль
Имеем:
M (Na2SO4*xH2O) = 322 г/моль
M (Na2SO4) = 142 г/моль
M (Na2SO4*xH2O) – M (Na2SO4) = 322 г/моль – 142 г/моль
M (Na2SO4) + x*M(H2O) – M (Na2SO4) = 180 г/моль
x*M(H2O) = 180 г/моль
18 г/моль * x = 180 г/моль
x = 180 г/моль : 18 г/моль
x = 10.
Мы нашли, что x равен 10.
Окончательно получаем, что формула мирабилита — Na2SO4*10H2O.
Ответ: Na2SO4*10H2O.
Увы, когда я исправил 1-ю задачу, для 5-й задачи не осталось места. Не могу решить и 4-ю задачу: она трудная.
