Задания 29. Расчет массы вещества или объема газа. Задание №1 Какой объем (н.у.) углекислого газа образуется при горении 32 л (н.у.) этана в избытке кислорода? Решение Ответ: 64 л Пояснение Реакция горения этана в избытке кислорода: 2CH3-CH3 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O Следствием из закона Авогадро является то, что объемы газов, находящихся в одинаковых условиях, относятся друг к другу так же, как и количества молей этих газов. Если по уравнению реакции ν(CO2) = 2ν(C2H6), то и V(CO2) = 2V(C2H6), следовательно: V(CO2) = 32 л · 2 = 64 л Задание №2 Вычислите массу кислорода (в граммах), необходимого для полного сжигания 6,72 л (н.у.) сероводорода. Решение Ответ: 14,4 Пояснение: Уравнение реакции: 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O Из условия найдем количество вещества сероводорода: n(H2S) = 6,72/22,4 = 0,3 моль; В уравнении реакции перед кислородом стоит коэффициент 3, а перед водородом 2. Отсюда следует, что количество вещества, вступившего в реакцию кислорода через количество вещества сероводорода, выражается следующим образом: n(O2) = n(H2S) ⋅ 3/2 = 0,45 моль. Следовательно: m(O2) = M(O2) ⋅ n(O2) = 32*0,45 = 14,4 г Задание №3 Какой объём (в литрах при н.у.) кислорода образуется при разложении 0,6 моль оксида ртути(II)? (Запишите число с точностью до сотых.) Решение Ответ: 6,72 Пояснение: Уравнение реакции: 2HgO =to=> O2↑+ 2Hg Из условия задачи количество вещества оксида ртути равно: n(HgO) = 0,6 моль В уравнении реакции перед кислородом стоит коэффициент 1, а оксидом ртути - 2. Отсюда следует, что количество вещества, образовавшегося в результате реакции кислорода через количество вещества оксида ртути, выражается следующим образом: n(O2) = n(HgO) ⋅ 1/2 = 0,6 ⋅ 1/2 = 0,3 моль, Следовательно: V(O2) = Vm ⋅ n(O2) = 22,4 ⋅ 0, 3 = 6,72 л Задание №4 Какой объём (в литрах при н.у.) кислорода образуется при разложении 4 моль пероксида водорода? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 44,8 Пояснение: Уравнение реакции: 2H2O2 =to=> 2H2O + O2↑ Из условия задачи: n(H2O2) = 4 моль, В уравнении реакции перед кислородом стоит коэффициент 1 (в уравнении не ставится), а перед пероксидом водорода - 2. Это значит, что количество вещества кислорода через количество вещества пероксида водорода выражается следующим образом: n(O2) = n(H2O2) ⋅ 1/2 = 4 ⋅ 1/2 = 2 моль. Следовательно: V(O2) = Vm ⋅ n(O2) = 22,4 ⋅ 2 = 44,8 л. Задание №5 При обжиге сульфида цинка было получено 0,5 моль оксида цинка. Какой объем (в литрах н.у.) оксида серы (IV) образовался в результате этого процесса? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 11,2 Пояснение: Уравнение реакции: 2ZnS + 3O2 =to=> 2ZnO+ 2SO2 Из условия задания: n(ZnO) = 0,5 моль, И перед оксидом цинка и перед оксидом серы в уравнении стоит одинаковый коэффициент. Следовательно равны и количества молей указанных веществ: n(SO2) = n(ZnO) = 0,5 моль Следовательно: V(SO2) = Vm ⋅ n(SO2) = 22,4 ⋅ 0.5 = 11,2 л [adsp-pro-3] Задание №6 При растворении сульфида железа (II) в избытке соляной кислоты выделилось 5,6 л (н.у.) газа. Масса сульфида железа (II) равна _____ г. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 22 Пояснение: Уравнение реакции: FeS + 2HCl = H2S↑ + FeCl2 Как видно из уравнения реакции, газообразным продуктом реакции является сероводород. Рассчитаем количество его вещества: n(H2S) = V(H2S)/Vm = 5,6/22,4 = 0,25 моль В уравнении реакции и перед FeS и перед H2S стоят одинаковые коэффициенты равные единице. Это значит что и равны количества молей указанных веществ: n(FeS) = n(H2S) = 0,25 моль. Следовательно: m(FeS) = M(FeS) ⋅ n(FeS) = 88 ⋅ 0,25 = 22 г. Задание №7 Карбид алюминия массой 86,4 г растворили в избытке соляной кислоты. Определите массу (в граммах) соли, образовавшейся при этом. (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 320,4 Пояснение: Уравнение реакции: Al4C3 + 12HCl = 4AlCl3 + 3CH4↑ Из условия задачи m(Al4C3) = 86,4 г. Найдем количество вещества Al4C3: n(Al4C3) = m(Al4C3)/M(Al4C3) = 86,4/144 = 0,6 моль. Образовавшаяся соль в результате реакции - это хлорид алюминия. В уравнении реакции перед Al4C3 стоит коэффициент 1, а перед AlCl3 - 4. Тогда количество вещества хлорида алюминия через количество вещества карбида алюминия выражается следующим образом: n(AlCl3) = n(Al4C3) ⋅ 4/1 = 0,6 ⋅ 4/1 = 2,4 моль. m(AlCl3) = n(AlCl3) ⋅ M(AlCl3) = 2,4 ⋅ 133,5 = 320,4 г. Задание №8 Через раствор, содержащий 29,4 г серной кислоты, пропустили аммиак до образования средней соли. Объем (н.у.) прореагировавшего газа составил _____ л. (Запишите число с точностью до сотых.) Решение Ответ: 13,44 Пояснение: Уравнение реакции: H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4 Из условия задания m(H2SO4) = 29,4 г. Найдем количество вещества серной кислоты: n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4) = 29,4/98 = 0,3 моль. Перед H2SO4 в уравнении реакции коэффициент равный 1 (коэффициент равный единице в уравнении реакции не ставится), а перед NH3 - коэффициент равный 2. Следовательно количество вещества аммиака связано с количеством вещества серной кислоты следующим образом: n(NH3) = n(H2SO4) ⋅ 2/1 = 0,3 ⋅ 2/1 = 0,6 моль Следовательно: V(NH3) = n(NH3) ⋅ Vm = 0,6 ⋅ 22,4 = 13,44 л. Задание №9 Объем (н.у.) оксида углерода (IV), который необходимо пропустить через раствор гидроксида кальция для получения 8,1 г гидрокарбоната кальция, равен _____л. (Запишите число с точностью до сотых.) Решение Ответ: 2,24 Пояснение: Уравнение реакции: 2CO2 + Ca(OH)2 = Ca(HCO3)2 Из условия m(Ca(HCO3)2) = 8,1 г. Найдем количество вещества гидрокарбоната кальция: n(Ca(HCO3)2) = m(Ca(HCO3)2)/M(Ca(HCO3)2) = 8,1/162 = 0,05 моль. В уравнении реакции перед CO2 стоит коэффициент 2, а перед Ca(HCO3)2 - 1. Поэтому количество вещества CO2 через количество вещества Ca(HCO3)2 можно выразить следующим образом: n(CO2) = n(Ca(HCO3)2) ⋅ 2/1 = 0,05 ⋅ 2 = 0,1 моль, Следовательно: V(CO2) = n(CO2) ⋅ Vm = 0,1 ⋅ 22,4 = 2,24 л Задание №10 Какой объем (в литрах при н.у.) кислорода необходим для каталитического окисления 16 л (н.у.) аммиака? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 20 Пояснение: Уравнение реакции: 4NH3 + 5O2 кат.,t° > 4NO + 6H2O Из условия V(NH3) = 16 л. Рассчитаем количество вещества аммиака: n(NH3) = V(NH3)/Vm = 16/22,4 = 0,7143 моль; Перед NH3 в уравнении стоит коэффициент равный 4, а перед O2 - 5. Таким образом, количество вещества кислорода через количество вещества аммиака выражается следующим образом: n(O2) = n(NH3) ⋅ 5/4 = 0,7143 ⋅ 5/4 = 0,8929 моль Следовательно: V(O2) = n(O2) ⋅ M(O2) = 0,8929 ⋅ 22,4 = 20 л. [adsp-pro-3] Задание №11 Какой объем (н.у.) хлороводорода образуется при полном хлорировании 112 л (н.у.) метана? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 448 Пояснение: CH4 + 4Cl2 = CCl4 + 4HCl Из условия задания V(CH4) = 112 л. Рассчитаем количество вещества метана: n(CH4) = V(CH4)/Vm = 112/22,4 = 5 моль. В уравнении реакции перед метаном стоит коэффициент равный 1, а перед хлороводородом - 4. Исходя из этого: n(HCl) = n(CH4) ⋅ 4/1 = 5 ⋅ 4/1 = 20 моль; V(HCl) = n(HCl) ⋅ Vm = 20 ⋅ 22,4 = 448 л. Задание №12 Какой объем (н.у.) углекислого газа образовался в результате горения 3 л ацетилена в кислороде? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 6 Пояснение: Уравнение реакции: 2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O n(C2H2) = V(C2H2) /Vm = 3 / 22,4 = 0,1339 моль Перед C2H2 коэффициент 2, перед CO2 - 4. Поэтому количество вещества углекислого газа через количество вещества ацетилена можно выразить следующим образом: n(CO2) = n(C2H2) ⋅ 4/2 = 0,1339 ⋅ 4/2 = 0,2678 моль. Следовательно: V(CO2) = n(CO2) ⋅ Vm = 0,2678 ⋅ 22,4 = 6 л. Задание №13 Рассчитайте, какой объем азота (н.у.) образуется при полном сгорании 67,2 л (н.у.) аммиака. (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 33,6 Пояснение: Уравнение реакции: 4NH3 + 3O2 → 6H2O + 2N2 Рассчитаем количество вещества аммиака: n(NH3) = V(NH3)/Vm = 67,2/22,4 = 3 моль Перед NH3 стоит коэффициент 4, а перед N2 - 2. Следовательно количество вещества азота через количество вещества аммиака можно выразить следующим образом: n(N2) = n(NH3) ⋅ 2/4 = 3 ⋅ 2/4 = 1,5 моль V(N2) = n(N2) ⋅ Vm = 1,5 ⋅ 22,4 = 33,6 л. Задание №14 60 г сульфида алюминия обработали избытком водного раствора хлороводородной кислоты. Рассчитайте объем (в литрах при н.у.) газа, выделившегося в результате этой реакции. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 27 Пояснение: Уравнение реакции: Al2S3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2S↑ Рассчитаем количество вещества сульфида алюминия: n(Al2S3) = m(Al2S3)/M(Al2S3) = 60 / 150 = 0,4 моль, Перед Al2S3 коэффициент равный 1, а H2S - 3. Следовательно, количество вещества H2S через количество вещества Al2S3 можно выразить следующим образом: n(H2S) = n(Al2S3) ⋅ 3/1 = 0,4 ⋅ 3/1 = 1,2 моль Следовательно: V(H2S) = n(H2S) ⋅ Vm = 1,2 ⋅ 22,4 = 26,88 л ≈ 27 л Задание №15 Определите объем (в литрах при н.у.) водорода, который потребуется для восстановления 16 г оксида меди (II). Выход продукта считать 100%. (Запишите число с точностью до сотых.) Решение Ответ: 4,48 Пояснение: CuO + H2 t° > Cu + H2O Рассчитаем количество вещества оксида меди: n(CuO) = m(CuO)/M(CuO) = 16/80 = 0,2 моль, В уравнении реакции перед CuO и перед H2 стоят одинаковые коэффициенты. Это означает что равны и количества молей этих веществ: n(H2) = n(CuO) =0,2 моль Следовательно: V(H2) = n(H2) ⋅ Vm = 0,2 ⋅ 22,4 = 4,48 л [adsp-pro-3] Задание №16 При растворении оксида меди (II) в избытке серной кислоты образовалась соль массой 40 г. Масса оксида меди (II) равна _____г. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 20 Пояснение: Уравнение реакции: CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O Из уравнения реакции можно сделать вывод, что образовавшаяся соль это сульфат меди. Рассчитаем его количество вещества: n(CuSO4) = m(CuSO4)/M(CuSO4) = 40 / 160= 0,25 моль. В уравнении реакции перед оксидом меди и сульфатом меди стоят одинаковые коэффициенты. Это значит, что равны также их количества вещества, т.е.: n(CuO) = n(CuSO4) = 0,25 моль Следовательно, масса оксида меди равна: m(CuO) = n(CuO) ⋅ M(CuO) = 0,25 ⋅ 80 = 20 г. Задание №17 Какой объем (н.у.) газа образуется в результате взаимодействия угарного газа с 9 л (н.у.) кислорода? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 18 Пояснение: Уравнение реакции: 2CO + O2 → 2CO2 Рассчитаем количество вещества кислорода: n(O2) = V(O2) / Vm = 9 /22,4 = 0,402 моль Перед O2 стоит коэффициент 1, а перед СO2 - 2. Таким образом, количество вещества CO2 через количество вещества O2 можно выразить следующим образом: n(CO2) = n(O2) ⋅ 2/1 = 0,402 ⋅ 2 = 0,804 моль Следовательно: V(CO2) = n(CO2) ⋅ Vm = 0,804 ⋅ 22,4 = 18 л Задание №18 Какой объем (в литрах при н.у.) водорода можно получить при взаимодействии 0,25 моль магния с избытком разбавленной серной кислоты? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 5,6 Пояснение: Запишем уравнение реакции: Mg + H2SO4 = H2↑ + MgSO4 В уравнении реакции перед магнием и водородом стоят одинаковые коэффициенты. Это значит, что равны также их количества вещества, т.е.: n(H2) = n(Mg) = 0,25 моль Следовательно: V(H2) = n(H2) ⋅ Vm = 0,25 ⋅ 22,4 = 5,6 моль Задание №19 Определите массу (в граммах) этанола, необходимого для получения этилена объемом 5,6 л (н.у.). Выход продукта считать 100%. (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 11,5 Пояснение: Запишем уравнение реакции: C2H5OH H₂SO₄(конц.), t° > C2H4 + H2O Рассчитаем количество вещества этилена: n(C2H4) = V(C2H4) / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль В уравнении реакции перед C2H5OH и C2H4 стоят одинаковые коэффициенты. Это значит, что равны также и количества молей указанных веществ: n(C2H5OH) = n(C2H4) = 0,25 моль Следовательно: m(C2H5OH) = n(C2H5OH) ⋅ M(C2H5OH) = 0,25 ⋅ 46 = 11,5 г Задание №20 Какой объем (н.у.) углекислого газа образуется при горении 32 л (н.у.) этана в избытке кислорода? (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 64 Пояснение: Запишем уравнение реакции: 2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O Рассчитаем количество вещества этана: n(C2H6) = V(C2H6) / Vm = 32 / 22,4 = 1,429 моль В уравнении реакции перед C2H6 стоит коэффициент 2, а перед CO2 - 4. Это значит, что количество вещества CO2 через количество C2H6 можно следующим образом: n(CO2) = n(C2H6) ⋅ 4/2 = 2,858 моль V(CO2) = n(CO2) ⋅ Vm = 2,858 ⋅ 22,4 = 64 л [adsp-pro-3] Задание №21 В результате реакции алюминия с соляной кислотой выделилось 0,3 моль водорода. Какая масса хлороводорода потребовалась для реакции? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 21,9 Задание №22 Какова масса продукта, образовавшегося в результате окисления 0,6 моль оксида серы(IV) кислородом? Выход продукта считать равным 100%. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 48 Задание №23 Какая масса альдегида образуется при окислении 0,5 моль этанола оксидом меди(II)? Выход продукта считать равным 100%. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 22 Задание №24 Какова масса серебра, выделившегося в результате реакции окисления 0,2 моль уксусного альдегида избытком аммиачного раствора оксида серебра? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 43,2 Задание №25 Какая масса соли образуется в результате нейтрализации 1,2 моль уксусной кислоты раствором гидроксида кальция? (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 94,8 [adsp-pro-3] Задание №26 Какова масса меди, образовавшейся при окислении 23 г этанола оксидом меди(II)? Выход продукта считать равным 100%. (Запишите число с точностью до целых.) Решение Ответ: 32 Задание №27 Определите массу цинка, который вступает в реакцию с соляной кислотой для получения 2,24 л (н.у.) водорода. (Запишите число с точностью до десятых.) Решение Ответ: 6,5 [adsp-pro-10]
