Дано:
n₁(HCI)=0,45моль
Vm=22,4л./моль
m(K₂CO₃)-? V(CO₂)-?
1. K₂CO₃+2HCI=2KCI+CO₂+H₂O
по уравнению реакции:
n(HCI)=2моль n(K₂CO₃)=1моль n(CO₂)=1моль
по условию задачи:
n₁(HCI)=0,45моль n₁(K₂CO₃)=0,23моль n₁(CO₂)=0,23моль
3. Определим молярную массу карбоната калия и его массу количеством вещества 0,23моль:
M(K₂CO₃)=39x2+12+48=138г./моль
m(K₂CO₃)=n₁(K₂CO₃)xM(K₂CO₃)
m(K₂CO₃)=0,23мольx138г./моль=31,74г.
4. Определим объем оксида углерода(IV) количеством вещества 0,23моль:
V(CO₂)=n₁(CO₂)xVm
V(CO₂)=0,23мольx22,4л./моль=5,2л.
5. ответ: при нейтрализации 0,45 моль соляной кислоты карбонатом калия потребуется 31,74г. карбоната калия и образуется 5,2л. газа оксида углерода(IV).
1. при рентгеноскопическом исследовании организма человека применяют так называемые рентгеноконтрастные вещества. так, перед просвечиванием желудка пациенту выпить суспензию труднорастворимого сульфата бария, не пропускающего рентгеновское излучение. какие количества оксида бария и серной кислоты потребуются для получения 100 сульфата бария?
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
bao + h2so4 = baso4 + h2o
m(baso4) = 100 г; m(baso4) = 233 г/моль
n(bao) = ?
n(h2so4) = ?
в соответствии с коэффициентами уравнения реакции, которые в нашем случае все равны 1, для получения заданного количества baso4 требуются:
n(bao) = n(baso4) = m(baso4) / m(baso4) = 100 : 233
[г : (г/моль)] = 0,43 моль
n(h2so4) = n(baso4) = m(baso4) / m(baso4) = 100 : 233
[г : (г/моль)] = 0,43 моль
ответ. для получения 100 г сульфата бария требуются 0,43 моль оксида бария и 0,43 моль серной кислоты.
2. прежде чем вылить в канализацию жидкие отходы лабораторных работ, содержащие соляную кислоту, полагается их нейтрализовать щелочью (например, гидроксидом натрия) или содой (карбонатом натрия). определите массы naoh и na2co3, необходимые для нейтрализации отходов, содержащих 0,45 моль hcl. какой объем газа (при н.у.) выделится при нейтрализации указанного количества отходов содой?
решение. запишем уравнения реакций и условия в формульном виде:
(1) hcl + naoh = nacl + h2o
(2) 2hcl + na2co3 = 2nacl + h2o + co2
n(hcl) = 0,45 моль; m(naoh) = 40 г/моль;
m(na2co3) = 106 г/моль; vm = 22,4 л/моль (н.у.)
n(naoh) = ? m(naoh) = ?
n(na2co3) = ? m(na2co3) = ?
v(co2) = ? (н.у.)
для нейтрализации заданного количества hcl в соответствии с уравнениями реакций (1) и (2) требуется:
n(naoh) = n(hcl) = 0,45 моль;
m(naoh) = n(naoh) . m(naoh) = 0,45 . 40
[моль . г/моль] = 18 г
n(na2co3) = n(hcl) / 2 = 0,45 : 2 [моль] = 0,225 моль;
m(na2co3) = n(na2co3) / m(na2co3) = 0,225 . 106
[моль . г/моль] = 23,85 г
для расчета объема углекислого газа, выделившегося при нейтрализации по реакции (2), дополнительно используется уравнение, связывающие между собой количество газообразного вещества, его объем и молярный объем:
n(co2) = n(hcl) / 2 = 0,45 : 2 [моль] = 0,225 моль;
v(co2) = n(co2) . vm = 0,225 . 22,4 [моль . л/моль] = 5,04 л
ответ. 18 г naoh; 23,85 г na2co3; 5,04 л co2
3. антуан-лоран лавуазье открыл природу горения различных веществ в кислороде после своего знаменитого двенадцатидневного опыта. в этом опыте он сначала длительное время нагревал в запаянной реторте навеску ртути, а позже (и при более высокой температуре) - образовавшийся на первом этапе опыта оксид ртути(ii). при этом выделялся кислород, и лавуазье стал вместе с джозефом пристли и карлом шееле первооткрывателем этого важнейшего элемента. рассчитайте количество и объем кислорода (при н. собранный при разложении 108,5 г hgo.
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
2hgo = 2hg + o2
m(hgo) = 108,5 г; m(hgo) = 217 г/моль
vm = 22,4 л/моль (н.у.)
v(o2) = ? (н.у.)
количество кислорода n(o2), который выделяется при разложении оксида ртути(ii), составляет:
n(o2) = 1/2 n(hgo) = 1/2 m(hgo) / m(hgo) = 108,5 / (217 . 2}
[г : (г/моль)] = 0,25 моль,
а его объем при н.у. - v(o2) = n(o2) . vm = 0,25 . 22,4
[моль . л/моль] = 5,6 л
ответ. 0,25 моль, или 5,6 л (при н.у.) кислорода.
4. важнейшая проблема в промышленном производстве удобрений - получение так называемого "связанного азота". в настоящее время ее решают путем синтеза аммиака из азота и водорода. какой объем аммиака (при н.у.) можно получить в этом процессе, если объем исходного водорода равен 300 л, а практический выход (z) - 43 %?
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
n2 + 3h2 = 2nh3
v(h2) = 300 л; z(nh3) = 43% = 0,43
v(nh3) = ? (н.у.)
объем аммиака v(nh3), который можно получить в соответствии с условием , составляет:
v(nh3)практ = v(nh3)теор . z(nh3) = 2/3 . v(h2) . z(nh3) =
= 2/3 . 300 . 0,45 [л] = 86 л