ЗАДАНИЯ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 11 КЛАССА
ЗАДАНИЕ 1
Задание включает материал разделов органической химии «Азотсодержащие соединения» и «Кислородсодержащие соединения». Решение расчетных задач предполагает использование основных понятий химии: относительная атомная и молекулярная масса, молярная масса, моль, молярный объем, относительная плотность газа.
Примеры решения задач Пример 1. Используя известные вам свойства бензола и его производных, изобразите уравнениями реакций химические процессы, при помощи которых из бензола, используя другие неорганические и органические реактивы, можно получить кратчайшим путем этилбензоат и мета-аминобензойную кислоту.
Решение: 1) синтез толуола: 2) синтез бензойной кислоты: 3) синтез мета-аминобензойной кислоты:
4) синтез этилбензоата:
.
Пример 2. Анализ пробы диоксида углерода, имеющего примесь азота, показал, что в пробе содержится 24 (мас.) % углерода. Вычислите массовую долю азота (%), содержащегося в исследуемой пробе газа. Дано: w (С) = 24 % М (СО2) = 44 г/моль М (С) = 12 г/моль Найти: w (N2)
Решение: Проба состоит из оксида углерода (IV) СО2 и азота N2. Пусть масса пробы равна 100 г, тогда масса углерода составит 24 г, сделаем пересчет на оксид углерода (IV): 12 г С соответствует 44 г СО2, тогда 24 г С соответствует m г СО2, (г), следовательно, азота в пробе содержится: m (N2) = m (пробы) – m (CO2) = 100 – 88 = 12 (г). Тогда w (СО2) = 88 %, w (N2) = 12 % (так как масса пробы равна 100 г). Ответ: w (СО2) = 88 %, w (N2) = 12 %
Пример 3. Какой объем раствора серной кислоты (w = 60 %, r = 1,054 г/см3) можно получить из 1 т FeS2, если считать, что потерь в производстве не происходит? Дано: w (H2SO4) = 60 % r = 1,054 г/см3 m (FeS2) = 1 т = 1 × 106 г M (FeS2) = 120 г/моль M (H2SO4) = 98 г/моль Найти: V (p-pa H2SO4)
Решение: Запишем уравнения реакций стадий процесса получения серной кислоты: 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 (1) 2SO2 + O2 = 2SO3 (2) SO3 + H2O = H2SO4 (3) Вычислим количество вещества FeS2, вступившего в реакцию: (моль). Из уравнений реакций видно, что из 1 моль FeS2 можно получить 2 моль серной кислоты, т.е. n (H2SO4) = 2·8333,33 = 16666,7 (моль). Рассчитываем массу серной кислоты: m (H2SO4) = n × M = 16666,7 × 98 = 1633336,6 (г). Вычислим массу раствора серной кислоты, необходимого для реакции: (г). Тогда объем раствора серной кислоты равен: (мл) = 1810 (л). Ответ : V (p-pa H2SO4) = 1810 л.
Пример 4. Сплав алюминия с магнием массой 1,000 г растворили полностью в 20,00 мл 9 моль/л соляной кислоты; при этом выделилось 1,100 л водорода (н. у.). К полученному раствору добавили 200,0 мл раствора гидроксида натрия (плотность равна 1,280 г/см3) с массовой долей гидроксида натрия, равной 25,56 %. Где будет находиться алюминий – в растворе в виде диакватетрагидроксоалюминат-аниона [Al(OH)4(Н2O)2]- или в осадке в виде гидроксида алюминия?
Дано: m (сплава) = 1,000 г V (р-ра HCl) = 20,00 мл СМ = 9 моль/л V (H2) = 1,100 л V (р-ра NaOH) = 200,0 мл r = 1,280 г/см3 w (NaOH) = 25,56 % M (Al) = 27 г/моль M (Mg) = 24 г/моль M (NaOH) = 40 г/моль Найти: где будет находиться алюминий
Решение: Запишем уравнения протекающих реакций при растворении сплава в соляной кислоте: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑ (1) 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑ (2) Рассчитаем количество водорода, выделившееся в ходе реакций: (моль). Определим состав сплава. Пусть по реакции (1) выделилось у моль водорода, тогда по реакции (2) объем выделившегося водорода равен (0,049 - у) моль. Пусть в сплаве содержится x г алюминия, тогда масса магния равна (1 - x) г. Определим количества этих веществ в сплаве: моль, моль. Составим систему двух уравнений с двумя неизвестными. По уравнению (1) n (Mg) = n (H2), следовательно, . По уравнению (2) n (Al) = 2/3 n (H2), следовательно, . Решаем систему уравнений: ; ; ; . Рассчитаем число молей соляной кислоты, которое вступило в реакцию со сплавом: по уравнению (1) n (HCl)1 = 2n (H2)1 = 2∙у = 2∙0,0197 = 0,0394 (моль); по уравнению (2) n (HCl)2 = 2n (H2)2 = 2∙(0,049 - у) = 2∙(0,049 - 0,0197) = 0,0586 (моль); n (HCl)прор. = n (HCl)1 + n (HCl)2 = 0,0394 + 0,0586 = 0,098 (моль). Рассчитаем число молей соляной кислоты в исходном растворе: (моль). Рассчитаем число молей непрореагировавшей соляной кислоты: n (HCl)непрор. = n (HCl) – n (HCl)прор. = 0,18 - 0,098 = 0,082 (моль). Полученный раствор состоит из HCl, MgCl2, AlCl3 и воды. Запишем уравнения реакций, протекающих в полученном растворе после добавления раствора гидроксида натрия: HCl + NaOH = NaCl + H2O (3) MgCl2 + 2 NaOH = 2 NaCl + Mg(OH)2 (4) AlCl3 + 4NaOH + 2H2O = Na[Al(OH)4(H2O)2] + 3NaCl (5) или AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3 (6). Определим количество гидроксида натрия в исходном растворе: m (p-pa) = V × r = 200 × 1,28 = 256 (г); (г), вычислим количество вещества гидроксида натрия: (моль). Рассчитаем число молей гидроксида натрия, которое необходимо для протекания реакций (3) и (4): по уравнению (3) n (NaOH)3 = n (HCl)непрор. = 0,082 моль; по уравнению (4) n (NaOH)4 = 2n (MgCl2) = 2n (H2) = 2∙у = 2∙0,0197 = 0,0394 (моль); n (NaOH)3 + n (NaOH)4 = 0,082 + 0,0394 = 0,1214 (моль). Рассчитаем число молей гидроксида натрия, которое остается на протекание реакции с AlCl3: n (NaOH)5,6 = n (NaOH) - (n (NaOH)3 + n (NaOH)4) = 1,6358 - 0,1214 = 1,5144 (моль). Найдем соотношение количеств веществ NaOH и AlCl3. Рассчитаем количество вещества хлорида алюминия: n (AlCl3) = n (Al) = (моль). Соотношение количеств веществ равно: , следовательно, гидроксид натрия взят в избытке, поэтому будет протекать реакция (5), т.е. алюминий в растворе будет находиться в виде диакватетрагидроксоалюминат-аниона. Ответ: [Al(OH)4(H2O)2]-.
Пример 5. Свежеприготовленная смесь пропилового спирта и пропионовой кислоты может прореагировать со 100 мл 4,04 %-ного раствора гидрокарбоната натрия (плотность равна 1,04 г/см3). Выделившийся при этом газ занимает в 18 раз меньший объем, чем тот же газ, образующийся при полном сгорании такого же количества исходной смеси (объем газов измерен при одинаковых условиях). Вычислите массу и состав исходной смеси в процентах по массе.
Дано: смесь (СН3СН2СН2ОН + СН3СН2СООН) V (p-pa NaHCO3) = 100 мл w (NaOH) = 4,04 % r = 1,04 г/см3 M (Na2CO3) = 84 г/моль M (СН3СН2СН2ОН) = 60 г/моль М (СН3СН2СООН) = 74 г/моль Найти: m (смеси) w (СН3СН2СН2ОН) w (СН3СН2СООН)
Решение: Запишем уравнения реакций взаимодействия смеси пропилового спирта и пропионовой кислоты с раствором гидрокарбоната натрия: СН3СН2СН2ОН + NaHCO3 = СН3СН2СН2ОNa + H2O + CO2↑ (1) СН3СН2СООН + NaHCO3 ↛ реакция не протекает. Определим количество вещества гидрокарбоната натрия в исходном растворе: m (p-pa) = V × r = 100×1,04 = 104 (г); (г); (моль). моль. Вычислим массу спирта вступившего в реакцию. По реакции (1) n (CO2) = n (СН3СН2СН2ОН) = 0,05 моль; m (СН3СН2СН2ОН) = n ∙× M = 0,05 × 60 = 3 (г). Определим массу кислоты. Запишем реакции горения исходных веществ: 2С3Н8О + 9О2 = 6СО2 + 8Н2О (2) 2С3Н6О2 + 7О2 = 6СО2 + 6Н2О (3) По условию задачи , следовательно, V2 = 18V1, т.к. объемы газов измерены при одинаковых условиях, то n2 = 18n1 = 18 × 0,05 = 0,9 (моль). Из уравнения (2) следует, что n (CO2) = 3n (СН3СН2СН2ОН) = 3 × 0,05 = 0,15 (моль). Количество СО2, выделившееся по реакции (3), равно 0,9 - 0,15 = 0,75 (моль). Тогда количество вещества пропионовой кислоты равно: n (СН3СН2СН2СООН) = 1/3 n (CO2) = (моль), следовательно, m (СН3СН2СН2СООН) = n × M = 0,25 × 74 = 18,5 (г). Вычислим массу смеси: m (смеси) = m (СН3СН2СН2ОН) + m (СН3СН2СН2СООН) = 3 + 18,5 = 21,5 (г). Рассчитаем массовые доли веществ в смеси: %; %. Ответ: m (смеси) = 21,5 г; w (СН3СН2СН2ОН) = 13,95 %; w (СН3СН2СООН) = 86,05 %.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (277)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |