Как правильно рассчитать массу и массовую долю вещества в исходной смесии

Видео:ХИМИЯ С НУЛЯ — Как решать задачи по Химии на Массовую ДолюСкачать

Определение массы образовавшейся соли

Задача 282.
На нейтрализацию уксусной кислоты массой 120 г затрачено 50 г раствора гидроксида натрия с массовой долей вещества 40%. Определите массу образовавшейся соли.
Решение:
m_(p-pa) = 50 г;
m(CH₃COOH) = 120 г;
w%(NaOH) = 40% или 0,4;
M(NaOH) = 40 г/моль;
M(CH₃COOH) = 60 г/моль;
m(CH₃COONa) = 82 г/моль;
m(CH₃COONa) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + Н₂О.

Из уравнения реакции вытекает, что на образование 1 моль ацетата натрия затрачивается 1 моль гидроксида натрия и 1 моль уксусной кислоты, 
т.е. n(CH₃COONa) = n(CH₃COOH) = n(NaOH).

Рассчитаем количество уксусной кислоты, получим:

n(CH₃COOH) = m(CH₃COOH)/M(CH₃COOH) = 120/60 = 2 моль.

Рассчитаем количество гидроксида натрия, получим:

n(NaOH) = [w%(NaOH) ^. mp-pa)]/M(NaOH) = (0,4 — 50)/40 = 0,5 моль.

Таким образом, в избытке взята уксусная кислота, а в недостатке — гидроксид натрия (2 моль > 0,5 моль), поэтому расчет массы ацетата натрия будем вести по гидроксиду натрия.

Тогда

n(CH₃COONa) = n(NaOH) = 0,5 моль;
m(CH₃COONa) = n(CH₃COONa) ^.M(CH₃COONa) = 0,5 ^. 82 = 41 г.

Ответ: m(CH₃COONa) = 41 г.
 

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

Определение массовой доли нитрата калия в смеси

Задача 283.
Твёрдый нитрат калия массой 50,5 г нагревали до тех пор, пока не выделился кислород, способный полностью окислить гидроксид железа (2), находящийся в водном растворе так, что при растворении продукта в избытке соляной кислоты образовалось 260 г 25 %-го раствора соли. Определите массовую долю нитрата калия в твердой смеси после нагрева.
Решение:
m_(смеси) = 50,5 г;
m_(p-pa) = 260 г;
w%(FeCl₃) = 25%;
M(KNO₃) = 101 г/моль;
М(FeCl₃) = 162 г/моль;
w%(KNO₃) = ?
Уравнения химических процессов:

2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂;
4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃.
Fe(OH)₃ + 3HCl = FeCl₃ + 3H₂O.

Из уравнений вытекает, что 2 моль KNO₃ дают 1 моль О₂, 1 моль О₂ окисляет 4 моль Fe(OH)₂ с образованием 4 моль Fe(OH)₃, 1 моль Fe(OH)₃ образует 1 моль FeCl₃. Можно записать:

2n(KNO₃) = n(O₂) = 4n[Fe(OH)₂] = 4n[Fe(OH)_3] = 4n(FeCl₃).

После приведения всех членов равенства получим:

2n(FeCl₃) = n(KNO₃),  т.е. n(KNO₃) = 1/2n(FeCl₃).

1. Рассчитаем количество FeCl₃ в растворе, получим:

n(FeCl₃) = [m_(p-pa) ^. w%(FeCl₃)]/100%/М(FeCl₃) = (260 ^. 25%)/100%/160 = 0,4 моль.

2. Рассчитаем количество KNO₃, получим: 

(KNO₃ = 1/2n(FeCl₃) = 0,4/2 = 0,2 моль.

3. Рассчитаем массу KNO₃, получим:

m(KNO₃) = n(KNO₃) ^. M(KNO₃) = 0,2 ^. 101 = 20,2 г.

4. Рассчитаем массовую долю нитрата калия в смеси, получим:

w%(KNO₃) = [m(KNO₃)/m(смеси)]^.100% = (22,2/50,5)^.100% = 40%.

Ответ: w%(KNO₃) = 40%.
 

Определение состава исходной смеси

Задача 284.
При последовательном окислении смеси изомерных пропиловых спиртов массой 4,2 г оксидом меди (2) и аммиачным раствором оксида серебра получили 10,8 г Ag. Определите состав исходной смеси.
Решение:
m(смеси) = 4,2 г;
М(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 60 г/моль;
Ar(Ag) = 108 г/моль;
m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = ?
m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = ?
При окислении смеси изомерных пропиловых спиртов происходят процессы:
1) Первичные спирт пропанол-1 окисляются оксидом меди (2) при нагревании до альдегида, образуется пропаналь или пропионовый альдегид:

СН₃-СН₂-СН₂-ОН +  CuO  =   СН₃-СН₂-COH + Cu↓  +  H₂O.

2) Пропанол-2 окисляется оксидом меди (II) при нагревании до ацетона (пропанон):

2.CH₃-CH-CH₃ + CuO → CH₃-C=O + Cu↓ + H₂O.                     
          |                                |
          OH                            CH₃

Далее, при действии на смесь аммиачным раствором оксида серебра будет происходить реаакция с выделением металлического серебра — «реакция серебряного зеркала»:

СН₃-СН₂-COH + 2[Ag(NH₃)₂]OH = 2Ag + СН₃-СН₂-CONH₃ + 3NH₃ + H₂O

Из уравнения реакции вытекает, что из 1 моль СН₃-СН₂-COH образуется 2 моль Ag,

т.е. nСН₃-СН₂-COH = 1/2nAg = nСН₃-СН₂-СН₂-ОН.

Рассчитаем количество полученного серебра:

n(Ag) = m(Ag)/Ar(Ag) = 10,8/108 = 0,1 моль.

Тогда

n(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 1/2nAg = = 0,1/2 = 0,05 моль.

Рассчитаем массу пропанола-1 в смеси: 

m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = n(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) ^. М(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 0,05 моль ^. 60 г/моль = 3 г.

Рассчитаем массу пропанола-2 в смеси:

m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = m(смеси) — m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 4,2 — 3 = 1,2 г.

Ответ: m(СН₃-СН₂-СН₂-ОН) = 3 г; m[СН₃-СН(ОН)-СН₃] = 1,2 г.

Определение массы и массовые доли металлов в смеси.

Задача 285.
При растворении смеси цинка и железа массой 535,2 г в концентрированной серной кислоте, выделился газ (или смесь газов) объемом 120,96 л (при н.у.). Реакция протекает при нагревании. Определите массы цинка и железа и массовые доли (в %) металлов в смеси.
Решение:
Vm = 22,4 л/моль;
Ar(Zn) = 65,38 г/моль;
m_(смеси) = 535,2г
V(SO₂) = 120,96 л;
m(Zn) = ?
m(Fe) = ?
w%(Zn) = ?
w%(Fe) = ?
Железе концентрированной кислотой пассивируется, реакция не идет.
Уравнение реакции имеет вид:

Zn + 2H₂SO₄ = ZnSO₄ + 2H₂O + SO₂.

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль Zn требуется для выделения 1 моль SO₂, т.е. n(Zn) = n(SO₂).
1. Рассчитаем количество выделившегося SO₂, получим:

n(SO₂) = V(SO₂)/Vm = 120,96/22,4 = 5,4 моль.

2. Рассчитаем массу цинка в смеси, получим:

n(Zn) = n(SO₂) = 5,4 моль;
m(Zn) = n(Zn) ^.Ar(Zn) = 5,4 ^. 65,38 = 353,052 г.

3. Рассчитаем массу железа в смеси, получим:

m(Fe) = m(смеси) — m(Zn) = 535,2 — 353,052 = 182,148 г.

4. Рассчитаем массовые доли (в %) металлов в смеси, получим:

w%(Zn) = m(Zn)/m(смеси) = 353,052/535,2 = 0,66 или 66%
w%(Fe) = m(Fe)/m(смеси) = 182,148/535,2 = 0,34 или 34%.

Ответ: m(Zn) = 353,052 г; m(Fe) = 182,148 г; w%(Zn) = 66%; w%(Fe) = 34%.
 

Рассчет массовой долю кислоты в растворе,

Задача 286.
Рассчитайте массовую долю кислоты в растворе, полученном при смешении 95 мл воды и 10 г смеси оксида хрома(VI) и песка. Массовая доля песка в смеси 50%. Ответ укажите в процентах и округлите с точностью до десятых. Считайте, что в результате реакции образуется только хромовая кислота H₂CrO₄. 
Решение:
m(H₂O) = 95 г;
m_(смесь) = 10 г;
w%(CrO₃) = w%(SiO₂) = 50% или 0,5;
M(H₂O) = 18 г/моль;
М(H₂CrO₄) = 118 г/моль;
М(CrO₃) = 100 г/моль;
w%(H₂CrO₄) = ?
Рассчитаем массу CrO₃, получим:

m(CrO₃) = m_(смесь) ^. w%(CrO₃) = 10 ^. 0,5 = 5 г.

Рассчитаем количество CrO3, получим:

n(CrO₃) = m(CrO₃)/М(CrO₃) = 5/100 = 0,05 моль.

Уравнение реакции имеет вид:

CrO₃ + H₂O = H₂CrO₄.

Из уравнения вытекает, что на образование 1 моль H₂CrO₄ затрачивается 1 моль CrO₃ и 1 моль Н₂О,
т.е. n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) = n(H₂O). 

Тогда

n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) =  0,05 моль.

Рассчитаем массу H₂CrO₄, получим:

m(H₂CrO₄) = n(H₂CrO₄) ^. М(H₂CrO₄) = 0,05 ^. 118 = 5,9 г.

Так как n(H₂CrO₄) = n(CrO₃) = n(H₂O), то масса полученного раствора равна массе воды и массе оксида хрома(VI):

m_(р-ра) = m(H₂O) + m(CrO₃) = 95 + 5 = 100 г.

Тогда

w%(H₂CrO₄) = [m(H₂CrO₄) ^. 100%]/m_(р-ра) = (5,9 ^. 100%)/100 = 5,9%.

Ответ: 5,9%.