Определение массы и процентного содержания вещества в образце заданной массы

Задача 368.
Определите массовую долю вещества в образце заданной массы, если известна концентрация и объем затраченного титранта. Определяемое вещество: гидроксид натрия. Концентрация и затраченный объем титранта: 50 мл 0,2 М раствора НСl. Масса образца: 0,5 г.
Решение:
М(NaOH) = 40 г/моль;
a(NaOH) = 0,5 г;
Cм(HCl) = 0,2 М;
V(HCl) = 50 мл;
w%(NaOH) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O.

Из уравнения реакции вытекает, что 1 моль гидроксида натрия реагирует с 1 моль соляной кислоты, т.е. n(NaOH) = n(HCl).

Тогда

n(NaOH) = n(HCl) =  (50 ^. 0,2)/1000 = 0,01 моль.

Видео:ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать

Отсюда

m(NaOH) = n(NaOH) ^. M(NaOH) = (0,01 ^. 40) = 0,4 г.

Тогда

w%(NaOH) = [m(NaOH) ^. 100%]/[а(NaOH)] =
= (0,4 ^. 100%)/0,5 = 80%.

Ответ: w%(NaOH) = 80%.

Задача 369.
Навеску соли массой x растворили в воде массой 150 г. При этом образовался раствор с массовой долей 9,64%. Найти массу соли.
Решение:
m(Н₂О) = 150 г;
w%(В) = 9,64% = 0,0964;
m_(соль) = ?
Обозначим массу навески соли через «х«. Тогда масса раствора составит «(150 + х)». Для рассчета массы соли используем формулу расчета массовой доли вещества w% = m(B)/m(p-pa), где

w%(В) — массовая доля вещества, %; m(B) — масса растворенного вещества, г;  m_(p-pa) — масса раствора.
Рассчитаем х, получим:

w% = m(B)/m(p-pa);
0,0964 = = х/(150 + х);
х = 0,0964(150 + х);
х = 14,46 + 0,0964х;
х — 0,0964х = 14,46;
х = 14,46/0,9036 = 16 г.

Ответ: m(соль) = 16 г.
 

Задача 370.
Определить процентное содержание железа в железной руде, если после растворения навески 2,9500г в 250 мл кислоты на титрование 20,00 мл раствора соли железа затрачено 18,40 мл раствора перманганата калия (T(KMnO₄) = 0,002850 г/мл).
Решение:
V(KMnO₄) = 158 г/моль;
V(KMnO₄) = 18,40 мл;
T(KMnO₄) = 0,002850 г/мл;
Vk = 250 мл;
Vа = 18,40 мл;
Мэ(KMnO₄) = М(KMnO₄) ∙ ƒэкв = 158 ∙ 1/5 = 31,6 г/моль.
w%(Fe) = ?
Для определения Fe²⁺ титрование проводят в кислой среде:

Видео:Молярная масса. 8 класс.Скачать

MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5Fe²⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O + 5Fe³⁺

Полуреакция восстановленияя перманганат-ионов:

MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e = Mn²⁺ + 4H₂O ,
ƒ_экв.(KMnO₄)=1/5.

Полуреакция окисления Fe²⁺:

Fe²⁺ − 1e = Fe³⁺ ,
ƒ_экв.(Fe²⁺) = 1,
Мэ(Fe²⁺) = М(Fe²⁺) = М(Fe)

Прямое титрование рассчитаем по формуле:

m(Fe) = Т(KMnO₄) ∙ V(KMnO₄) ∙ М(Fe) ∙ (Vk/Va)/Мэ(KMnO₄) =
= 0,002850 г/мл ∙ 18,40 мл ∙ 55,85 г/моль ∙ (250 мл/20 мл) ∙ 1/31,6 = 1,1569 г.
w%(Fe) = m(Fe)/m(руды) = 1,1569 г/2,9500 г = 0,39215 (39,2%).

Ответ: w%(Fe) = 39,2%.

Задача 371.
Образец фосфорита массой 50 г обработали избытком сульфатной кислоты. Образовался твердый остаток массой 52,64 г. Вычислить, сколько массовых долей примесей в данном образце фосфорита.
Решение:
ЗСа₃(РО₄)₂ ^. СаСО₃ ^. Са(ОН, F)₂ — общая формула фосфорита¹;
М[Са₃(РО₄)₂] = 310 г/моль;
M(CaSO₄) = 136 г/моль;
m_{(фосфорит)} = 50 г;
m_{(осадок)} = 52,64 г;
w%(примеси) = ?
Основным фосфорным веществом, входящим в состав фосфорита1, является ортофосфаат каальция (трикальцийфосфат) с химической формулой Ca₃(PO₄)₂.

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

Фосфат кальция легко вступает в реакцию с сильными кислотами: 

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2H₃PO₄. 

Из уравнения реакции вытекает, что из 1 моля ортофосфата кальция и 3 молей серной кислоты образуется 3 моль сульфата кальция (осадок), 

т.е. n[Са₃(РО₄)₂] = 1/3n(CaSO₄);
n(CaSO₄) = m_{(осадок)}/М(CaSO₄) = 52,64/136 = 0,387 моль.

Тогда

n[Са₃(РО₄)₂] = 1/3n(CaSO₄) = 0,387/3 = 0,129 моль.

Рассчитаем массу ортофосфата кальция:

m[Са₃(РО₄)₂] = n[Са₃(РО₄)₂] ^. М[Са₃(РО₄)₂] =
= 0,129 ^. 310 = 39,99 г ≈ 40 г.

Видео:Определение массовых долей элементов в соединениях. 8 класс.Скачать

Рассчиттаем массовую долю примесей в фосфорите:

w%_{(примеси)} =  {m_{(фосфорит)} = m[Са₃(РО₄)₂]}/m_{(фосфорит)} =
= (50 — 40)|50 = 0,2 или 20%.

Ответ: w%(примеси) = 20%.

Задача 372.
Образец кальция нагрели с избытком белого фосфора, полученное соединение растворили в 200 мл воды. Для полного окисления газообразного продукта реакции потребовалось 3,36 л кислорода (н.у.). Найдите массу (г) образца кальция.
Решение:
М(Р) = 31 г/моль;
Vm = 22,4 л/моль;
V(H₂O) = 200 мл;
V(О₂) = 3,36 л;
m(Ca) = ?
Уравнения процессов будут иметь вид:

1.3Ca + 2P = Ca₃P₂;
2. Ca₃P₂ + 6H₂O = 3Ca(OH)₂ + 2PH₃;
3. PH₃    +   2O₂  →   H₃PO₄.

Теперь, сложив уравнения реакций первых трех процессов, получим суммарное уравнение:

3Са + 2Р + 6Н2О + 2О₂ = Са(ОН)2 + Н₃РО₄ + РН₃.

Из суммарного уравнения процессов вытекает, что на осуществление всех реакций затрачивается 3 моль кальция и 2 моль кислорода, т.е. 3n(Ca) = 2n(O₂) или n(Ca) = 3/2n(O₂).
Рассчитаем количество кислорода, требуемого для окисления газообразного продукта реакции, получим:

n(O₂) = V(O₂)/Vm = 3,36/22,4 = 0,15 моль.

Видео:МОЛЯРНАЯ МАССА ХИМИЯ // Урок Химии 8 класс: Относительная Молекулярная МассаСкачать

Тогда

n(Ca) = 3/2n(O₂) = 3/20,15 = 0,225 моль.

Рассчитаем массу кальция, получим:

m(Ca) = n(Ca) ^. M(Ca) = 0,225 ^. 31 = 6,975 г.

Ответ: m(Ca) = 6,975 г.
 

Задача 373.
Определите массу фторида натрия, которую можно получить при спекании флюорита массой 21,7 г, если содержание в нём фторида кальция 90%, а выход продукта в реакции 89%.
Решение:
M(CaF₂) = 78,07 г/ моль;
M(NaF) = 41,99 г/ моль;
m(флюорит) = 21,7 г;
w%(CaF₂) = 90% или 0,9;
h(NaF) = 89% или 0,89;
m(NaF) = ?
Уравнение реакции имеет вид:

CaF₂ + SiO₂ + Na₂CO₃ = 2NaF + CaSO₃ + CO₂.

Из уравнения реакции вытекает, что из 1 моль фторида кальция получается 2 моль фторида натрия, т.е. n(NaF) = 2n(СaF₂).
Рассчитаем количество фторида кальция, получим:

n(CaF₂) = [m_{(флюорит)} ^. w%(CaF₂)]/M(CaF₂) =
= (21,7 ^. 0,9)/78,07 = 0,25 моль.

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

Тогда

n(NaF) = 2n(СaF2) = 2 ^. 0,25 = 0,5 моль.

Рассчитаем массу фторида натрия, получим:

m(NaF) = n(NaF) ^. M(NaF) ^. h(NaF) =
= 0,5 ^. 41,99 ^. 0,89 = 18,69 г.

Ответ: m(NaF) = 18,69 г.

Комментарии:
¹Фосфорит —  осадочная горная порода, содержащая в своем составе фосфат кальция [Ca₃(PO₄)₂]. Общая формула фосфорита имеет вид: ЗСа₃(РО₄)₂ • СаСО₃ • Са(ОН, F)₂.