Решение расчетных задач по общей химии

Задача 226.
Напишите уравнения реакций следующих химических превращений:
Сu → CuS → СuО → CuSO₄ → Сu(ОН)₂ → СuО → Сu.
Решение:
Cu + S = CuS;
2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂;
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O;
CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH₂ + Na₂SO₄;
Cu(OH₂ = CuO + H₂O;
CuO + H₂ = Cu + H₂O.
 

Задача 227.
Определите массу серной кислоты, которую можно получить из 1000 кг пирита если суммарный выход продуктов всех реакций составляет 70%
Решение:
w% = 70% или 0,7;
M (FeS₂) = 120 г/моль;
M (H₂SO₄) = 98 г/моль.
Уравнения реакций процесса получения серной кислоты из пирита¹:

4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂ + Q;
2SO₂ + O₂ ↔ 2SO₃ + Q;
8SO₃ + 8H₂O → 8H₂SO₄.

Запишем суммарное уравнение реакции:

4FeS₂ + 15O₂ + 8H₂O → 2Fe₂O₃ + 8H₂SO₄.

Надо понимать то, что если образование продукта, массу которого необходимо определить, идет через ряд промежуточных стадий, то в таких случаях для расчета составляем стехиометрическую схему, которая включает исходный и конечный продукты с учетом их стехиометрических коэффициентов.

Видео:Решение задач по общей химии | Химия ЦТ, ЕГЭСкачать

Из уравнений реакций процесса получения серной кислоты из пирита, вытекает, что вся содержащаяся в пирите (FeS₂) сера расходуется на образование серной кислоты (H₂SO₄). Из суммарного уравнения реакции следует, что из 1 моль пирита (FeS₂) образуется 2 моль серной кислоты (H₂SO₄), что позволяет составить схему стехиометрического процесса: 

FeS₂ → 2H₂SO₄ 

Рассчитаем массу серной кислоты, составив пропорцию по стехиометрической схемы процесса, получим:

120 кг FeS₂  ——   (2 ^. 98 кг H₂SO₄ 
1000 кг FeS₂ ——-  х 
х = [1000 (2 ^. 98)]/120 = 1633,3 кг H₂SO₄.
m_теорет.(H₂SO₄) = 1633,3 кг.

Рассчитаем массу серной кислоты по практическому выходу, получим:

m_практ.(H₂SO₄) = m_{теорет.}(H₂SO₄) ^. w%  = 1633,3 кг ^. 0,7 = 1143,3 кг.

Ответ: m_практ.(H₂SO₄) = 1143,3 кг.
 

Задача 228.
Закончите уравнения следующих химических реакций:
1)H₂ + Cl₂ →…
2)MgO + H₂SO₄ →…
3)Al + CuCl₂ →…
4)BaCl₂ + ZnSO₄ →…
Укажите окислительно-восстановительные реакции, укажите окислитель и восстановитель, процессы окисления и восстановления.
Решение:
а) H2 + Cl2 → 2HCl (гомогенная, ОВР).  
2H⁰ — 2e- → 2H⁺ (окисление)
2Cl⁰ + 2e- → 2Cl-¹ (восстановле́ние). 
Н₂— восстановитель, Cl₂ — окислитель.

б) MgO + H₂SO4 → MgSO₄ + H2 (гетерогенная, не ОВР).

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Химия ПростоСкачать

в) 2Al + 3CuSO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3Cu (гетерогенная реакция, ОВР). 
3|Cu²⁺  +  2е → Cu⁰ (восстановле́ние)
2|Al⁰ — 3е  → Al^3- (окисление)

г) BaCl + ZnSO₄ → ZnCl₂ + BaSO₄ (гетерогенная, не ОВР).
 

Задача 229.
1) Вычислите объём (н.у.) газа, выделяющегося при действии соляной кислоты на 10 г сульфида алюминия, содержащего 15% примесей. 2) Вычислите объём хлора (н.у.), который необходим для образования из железа хлорида железа (III) массой 65 г, если выход хлорида железа (III) составляет 60% от теоретически возможного.
Решение:
№1. 
Уравнен е реакции имеет вид:

6HCl + Al₂S₃ → 2AlCl₃ + 3H₂S

Из уравненя реакции вытекает, что при взаимодействии 1 моля сульфида алюминия выделяется 3 моль сероводорода, т.е. 3n(H₂S) = n(Al₂S₃).

Вычислим массу сульфида алюминия, получим:

m(Al₂S₃) = 10 ^. 0,85 = 8,5 г.

Рассчитаем количество сульфида алюминия, получим:

n(Al₂S₃) 8,5/150 = 0,0567 моль.

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Так как n(Al₂S₃) = 3n(H₂S), то количество выделившегося сероводорода рассчитаем так:

n(H₂S) = 0,0567 ^. 3 = 0,17 моль.

Вычислим объем выделившегося сероводорода, получим:

V(H₂S) = 0,17 ^. 22,4 = 3,808 л.

Ответ: V(H₂S) =3,808 л.

№2. 
Уравнен е реакции имеет вид:

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Из уравненя реакции вытекает, что для образования 2 моль FeCl₃ требуется 3 моль хлора, т.е. 3n(Cl₂) = 2n(FeCl₃).

Видео:Решение расчетных задач по неорганической химии. Часть 1Скачать

Вычислим массу сульфида алюминия, получим:

Рассчитаем теоретическую массу FeCl₃, получим:

m_(теор.)(FeCl₃) = 65/0,6 = 108,3 г.

Рассчитаем теоретическое количество FeCl₃, получим:

n_(теор.) (FeCl₃) = 108,3/162,5 = 0,6 моль.

Так как 3n(Cl₂) = 2n(FeCl₃), то 

n(Cl₂) = 0,6 ^. 3/2 = 0,9 моль.

V(Cl₂) = 0,9 ^. 22,4 = 20,16 л.
 

Задача 230.
Определить элемент, последний по порядку заполнения, электрон которого характеризуется следующими значениями квантовых чисел. Представьте электронную формулу в порядке заполнения орбиталей выбранного элемента. n = 4, l = 1, m_l = 0, m_s = -1/2.
Решение:
Главное квантовое число (n) характеризует энергию электрона в атоме и размер электронной орбитали. Оно соответствует также номеру электронного слоя, на котором находится электрон. Значит, последний электрон в атоме элемента находится на 4 электронном слое, так как n = 4.
Побочное (орбитальное) квантовое число (l) характеризует различное энергетическое состояние электронов на данном уровне, форму орбитали, орбитальный момент импульса электрона. При l = 1 (p-орбиталь) электронное облако имеет форму гантели. Значит, электрон находится на р-орбитали, так как n = 4, l = 1, то электрон находится на 4р-орбитали.
Магнитное квантовое число (m_l) характеризует ориентацию орбитали в пространстве, а также определяет величину проекции орбитального момента импульса на ось Z. m_l принимает значения от +l до — l, включая 0. Общее число значений m_l равно числу орбитальных ячеек в данной электронной оболочке, р-орбиталь содержит три орбитальные ячейки, поэтому три значения mi для р-орбитали (+1, 0 -1). Так как m_i = 0, то гантелеобразная орбиталь данного электрона ориентирована в пространстве вертикально.
Магнитное спиновое квантовое число (m_s) характеризует проекцию собственного момента импульса электрона на ось Z и принимает значения +1/2 и –1/2, при значении +1/2 электронное облако вращается по часовой стрелке вокруг своей оси, при –1/2 — вращается против часовой стрелки. Так как в нашем примере ms = -1/2, то электронное облако последнего электрона вращается против часовой стрелки.

Видео:Вся практика по общей химии за 6 часов для ЕГЭ| Екатерина СтрогановаСкачать

Тогда

Квантовым числам n = 4, l = 1, m_l = 0, m_s =-1/2 последнего по порядку заполнения электрона атома, соответствует атому брома:

₊₃₅Br …4s²4р⁵.

Бром – 35 элемент периодической таблицы Электронная формула брома имеет вид:
 
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵.

Валентные электроны находятся на 4s и 4р подуровнях — это 4s² и 4p⁵. Действительно, бром имеет максимальную валентность (7), поэтому расположен в седьмой группе таблицы Д.И. Менделеева.
 

Задача 231.
Нитрат ртути (II) массой 200 г разложили при 500 градусах в фарфоровом тигле. Рассчитайте массу твердого остатка, оставшегося после нагревания.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Hg(NO₃)₂ = Hg + 2NO₂ + O₂

Из уравнения реакции вытекает, что при разложении 1 моль нитрата ртути (II), образуется 1 моль ртути, 

Рассчитаем количество  нитрата ртути (II), получим: 

Видео:Расчеты по уравнениям химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

n[Hg (NO₃)₂]  = 200/324,3 = 0,617 моль Hg (NO₃)₂.

Рассчитаем массу  ртути , получим:

n(Hg) = 0,617 моль;
m(Hg) =  n(Hg) ^.  М(Hg) 0,617 ^. 200,6  = 123,7 г.

Рассчитайте массу твердого остатка, оставшегося после нагревания, получим:

m_{(остаток)} = n[Hg (NO₃)₂] — m(Hg) = 200 — 123,7 = 76,3 г.

Ответ: m_{(остаток)} = 76,3 г.

¹Через измельченный пирит пропустим водород при нагревании, тем самым получим чистое железо и сероводород: 
FeS₂ + 2H₂   ⟶ 2Fe + H₂S↑.
Образовавшийся сероводород пропустим через азотную кислоту, тем самым получим серную кислоту: 
H₂S + HNO₃ ⟶ H₂SO₄ + NO₂↑ + H₂O.