Определите состав смеси стружек двух металлов

Обновлено: 12.05.2024

Задачи на смеси и сплавы — очень частый вид задач на ЕГЭ по химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет.

О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

Типичные заблуждения и ошибки при решении задач на смеси.

Попытка записать оба вещества в одну реакцию.Вот одна из распространенных ошибок:
«Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»Многие выпускники пишут уравнение реакции так:

Часто в таких задачах используется реакция металлов с кислотами. Для решения таких задач надо точно знать, какие металлы с какими кислотами взаимодействуют, а какие — нет.

Необходимые теоретические сведения.

Способы выражения состава смесей.

где
– "омега", массовая доля компонента в смеси,
– масса компонента,
– масса смеси

Электрохимический ряд напряжений металлов.

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

Реакции металлов с кислотами.

С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты (кроме азотной и концентрированной серной, взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы, в электрохимическом ряду напряжений находящиеся до (левее) водорода.
При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, кобальт), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это .
Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой — к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество.

Продукты восстановления азотной кислоты.

Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота

Продукты восстановления серной кислоты.

Реакции металлов с водой и со щелочами.

В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы ( ), а также металлы IIA группы: . При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.
В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк и олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.

Внимание! Многие ошибки в решении задач ЕГЭ по химии связаны с тем, что школьники плохо владеют математикой. Специально для вас - материал о том, как решать задачи на проценты, сплавы и смеси.

Примеры решения задач.

Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют с соляной кислотой:

Пример 1. При действии на смесь меди и железа массой 20 г избытком соляной кислоты выделилось 5,6 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.

В первом примере медь не реагирует с соляной кислотой, то есть водород выделяется при реакции кислоты с железом. Таким образом, зная объём водорода, мы сразу сможем найти количество и массу железа. И, соответственно, массовые доли веществ в смеси.

Решение примера 1.

Находим количество водорода: моль.
По уравнению реакции:

Количество железа тоже 0,25 моль. Можно найти его массу:

Пример 2. При действии на смесь алюминия и железа массой 11 г избытком соляной кислоты выделилось 8,96 л газа (н.у.). Определить массовые доли металлов в смеси.

Во втором примере в реакцию вступают оба металла. Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью очень простой системы уравнений, приняв за — число моль одного из металлов, а за — количество вещества второго.

Решение примера 2.

Находим количество водорода: моль.
Пусть количество алюминия — моль, а железа моль. Тогда можно выразить через и количество выделившегося водорода:

а масса всей смеси

Пример 3. 16 г смеси цинка, алюминия и меди обработали избытком раствора соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 л газа (н.у.) и не растворилось 5 г вещества. Определить массовые доли металлов в смеси.

В третьем примере два металла реагируют, а третий металл (медь) не вступает в реакцию. Поэтому остаток 5 г — это масса меди. Количества остальных двух металлов — цинка и алюминия (учтите, что их общая масса 16 − 5 = 11 г) можно найти с помощью системы уравнений, как в примере №2.

Следующие три примера задач (№4, 5, 6) содержат реакции металлов с азотной и серной кислотами. Главное в таких задачах — правильно определить, какой металл будет растворяться в ней, а какой не будет.

Пример 4. На смесь железа, алюминия и меди подействовали избытком холодной концентрированной серной кислоты. При этом часть смеси растворилась, и выделилось 5,6 л газа (н.у.). Оставшуюся смесь обработали избытком раствора едкого натра. Выделилось 3,36 л газа и осталось 3 г не растворившегося остатка. Определить массу и состав исходной смеси металлов.

Со щелочью реагирует только алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить бериллий).

Решение примера 4.

С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число моль газа: моль

Так как мольное соотношение меди и сернистого газа , то меди тоже моль.
Можно найти массу меди:

Ты нашел то, что искал? Поделись с друзьями!

Пример 5. 21,1 г смеси цинка и алюминия растворили в 565 мл раствора азотной кислоты, содержащего 20 мас. % НNО₃ и имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912 л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах. (РХТУ)

В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

Решение примера 5.

Определяем количество вещества газа: моль.
Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной :

Решать эту систему удобно, домножив первое уравнение на 90 и вычитая первое уравнение их второго.

Проверим массу смеси:

т.е. кислота была в избытке и можно вычислить её остаток в растворе:

нитрат цинка в количестве моль:

нитрат алюминия в количестве моль:

избыток азотной кислоты в количестве моль:

Тогда для нашей задачи:

= масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота

Пример 6. При обработке г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось л газа (н.у.), а при действии на эту смесь такой же массы избытка хлороводородной кислоты — л газа (н.у.). Определите состав исходной смеси. (РХТУ)

При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт , а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует с медью.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Несложные задачи с двумя компонентами смеси.

1-1. Смесь меди и алюминия массой г обработали -ным раствором азотной кислоты, при этом выделилось л газа (н. у.). Определить массовую долю алюминия в смеси.

1-2. Смесь меди и цинка массой г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделилось л газа (н.y.). Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-3. Смесь магния и оксида магния массой г обработали достаточным количеством разбавленной серной кислоты. При этом выделилось л газа (н.у.). Найти массовую долю магния в смеси.

1-4. Смесь цинка и оксида цинка массой г растворили в разбавленной серной кислоте. Получили сульфат цинка массой г. Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-5. При действии смеси порошков железа и цинка массой г на избыток раствора хлорида меди (II) образовалось г меди. Определите состав исходной смеси.

1-6. Какая масса -ного раствора соляной кислоты потребуется для полного растворения г смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объемом л (н.у.)?

1-7. При растворении в разбавленной азотной кислоте г смеси железа и меди выделяется оксид азота (II) объемом л (н.у.). Определите состав исходной смеси.

1-8. При растворении г смеси железных и алюминиевых опилок в -ном растворе соляной кислоты ( г/мл) выделилось л водорода (н.у.). Найдите массовые доли металлов в смеси и определите объем израсходованной соляной кислоты.

2. Задачи более сложные.

2-1. Смесь кальция и алюминия массой г прокалили без доступа воздуха с избытком порошка графита. Продукт реакции обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделилось л газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

2-2. Для растворения г сплава магния с алюминием использовано мл -ного раствора серной кислоты ( г/мл). Избыток кислоты вступил в реакцию с мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией моль/л. Определите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося при растворения сплава.

2-3. При растворении г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.

2-4. При взаимодействии железа массой г с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой г. Вычислите массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

2-5. Чему была равна массовая доля калия в его смеси с литием, если в результате обработки этой смеси избытком хлора образовалась смесь, в которой массовая доля хлорида калия составила ?

2-6. После обработки избытком брома смеси калия и магния общей массой г масса полученной смеси твердых веществ оказалась равной г. Эту смесь обработали избытком раствора гидроксида натрия, после чего осадок отделили и прокалили до постоянной массы. Вычислите массу полученного при этом остатка.

2-7. Смесь лития и натрия общей массой г окислили избытком кислорода, всего было израсходовано л (н.у.). Полученную смесь растворили в г -го раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

2-8. Сплав алюминия с серебром обработали избытком концентрированного раствора азотной кислоты, остаток растворили в уксусной кислоте. Объемы газов, выделившихся в обеих реакциях измеренные при одинаковых условиях, оказались равными между собой. Вычислите массовые доли металлов в сплаве.

3. Три металла и сложные задачи.

3-1. При обработке г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось л газа. Такой же объем газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у.). Определите состав исходной смеси в массовых процентах.

3-2. г смеси железа, меди и алюминия, взаимодействуя с избытком разбавленной серной кислоты, выделяет л водорода (н.у.). Определите состав смеси в массовых процентах, если для хлорирования такой же навески смеси требуется л хлора (н.у.).

3-3. Железные, цинковые и алюминиевые опилки смешаны в мольном отношении (в порядке перечисления). г такой смеси обработали избытком хлора. Полученную смесь хлоридов растворили в мл воды. Определить концентрации веществ в полученном растворе.

3-4. Сплав меди, железа и цинка массой г (массы всех компонентов равны) поместили в раствор соляной кислоты массой г. Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

3-5. г смеси, состоящей из кремния, алюминия и железа, обработали при нагревании избытком гидроксида натрия, при этом выделилось л газа (н.у.). При действии на такую массу смеси избытка соляной кислоты выделяется л газа (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси.

3-6. При обработке смеси цинка, меди и железа избытком концентрированного раствора щелочи выделился газ, а масса нерастворившегося остатка оказалась в раза меньше массы исходной смеси. Этот остаток обработали избытком соляной кислоты, объем выделившегося газа при этом оказался равным объему газа, выделившегося в первом случае (объемы измерялись при одинаковых условиях). Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

3-7. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов (в порядке перечисления). Какой минимальный объем воды может вступить в химическое взаимодействие с такой смесью массой г?

3-8. Смесь хрома, цинка и серебра общей массой г обработали разбавленной соляной кислотой, масса нерастворившегося остатка оказалась равной г. Раствор после отделения осадка обработали бромом в щелочной среде, а по окончании реакции обработали избытком нитрата бария. Масса образовавшегося осадка оказалась равной г. Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

Определите состав смеси стружек двух металлов

Здесь вы можете ознакомиться с сокращенным содержанием интересующей Вас книги (удалены все картинки, формулы, таблицы) либо скачать полную отсканированную версию в pdf или djvu формате. Подробности и информация для правообладателей здесь.

Синтезы органических реактивов для неорганического анализа

Л.М.Кульберг

В книге приведены описания методов лабораторного получения и свойства наиболее распространенных и интересных органических реактивов, а также подробная библиография по применению этих реактивов в неорганическом анализе. Книга рассчитана на работников научно-исследовательских и заводских аналитических лабораторий.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

1,2,4-триазины

Л.М.Миронович, В.К.Промоненков

В книге, являющейся 22 томом книжной серии «Итоги науки и техники», проведен подробный анализ литературы по 1,2,4-триазинам. Систематизированы и рассмотрены методы синтеза, приведены методики получения базовых 1,2,4-триазинов. Рассмотрены физико-химические свойства и биологическая активность различных 1,2,4-триазинов. Представлены УФ-, ИК-, ЯМР-масс-спектральные характеристики и данные рентгеноструктурного анализа. Даны механизмы реакций. Показана возможность использования отдельных представителей в качестве перспективных химических средств защиты растений (гербицидов, фунгицидов).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

5,6-бензохинолины

Н.С.Козлов

В работе описываются все существующие в настоящее время основные способы получения 5,6-бензохинолинов и их производных, известные в отечественной и зарубежной литературе. В основном материал книги построен на изложении работ автора по синтезу 5,6-бензохинолиновых оснований. Приводятся данные о синтезе лизергиновой кислоты — природного соединения, производного 5,6-бензохинолина и синтеза аналогов лизергиновой кислоты, обладающих разнообразной физиологической активностью.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

N-имины пиридиновых оснований

А.С.Садыков Ю.В.Курбатов С.В.Залялиева

В монографии впервые обобщены результаты исследований в области химии N-иминов пиридиновых оснований. Рассматриваются электронная структура, устойчивость N-иминов и их важнейших стабильных производных - солей N-ацильных производных, методы синтеза, реакционная способность. Приведены наиболее важные пути использования их как исходных веществ для получения замещенных пиридинов, пиразолопиридинов, триазолопиридинов, диазепинов, а также как биологически активных соединений. Для химиков-органиков, аспирантов, преподавателей и студентов ВУЗов соответствующего профиля.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Азагетероциклы на основе ароматических непредельных кетонов

С.М.Десенко В.Д.Орлов

В монографии обобщен теоретический и экспериментальный материал по применению ароматических a,b - непредельных кетонов в синтезе азотсодержащих гетероциклических соединений. Проанализированы особенности строения и химического поведения частично гидрированных азагетероциклических систем. Для преподавателей, научных работников и студентов, специализирующихся в области химии гетероциклических соединений.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Активные угли и их промышленное применение

X.Кинле, Э.Бадер

Подробно описаны структура и свойства углеродных адсорбентов, показаны методы исследования их характеристик в зависимости от условий применения. Приведены сведения по теории адсорбционных процессов и технологии производства активных углей. Предназначена инженерно-техническим и научным работникам химической и смежных отраслей промышленности, занятым в области сорбционной техники, полезна студентам и преподавателям вузов.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

Актиний

З.К.Каралова Б.Ф.Мясоедов

В монографии содержатся общие сведения о свойствах актиния и его соединений. Приводятся многочисленные данные по комплексообразованию и состоянию ионов актиния в растворах. Уделено внимание методам разделения (экстракционный, сорбционный) и аналитического определения (спектрофотометрический, радиоактивационный) актиния, а также количественным методам определения его в природных материалах. Книга предназначена для специалистов, работающих в области аналитической в ядерной химии.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

Алюминийорганические соединения

ред. А.Ф.Жигач

Книга представляет собой сборник, состоящий из 18 статей, причем 11 статей принадлежат известному немецкому ученому Циглеру. В сборнике рассматривается получение алюминийтриалкилов и диалкилалюминийгидридов из олефинов, водорода и алюминия, а также из изобутилалюминиевых соединений; реакции разложения алюминийтриалкилов и их пиролиз. Подробно разбираются реакции алюминийтриалкилов с двуокисью углерода и двуокисью серы, реакции алюминийорганических соединений с ацетиленовыми углеводородами и синтез спиртов из алюминийорганических соединений. В двух статьях рассматриваются комплексные соединения алюминийалкилов. Отдельно разобран вопрос о применении адиабатической криометрии к алюминийорганическим соединениям. Рассматривается также количественное определение диалкилалюмннийгидридов и определение «активности» алюмннийорганических соединений как катализаторов. Книга рассчитана на широкий круг химиков-органиков.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Аминокислоты, пептиды и белки

Т.Дэвени, Я.Гергей

Методическое руководство по биохимии и иммунохимии белка. Рассмотрены теоретические основы методов и современная аппаратура для гель-фильтрации, бумажной, ионообменной и тонкослойной хроматографии, в том числе методы количественного аминокислотного анализа с помощью автоматических анализаторов. Подробно описан анализ производных аминокислот методом газовой хроматографии. Книга хорошо иллюстрирована и снабжена подробной библиографией. Предназначена для химиков, врачей-лаборантов, биохимиков, а также для биологов других специальностей (молекулярных биологов, вирусологов, физиологов, цито- и гистохимиков и т.п.)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

Аморфные металлы

К.Судзуки, X.Фудзимори, К.Хасимото

Рассмотрено важное и перспективное в материаловедении направление — получение металлов в аморфном состоянии. Подробно освещены способы получения и условия формообразования аморфных металлов. Описаны их структура, термическая стабильность, магнитные, электронные, механические и химические свойства, а также сверхпроводимость. Показаны области применения указанных материалов. Для научных работников и специалистов металлургической, машиностроительной, электротехнической, электронной и приборостроительной промышленности.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129

[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 ]

[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь]

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

Кристина,
задача из сборника Середы (Конкурсные задачи по химии), которая у меня не получается, и вот почему:
Пероксиды калия и натрия реагируют с водой так:
2K2O2 + 2H2O→ 4KOH + O2↑
2Na2О2 + 2Н2О → 4NaОН + О2↑
Всего кислорода выделилось 5,6/22,4=0,25 моль, по реакции соотношение пероксид:О2=2:1, значит, в сумме было 0,25∙2=0,5 моль пероксидов. Но даже если взять более легкий пероксид натрия Na2О2 (М = 78 г/моль), 0,5 моль его будут весить 39 г, что намного больше массы всей смеси.
Так что увы, помочь не получается.

Вот подробный ход решения:
Задача 61
При обработке водой 29,8 г смеси пероксидов калия и натрия образовался 1 л раствора гидроксидов калия и натрия и выделилось 5,6 л кислорода (н.у). Определите количественный состав смеси пероксидов и молярную концентрацию щелочей в образовавшемся растворе.

Пусть в смеси было х моль К2О2 (М = 110 г/моль) и у моль Na2О2 (М = 78 г/моль).
Тогда
110х + 78у = 29,8 г

2K2O2 + 2H2O→ 4KOH + O2↑
При растворении х моль К2О2 выделяется 0,5х моль О2.
2Na2О2 + 2Н2О → 4NaОН + О2↑
При растворении у моль Na2О2 выделяется 0,5у моль О2.
Всего кислорода выделилось n(O2) = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль.
Значит:
0,5х + 0,5у= 0,25 моль → х + у = 0,5

Получили систему из 2-х уравнений для 2-х неизвестных:
110х + 78у = 29,8 г
х + у = 0,5

Скорее всего, где-то что-то упускаю, хотя и не исключаю совсем, что в задаче опечатка. Буду рада, если найдешь причину :)

Ольга,
Задача 61
При полном разложении нитрата серебра образовались серебро и смесь газов общим объемом 16,8 л (в пересчете на н у). Масса полученного серебра равна x г. Найти x.

Решение:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2↑ + O2↑
на 2 моль Ag образуются 3 моль газов общим объемом 16,8 л при н.у., отсюда:
3n(Ag)=2n(газов)
3m(Ag)/M(Ag)=2V(газов)/Vm
m(Ag)=2V(газов) ∙ M(Ag)/3Vm = 2 ∙ 16,8 ∙ 108 /(3 ∙ 22,4) = 54,0 г

или подробнее:
n(газов)=V(газов)/Vm=16,8/22,4=0,75 моль
n(Ag)=n(газов)∙2/3=0,5 моль
m(Ag)=n(Ag) ∙ M(Ag) = 0,5 моль ∙ 108 г/моль = 54,0 г

Задача 62
В лаборатории имеется два раствора кислоты, различных по концентрации. Пробы растворов смешали в различных сочетаниях. В том случае, когда они были смешаны в объемных отношениях 3:1, для нейтрализации 10 мл полученного раствора потребовалось 7,5 мл щелочи. Когда же их смешали в объемных отношениях 1:3, на нейтрализацию тех же 10 мл раствора кислоты пошло 10,5 мл того же раствора щелочи. В каком объемном соотношении необходимо смешать исходные растворы кислот, чтобы на нейтрализацию полученной смеси необходимо было затратить объем щелочи, равный объему приготовленной смеси кислот?

Задача 63
При пропускании через раствор NaOH смеси N2 и NO2, средняя молярная масса которой равна 40 г/моль,образовалось 77 г эквимолярной смеси солей. Определите мольную долю каждого из газов в исходной смеси. Напишите уравнения реакций полученных солей с KMnO4 в присутствии H2SO4.

Решение:
Исходная смесь содержала х моль NO2 и у моль N2.

N2 со щелочью не реагирует, а NO2 с раствором NaOH образует эквимолярную смесь NaNO3 (М=85 г/моль) и NaNO2 (М=69 г/моль):
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
Масса смеси солей, полученных из х моль NO2, равна 77 г, при этом кол-ва в-ва (моль) полученных солей равны 0,5х. Отсюда:
m(NaNO3 + NaNO2) = m(NaNO3) + m(NaNO2) = n(NaNO3)∙M(NaNO3) + n(NaNO2)∙M(NaNO2)
0,5х⋅85 + 0,5х⋅69 = 77
х=1 моль NO2.

Ср. молярная масса смеси NO2 (М = 46 г/моль) и N2 (М = 28 г/моль) равна 40 г/моль, отсюда:
Mср.(NO2 + N2) = [m(NO2) + m(N2)] / [n(NO2) + n(N2)] =(46х + 28у)/(х+у) = (46 + 28у)/(1+у)
Отсюда: у=0,5 моль N2

Мольная доля χ=n(в-ва)/n(смеси)
χ(NO2)=1/1,5 = 0,6667 (⅔)
χ(N2)=0,5/1,5 = 0,3333 (⅓)

б) NaNO3 и KMnO4 - оба сильные окислители (макс. ст. ок.), поэтому не взаимодействуют друг с другом.
NaNO2 в присутствии KMnO4 в кислой среде (H2SO4) окисляется до NaNO3:
5NaNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 → 5NaNO3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O

Задача 64
Смесь цинка и железа массой 10 г обработали раствором гидроксида калия. При этом выделился газ объёмом 2,24 л (н.у.) Вычислить массовую долю каждого металла в смеси.

Решение:
Железо со щелочью в обычных усл. не реагирует (только при электролизе!), поэтому весь газ выделился при реакции щелочи с цинком:
Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn(OH)4] + H2↑
или: Zn + 2KOH + 2H2O → K2ZnO2 + H2↑
По ур. реакции, n(Zn) = n(H2), тогда
m(Zn)=V(H2) ∙ M(Zn)/Vm = 2,24 ∙ 65,38 / 22,4 = 6,538 ≈ 6,5 г
m(Fe)=10 - 6,5 = 3,5 г
ω(Zn)=m(Zn)/m(смеси) = 6,5 / 10 = 0,65 ( ∙ 100 = 65%)
ω(Fe)=100 - 65 = 35% , или
ω(Fe)=m(Fe)/m(смеси) = 3,5 / 10 = 0,35 ( ∙ 100 = 35%)

Задача 65
68,3 г смеси нитрата, йодида и хлорида калия растворили в воде и обработали хлорной водой.
В результате выделилось 25,4 7 йода. Такой же раствор обработали нитратом серебра, при этом выпало 75,7 г осадка. Определите состав исходной смеси по массе.

Решение:
1) С хлорной водой реагирует только KI
Находим массу и кол-во в-ва KI из соотношения:
2KI → I2
n(KI) = 2n(I2) = 2 ∙ m(I2)/M(I2) = 2 ∙ 25,4 / 254 = 0,2 моль
m(KI) = n(KI) ∙ M(KI) = 0,2 ∙ 166 = 33,2 г

2) С нитратом серебра реагируют KI и KCl
KI → AgI↓
поэтому с нитратом серебра образовались 0,2 моль AgI массой 0,2 ∙ 235 = 47 г
KCl → AgCl↓
Тогда масса AgCl = 75,7 - 47 = 28,7 г
m(KCl) = m(AgCl) ∙ M(KCl) / M(AgCl) = 28,7 ∙ 74,5 / 143,5 = 14,9 г

3) m(KNO3) = m(смеси) - m(KI) - m(KCl) = 68,3 - 33,2 - 14,9 = 20,2 г

Задача 66
Для анализа хлорида меди и определения его количественного состава в раствор, содержащий 0,4 г хлорида меди, влили раствор нитрата серебра. Образовался осадок хлорида серебра массой 0,849 г. Определить количественный состав и вывести формулу хлорида меди.

Решение:
Возможны 2 варианта - хлорид меди (I) CuCl (Мэ=М=99,00 г/моль) и хлорид меди (II) CuCl2 (Мэ=½М=67,5 г/моль)

nэ(AgCl) =m/M=0,849 г /143,3 г/моль = → 5,925 ∙ 10^-3 моль
По закону эквивалентов,nэ(CuClх)=nэ(AgCl)
Мэ(CuClх) = m/nэ = 0,4 г / 5,925 ∙ 10^-3 моль = 67,5 г/моль
Поэтому формула хлорида меди CuCl2.

Задача 67
Определить массу железа и меди в их смеси, зная что при взаимодействии 11,65 г ее с раствором соляной кислоты выделится 4,48 л водорода.

Решение:
С соляной кислотой реагирует только железо:
Fe + 2HСl → FeСl2 + H2 (г) —-> газ, выделившийся при реакции - водород.
n(Fe) = n(H2) = V / Vm = 4,48/22,4 = 0,20 моль
m(Fe) = n(Fe) ∙ М(Fe) = 0,20 ∙ 55,85 = 11,17 г
m(Cu)= 11,65 - 11,17 = 0,48 г

Лейсан,
Задача 68
Смесь углерода со свинцом обработали при нагревании избытком концентрированного р-ра HNO3, в результате чего выделилась смесь газов объемом 15,68 л (н. у.). При пропускании этой смеси через избыток известковой воды образовался осадок массой 10 г. Вычислить значение массовой доли углерода в исходной смеси.

Решение:
ω(С) = m(С) / m(смеси)
Свинец в конц. азотной кислоте пассивируется, однако в горячей кислоте окисляется:
1) C + 4HNO3(конц.) → CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
2) Pb + 4HNO3(конц.) → Pb(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Образовавшийся СО2 образует 10 г осадка в известковой воде:
3) CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O

По ур. реакций 1+3, из 1 моль C образуется 1 моль CO2, а из 1 моль CO2 - 1 моль CaCO3, поэтому
n (C) = n (CО2) =n (CaCO3) = m(CaCO3)/ M(CaCO3) = 10/100 = 0,1 моль
m(C) = n ∙ M = 0,1 моль ∙ 12 г/моль = 1,2 г
По ур. 1, из 0,1 моль С получаются 0,1 моль СО2 и 0,4 моль NO2, всего 0,5 моль газов объемом
0,5 ∙ 22,4 = 11,2 л (н.у.)
Поэтому в р. 2 выделились 15,68 - 11,2= 4,48 л NO2, что составляет 4,48/22,4 = 0,2 моль.
По ур. 2, 0,2 моль NO2 образуются из 0,1 моль Pb.
m(Pb) = m(Pb) = n ∙ M = 0,1 ∙ 207,2 = 20,72 г
ω(С) = m(С) / m(смеси) = 1,2 г/ (1,2 г + 20,72 г) = 0,0547 (∙ 100 = 5,47%)

Алёна,
Задача 69
6,72 л (н.у.) смеси двух газов с плотностью по кислороду, равной 1,375, пропустили через 135 мл 8% масс. раствора NaOH (плотность 1,1111 г/см3). При этом объем газов уменьшился в три раза, а плотность не изменилась. Установите возможный состав исходной смеси газов и определите состав и массовую долю веществ в полученном растворе.

Решение:
Средняя молярая масса смеси газов:
М ср.= М(О2) ∙ D = 32 ∙ 1,375 = 44 г/моль
Кол-во вещества газов в смеси:
n=V/Vm = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль
После реакции с NaOH объем смеси газов уменьшился, но плотность не изменилась, значит, оба газа имеют одинаковую молярную массу - 44 г/моль.
44 г/моль - распространенная молярная масса, ее имеют, напр., СО2, С3Н8, N2O.
Газ с молярной массой 44 г/моль, вступающий в реакцию со щелочью - это СО2.
Объем смеси газов уменьшился в 3 раза, поэтому ⅔ газа, т.е. 0,2 моль, прореагировали с NaOH.
Поэтому смесь содержала 0,2 моль СО2.

СО2 + NaOH → NaНСО3
1 . . . . . . 1
n(NaOH) = m/M = V ∙ ω ∙ ρ / M = 135 ∙ 0,08 ∙ 1,1111 / 40 = 0,3 моль
0,2 моль СО2 прореагировали с 0,2 моль NaOH с образованием 0,2 моль NaНСО3, и 0,1 моль NaOH остались в избытке.

Масса исходного р-ра: 135 ∙ 1,1111 = 150 г
В рез. реакции прореагировали 0,2 ∙ 40 = 8 г NaOH и образовались 0,2 ∙ 84 = 16,8 г NaНСО3 поэтому масса получ. раствора:
m(p-pa) = 150 г - 8 + 16,8 = 158,8 г
ω(NaOH) =m(NaOH) / m(р-ра) = 4 / 158,8 = 0,0252 (2,52%)
ω(NaНСО3) =m(NaНСО3) / m(р-ра) = 16,8 / 158,8 = 0,1058 (10,58%)

Газ, не вступающий в реакцию со щелочью и имеющий молярную массу 44 г/моль, может быть С3Н8 или N2O, в смеси этот газ в кол-ве 0,1 моль.

Задача 70
Вычислите объемные доли кислорода и озона в смеси, плотность которой по водороду составляет 18.

Решение:
Средняя молярная масса смеси равна:
М ср. = М (Н2) ∙ D = 2 ∙ 18 = 36 г/моль
Пусть в смеси содержатся х моль О2 (М=32 г/моль) и у моль О3 (М=48 г/моль), тогда по определению М ср. получим:
М ср. = (32х + 48у) / (х + у) = 36
х=3у
По закону Авогадро, объем газа прямопропорционален его количеству, поэтому объемная доля О2 в смеси: ω об.(О2) = х/(х+у) = 3у/4у = 0,75 (или 75%), тогда ω об.(О3) = 25%

Яна,
Задача 71
Смесь CO и CO2 имеет массу 7,2 г при 27 градусах по цельсию и давлением 303,9 кПа занимает объем 2,05 л. Определите отношение молей CO и CO2 в газовой смеси.

Решение:
pV=(m/M)RT=mRT/M
M=mRT/pV
T (K) = T(°С) + 273 = 27 + 273 = 300K
p=303,9 кПа = 303,9∙10³ Па
m=7,2 г = 7,2∙10-³кг
V=2,05 л = 2,05 ∙ 10-³ м³
R=8,314 Дж/(моль∙К)
Т.к. 10³∙10-³ в знаменателе =1, и т.к. желательно получить молярную массу в г/моль, а не в кг/моль, то можно не переводить р, m и V в СИ.
Средняя молярная масса смеси равна:
M ср. =mRT/pV=7,2 ∙ 8,314 ∙ 300 / (303,9 ∙ 2,05)=28,83 г/моль
Пусть в смеси содержатся х моль СО (М=28 г/моль) и у моль СО2 (М=44 г/моль), тогда по определению М ср. получим:
М ср. = (28х + 44у) / (х + у) = 28,83
28х + 44у = 28,83х + 28,83у
44у - 28,83у = 28,83х - 28х
15,17у=0,83х
х=18,28у
n(x) : n(y) = 18,28 : 1

Яна,
Задача 72
Определить массу 1 л азота и CO2 при н.у., если в первом случае массы газов равны, а во втором случае равны объемы этих газов.

Решение:
Если равны объемы, т.е. каждого газа по 0,5 л, то кол-во каждого из них: n=V/Vm
m(смеси)=m(N2) + m(CO2) = n∙M(N2) + n∙M(CO2) = V/Vm ∙ (M(N2) + M(CO2)) = 0,5/22,4∙(28+44)= 1,607 г
Если равны массы, то кол-ва в-в разные.
Обозначим n(N2)=х, n(CO2)=у
(х+у) ∙22,4 = 1 → 22,4х+22,4у=1
28х=44у → у=(28/44)∙х
(22,4 + 22,4∙28/44)∙х=1
х = 1/(22,4 + 22,4∙28/44)
m(N2) =n∙М= 28/(22,4 + 22,4∙28/44) = 0,7639 г
m(смеси) = 2m(N2) = 0,7639∙2 = 1,528 г

Milki,
Задача 73
Определите состав газовой смеси в объемных долях, состоящей из воздуха и оксида углерода (II), если 8,683 г ее при 506,5 кПа и 47 градусах по Цельсию занимает объем 1,6 л.

Решение:
pV=nRT = mRT/M
Т.к. 10³∙10-³ в знаменателе =1, и т.к. желательно получить молярную массу в г/моль, а не в кг/моль, то можно не переводить р, m и V в СИ.
Средняя молярная масса смеси:
M ср. (смеси) = mRT/pV = 8,683 ∙ 8,314 ∙ (47+273) / (506,5 ∙ 1,6) = 28,51 г/моль
Пусть в смеси содержатся х моль СО (М=28 г/моль) и у моль воздуха (Мср.=29 г/моль), тогда по определению М ср. получим:
М ср. = (28х + 29у) / (х + у) = 28,51 г/моль
(29 - 28,51)у = (28,51 - 28)х
0,49у=0,51х
у=1,041х
n(воздуха) : n(СО) = 1,041 : 1
По закону Авогадро, объемы газов, измеренные при одинаковых усл., относятся как их количества, поэтому:
V(воздуха) : V(СО) = n(воздуха) : n(СО) = 1,041 : 1
ω%об. (СО) = 1 ∙ 100 / (1+1,041) = 49%
ω%об. (воздуха) = 1,041 ∙ 100 / (1+1,041) = 51%

Марк,
Задача 74
Какова плотность (г/дм³) смеси газов, в которой объемные доли CO и CO2 соответственно равны 0,35 и 0,65 ?

Решение:
По закону Авогадро, объемы газов, измеренные при одинаковых усл., относятся как их количества, поэтому:
n(CO) : n(СО2) = 0,35 : 0,65
ρ(смеси) = m / V = n ∙ М / V
При н.у.:
ρ(смеси) = (n(CO)∙М(CO) + n(CO2)∙М(CO2))/Vm = (0,35 ∙ 28 + 0,65 ∙ 44) г / 22,4 дм³ = 1,714 г/дм³

Задача 75
Содержание углерода в смеси пентана с неизвестным углеводородом составляет 85% по массе. Объем кислорода, необходимый для полного сжигания данной смеси, в 6,5 раза превышает объем смеси. Напишите структурные формулы всех возможных углеводородов, удовлетворяющих условию задачи.

Ответ: С4Н8 - 6 изомеров: циклобутан, метилциклопропан, СН2=СН-СН2-СН3 бутен-1,
СН3-СН=СН-СН3 цис-бутен-2 + транс-бутен-2, СН2=С(СН3)-СН3 2-метилпропен.
С3Н4 - 3 изомера: СН≡С-СН3 пропин, циклопропен, СН2=С=СН2 аллен

Задача 76
Смесь бензола и циклогексана массой 5 г прореагировала с бромом (в темноте и без нагревания) в присутствии бромида железа (III). Объем выделившегося бромоводорода составил 1,12 л. Определить состав смеси в массовых долях.

Решение:
в этих условиях только бензол реагирует с бромом:
С6Н6 + Вr2 = С6Н5Вr + НВr
1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - соотношение кол-в в-в в реакции ⇛ n(C6H6)=n(НВr)
n(НВr) = V(НВr)/Vm
m(C6H6)=n × M = V(НВr) × M(C6H6) /Vm =1,12 л × 78 г/моль / 22,4 л/моль = 3,9 г
ω(C6H6)=m(C6H6)/m(смеси) = 3,9 г/ 5 г = 0,78 (78%)
ω(C6H12)=1 - 0,78 = 0,22 (22%)

Задача 77
При взаимодействии 28,75 мл этанола (плотность 0,80 г/мл) со смесью муравьиной и уксусной кислот в присутствии серной кислоты, при нагревании образовалось 39,8 г смеси сложных эфиров. Определите массы образовавшихся эфиров.

Решение:
ROH + R'COOH → R'COOR
Пусть прореагировали х моль НСООН и у моль СН3СООН. По уравнению, для этого понадобились (х+у) моль С2Н5ОН. При этом получились х моль НСООС2Н5 и у моль СН3СООС2Н5:
(х+у) С2Н5ОН + хНСООН + уСН3СООН → хНСООС2Н5 + уСН3СООС2Н5
Всего прореагировали:
n(С2Н5ОН ) = m/M = V ∙ ρ / M = 28,75 мл ∙ 0,80 г/мл / 46 г/моль = 0,5 моль
Кол-во получ. продуктов равно кол-ву прореагировавшего спирта:
х+у=0,5
Общая масса продуктов складывается из масс обоих эфиров.
m=n∙M, отсюда:
39,8 = 74х + 88y
Получаем систему из 2 уравнений для 2 неизвестных:
х+у=0,5
39,8 = 74х + 88y
х=0,3 моль, m(НСООС2Н5)=74∙0,3=22,2 г
у=0,2 моль, m(СН3СООС2Н5)=88∙0,2=17,6 г

Задача 78
При пропускании 19,3 г смеси пропана, пропена и пропина через аммиачный раствор оксида серебра выпало 7,35 г осадка. При полном сгорании такого же количества исходной смеси образовалось 59,4 г углекислого газа .Сколько граммов воды образовалось при этом?

Решение:
С аммиачным раствором оксида серебра из указанных веществ реагирует только пропин:
CH≡C–CH3 + [Ag(NH3)2]OH → AgC≡C–CH3↓ + 2NH3↑ + H2O
По массе осадка найдём массу пропина в смеси:
m(C3H4) =n ∙ M
n(C3H4) = n(C3H3Ag) = m(C3H3Ag) / M(C3H3Ag) = 7,35 г / 147 г/моль = 0,05 моль
m(C3H4) = n(C3H4) ∙ M(C3H4) = 0,05 моль ∙ 40 г/моль = 2,0 г

Масса оставшейся смеси пропана и пропена равна 19,3 г - 2,0 г = 17,3 г

Найдём массу углекислого газа и воды, образовавшихся при сгорании пропина.
Уравнение реакции горения пропина:
С3Н4 + 4О2 → 3СО2↑ + 2Н2О
1 . . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . 2 ⇛ n(CO2) = 3n(C3H4), n(Н2О) = 2n(C3H4)
Отсюда:
m1(CO2) = M(CO2) ∙ n(CO2) = M(CO2) ∙ 3n(C3H4) = 44 г/моль ∙ 3 ∙ 0,05 моль = 6,6 г
m1(H2O) = M(H2O) ∙ n(H2O) = M(H2O) ∙ 2n(C3H4) = 18 г/моль ∙ 2 ∙ 0,05 моль = 1,8 г

Масса углекислого газа, выделившегося при сгорании смеси пропана и пропена, равна 59,4 г – 6,6 г = 52,8 г
Уравнения реакций горения пропана и пропена:
С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О
1 . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . .4 ⇛ n2(CO2) = 3n(C3H8), n2(Н2О) = 4n(C3H8)
С3Н6 + 4,5О2 = 3СО2 + 3Н2О
1 . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . . 3 ⇛ n3(CO2) = 3n(C3H8), n3(Н2О) = 3n(C3H8)

х моль С3Н8 (M=44 г/моль) и у моль С3Н6 (M=42 г/моль) весят 17,3 г, получаем ур. 1:
44х + 42у=17,3
3х моль СО2 (M=44 г/моль) + 3у моль СО2 весят 52,8 г , получаем ур. 2:
44 ∙ 3 ∙ (х+у) = 52,8
Решив систему из этих 2-х уравнений, получаем: х=0,25 моль, у=0,15 моль.
Тогда количество воды, образовшейся при сгорании пропана и пропена:
n(H2O) = 4х + у = 0,25 ∙ 4 + 0,15 ∙ 3 = 1,45 моль
а общая масса воды: m(H2O) = 1,8 + 1,45 ∙ 18 = 27,9 г

Задачи на смеси и сплавы металлов

Задачи на смеси — очень частый вид задач в химии. Они требуют чёткого представления о том, какие из веществ вступают в предлагаемую в задаче реакцию, а какие нет.
О смеси мы говорим тогда, когда у нас есть не одно, а несколько веществ (компонентов), «ссыпанных» в одну емкость. Вещества эти не должны взаимодействовать друг с другом.

Типичные заблуждения и ошибки, возникающие при решении задач на смеси.

Попытка записать оба вещества в одну реакцию.
Получается примерно так:
«Смесь оксидов кальция и бария растворили в соляной кислоте…»
Уравнение реакции составляется так:
СаО + ВаО + 4HCl = СаCl₂ + BaCl₂ + 2H₂O.
Это ошибка, ведь в этой смеси могут быть любые количества каждого оксида.
А в приведенном уравнении предполагается, что их равное количество.
Предположение, что их мольное соотношение соответствует коэффициентам в уравнениях реакций.
Например:
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂
Количество цинка принимается за х, а количество алюминия — за 2х (в соответствии с коэффициентом в уравнении реакции). Это тоже неверно. Эти количества могут быть любыми и они никак между собой не связаны.
Попытки найти «количество вещества смеси», поделив её массу на сумму молярных масс компонентов.
Это действие вообще никакого смысла не имеет. Каждая молярная масса может относиться только к отдельному веществу.

Способы выражения состава смесей.

Массовая доля компонента в смеси — отношение массы компонента к массе всей смеси. Обычно массовую долю выражают в %, но не обязательно.

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

С минеральными кислотами, к которым относятся все растворимые кислоты (кроме азотной и концентрированной серной, взаимодействие которых с металлами происходит по-особому), реагируют только металлы, в электрохимическом ряду напряжений находящиеся до (левее) водорода.
При этом металлы, имеющие несколько степеней окисления (железо, хром, марганец, кобальт), проявляют минимальную из возможных степень окисления — обычно это +2.
Взаимодействие металлов с азотной кислотой приводит к образованию, вместо водорода, продуктов восстановления азота, а с серной концентрированной кислотой — к выделению продуктов восстановления серы. Так как реально образуется смесь продуктов восстановления, часто в задаче есть прямое указание на конкретное вещество.

Чем активнее металл и чем меньше концентрация кислоты, тем дальше восстанавливается азот
NO₂	NO	N₂O	N₂	NH₄NO₃
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота Неметаллы + конц. кислота	Неактивные металлы (правее железа) + разб. кислота	Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + конц. кислота	Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + кислота среднего разбавления	Активные металлы (щелочные, щелочноземельные, цинк) + очень разб. кислота
Пассивация: с холодной концентрированной азотной кислотой не реагируют: Al, Cr, Fe, Be, Co.
Не реагируют с азотной кислотой ни при какой концентрации: Au, Pt, Pd.

SO₂	S	H₂S	H₂
Неактивные металлы (правее железа) + конц. кислота Неметаллы + конц. кислота	Щелочноземельные металлы + конц. кислота	Щелочные металлы и цинк + концентрированная кислота.	Разбавленная серная кислота ведет себя как обычная минеральная кислота (например, соляная)
Пассивация: с холодной концентрированной серной кислотой не реагируют: Al, Cr, Fe, Be, Co.
Не реагируют с серной кислотой ни при какой концентрации: Au, Pt, Pd.

В воде при комнатной температуре растворяются только металлы, которым соответствуют растворимые основания (щелочи). Это щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs), а также металлы IIA группы: Са, Sr, Ba. При этом образуется щелочь и водород. При кипячении в воде также можно растворить магний.
В щелочи могут раствориться только амфотерные металлы: алюминий, цинк и олово. При этом образуются гидроксокомплексы и выделяется водород.

Рассмотрим три примера задач, в которых смеси металлов реагируют с соляной кислотой:

Находим количество водорода:
n = V / V_m = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль.
По уравнению реакции:

Во втором примере в реакцию вступают оба металла. Здесь уже водород из кислоты выделяется в обеих реакциях. Поэтому прямым расчётом здесь нельзя воспользоваться. В таких случаях удобно решать с помощью очень простой системы уравнений, приняв за х — число моль одного из металлов, а за у — количество вещества второго.

Находим количество водорода:
n = V / V_m = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль.
Пусть количество алюминия — х моль, а железа у моль. Тогда можно выразить через х и у количество выделившегося водорода:

x	1,5x (мольное соотношение Al:Н₂ = 2:3)
2Al	+ 6HCl = 2AlCl₃ +	3H₂

y	y
Fe	+ 2HCl = FeCl₂ +	H₂

Решать такие системы гораздо удобнее методом вычитания, домножив первое уравнение на 18:
27х + 18у = 7,2
и вычитая первое уравнение из второго:

m_Fe = n • M = 0,1 • 56 = 5,6 г
m_Al = 0,2 • 27 = 5,4 г
ω_Fe = m_Fe / m_смеси = 5,6 / 11 = 0,50909 (50,91%),

В этом примере надо помнить, что холодная концентрированная серная кислота не реагирует с железом и алюминием (пассивация), но реагирует с медью. При этом выделяется оксид серы (IV).
Со щелочью реагирует только алюминий — амфотерный металл (кроме алюминия, в щелочах растворяются ещё цинк и олово, в горячей концентрированной щелочи — ещё можно растворить бериллий).

С концентрированной серной кислотой реагирует только медь, число моль газа:
n_SO₂ = V / Vm = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль

(не забудьте, что такие реакции надо обязательно уравнивать с помощью электронного баланса)

В тексте этой задачи чётко указан продукт восстановления азота — «простое вещество». Так как азотная кислота с металлами не даёт водорода, то это — азот. Оба металла растворились в кислоте.
В задаче спрашивается не состав исходной смеси металлов, а состав получившегося после реакций раствора. Это делает задачу более сложной.

Определяем количество вещества газа:
n_N₂ = V / Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль.
Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной HNO3:

m_{раствора} = ρ • V = 1,115 • 565 = 630,3 г
m_HNO₃ = ω • m_{раствора} = 0,2 • 630,3 = 126,06 г
n_HNO₃ = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль

	х + 3у = 0,13 (количество азота)
	65 • 5х + 27 • 10у = 21,1 (масса смеси двух металлов)

нитрат цинка в количестве 0,2 моль:
m_Zn(NO₃)₂ = n • M = 0,2 • 189 = 37,8 г
нитрат алюминия в количестве 0,3 моль:
m_Al(NO₃)₃ = n • M = 0,3 • 213 = 63,9 г
избыток азотной кислоты в количестве 0,44 моль:
m_HNO₃ост. = n • M = 0,44 • 63 = 27,72 г

Масса
нового
раствора

Сумма масс
смешиваемых
растворов и/или веществ

Масса осадков

Масса газов

m_{нов. раствора} = масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота
m_N₂ = n • M = 28 • (0,03 + 0,09) = 3,36 г
m_{нов. раствора} = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

Пример 6. При обработке 17,4 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 4,48 л газа (н.у.), а при действии на эту смесь такой же массы избытка хлороводородной кислоты — 8,96 л газа (н.у.). Определите состав исходной смеси. (РХТУ)

При решении этой задачи надо вспомнить, во-первых, что концентрированная азотная кислота с неактивным металлом (медь) даёт NO₂, а железо и алюминий с ней не реагируют. Соляная кислота, напротив, не реагирует с медью.

1-1. Смесь меди и алюминия массой 20 г обработали 96 %-ным раствором азотной кислоты, при этом выделилось 8,96 л газа (н. у.). Определить массовую долю алюминия в смеси.

1-2. Смесь меди и цинка массой 10 г обработали концентрированным раствором щелочи. При этом выделилось 2,24 л газа (н.y.). Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-3. Смесь магния и оксида магния массой 6,4 г обработали достаточным количеством разбавленной серной кислоты. При этом выделилось 2,24 л газа (н.у.). Найти массовую долю магния в смеси.

1-4. Смесь цинка и оксида цинка массой 3,08 г растворили в разбавленной серной кислоте. Получили сульфат цинка массой 6,44 г. Вычислите массовую долю цинка в исходной смеси.

1-5. При действии смеси порошков железа и цинка массой 9,3 г на избыток раствора хлорида меди (II) образовалось 9,6 г меди. Определите состав исходной смеси.

1-6. Какая масса 20%-ного раствора соляной кислоты потребуется для полного растворения 20 г смеси цинка с оксидом цинка, если при этом выделился водород объемом 4,48 л (н.у.)?

1-7. При растворении в разбавленной азотной кислоте 3,04 г смеси железа и меди выделяется оксид азота (II) объемом 0,896 л (н.у.). Определите состав исходной смеси.

1-8. При растворении 1,11 г смеси железных и алюминиевых опилок в 16%-ном растворе соляной кислоты (ρ = 1,09 г/мл) выделилось 0,672 л водорода (н.у.). Найдите массовые доли металлов в смеси и определите объем израсходованной соляной кислоты.

2-1. Смесь кальция и алюминия массой 18,8 г прокалили без доступа воздуха с избытком порошка графита. Продукт реакции обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). Определите массовые доли металлов в смеси.

2-2. Для растворения 1,26 г сплава магния с алюминием использовано 35 мл 19,6%-ного раствора серной кислоты (ρ = 1,1 г/мл). Избыток кислоты вступил в реакцию с 28,6 мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией 1,4 моль/л. Определите массовые доли металлов в сплаве и объем газа (н.у.), выделившегося при растворения сплава.

2-3. При растворении 27,2 г смеси железа и оксида железа (II) в серной кислоте и выпаривании раствора досуха образовалось 111,2 г железного купороса — гептагидрата сульфата железа (II). Определите количественный состав исходной смеси.

2-4. При взаимодействии железа массой 28 г с хлором образовалась смесь хлоридов железа (II) и (III) массой 77,7 г. Вычислите массу хлорида железа (III) в полученной смеси.

2-6. После обработки избытком брома смеси калия и магния общей массой 10,2 г масса полученной смеси твердых веществ оказалась равной 42,2 г. Эту смесь обработали избытком раствора гидроксида натрия, после чего осадок отделили и прокалили до постоянной массы. Вычислите массу полученного при этом остатка.

2-7. Смесь лития и натрия общей массой 7,6 г окислили избытком кислорода, всего было израсходовано 3,92 л (н.у.). Полученную смесь растворили в 80 г 24,5%-го раствора серной кислоты. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

3-1. При обработке 8,2 г смеси меди, железа и алюминия избытком концентрированной азотной кислоты выделилось 2,24 л газа. Такой же объем газа выделяется и при обработке этой же смеси такой же массы избытком разбавленной серной кислоты (н.у.). Определите состав исходной смеси в массовых процентах.

3-2. 14,7 г смеси железа, меди и алюминия, взаимодействуя с избытком разбавленной серной кислоты, выделяет 5,6 л водорода (н.у.). Определите состав смеси в массовых процентах, если для хлорирования такой же навески смеси требуется 8,96 л хлора (н.у.).

3-3. Железные, цинковые и алюминиевые опилки смешаны в мольном отношении 2:4:3 (в порядке перечисления). 4,53 г такой смеси обработали избытком хлора. Полученную смесь хлоридов растворили в 200 мл воды. Определить концентрации веществ в полученном растворе.

3-4. Сплав меди, железа и цинка массой 6 г (массы всех компонентов равны) поместили в 18,25 % раствор соляной кислоты массой 160 г. Рассчитайте массовые доли веществ в получившемся растворе.

3-5. 13,8 г смеси, состоящей из кремния, алюминия и железа, обработали при нагревании избытком гидроксида натрия, при этом выделилось 11,2 л газа (н.у.). При действии на такую массу смеси избытка соляной кислоты выделяется 8,96 л газа (н.у.). Определите массы веществ в исходной смеси.

3-6. При обработке смеси цинка, меди и железа избытком концентрированного раствора щелочи выделился газ, а масса нерастворившегося остатка оказалась в 2 раза меньше массы исходной смеси. Этот остаток обработали избытком соляной кислоты, объем выделившегося газа при этом оказался равным объему газа, выделившегося в первом случае (объемы измерялись при одинаковых условиях). Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

3-7. Имеется смесь кальция, оксида кальция и карбида кальция с молярным соотношением компонентов 3:2:5 (в порядке перечисления). Какой минимальный объем воды может вступить в химическое взаимодействие с такой смесью массой 55,2 г?

3-8. Смесь хрома, цинка и серебра общей массой 7,1 г обработали разбавленной соляной кислотой, масса нерастворившегося остатка оказалась равной 3,2 г. Раствор после отделения осадка обработали бромом в щелочной среде, а по окончании реакции обработали избытком нитрата бария. Масса образовавшегося осадка оказалась равной 12,65 г. Вычислите массовые доли металлов в исходной смеси.

Читайте также: