18. Цинковую пластинку опустили в раствор нитрата свинца. Когда она покрылась свинцом, масса её увеличилась на 5 г. Сколько грамм цинка перешло в раствор?

Решение. Цинковая пластинка реагирует с раствором нитрата свинца по уравнению:

Zn + PbSO4 = ZnSO4 + Pb

Из уравнения реакции находим, что при переходе в раствор 1 моль цинка изменение массы пластинки составит: Dm = m(Pb) - m(Zn) = M(Pb)n(Pb) - M(Zn)n(Zn) = 207 г/моль·1 моль - 65 г/моль·1 моль = 142 г, то есть, на изменение массы в 142 г приходится 65 г (1 моль) цинка. Тогда:

изменению массы пластинки в 142 г соответствует 65 г цинка

» » » 5 г » х г »

Масса цинка составит х = m(Zn) = = 2,29 г.

19. Определить количество гидрофосфата кальция, образующегося при взаимодействии 3,7 г гидроксида кальция с 5,88 г ортофосфорной кислоты.

Решение. n(Са(ОН)2) = 0,05 моль; n(Н3РО4) = 0,06 моль.

Образование гидрофосфата происходит по уравнению:

Са(ОН)2 + Н3РО4 = СаНРО4 + 2 Н2О

Избыток кислоты идёт на образование дигидрофосфата кальция по уравнению:

СаНРО4 + Н3РО4 = Са(Н2РО4)2.

По первой реакции: n(Са(ОН)2) = n(Н3РО4) = n(СаНРО4) = 0,05 моль

По второй реакции: n(СаНРО4) = n(Н3РО4) = 0,01 моль.

Следовательно, n(СаНРО4) = 0,04 моль или 5,44 грамма.

20. Масса смеси карбонатов калия и натрия равна 7,64 г. После превращения карбонатов в нитраты масса смеси увеличилась до 11,48 г. Определить количество карбоната калия в исходной смеси.

Решение. Обозначим число граммов карбоната калия в смеси через х; тогда количество граммов карбоната натрия в смеси будет (74 - х) г. Выразим содержание в смеси карбонатов металлов в молях: молей K2CO3; молей Na2CO3.

Превращение карбоната металла в нитрат сопровождается увеличением массы соли, обусловленным замещением одного остатка угольной кислоты двумя остатками азотной кислоты:

K2CO3 + 2 HNO3 = 2 KNO3 + CO2 + H2O.

Переход одного моля K2CO3 (Na­2CO3) в два моля KNO3 (NaNO3) приводит к увеличению массы на 124 (2·62) - 60 (1·60) = 64 г.

По условию задачи увеличение массы смеси составило 11,48 - 7,64 = 3,84 г. Следовательно, число молей карбонатов металлов, превратившихся в нитраты, составляет 0,06 моль (3,84:64 = 0,06). Это позволяет записать уравнение:

Решив это уравнение, находим, что масса карбоната калия в исходной смеси составляла 5,52 г.

21. Определить плотность по водороду газовой смеси, состоящей из 15 л метана и 5 л пропана.

Решение. Молярная масса метана равна 16 г/моль, пропана — 44 г/моль. Если плотность смеси по водороду обозначить через DH, то молярная масса газовой смеси будет равна 2· DH. Разделив молярные массы на мольный объём (22,4 л), получим значения массы 1 л метана, пропана и газовой смеси .

Принимая во внимание полученные выражения для объёмов газов и смеси, условие задачи можем записать в виде уравнения:

· 15 + · 5 = · 20

решив которое, получим DH = 11,5, т. е. плотность газовой смеси по водороду составляет 11,5.

22. К 110 мл смеси метана, водорода и азота прибавили 180 мл кислорода. После реакции объём составил 104 мл. При пропускании продуктов реакции через раствор гидроксида натрия объём уменьшился до 32 мл.

При сгорании водород даёт воду, метан — воду и диоксид углерода. Азот с кислородом не реагирует. Тогда 104 мл — смесь диоксида углерода, азота и (возможно) избытка кислорода. С гидроксидом натрия реагирует только СО2, поэтому можно найти его объём как изменение объема смеси: 104 мл - 32 мл = 72 мл. Найдём объём метана : V(СН4) =V(СО2) = 72 мл (из уравнения реакции СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О). Тогда объём израсходованного на сгорание метана кислорода равен V(O2) = 2V(CO2) = 2·72 мл = 144 мл (из уравнения реакции).

Пусть х мл — объём водорода в исходной смеси; тогда:

х/2 мл — израсходованный на сгорание водорода объём кислорода,

(110 - 72 - х) мл — объём азота,

(180 - х/2 - 144) мл — объём избытка кислорода.

По условию задачи, объём смеси азота с избытком кислорода (т. е. объём оставшейся после пропускания через гидроксид натрия смеси) равен 32 мл, поэтому

(110 - 72 - х) + (180 - х/2 - 144) = 32

1,5х = 42

х = 28

Таким образом, объём водорода в исходной газовой смеси равен 28 мл. Объём азота равен 110 мл - 72 мл - 28 мл = 10 мл.

(79). Какой объём озонированного кислорода, содержащего 24 % озона по объёму, необходим для сжигания 11,2 л водорода?