1. У посудинах без етикеток у порошкоподібному вигляді містяться такі речовини: барій нітрат, купрум(ІІ) оксид, кальцій карбонат, натрій хлорид, калій перманганат. Як визначити ці речовини використовуючи найменшу кількість реактивів.
Розв’язання.
Опис речовин:
Ba(NO3)2 – білий, розчинний у воді;
CuO – чорний, нерозчиннй у воді;
CaCO3 – білий, нерозчиннй у воді;
NaCl – білий, розчинний у воді;
KMnO4 – темно-фіолетовий, розчинний у воді.
Хід аналізу
- розчинити у воді. Всі речовини крім CuO та CaCO3 розчиняються. KMnO4 утворює фіолетовий розчин. Його визначаємо за забарвленням розчину. Чорний порошок, який не розчинився – CuO. Білий порошок, що не розчинився – CaCO3.
- до розчинів в яких міститься Ba(NO3)2 та NaCl додаємо сульфатну кислоту. В пробірці де випав білий кристалічний осад міститься Ba(NO3)2.
- додатково можна перевірити CaCO3, CuO та KMnO4 дією сульфатної кислоти. При взаємодії CaCO3 з кислотою будемо спостерігати виділення газу. Чорний CuO розчиниться з утворенням синього розчину. KMnO4 з сульфатною кислотою не реагує тому ніяких змін не буде.
- NaCl окремо можна перевірити дією AgNO3. Утворення білого сирнистого осаду підтвердить наявність хлорид-аніонів.
Ba(NO3)2 + H2SO4 = BaSO4↓ +2HNO3
Ba2+ + 2NO3– + 2H+ + SO42– = BaSO4↓ + 2H+ + 2NO3–
Ba2+ + SO42– = BaSO4↓
CaCO3 + H2SO4 = CaSO4↓ + CO2↑ + H2O
CaCO3 + 2H+ + SO42– = CaSO4↓ + CO2↑ + H2O
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CuO + 2H+ + SO42– = Cu2+ + SO42– + H2O
CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3
Na+ + Cl– + Ag+ + NO3– = AgCl↓ + Na+ + NO3–
Ag+ + Cl– = AgCl↓
Висновок: для ідентифікації речовин достатньо використати воду та розчин сульфатної кислоти.
2. При розчиненні 123 г кристалогідрату MeSO4 ∙ 7H2O у воді масою 277 г отримали розчин з масовою часткою розчиненої речовини 0,15. Визначте формулу кристалогідрату. Запропонуйте формули трьох інших кристалогідратів, назвіть їх і вкажіть галузі застосування.
Розв’язання.
Знайдемо масу розчину:
m(р-ну MeSO4) = 123 + 277 = 400 (г).
Маса солі в розчині:
m(MeSO4) = 400 ∙ 0,15 = 60 (г).
MeSO4 ∙ 7H2O → MeSO4
Ar(Me) = x;
123 / (x + 222) = 60 / (x + 96);
123(x + 96) = 60(x + 222);
123x + 11808 = 60x + 13320;
63x = 1512;
x = 24.
Елемент з відносною атомною масою 24 це Магній.
MgSO4 ∙ 7H2O.
Відповідь:
MgSO4 ∙ 7H2O.
Приклади кристалогідратів:
CuSO4 ∙ 5H2O – мідний купорос – для призупинення розвитку і поширення грибкових захворювань плодових і деяких ягідних культур;
CaSO4 ∙ 2H2O – гіпс – виготовлення будматеріалів;
Na2SO4 ∙ 10H2O – глауберова сіль – використовується у медицині.
3. Нагрівання 36,6 г суміші купрум(ІІ) гідроксиду і натрій гідроксиду, одержали водяну пару, яку конденсували і повністю використали для реакції з барій оксидом. Одержали 0,2 моль барій гідроксиду. Обчисліть масову частку натрій гідроксиду в суміші (%).
Розв’язання.
Cu(OH)2 = CuO + H2O (1)
BaO + H2O = Ba(OH)2 (2)
За реакцією (2) знайдемо кількість речовини води:
n(H2O) = n(Ba(OH)2) = 0,2 моль
За реакцією (1) знайдемо масу купрум(ІІ) гідроксиду:
m(Cu(OH)2) = 98 ∙ 0,2 / 1 = 19,6 (г)
Знайдемо масову частку купрум(ІІ) гідроксиду в суміші:
ω(Cu(OH)2) = 19,6 / 36,6 ∙ 100% ≈ 53,55%
ω(NaOH) = 100% – 53,55% = 46,45%
Відповідь: ω(NaOH) = 46,45%.
4. Для виготовлення підшипників використовують сплави, що містять свинець, олово, стибій та мідь. Вміст міді у зразку сплаву масою 76,125 г становить 2%. Із вказаної маси сплаву отримали 52,49 г плюмбум(ІІ) оксиду. Масова частка двох інших складових однакова. Вкажіть склад сплаву. Яку масу станум(ІІ) хлориду можна добути з цієї кількості сплаву.
Розв’язання:
Знайдемо масу міді:
m(Cu) 76,125 ∙ 0,02 = 1,5225 (г).
Знайдемо масу свинцю:
PbO → Pb
m(Pb) = 52,49 ∙ 207 / 223 ≈ 48,7239 (г).
ω(Pb) = 48,7239 / 76,125 ∙ 100% = 64%
ω(Sn + Sb) = 100% – 64% – 2% = 34%
Оскільки ω(Sn) = ω(Sb) то:
ω(Sn) = ω(Sb) = 34%/2 = 17%.
Знайдемо масу Sn в сплаві:
m(Sn) = 76,125 ∙ 0,17 = 12,94125 г.
Знайдемо масу SnCl2, яку можна добути із сплаву:
Sn → SnCl2
m(SnCl2) = 12,94125 ∙ 190 / 119 = 20,6625 ≈ 20,66 (г).
Відповідь: склад сплаву: ω(Pb) = 64%; ω(Sn) = 17%; ω(Sb) = 17% ω(Cu) = 2%; m(SnCl2) = 20,66 г.
5. До 400 г розчину натрій гідроксиду з масовою часткою лугу 20% додали натрій оксиду масою 12,4 г. Обчисліть масову частку розчиненої речовини в одержаному розчині. Який об’єм карбон(IV) оксиду треба пропустити через добутий розчин щоб одержати середню сіль?
Розв’язання.
Na2O + H2O = 2NaOH (1)
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (2)
Маса натрій гідроксиду в першому розчині:
m1(NaOH) = 400 ∙ 0,2 = 80 (г).
Маса другого розчину:
m2(р-ну NaOH) = 400 + 12,4 = 412,4 (г).
Знайдемо масу лугу, який утворився при взаємодії оксиду з водою за реакцією (1):
m(NaOH) = 12,4 ∙ 80 / 62 = 16 (г).
Знайдемо масу лугу в одержаному розчині:
m2(NaOH) = 80 + 16 = 96 (г).
ω2(NaOH) = 96 / 412,4 ∙ 100% ≈ 23,28%.
Знайдемо об’єм карбон(IV) оксиду за реакцією (2):
V(CO2) = 96 ∙ 22,4 / 80 = 26,88 (л).
Відповідь: ω(NaOH) = 23,28%; V(CO2) = 26,88 л.