ChemNet
 

Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В.Задачи химических олимпиад.

Определение формулы неизвестного вещества с использованием количественных данных


Ответы на задачи по теме:(задачи с 1-11)

Решения

Задача 1

Пусть m - молекулярная масса металла, тогда: (2m + 288 г) сульфата дают (2m + 48)г оксида,

80 г сульфата - "- - - "- - - "   (m - 24) г -- - "- ,

m2 + 144m- 24m- 144 times.gif (49 bytes) 24 = 80m + 80 times.gif (49 bytes) 24;

Этот элемент - железо.

Задача 2

2. Соли типа М24 не разлагаются; М2(SО3)3 не существуют; расчет можно вести только с М2+.

MSO3rarrow.gif (63 bytes) MO + SO2;

М + 80 г сульфита дают (М+16) г оксида,
10,4 г сульфита - "- -"--"   у г -"- --"----"--"

М(ОН)2 = МО + Н2О;
(M + 34) г гидроксида дают (M + 16) г оксида,
58 г гидроксида - "- - - - -" -     у         г - "- - -",

Находим М = 24 г/моль, следовательно, металл - магний.

Задача 3

3. Составим уравнение реакции:

xFе + yН2О = FехОу + yН2

Выделилось 0,8 г Н2, что составляет (0,8/2) = 0,4 моль. Количество воды, вступившей в реакцию, также равно 0,4 моль, или 0,4times.gif (49 bytes)18 = 7,2 (г). По закону сохранения массы суммарная масса нелетучего продукта реакции составляет 16,8 + 7,2 - 0,8 = 23,2 г. Следовательно, массовая доля железа в полученном оксиде железа 16,8/23,2 = 0,724, или 72,4%.

Проводя расчеты по формуле FexOy, определяем состав оксида железа:

Искомая формула Fe3O4
Уравнение реакции: 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 uarrow.gif (63 bytes)(при нагревании)

Задача 4

4. Для схемы реакций, приведенной в условии   задачи, можно сделать следующие обобщения. Из простых веществ (А) - металлов - пригодны Li, Be, Mg, Ca (Na, К, Sr, Ba при горении образуют пероксиды).
Из простых веществ (Б) - неметаллов - непригодны: а) сера, так как при реакции SO2 (вещество Д) с оксидом металла (вещество Г) образуется сульфит (вещество Е), а при окислении сульфида (вещество В) образуется сульфат; б) азот и углерод, так как в нитриде и нитрате, карбиде и карбонате различное соотношение металла и азота, а также металла и углерода соответственно. Из неметаллов подходит, например, фосфор. Тогда превращения, соответствующие условию задачи, записываются следующими уравнениями:

3Li + Р = Li3Р,
А Б В
4Li +O2 = 2Li2O,
Г
4Р + 2 = 2O5,
Д
3Li2O + Р2O5 = 2Li3PO4
Li3P + 2O2 = Li3P04.
Е
Задача 5

5. Определяем молярную массу вещества, содержащего 1 моль атомарного углерода: 12/0,0814 =   147,4 г/моль На кислород в полученном веществе приходится 147,4 - 0,325 = 48 г. Очевидно, в составе вещества имеется карбонат-ион СО3 2-.

В случае одновалентного металла его молярная   масса равна г/моль. Такого металла нет.

Если металл двухвалентный, его молярная масса равна 147,4-60 = 87,4 г/моль. Металл - стронций.Полученный продукт Г - SrCO3, тогда А - SrO, Б - Н2О, В - Sr(OH)2. Уравнения реакций:

SrO + H2O = Sr(OH)2
Sr(OH)2 + CO2 = SrCO3darrow.gif (62 bytes) + H2O.

Задача 6

6. Вещества: А - N2, Б - NH3, В - HNO3, Г - NH4NO3, Д - N2O, Е - NaNH2, Ж - NaN3. Уравнения реакций:

кат

N2 + 3H2 equilibrium.gif (63 bytes) 2NH3;
4NH3+5O2 = 4NO + 6H2O;
2NO + O2 = 2NO2;
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3;
NH3 + HNO3 = NH4NO3;
NH4NO3 = N2O + 2H2O;(при to)
2Na + 2NH3 = 2NaNH2 + H2;
NaNH2 + N2O = NaN3 + 4 H2O.

Массовая доля азота в NaN3 равна

что подтверждает условие задачи.

Задача 7

7. Порошок массой 9 г при взаимодействии с водой образуют 22,4 л, или 1 моль газа. Следовательно, первый порошок может содержать гидрид щелочного металла (LiH). По реакции

LiH + H2O = LiOH + H2uarrow.gif (63 bytes)

образуется 1 моль (22,4 л) водорода, следовательно, реагирует 1 моль (8 г) LiH и образуется 1 моль LiOH. Кроме того, порошок содержит 1 г вещества, что составляет 1,0417-1=0,0417 (моль). Молярная масса этого вещества равна 1/0,0417 = 24 (г/моль). Это может быть гидроксид лития LiOH.
Второй порошок - дейтерид лития LiD, молярная масса которого равна 9 г/моль:

22,4л
LiD + Н2О = LiOH + HD.
M 9 г/моль 2 4 г/моль 1 моль
nu.lc.gif (53 bytes) 1 моль

Кроме того, возможно дополнительное решение: второй порошок - смесь LiH и LIT в соотношении 1:1 или смесь LiH и LiNH2 (в соотношении 14:1).

Задача 8

8. Смесь должна удовлетворять следующим условиям: а) металл должен реагировать с разбавленной серной кислотой, а его оксид - полностью восстанавливаться водородом; б) металл в оксиде дол-жень иметь большую положительную степень окисления, чем в сульфате, полученном при реакции металла с H2SO4.

Примеры смесей
1) Sn и SnO2.
SnO2 + 2H2 = Sn + 2H2O;
Sn + H2SO4 = SnSO4+ H2uarrow.gif (63 bytes).
Молярное соотношение 1:1.
2) Fe и Fe2O3.
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe +3H2O;
Fe+ H2SO4 = FeSO4+ H2uarrow.gif (63 bytes).

1 моль Fе2О3 при восстановлении образует 2 моль Fe, при растворении которых в H2SO4 образуется 2 моль Н2. 1 моль Fe при растворении в H2SO4 образует 1 моль водорода. Всего образуется 3 моль Н2. Следовательно, молярное отношение металла и оксида в смеси 1:1.

3) Fe и Fe3O4.
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O;
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2uarrow.gif (63 bytes)
1 моль Fe3O4 образует 3 моль Fe,
3 моль Fe восстанавливают 3 моль H2 + H2SO4
Поэтому молярное отношение металла и оксида в смеси 1:1.

Задача 9

9. Решение задачи ведем с конца: только три монохлорпроизводных, значит, только три типа атомов углерода в боковых цепях С6Нx(СН2)nСН3. Соединений - два, типов С-атомов - три, значит, в смеси присутствует толуол А (первый тип боковых С-атомов) и еще одно органическое соединение Б - гомолог толуола, дающий при окислении СO2

Из 1 моль толуола и 1 моль Б образуется 2 моль бензойной кислоты, которую можно декарбоксилировать 4 моль NaOH. Значит, на поглощение СO2 потребовалось 0,24times.gif (49 bytes)4 = 1 моль щелочи:
NaOH + CO2  rarrow.gif (63 bytes) NaHCO3.
Таким образом, на 1 моль Б образуется 1 моль СО2 (n =1), т. е. Б - этилбензол.

Задача 10
10. Необычность свойств раствора 1: щелочь + соль Ag+ rarrow.gif (63 bytes) всегда есть осадок Ag2O; при разбавлении водой дают осадок только аммиакаты галогенидов серебра.
Подсчитайте молярную массу кислотного остатка А осадка 1:

На 46,2% Ва2+ приходится 53,8% А2-
на 137 г Ва2+ -"- - - - "- - - -" х г  А2-
х=160

Видимо, А = 2Вr-, т. е. соль - ВаВr2 (растворима в воде).

a) 2AgBr + Ba(NO3)2 rarrow.gif (63 bytes) 2AgNO3 + BaBr2darrow.gif (62 bytes).

57,4% Ag+ осадка 2 указывает на состав AgBr. Все эти необычные факты наводят на мысль, что раствор неводный. Но ведь в условии и не сказано, что он водный! Факты, изложенные в условии задачи, хорошо согласуются со свойствами аммиачных комплексов серебра:

6)AgBrp-p + NaOHImage4.gif (84 bytes) AgOHp-p + NaBr,
(Ag(NH3)2OH)
в) AgBrp-p + H2O rarrow.gif (63 bytes) AgBr
(Ag(NH3)2Br)
т. е. раствор 1 - это раствор AgBr в жидком аммиаке.

Задача 11

11. Из условия следует, что реакция в первом электролизере прошла полностью:

анод катод
BaCl2 + 2H2O rarrow.gif (63 bytes) Ba(OH)2 Cl2 uarrow.gif (63 bytes) + H2 uarrow.gif (63 bytes)

11,2 л Cl2 (0,5 моль) на аноде означает образование 0,5 моль Ва(ОН)2 в растворе после электролиза. Количество электричества во втором электролизере такое же, т. е. там прошла реакция с образованием 0,5 моль K2SO4:

K2SO3 + Н2О rarrow.gif (63 bytes) K2SO4 + Н2uarrow.gif (63 bytes).

При электролизе K2SO3 кислород не выделяется, пока сульфит не окислится. При смешении растворов выпадает осадок:

K2SO4 + Ba(OH)2rarrow.gif (63 bytes) 2КОН + BaSO4  .darrow.gif (62 bytes)
nu.lc.gif (53 bytes) 0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль

Таким образом, масса осадка составляет 117 г.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору