5.90. Определите массу меди, выделившейся на катоде, при пропускании электрического тока через раствор хлорида меди (II) в течение 10 мин. Сила тока в цепи 2а.

K(-): Сu²⁺ + 2e^- = Cu

A(+): 2Cl^- - 2e^- = Cl₂

m = MIT/nF = 64*2*10*60/(2*96500) = 0,4 г

Ответ: 0,4 г

6.44. В открытом тигле прокалили образец цинковой руды массой 15 г. После прокаливания масса образца уменьшилась на 3,4 г. Другой образец той же руды той же массы обработали избытком соляной кислоты, а выделившийся газ пропустили через реактор, содержащий раствор перманганата калия, подкисленный серной кислотой. При этом в реакцию вступило 4,74 г перманганата калия и образовалось эквивалентное количество серы. Определите состав руды, если известно, что она содержит сульфид цинка, карбонат цинка и оксид кремния (IV).

2ZnS + 3O₂ → 2ZnO + 2SO₂↑

ZnCO₃ → ZnO + CO₂↑

SiO₂ → ×

m(SO₂) + m(CO₂) – m(O₂) = 3,4 г

ZnS + 2HCl = ZnCl₂ + H₂S↑

ZnCO₃ + 2HCl = ZnCl₂ + H₂O + CO₂↑

SiO₂ + HCl → ×

2KMnO₄ + 5H₂S + 3H₂SO₄ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 5S↓ + 4H₂O

CO₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → ×

n(KMnO₄) = 4,74/158 = 0,03 моль

n(H₂S) = (5/2)n(KMnO₄) = 0,075 моль

n(ZnS) = n(H₂S) = 0,075 моль

m(ZnS) = 0,075*97 = 7,3 г

n(SO₂) = n(ZnS) = 0,075 моль

m(SO₂) = 0,075*64 = 4,8 г

n(O₂) = (3/2)n(SO₂) = 0,11 моль

m(O₂) = 0,11*32 = 3,5 г

m(CO₂) = 3,4 + 3,5 – 4,8 = 2,1 г

n(CO₂) = 2,1/44 = 0,048 моль

n(ZnCO₃) = n(CO₂) = 0,048 моль

m(ZnCO₃) = 0,048*125 = 6 г

m(SiO₂) = 15 – 6 – 7,3 = 1,7 г

n(SiO₂) = 1,7/60 = 0,028 моль

0,075 ZnS : 0,048 ZnCO₃ : 0,028 SiO₂

Ответ: 3ZnS : 2ZnCO₃ : SiO₂

6.47. Некоторое количество смеси железа с хлоридом железа (II) разделили на две равные части. Одну из них обработали соляной кислотой, в результате чего выделилось 6,72 л газа (н. у.). Другую обработали хлором при нагревании, на что потребовалось 42,6 г хлора. Вычислите массу исходной смеси.

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2FeCl₂ + Cl₂ = 2FeCl₃

Суммарная реакция: 2Fe + 2FeCl₂ + 4Cl₂ = 4FeCl₃

n(H₂) = 6,72/22,4 = 0,3 моль

n(Fe) = n(H₂) = 0,3 моль

m(Fe) = 0,3*56 = 16,8 г

n(Cl₂) = 42,6/71 = 0,6 моль

n(FeCl₂) = (½)n(Cl₂) = 0,3 моль

m(FeCl₂) = 0,3*127 = 38,1 г

m(смеси) = 2*(16,8 + 38,1) = 109,8 г

Ответ: 109,8 г

6.76. Вычислите массу калия, который необходимо добавить к 150 мл 6%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,08 г/мл), чтобы массовая доля гидроксида калия стала равной 10%.

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂↑

m(р-ра до) = 150*1,08 = 162 г

n(K) = x моль

m(р-ра после) = 162 + x*39 – (½)x*2

m(KOH до) = 0,06*162 = 9,72 г

m(KOH после) = 9,72 + x*56

0,1 = (9,72 + x*56)/(162 + x*38)

16,2 + 3,8x = 9,72 + 56x

52,2x = 6,48

x = 0,124

m(K) = 0,124*39 = 4,8 г

Ответ: 4,8 г

6.94. Образец поваренной соли массой 10 г обработали концентрированным раствором серной кислоты. Выделившийся хлороводород растворили в воде и получили 50 г раствора с массовой долей HCl 10,95%. Определите массовую долю (%) примесей в поваренной соли.

NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + HCl↑

m(HCl) = 50*0,1095 = 5,475 г

n(HCl) = 5,475/36,5 = 0,15 моль

n(NaCl) = n(HCl) = 0,15 моль

m(NaCl) = 0,15*58,5 = 8,775 г

ω(NaCl) = (8,775/10)*100% = 87,75%

ω(примесей) = 100 – 87,75 = 12,25%

Ответ: 12,25%

6.180. Вычислите минимальный объем раствора щелочи с массовой долей гидроксида натрия 35%, который потребуется для растворения навески, состоящей из 5,4 г алюминия, 10,2 г его оксида и 15,6 г его гидроксида. Плотность раствора щелочи равна 1,38 г/мл.

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄]

n(Al) = 5,4/27 = 0,2 моль

n(Al₂O₃) = 10,2/102 = 0,1 моль

n(Al(OH)₃) = 15,6/78 = 0,2 моль

n(NaOH) = 0,2*1 + 0,1*2 + 0,2*1 = 0,6 моль

m(NaOH) = 0,6*40 = 24 г

m(NaOH, 35%) = 24*100/35 = 68,57 г

V(NaOH, 35%) = 68,57/1,38 = 49,7 мл

Ответ: 49,7 мл

6.185. Раствор нитрата калия объемом 60 мл и концентрацией 2 моль/л прокипятили в сильнощелочной среде с 6,48 г алюминия. Выделившийся газ пропустили при нагревании через трубку с оксидом меди (II) массой 11,2 г. Рассчитайте массовую долю меди в полученном твердом остатке.

8Al + 18H₂O + 3KNO₃ + 5KOH = 8K[Al(OH)₄] + 3NH₃↑

2NH₃ + 3CuO = 3Cu + N₂ +3H₂O

n(KNO₃) = 0,060*2 = 0,120 моль

n(Al) = 6,48/27 = 0,24 моль

KNO₃ в избытке.

n(NH₃) = (3/8)n(Al) = 0,09 моль

n(CuO) = 11,2/80 = 0,14 моль

CuO в избытке.

n(CuO прореаг.) = (3/2)n(NH₃) = 0,135 моль

0,005 моль CuO осталось.

m(CuO в смеси) =0,005*0,4 г

n(Cu) = n(CuO прореаг.) = 0,135 моль

m(Cu) = 0,135*64 = 8,64 г

ω(Cu) = (8,64/(8,64 + 0,4))*100% = 95,58%

Ответ: 95,58%

6.188. Определите объем 40%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,43 г/мл), который потребуется для растворения смеси алюминия с оксидом алюминия массой 1,41 г, если при этом выделился газ объемом 1,12 л (н. у.).

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄]

n(H₂) = 1,12/22,4 = 0,05 моль

n(Al) = (2/3)n(H₂)

m(Al) = (2/3)*0,05*27 = 0,9 г

m(Al₂O₃) = 1,41 – 0,9 = 0,51 г

n(Al₂O₃) = 0,51/102 = 0,005 моль

n(NaOH) = n(Al) + 2n(Al₂O₃) = 0,043 моль

m(NaOH) = 0,043*40 = 1,72 г

m(NaOH, 40%) = 1,72*100/40 = 4,3 г

V(NaOH, 40%) = 4,3/1,43 = 3,02 мл

Ответ: 3,02 мл

6.192. При сливании равных объемов (по 500 мл) растворов нитрата алюминия и сульфида натрия, содержащих эквимолярные количества этих веществ, выделилось 1,008 л (н. у.) газа. Вычислите молярные концентрации солей в исходных растворах.

2Al(NO₃)₃ + 3Na₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 6NaNO₃ + 3H₂S↑

n(H₂S) = 1,008/22,4 = 0,045 моль

n(Al(NO₃)₃) = (2/3)n(H₂S) = 0,03 моль

n(Na₂S) = n(H₂S) = 0,045 моль

с(Al(NO₃)₃) = 0,03*2 = 0,06 М

с(Na₂S) = 0,045*2 = 0,09 М

Ответ: с(Al(NO₃)₃) = 0,06 М, с(Na₂S) = 0,09 М

6.255. К подкисленному серной кислотой раствору, содержащему 9,17 г дихромата натрия, прилили 117 г раствора с массовой долей сульфида натрия 6%, в результате чего образовался осадок. Определите объем 98%-ной серной кислоты (плотность 1,84 г/мл), которая потребуется для полного растворения этого осадка при нагревании.

Na₂Cr₂O₇ + 3Na₂S + 7H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 3S↓ + 4Na₂SO₄ + 7H₂O

S + 2H₂SO₄ = 3SO₂ + 2H₂O

n(Na₂Cr₂O₇) = 9,17/262 = 0,035 моль

m(Na₂S) = 117*0,06 = 7,02 г

n(Na₂S) = 7,02/78 = 0,09 моль

Na₂S в недостатке.

n(S) = n(Na₂S) = 0,09 моль

n(H₂SO₄) = 2n(S) = 0,18 моль

m(H₂SO₄) = 0,18*98 = 17,62 г

m(H₂SO₄, 98%) = 17,62*100/98 = 18 г

V(H₂SO₄, 98%) = 18/1,84 = 9,78 мл

Ответ: 9,78 мл

6.304. Смесь железа и оксида железа (III) обработали избытком соляной кислоты в отсутствие кислорода. При этом выделился газ объемом 1,12 л (н. у.) и образовалась смесь хлоридов железа массой 19,35 г. Определите массу исходной смеси.

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

Fe₂O­₃ + 3HCl = 2FeCl₃ + 3H₂O

n(H₂) = 1,12/22,4 = 0,05 моль

n(Fe) = n(FeCl₂) = n(H₂) = 0,05 моль

m(Fe) = 0,05*56 = 2,8 г

m(FeCl₂) = 0,05*127 = 6,35 г

m(FeCl₃) = 19,35 – 6,35 = 13 г

n(FeCl₃) = 13/162,5 = 0,08 моль

n(Fe₂O₃) = (1/2)n(FeCl₃) = 0,04 моль

m(Fe₂O₃) = 0,04*160 = 6,4 г

m(Fe + Fe₂O₃) = 2,8 + 6,4 = 9,2 г

Ответ: 9,2 г

6.327. Смесь металла и сульфида данного металла полностью растворилась в 10%-ной соляной кислоте, при этом выделилось 11,2 л (н. у.) газа. При добавлении к образовавшемуся раствору раствора красной кровяной соли образуется осадок синего цвета. При пропускании выделившегося газа через избыток раствора нитрата свинца образуется 47,8 г осадка черного цвета. Определите массовые доли компонентов смеси.

«При добавлении к образовавшемуся раствору раствора красной кровяной соли образуется осадок синего цвета.» Классическая реакция на ионы Fe²⁺. «Данный металл», это железо.

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑

V(H₂) + V(H₂S) = 11,2 л

n(H₂) + n(H₂S) = 11,2/22,4 = 0,5 моль

H₂ + Pb(NO₃)₂ → ×

H₂S + Pb(NO₃) = PbS↓ + 2HNO₃

n(PbS) = 47,8/239 = 0,2 моль

n(H₂S) = n(PbS) = 0,2 моль

n(H₂) = 0,5 – 0,2 = 0,3 моль

n(Fe) = n(H₂) = 0,3 моль

n(FeS) = n(H₂S) = 0,2 моль

m(Fe) = 0,3*56 = 16,8 г

m(FeS) = 0,2*88 = 17,6 г

ω(Fe) = (16,8/(16,8+17,6))*100% = 48,84%

ω(FeS) = 100 – 48,84 = 51,16%

Ответ: ω(Fe) = 48,84%, ω(FeS) = 51,16%