Олимпиады по химии

х _ л (Ее) _ 0,18 моль _ 3
у п(О) 0,24 моль 4


Значит, оксид имеет формулу Ее₃О₄.

13. 
    (1.1.4)
    

Сколько минерала пиролюзита с содержанием МпО₂ 85 % необходимо для получения манганата калия К₂МпО₄ массой 1 т, если выход составляет 70 %?
Решение
Учтем потери продукта:
1 т составляет 70 % продукта,
х т » 100 % »,
откуда х = 1,43 т.
Для стехиометрического расчета, не записывая уравнения ре­акции, воспользуемся тем, что число атомов марганца сохраняет­ся: МпО₂ -> К₂МпО₄. Тогда
п (К₂МпО₄) = п (МпО₂) = ^г = 7,25 • 10³ моль.
’ 197 г/моль
тп(МпО₂) = 7,25 10³моль-87г/моль = 6,31 10⁵ г.
Определим массу минерала:
0,631 т оксида составляют 85 % массы,
у т минерала » 100 % массы,
откуда у = 0,742 т.
Значит, необходимо 0,74 т пиролюзита.

13. 
    (1.1.4)
    

В два стакана, уравновешенные на чашках весов и содержащие избыточное для реакции количество кисло­ты, внесли одинаковые по массе навески цинка и мела.


32




Районные олимпиады


Сохранится ли равновесие весов после протекания реак­ции? Ответ подтвердите расчетом.
Решение
Уравнения реакций для случая соляной кислоты:
Яп + 2НС1 = 7пС1₂ + Н₂Т ,
СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + Н₂О + СО₂? .
Потеря массы (в долях от исходной навески) составит:
М(Н₂) 2 г/моль
для цинка: ?—= — = 0,0308 ,
М(гп) 65 г/моль


для мела:


М(СО₂)
М(СаСО₃)


44 г/моль _=0>44()
100 г/моль


Итак, стакан, в который бросили мел, потеряет в массе значи­тельно больше, и равновесие весов нарушится.

13. 
    (1.1.5)
    

При растворении 476 г кристаллогидрата СоС1₂-6Н₂О образовался раствор с массовой долей соли 13,56 %. Оп­ределите массу воды, в которой был растворен кристалло­гидрат.
Решение
Определим массу безводной соли, содержащейся в кри­сталлогидрате:
129,8 г соли содержится в 237,8 г кристаллогидрата,
х г » » в 476 г »,
откуда х = 259,8 г.
Определим далее массу полученного раствора:
100 г раствора содержат 13,56 г соли, у г » » 259,8 г соли,
откуда у = 1916 г.
Теперь можно определить массу воды, в которой растворили кристаллогидрат:
тп(Н₂О) = 1916 г - 476 г = 1440 г.


33

13. 
    
    8 класс
    
    (1.1.5)
    

Определить, какая масса алюмокалиевых квас-
цов КА1(8О₄)₂-12Н₂О выкристаллизуется из 320 г насыщен-
ного раствора квасцов после испарения из него 160 г воды.
Массовая доля КА1(8О₄)₂ в насыщенном при данной темпе-
ратуре растворе составляет 5,50 %.
Решение
Состав раствора до испарения воды: 17,6 г КА1(8О₄)₂
и 302,4 г воды. Общий состав смеси осадка с раствором после
испарения воды: 17,6 г КА1(8О₄)₂ и 142,4 г воды. Пусть в осадке
п моль квасцов, тогда раствор содержит (17,6 - 258п) г соли
и (142,4 - 12 • 18п) г воды. Запишем уравнение для массовой
доли соли в растворе:
17,6-258и

13. 
    
    •100 = 5,50,
    17,6-258и + 142,4-216п
    откуда п = 0,0379 моль. тп[КА1(8О₄)₂*12Н₂О] = 18,0 г.
    Следовательно, выкристаллизуется 18,0 г квасцов.
    
    (1.1.5)
    

В 100 г воды при 100 °С с образованием насы­щенного раствора растворяются 75,4 г сульфата меди (II), а при 10 °С — только 17,4 г. Учитывая, что из водных растворов сульфата меди кристаллизуется медный купо­рос, определите, сколько осадка образуется при охлажде­нии 100 г насыщенного при 100 °С раствора сульфата ме­ди (II) до 10 °С.
Решение
Формулы веществ: Си8О₄ — сульфат меди (II), Си8О₄-5Н₂О — медный купорос. Пусть из (100 + 75,4) г раствора выпадет п моль, или 250п г, медного купороса. Тогда связанными окажутся 5п моль, или 90п г, воды, а в растворе останется (75,4 - 160п) г сульфата меди (II) и (100 - 90п) г воды. Так как в насыщенном при 10 °С растворе на 100 г воды приходится 17,4 г соли, получаем уравнение:
75,4-160п _ 17,4
100-90п “ 100 ’ откуда п = 0,4018 моль.

34




Районные олимпиады


Из 175,4 г раствора выпадает 0,4018 моль соли,
из 100 г » » х моль соли,
откуда х = 0,2291 моль, или 57,28 г сульфата меди (II). Таким образом, образуется 57,3 г кристаллогидрата.

13. 
    (1.1.5)
    

Определите молярную концентрацию раствора карбоната натрия (плотность 1,135 г/мл) с массовой долей соли 13,0 %.
Решение
Рассмотрим 100 мл раствора. Этот объем раствора имеет массу т(р-ра) = 100 мл • 1,135 г/мл = 113,5 г и содержит такую массу соли:
m(Na₂CO₃) = 113,5 г • 0,130 = 14,76 г.
14,76 г
Тогда n(Na₂CO₃) - _{106 г/моль} = 0,1392 моль, 0,1392 моль
e(Na₂CO₃) = о 1 i ⁼ ^»392 моль/л.
Таким образом, молярная концентрация данного раствора 1,39 моль/л.

13. 
    (1.1.3)
    

Данные элементного анализа (выполненного еще в XIX веке) демонстрируют следующий состав соединений в расчете на 100 г: хлорид аммония — 7,5 г Н, 26,2 г N, 66,3 г С1; нитрат аммония — 5,0 г Н, 35,0 г N, 60,0 г О; азотная кислота — 1,6 г Н, 22,2 г N, 76,2 г О. Предложите их формулы. Обсудите возможность и целесообразность их использования в качестве азотных удобрений.
Решение
Ход расчета продемонстрируем на примере хлорида ам­мония NJH С1_г:
14х : 1у : 35, 5г = 26,2 : 7,5 : 66,3 = 1,871 : 7,5 : 1,868,
х : у : z = 1,002 : 4,015 : 1 « 1 : 4 : 1.


35




8 класс


Следовательно, формула соединения: ЫН₄С1.
Аналогично получаем формулы азотной кислоты НМО₃, нитра­та аммония Ы₂Н₄О₃, или ЬШ₄МО₃.
На единицу массы больше всего азота содержит нитрат аммо­ния, он и применяется в качестве удобрения. Азотную кислоту применять, конечно же, нельзя вследствие ее окислительных свойств. Хлорид аммония также не применяют, поскольку хло- рид-ионы в значительно меньшем объеме усваиваются растениями и тем самым засоляют почву.

13. 
    (1.1.5)
    

В помещении с температурой 25 °С стоят два стакана с дистиллированной водой и с раствором серной кислоты с массовой долей кислоты 80 %. Температура жидкостей в стаканах также 25 °С. Будет ли изменяться температура жидкостей со временем и если да, то как?
Решение
Серная кислота является активным водопоглощающим агентом, давление паров воды над стаканом с серной кислотой значительно ниже, чем над стаканом с водой. При поглощении воды серная кислота нагревается. Из стакана с водой вода будет испаряться, охлаждая содержимое стакана.

3. 
   Задачи областных олимпиад юных химиков
   

22. 
    (1997, 1.1.1)
    

Известный шведский химик О. Бергман обратил­ся в аптеку с претензиями к низкому качеству проданной ему натриевой селитры: после прокаливания она давала с кисло­тами некие бурые пары. Аптекарь, известный своим тща­тельным отношением к очистке веществ, не смог объяс­


36




Областные олимпиады


нить такое поведение селитры. Правильное объяснение предложил ученик аптекаря К. Шееле, ставший позже из­вестным химиком.
В чем было верное объяснение?


Решение
При прокаливании происходит реакция
2НаЬЮ₃ Д2МаЬЮ₂+О₂, а при действии кислот —
2МаМО₉ + Н„8О. = Ка,8О₄ + 2НЫО„