Розрахунки на встановлення складу суміші

1. Алгоритм розв’язання задачі на знаходження складу суміші, якщо тільки один її компонент вступає у реакцію.

Приклад.

При дії на суміш міді і заліза масою 20 г надлишком розведеної сульфатної кислоти виділилося 5,6 л газу (н.у.). Визначити масові частки металів у суміші.

Дано

m(Cu) + m(Fe)= 20 г
V(H2) = 5,6 л


Розв’язання

1. Знаходимо кількість речовини маса або об’єм якої відомі (в даному прикладі – водню):

w(Cu) = х %? w(Fe)=y %

2. Складаємо рівняння реакції та підставляємо зверху кількість речовин за умовою задачі, знизу – відповідно до рівняння:

 x моль                           0,25 моль
     Fe + H2SO4  =  FeSO4 + H2
 1 моль                            1моль

3. За рівнянням реакції знаходимо кількість вихідної речовини (в даному прикладі – кількість речовини заліза):
n(Fe) = n(H2) = 0,5 моль

4. Знаходимо  масу компонента суміші, що прореагував (заліза):
m(Fe) = М(Fe)∙n(Fe) = 56г/моль∙0,25 моль = 14 г

5. Знаходимо  масові частки речовин у суміші:
w(Fe) = m(Fe)/mсуміші.= 14/20 = 0,70 = 70 %
w(Cu) = 100 % – w(Fe) = 100-70 = 30 %

Відповідь: w(Fe) = 70 %; w(Cu) = 30 %

Різновидом цієї задачі є задача на визначення складу суміші, якщо обидва компоненти вступають у реакцію, але з виділенням газоподібної речовини взаємодіє тільки одна речовина.
Приклад.

При дії на суміш заліза і залізної ожарини масою 20 г надлишком розведеної сульфатної кислоти виділилося 5,6 л газу (н.у.). Визначити масові частки речовин у суміші.

2. Алгоритм розв’язання задачі на знаходження складу суміші, якщо обидва її компонента взаємодіють з однією речовиною, або у результаті реакцій утворюється ода і та ж речовина.

Приклад.
На повне відновлення міді із суміші масою 40 г, що складалася з оксидів Купруму(І) та Купруму(ІІ), витратили водень обємом 6,72 л (н.у.). Обчисліть масову частку (%) купрум(І) оксиду в суміші.

Дано
m(Cu2O) + m(CuO) = 40 г
V(H2)= 6,72 л
Розв’язання

1. Знайти кількість речовини, з якою взаємодіє суміш (в даному прикладі – водню):

w(Cu2O) – ?

2. Скласти рівняння реакцій і визначити кількість речовин відповідно до рівнянь:

Cu2O + H2  =  2Cu + H2O
1 моль   1моль

CuO + H2  =  Cu + H2O
1 моль  1моль

3. Позначити кількість речовини водню, що витратили на відновлення Cu2O х моль, тоді кількість речовини водню, що витратили на відновлення CuO (0,3 – х) моль

4. Виразити кількість речовин Cu2O і CuO через кількості речовин водню згідно рівнянь реакцій

n(Cu2O) = n(H2) = х моль

n(CuO) = n(H2) = (0,3 – х) моль

5. Виразити маси речовин, що знаходились у суміші, за їхнімі кількостями речовин і скласти алгебраїчне рівняння

m(Cu2O) =М(Cu2O) · n(Cu2O) = 144х г

m(CuO) =М(CuO) · n(CuO) = 80(0,3 – х) г

144х + 80(0,3 – х) = 40

3. Знаходимо х та маси компонентів у суміші

х=0,25 моль

m(Cu2O) = 144х = 144·0,25 = 36 г

4. Знайти  масові частки речовин у суміші:

w(Cu2O) = m(Cu2O)/m(Cu2O)суміші=36/40=0,60=60 %

Відповідь: w(Cu2O) = 60 %

3. Алгоритм розв’язання задачі на знаходження складу суміші, якщо обидва її компонента взаємодіють з однією речовиною, а у результаті реакцій утворюється дві різні речовини.

Приклад.
При розчиненні у сульфатній кислоті суміші масою 10,48 г, що складалась з купрум(ІІ) оксиду і цинк оксиду утворилась суміш масою 20,88 г, що складається купрум(ІІ) сульфату і цинк сульфату. Визначте маси оксидів у вихідній суміші.

Дано

m(CuO)+m(ZnO) = 10,48 г

m(CuSO4)+m(ZnSO4) = 20,88 г


Розв’язання

1. Складаємо рівняння реакції та та визначаємо кількості речовин відповідно до рівняння:

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2О
1 моль              1 моль

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2О
1 моль             1 моль

m(CuO) – ?

m(ZnO) – ?

2. Позначити кількость речовин одного компонента (в даному прикладі – CuO) суміші х моль, а іншого (ZnO) у моль, і виразити кількості речовин продуктів реакції (CuSO4 і ZnSO4):

n(CuSO4) = n(CuO) = х моль

n(ZnSO4) = n(ZnO)=  у моль

3. Виразити маси речовин  через кількості речовин і скласти систему рівнянь:

m(CuO) = M·n = 80x г  m(CuSO4) = M·n = 160x г

m(ZnO) = M·n =  81у г m(ZnSO4) = M·n = 161y г

4. Знайти  кількості речовин одного з компонентів суміші:

n(ZnO)= y = 0,08 моль

5. Знайти маси компонентів суміші:

m(ZnO) = M·n = 81у = 6,48 г

m(CuO) = mсуміші – m(ZnO) = 10,48 – 6,48 = 4 г

Відповідь: m(ZnO)  = 6,48 г, m(CuO) = 4 г

Галогени

1. На суміш залізних і мідних ошурок масою 1 г подіяли надлишком хлоридної кислоти, в результаті чого утворився газ об’ємом 224 мл. Обчисліть масу міді у вихідній суміші. (0,44 г)

2. Калій йодид, що містився у 150 г розчину, повністю прореагував з 4,0 л суміші, призначеної для синтезу гідроген хлориду, відносна густина якої за воднем дорівнює 14,8. Обчисліть об’ємні частки газів у вихідній суміші та масову частку калію йодиду у вихідному розчині. (Об’ємна частка водню у вихідній суміші — 60 %, масова частка калій йодиду у розчині — 16 %)

3. Через розчин, що містить 170 г суміші натрій флуориду та натрій йодиду, пропустили надлишок хлору. При цьому виділилося 12,7 г йоду. Визначте масові частки солей натрію у суміші. (8,8 % NaI, 91,2 % NaF)

4. До розчину, в якому містилась суміш калій хлориду і калій броміду масою 6,25 г, додали надлишок аргентум(І) нітрату, внаслідок чого утворилося 10,39 г суміші аргентум(І) хлориду і аргентум(І) броміду. Визначте маси солей у вихідній суміші. (1,45 г KCl, 4,76 г KBr)

Елементи VІ-А групи

1. На розчин, що містить 16 г суміші натрій хлориду та натрій сульфату, подіяли надлишком розчину барій нітрату. При цьому утворився осад масою 215,3 г. Визначте масові частки солей натрію у суміші. (88,75 % Na2SO4, 11,25 % NaCl)

2. Суміш натрій сульфату, натрій нітрату і натрій карбонату масою 41,8 г обробили 98 г розчину з масовою часткою сульфатної кислоти 10%. При цьому виділилось 2,24 л газу (н.у). При додаванні до утвореного розчину барій хлориду утворилося 46,6 г осаду. Визначте масу кожного компонента суміші. (10,6 г Na2CO3, 14,2 г Na2SO4, 17 г NaNO3)

3. Суміш купрум(ІІ) і ферум(ІІ) сульфатів масою 15,6 г прореагувала без залишку з барій хлоридом. При цьому одержали осад масою 213,3 г. Визначте масу кожного компонента суміші. (8 г CuSO4, 7,6 г FeSO4)

4. На суміш натрій і калій сульфідів масою 89,4 г подіяли надлишком розчину цинк хлориду. При цьому утворився осад масою 87,3 г. Знайдіть масу кожного компонента суміші. (23,4 г Na2S, 66 г K2S)

Елементи V-А групи

1. При прожарюванні 7,28 г суміші калій і натрій нітратів утворилось 6 г суміші калій і натрій нітритів. Визначте склад вихідної суміші. (3,03 г KNO3, 4,25 г NaNO3)

2. При розчиненні суміші ошурок міді, заліза і золота у концентрованій нітратній; кислоті утворилося 6,72 л газу (н.у.) та 8,55 г твердого залишку. При розчиненні цієї ж наважки суміші у хлоридній кислоті виділилось 3,36 л газу (н.у.). Встановіть масову частку золота у суміші. (0,826 %)

Елементи ІV-А групи

1. На розчин, що містить 15 г суміші натрій силікату та натрій сульфату, подіяли надлишком хлоридної кислоти. При цьому утворилось 7,8 г нерозчинної речовини. Визначте масові частки солей у суміші. (81,33 % Na2SiO3,18,67 % Na2SO4)

2. При дії надлишком хлоридної кислоти на суміш масою 15 г, що складається з натрій силікату та натрій карбонату, виділилось 12,24 л (н.у.) газу. Визначте масові частки солей у суміші. (70,67 % Na2CO3,29,33 % Na2SiO3)

3. При нагріванні 86 г суміші натрій карбонату та натрій гідрогенкарбонату виділилось 3,5 моль газу. Визначте масові частки кожної солі у суміші. (2,33 % Na2CO3, 97,67 % NaHCO3)

4. При обробці 6,32 г суміші натрій карбонату і натрій гідрогенкарбонату сульфатною кислотою утворилося 6,39 г безводного натрій сульфату. Визначте маси солей у вихідній суміші. (4,22 г Na2CO3, 2,1 г NaHCO3).

5. У газовій суміші чадного і вуглекислого газів число атомів в 2,7 рази більше числа молекул. Обчисліть середню молярну масу цієї суміші. (39,2 г/моль)

Лужні елементи

1. До розчину, що містить суміш  натрій гідроксиду і калій гідроксиду  загальною масою 23,2 г, додали надлишок розчину оцтової кислоти При цьому утворилося 44,2 г суміші солей. Визначте масову частку гідроксиду натрію в вихідній суміші.