Массовая доля атомов азота в смеси нитратов калия и аммония равна 24


Задачи на атомистику | CHEMEGE.RU

Задачи на атомистику — это задачи на соотношения частиц (атомов, молекул, ионов и т.д.)  в  гомогенных и гетерогенных системах (растворах, твердых и газообразных смесях). Это могут быть массовые соотношения (например, массовая доля элемента в смеси), мольные соотношения (например, соотношение числа атомов водорода и кислорода или мольная доля), объемные соотношения (объемная доля и др.).

Похоже, эти задачи станут дебютантами на ЕГЭ по химии-2020.

Ниже я выкладываю задачи на атомистику из реального ЕГЭ по химии 16 июля 2020 года.

 

Для решения задач на атомистику используются довольно простые идеи. Во-первых, понятие массовой доли. Во-вторых, умение выражать число атомов через число молекул или других структурных единиц.

Например, в молекуле триоксида серы SO3 на 1 молекулу приходится один атом серы и три атома кислорода:

1 молекула SO3 — 1 атом серы, 3 атома кислорода

Несложно пропорцией определить, что на две молекулы триоксида серы будет приходиться два атома серы и шесть атомов кислорода:

2 молекулы SO3 — 2 атома S, 6 атомов О

На 20 молекул триоксида:

20 молекул SO3 — 20 атомов S, 60 атомов О

А вот сколько атомов приходится на х молекуле триоксида? Это также легко определить через пропорцию:

х молекул SO3 — х атомов S, 3х атомов О

Иначе говоря, количество атомов кислорода в молекуле SO3 в три раза больше, чем количество молекул. А количество атомов серы равно количеству молекул триоксида серы. Это простая, но не всегда очевидная идея. То есть индексы в формуле вещества показывают не только, как соотносится количество атомов между собой, но и какое число атомов приходится на 1 молекулу или другую структурную единицу вещества.

Если так соотносится число атомов и молекул, то также будет соотноситься и количество вещества атомов и молекул, выраженное в молях. Потому что 1 моль — это не что иное, как порция, состоящая из одинакового числа данных частиц.

То есть на х моль триоксида серы приходится:

х моль SO3 — х моль атомов S, 3х моль атомов О

 

 Представьте себе, что атомы — это элементы изделия, а молекула состоит из некоторого числа таких деталей. Таким образом, число деталей разного типа всегда больше или равно числа изделий. Получается, в молекуле число атомов всегда больше или равно, чем количество молекул.

И наоборот, число молекуле триоксида серы в 3 раза меньше, чем число атомов кислорода в составе SO3. И число молекул равно количеству атомов серы. 

Например, на х моль атомов серы приходится х моль молекул SO3.

 

Еще одно понятие, которое пригодится при решении задач на атомистику — молярное соотношение веществ.

Молярное соотношение — это отношение количества одного вещества к количеству другого вещества.

Например, молярное соотношение хлорида натрия и воды в растворе составляет 1 к 20, или 0,05:

n(NaCl)/ n(H2O) = 1/20 = 0,5

Молярное соотношение можно задавать отдельным числом, а можно соотношением:

n(NaCl) : n(H2O) = 1:20 

А вот выражать молярное соотношение через проценты нельзя. Это безразмерная величина. 

 

Научиться решать задачи на атомистику не очень сложно. В ЕГЭ по химии атомистика станет, скорее всего, лишь частью более сложной комплексной задачи 34. Но я бы рекомендовал не пытаться сразу решать задачи на атомистику уровня ЕГЭ по химии. Занимаясь в спортзале, вы же не пытаетесь на первой тренировке поднять сразу тяжелую штангу. Точнее, попытаться вы можете, но последствия будут плачевными.

Для начала сделайте разминку возьмите простые задачи, чтобы освоить основные приемы и понять логику решения таких заданий. А после легких задач можно постепенно перейти к более сложным. Именно в таком порядке и расположены задачи в данной подборке «Атомистика», которые позволяют понять, как именно удобно работать с такими заданиями. 

 

Публикую подборку задач, в которых используются идеи атомистики. Все задачи взяты из сборника С.А. Пузакова, В.А. Попкова «Пособие по химии. Вопросы. Упражнения. Задачи». В скобках я привожу нумерацию этих задач в задачнике.

 

1. (66) В смеси оксида меди (I) и оксида меди (II) на 4 атома меди приходится 3 атома кислорода. Вычислите массовые доли ве­ществ в такой смеси.

 

 

 

Пусть n (количество вещества) (Cu2O) = х моль, n(CuO) = y моль, тогда:

количество вещества атомов меди в первом оксиде n1(Cu) = 2х моль, во втором оксиде: n2(Cu) = у моль

количество вещества атомов кислорода в первом оксиде n1(О) = х моль, во втором оксиде: n2(О) = у моль

общее количество вещества атомов меди: n(Cu) = (2x + y) моль, атомов кислорода: n(O) = (x + y) моль.

По условию задачи их отношение равно как 4 : 3, т. е. (2x + y) / (x + y) = 4 / 3.

Преобразуем приведённое выше равенство, получаем y = 2x.

Выразим через х массы соединений:

m(Cu2O) = n(Cu2O) * M(Cu2O) = (144x) г;

m(CuO) = n(CuO) * M(CuO) = 80 * у = 80 * 2x = (160x) г

Масса смеси двух оксидов будет равна:

m(смеси) = (144x + 160x) г = (304x) г

Теперь рассчитываем массовую долю оксидов в смеси:

ω(Cu2O) = m(Cu2O) / m(смеси) = 144x / 304x = 0.4737 (47.37%)

ω(CuO) = m(CuO) / m(смеси) = 160x / 304x = 0.5263 (52.63%)

Ответ: ω(CuO) = 52,6%, ω(Cu2O) = 47,4%

 

 

2. (67) В смеси двух хлоридов железа на 5 атомов железа приходится 13 атомов хлора. Вычислите массовые доли веществ в та­кой смеси.

 

 

 

Железо образует два устойчивых хлорида: FeCl2 и FeCl3.

Пусть n(FeCl2) = х моль, n(FeCl3) = y моль, тогда:

количество вещества атомов железа в первом хлориде n1(Fe) = х моль, во втором хлориде: n2(Fe) = у моль,

количество вещества атомов хлора в первом хлориде n1(Cl) = 2х моль, во втором хлориде: n2(Сl) = 3у моль,

общее количество вещества атомов железа: n(Fe) = (x + y) моль, атомов хлора: n(Cl) = (2x + 3y) моль.

По условию задачи их отношение равно как 5 : 13, т. е. (x + y) / (2x + 3y) = 5 / 13.

Преобразуя приведённое выше равенство, получаем y = 1,5x.

Выразим через х массы соединений:

m(FeCl2) = n(FeCl2) * M(FeCl2) = (127x) г;

m(FeCl3) = n(FeCl3) * M(FeCl3) = 162,5 * у = 162,5 * 1,5x = (243,75x) г

Масса смеси двух хлоридов будет равна:

m(смеси) = (127x + 243,75x) г = (370,75x) г

Теперь рассчитываем массовую долю хлоридов в смеси:

ω(FeCl2) = m(FeCl2) / m(смеси) = 127x / 370,75x = 0,343 (34,3%)

ω(FeCl3) = m(FeCl3) / m(смеси) = 243,75x / 370,75x = 0,657 (65,7%)

Ответ: ω(FeCl2) = 34,3%, ω(FeCl3) = 65,7%

 

3. (70) В каком молярном соотношении были смешаны карбид кальция и карбонат кальция, если массовая доля углерода в полученной смеси равна 25%?

 

 

 

Формулы карбида и карбоната кальция: CaC2 и CaCO3.

Пусть n(CaC2) = х моль, n(CaCO3) = y моль, тогда:

количество вещества атомов углерода в карбиде кальция  n1(С) = 2х моль, в карбонате: n2(С) = у моль,

общее количество вещества атомов углерода: n(С) = (2x + y) моль.

масса атомов углерода: m(С) = 12(2x + y) г.

Выразим через х массы соединений:

m(CaC2) = n(CaC2) * M(CaC2) = (64x) г;

m(CaCO3) = n(CaCO3) * M(CaCO3) = 100у  г

Масса смеси двух веществ будет равна:

m(смеси)= (64x + 100у) г 

Теперь записываем выражение для массовой доли атомов углерода в смеси:

ω(C) = m(C) / m(смеси)

0,25 = 12(2x + y) / (64x + 100у)

Преобразуем выражение, выражаем х через у:

х = 1,625у

Это и есть искомое молярное соотношение карбида кальция и карбоната кальция:

n(CaC2)/ n(CaCO3) = х/у = 1,625

Ответ:  n(CaC2)/ n(CaCO3) = 1,625

 

4. (71) В каком молярном соотношении были смешаны гидросульфит натрия и гидросульфид натрия, если массовая доля серы в полученной смеси равна 45%?

 

 

 

Ответ:  n(NaHS)/ n(NaHSO3) = 2,18

 

5. (72) Какую массу сульфата калия следует добавить к 5,5г сульфида калия, чтобы в полученной смеси массовая доля серы стала равной 20%?

 

 

 

Ответ:  31,3 г

 

6. (73) В смеси нитрата аммония и нитрата свинца (II) массовая доля азота равна 25%. Вычислите массовую долю свинца в этой смеси.

 

 

 

Ответ:  23,6%

 

7. (74) В смеси нитрата аммония и нитрата бария массовая доля азота равна 30%. Вычислите массовую долю нитрат-ионов в смеси.

 

 

 

Ответ:  71,3%

 

 

8. (75) В смеси двух оксидов углерода на 5 атомов углерода приходится 7 атомов кислорода. Вычислите объемную долю более тяжелого оксида в этой смеси

 

 

Ответ: φ(СO2) = 40%

 

9. (619) Через 13,1 г смеси бромида калия и йодида калия, в которой массовая доля брома равна 24,5%, пропустили смесь хлора и брома, в результате чего получилась смесь двух солей, в которой массовая доля брома равна 57%. Вычислите массу смеси галогенов, вступившую в реакцию.

 

 

Масса брома в исходной смеси равна:

m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 13,1·0,245 = 3,21 г

Количество вещества атомов брома:

n(Br) = m/M = 3,21 г/80 г/моль = 0,04 моль

Количество вещества бромида калия:

n(KBr) = n(Br) = 0,04 моль

Масса этого образца бромида калия:

m(KBr) = n·M = 0.04 моль·119 г/моль  = 4,77 г

Масса йодида калия:

m(KI) = m(смеси)m(KBr) =13,1 — 4,77 = 8,33 г

Количество вещества йодида калия:

n(KI) = m/M = 8,33 г/166 г/моль = 0,05 моль

По условию задачи, смесь йодида калия и бромида калия вступила в реакцию не полностью, но в конечной смеси осталось только две соли.  При этом йодид калия, скорее всего, вступил в реакцию полностью, так как иначе конечная смесь будет содержать более двух солей.

Предположим, что сначала прореагируют наиболее активные окислитель и восстановитель — йодид калия и хлор:

2KI + Cl2 = 2KCl + I2

Если весь йодид калия вступил в эту реакцию, то в конечной смеси присутствуют только исходный бромид калия и образовавшийся хлорид калия. Количество хлорида калия:

n(KCl) = n(KI) = 0,05 моль

m(KI) = n·M = 0,05 моль·166 г/моль = 8,3 г

Массовая доля брома в такой смеси:

ω(Br) = m(Br) / m(смеси) = 3,21 г / (8,3 г + 4,77) = 0,2469 или 24,69%, что не соответствует условию задачи.

 

Следовательно, йодид калия реагирует не только с хлором, но и с бромом:

2KI + Cl2 = 2KCl + I2

2KI + Br2 = 2KBr + I2

Пусть с хлором прореагировало х моль йодида калия, тогда с бромом  0,05-х моль

Тогда образуется х моль хлорида калия и 0,05-х моль бромида калия.

Масса образовавшегося хлорида калия:

m(KCl) = n·M = x моль·74,5 г/моль = 74,5x г

Бромида калия:

m2(KBr) = n·M = (0,05-х) моль·119 г/моль = (5,95 — 119x) г

Масса конечной смеси солей:

mсмеси = mисх(KBr) + m2(KBr) + m(KCl) = 4,77 г + (5,95 — 119x) г  + 74.5х = (10,72 — 44,5х) г

Количество атомов брома в конечной смеси:

n(Br) = 0,04 моль + (0,05 — х) моль = (0,09 — х) моль

Масса атомов брома:

m(Br) = n·M = (0,09 — х) моль·80 г/моль = (7,2 — 80х) г

Массовая доля брома в конечной смеси:

ω(Br) = (7,2 — 80х) / (10,72 — 44,5х) = 0,57

Решаем полученное уравнение, находим х:

х = 0,02 моль

Количество вещества и масса хлора, который вступил в первую реакцию:

n(Cl2) = 0,5х = 0,5·0,02 = 0,01 моль

m(Cl2) = n·M = 0,01·71 г/моль = 0,71 г

Количество вещества брома, который вступил во вторую реакцию:

n(Br2) = n·M = 0,5(0,05 — 0,02) моль = 0,015 моль

Масса брома:

m(Br2) = n·M =0,015 моль·160 г/моль = 2,4 г

Масса смеси галогенов, которые прореагировали с йодидом калия:

m(смеси) = m(Cl2) + m(Br2) = 0,71 г + 2,4 г = 3,11 г

 

Ответ:  3,11 г

 

10. (620) Через смесь натрия и бромида калия, в которой массовая доля брома равна 60%, пропустили хлор, в результате чего масса брома в смеси солей оказалась в 2 раза меньше, чем в исходной смеси. Вычислите массовую долю брома в полученной смеси солей.

 

 

Примем массу исходной смеси за 100 г, тогда масса брома в исходной смеси равна:

m(Br) = mсмеси·ω(Br) = 100·0,6 = 60 г

Количество вещества атомов брома:

n(Br) = m/M = 60 г/80 г/моль = 0,75 моль

Количество вещества бромида калия:

n(KBr) = n(Br) = 0,75 моль

Масса этого образца бромида калия:

m(KBr) = n·M = 0,75 моль·119 г/моль  = 89,25 г

Масса натрия:

m(Na) = m(смеси)m(KBr) =100 — 89,25 = 10,75 г

Количество вещества натрия:

n(Na) = m/M = 10,75 г/23 г/моль = 0,467 моль

Поскольку масса брома в смеси уменьшилась в два раза, в реакцию вступила половина исходного бромида калия, то есть 0,375 моль KBr. При этом натрий прореагировал полностью, так как, по условию, образовалась смесь солей:

2Na + Cl2 = 2NaCl

2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2

В первой реакции образовался хлорид натрия:

n(NaCl) = n(Na) = 0,467 моль

m(NaCl) = n·M = 0,467 моль ·58,5 г/моль = 27,32 г

Во второй образовался хлорид калия:

n(KCl) = 0,5·n(KBr) = 0,375 моль

m(KCl) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 27,94 г

И остался бромид калия:

mост(KBr) = n·M = 0,375 моль ·74,5 г/моль = 44,625 г

В конечной смеси масса брома равна:

mост(Br) = n·M = 0,375 моль ·80 г/моль = 30 г

Масса конечной смеси:

mсм = mост(KBr) + m(KCl)  + m(NaCl) = 44,625 г + 27,94 г + 27,32 г = 99,89 г

Массовая доля брома в конечной смеси солей:

ω(Br) = mост(Br)=/mсм = 30 г/99,89 г = 0,30 или 30%

Ответ: ω(Br) = 30%

 

11. (621) К смеси калия и иодида натрия, в которой массовая доля калия равна 40%, добавили бром, в результате чего масса йода в полученной смеси солей уменьшилась в 5 раз по сравнению с исходной. Вычислите массовую долю йода в полученной смеси солей.

 

 

 

Ответ: 6,08%

 

12. (827) Аммиак, образовавшийся при гидролизе смеси нитрида кальция и нитрида лития, в которой массовая доля азота рав­нялась 30%, пропустили через 80 мл бромоводородной кисло­ты. В результате реакции молярная концентрация кислоты уменьшилась с 2,8 до 1,2 моль/л (изменением объема раствора за счет поглощения газа пренебречь). Вычислите массу исходного образца смеси нитридов.

 

 

 

Ответ: 5,97 г.

 

13. (828) К 1,59%-му раствору карбоната натрия добавили по каплям 40 г 3,78%-го раствора азотной кислоты; в результате в образовавшемся растворе число атомов азота оказалось в 2 ра­за больше числа атомов углерода. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе.

 

 

Ответ: 1,28% NaNO3, 0,631 NaHCO3.

 

14. (855)Через 15 г 9,45%-го раствора азотной кислоты пропу­стили аммиак; в результате в образовавшемся растворе массовая доля азота оказалась равной 3,5%. Вычислите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

 

 

Ответ: 2,82% HNO3, 8,21% NH4NO3.

 

15. (951) К смеси фосфата натрия, дигидрофосфата натрия и гид­рофосфата натрия общей массой 15 г (молярное соотношение солей в порядке перечисления 3:2:1) добавили 100 г 4%-го раствора гидроксида натрия. Установите количественный состав раствора (в массовых долях).

 

 

 

Ответ: w(Na3PO4) = 14,7%, w(NaOH) = 34,3%.

 

16. (952) К 2 г смеси гидрофосфата калия и дигидрофосфата калия, в которой массовая доля фосфора равна 20%, добавили 20 г 2%-го раствора фосфорной кислоты. Вычислите массовые доли всех веществ в получившемся растворе.

 

Ответ: w(KH2PO4) = 9,05%, w(K2HPO4) = 1,87%.

 

17. (992) В смеси карбида алюминия и карбида кальция число атомов алюминия равно числу атомов кальция. При гидролизе этой смеси выделяется 1,12 л (н.у.) смеси газов. Вычислите массу исходной смеси карбидов.

 

 

Ответ: 2,86 г

 

18. (1007) Смесь карбоната стронция и гидрокарбоната аммония общей массой 12 г, в которой масса атомов углерода в 12 раз больше массы атомов водорода, добавили к избытку 10%-го раствора серной кислоты. Вычислите массу выпавшего осадка и объем выделившегося газа (н.у.)

 

 

 

Ответ: 2 л, 13,2 г

 

19. (1009) Какой объем газа (н.у.) выделится при добавлении к 20 г 20%-го раствора серной кислоты 20 г смеси карбоната калия и гидрокарбоната натрия с одинаковым числом атомов калия и водорода?

 

 

Ответ: 0,914 л.

 

20. (1021) В смеси сульфита кальция и гидрокарбоната кальция число атомов кальция в 6 раз больше числа атомов серы. Вычис­лите плотность по воздуху газовой смеси, образующейся при обработке этой смеси избытком разбавленного раствора серной кислоты.

 

 

 

Ответ: 1,58

 

21. (1059) Массовая доля калия в растворе, содержащем силикат калия и сульфат калия, равна 0,909%, а масса серы равна массе кремния. К этому раствору добавили в 4 раза меньшую массу соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 1,46%. Вычис­лите, во сколько раз масса серы оказалась больше массы кремния в образовавшемся растворе.

 

22. (1162) Смесь натрия с другим щелочным металлом поместили в воду. По окончании реакции воду полностью испарили. Мас­совая доля кислорода в полученной смеси веществ оказалась равной 50%. Вычислите массовые доли веществ в полученной смеси.

 

 

 

 

Ответ: w(NaOH) =62,5%, w(LiOH) = 37,5%

 

23. (1215) В смеси оксида ванадия (V) и оксида ванадия (III) массовая доля кислорода равна 40%. Какое количество вещества алюминия понадобится для полного восстановления ванадия из 100 г этой смеси?

 

 

 

Ответ: 1,67 моль

 

Задача на атомистику, которую составители ЕГЭ по химии рекомендовали к прорешиванию:

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

 

 

Гидрат дигидрофосфата калия: KH2PO4·H2O

Дигидрат гидрофосфата калия: K2HPO4·2H2O

Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.

Масса кристаллогидратов:

m(KH2PO4·H2O) = n·M = 154x г

m(K2HPO4·2H2O) = n·M = 210у г

Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:

m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)

154х = 210у

Отсюда: х = 1,364у

Масса исходной смеси:

mсм = m(KH2PO4·H2O) + m(K2HPO4·2H2O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г

Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:

n(KH2PO4·H2O) = n(KH2PO4) = x моль = 1,36·у моль

n(K2HPO4·2H2O) = n(K2HPO4) = у моль 

 

 

Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:

m(H2O) = 10mсм = 10·420,056·у = 4200,56у г

Количество вещества добавленной воды:

n(H2O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль

 

Определим количество атомов кислорода и фосфора:

в гидрате дигидрофосфата калия KH2PO4·H2O: n1(O) = 5x = 6,82·у моль      n(Р) = 1,364·у моль

в дигидрате гидрофосфата калия K2HPO4·2H2O:

n2(O) = 6·у моль = 6·у моль  

n(Р) = у моль = у моль

в добавленной воде: n3(O) = 233,36у моль

Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у =  246,18 моль

Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль

Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:

246,18х/2,364х ≈ 104

Ответ: n(O)/n(Р) = 104

 

24. Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?  (104)

 

 

Гидрат дигидрофосфата калия: KH2PO4·H2O

Дигидрат гидрофосфата калия: K2HPO4·2H2O

Пусть количество вещества гидрата дигидрофосфата калия равно х моль, а дигидрата гидрофосфата — у моль.

Масса кристаллогидратов:

m(KH2PO4·H2O) = n·M = 154x г

m(K2HPO4·2H2O) = n·M = 210у г

Поскольку массовые доли кристаллогидратов в исходной смеси равны, массы кристаллогидратов также равны:

m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)

154х = 210у

Отсюда: х = 1,364у

Масса исходной смеси:

mсм = m(KH2PO4·H2O) + m(K2HPO4·2H2O) = 154x + 210у = 154·1,364у + 210у = 420,056·y г

Количество чистых солей в составе кристаллогидратов:

n(KH2PO4·H2O) = n(KH2PO4) = x моль = 1,36·у моль

n(K2HPO4·2H2O) = n(K2HPO4) = у моль 

 

 

Масса добавленной воды отличается в 10 раз от массы смеси солей:

m(H2O) = 10mсм = 10·420,056·у = 4200,56у г

Количество вещества добавленной воды:

n(H2O) = 4200,56·у/18 = 233,36·у моль

 

Определим количество атомов кислорода и фосфора:

в гидрате дигидрофосфата калия KH2PO4·H2O: n1(O) = 5x = 6,82·у моль      n(Р) = 1,364·у моль

в дигидрате гидрофосфата калия K2HPO4·2H2O:

n2(O) = 6·у моль = 6·у моль  

n(Р) = у моль = у моль

в добавленной воде: n3(O) = 233,36у моль

Общее количество атомов кислорода: n(O) = 233,36у + 6,82у + 6у =  246,18 моль

Атомов фосфора: n(Р) = у + 1,364у = 2,363у моль

Отношение числа атомов кислорода к числу атомов фосфора равно:

246,18х/2,364х ≈ 104

Ответ: n(O)/n(Р) = 104

 

1. В смеси оксида магния и фосфида магния массовая доля атомов магния равна 54,4%. Они полностью прореагировала с соляной кислотой массой 365 г 34-% раствора. К полученному раствору добавили раствор фторида калия массой 232 грамма 30-% раствора. Найти массовую долю хлорида калия в конечном растворе.

2. Взяли смесь оксида кальция и карбоната кальция. Массовая доля кальция в смеси 50%. Смесь растворили в 300 г раствора избытка соляной кислоты. Выделившийся газ полностью прореагировал с раствором гидроксида натрия массой 200г и массовой долей 8%. Вычислите массовую долю образовавшейся соли.

3. Взяли смесь Cu и CuO . Массовая доля меди в смеси 96%. Полученную смесь растворили в концентрированной серной кислоте массой 496 г, взятой в избытке. Полученный газ растворили в необходимом количестве раствора гидроксида натрия массой 200 г и массовой долей 10%. Найдите массовую долю соли в растворе после растворения.

4. Смесь из оксида и сульфида алюминия, где массовая доля алюминия 50%, залили 700 г, раствора соляной кислоты, взятой в избытке. Выделившийся газ полностью поглотили 240 г 20% раствора сульфата меди. Вычислите концентрацию соли после того, как залили соляную кислоту.

5. Смесь оксида кальция и карбоната кальция с массовой долей кальция 62,5% растворили в 300 г раствора соляной кислоты. Масса раствора стала 361,6 г. Выделившийся газ пропустили через 80 г 10%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

 

 

 

 

Пусть n(CaO) = х моль, n(CaCO3) = y моль, тогда:

количество вещества атомов кальция в оксида n1(Ca) = х моль, в карбонате: n2(Са) = у моль,

общее количество вещества атомов кальция: n(Са) = (x + y) моль.

Масса атомов кальция: m(Ca) =  n(Са)·M(Ca) = 40(x + y) г.

Масса оксида кальция: m(CaО) =  n(СаО)·M(CaО) = 56x г.

Масса карбоната кальция: m(CaCO3) =  n(CaCO3)·M(CaCO3) = 100у г.

Масса смеси: mсм = m(CaО) + m(CaCO3) = (56х + 100у) г

Получаем выражение:

40(x + y)/(56х + 100у) = 0,625

Преобразуя приведённое выше равенство, получаем х = 4,5у.

Далее протекают реакции:

CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

Количество образовавшегося углекислого газа n(CO2) = y моль, масса m(CO2) = 44y г.

Запишем уравнение материального баланса для конечного раствора:

mр-ра = m(CaO) + m(CaCO3) + mр-ра(HCl) — m(CO2)

361,6 = 56х + 100у + 300 — 44у

или 

61,6 = 56х + 56у

Получаем систему:

х + у = 1,1

х = 4,5у

5,5у = 1,1

у = 0,2 моль, х = 0,9 моль.

Количество углекислого газа: n(CO2) = 0,2 моль, масса m(CO2) = 44·0,2 = 8,8 г.

При взаимодействии углекислого газа с гидроксидом натрия возможно образование средней или кислой соли:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O   (1)

NaOH + CO2 = NaHCO3      (2)

Какие продукты образуются, определяется соотношением количества вещества реагентов.

Масса щелочи: m(NaOH) = mр-ра(NaOH) · ω(NaOH) = 80 · 0,1 = 8 г

Количество вещества: n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 8/40 = 0,2 моль

Соотношение количества вещества реагентов n(NaOH):n(CO2) = 0,2:0,2 = 1:1

Следовательно, протекает только вторая реакция с образованием кислой соли  — гидрокарбоната натрия.

n(NaHCO3) = n(CO2) = 0,2 моль

m(NaHCO3) = n(NaHCO3)·M(NaHCO3) = 0,2·84 = 16,8  г

Масса конечного раствора гидрокарбоната:

mр-ра = m(CO2) + mр-ра(NaOH) = 8,8 + 80 = 88,8 г

Массовая доля гидрокарбоната натрия в конечном растворе:

ω(NaHCO3) = m(NaHCO3)/mр-ра = 16,8/88,8 = 0,1892 или 18,92%

Ответ: ω(NaHCO3) = 18,92%

6. Смесь оксида и пероксида натрия, в которой соотношение атомов натрия к атомам кислорода равно 3:2, нагрели с избытком углекислого газа. Полученное вещество растворили в воде. В результате образовалось 600 г раствора. К полученному раствору добавили 229,6 г раствора хлорида железа(III).Найдите массовую долю оксида натрия в исходной смеси, если масса конечного раствора 795 г и массовая доля карбоната натрия в этом растворе 4%.

7. Смесь карбида алюминия и карбида кальция, в которой массовая доля углерода равна 30%, полностью растворили в 547.5 г соляной кислоте. При этом кислота прореагировала без остатка. К образовавшемуся раствору добавили 1260г 8% раствора гидрокарбоната натрия. Найдите массовую долю кислоты в растворе, в котором растворили исходную смесь.

8. В смесь железной окалины и оксида железа(III) добавили 500 г раствора конц. азотной кислоты, причём соотношение атомов железа к атомам кислорода в смеси равно 7:10. Чтобы полностью поглотить выделившийся газ использовали 20 г раствора NaOH с массовой долей 20%.. Найдите массу соли, образовавшейся при добавлении кислоты в смесь.

9. Дана смесь оксида и пероксида бария, в которой число атомов бария относится к числу атомов кислорода как 5:9. Добавили 490 г 20% холодной серной кислоты при этом смесь прореагировала полностью и раствор стал нейтральным. Определить массовую долю воды в полученном растворе.

10. Смесь из оксида лития и нитрида лития с массовой долей атомов лития 56%, смешали с 265 г раствора соляной кислоты с массовой долей 20%. (все вещества полностью прореагировали). После к образовавшемуся раствору добавили 410г 20%- ного фосфата натрия. Найдите массовую долю образовавшегося хлорида натрия.

11. Дан холодный раствор серной кислоты. К нему добавили пероксид бария, при этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе соотношение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. Затем к этому раствору добавили каталитическое количество оксида марганца (IV), в результате масса раствора уменьшилась на 6,4 г. Вычислите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

 

 

 

Холодный раствор серной кислоты реагирует с пероксидом бария без ОВР:

H2SO4 + BaO2 = BaSO4 + H2O2

При этом в растворе присутствует пероксид водорода, а сульфат бария выпадает в осадок.

Пусть  n(H2O2) = х моль, n(H2O) = y моль, тогда:

количество вещества атомов водорода в пероксиде n1(H) = 2х моль, в воде: n2(Н) = 2у моль,

количество вещества атомов кислорода в пероксиде n1(О) = 2х моль, в воде: n2(О) = у моль,

общее количество вещества атомов водорода: n(Н) = (2x + 2y) моль,

общее количество вещества атомов кислорода: n(О) = (2x + y) моль.

Получаем соотношение:

(2x + 2y)/(2x + y) = 9/5

Упрощаем его:

у = 8х

При добавлении каталитического количества оксида марганца (IV) пероксид водорода разлагается:

2H2O2 = 2H2O + O2 

Пусть весь пероксид водорода разложился, тогда изменение массы раствора равно массе выделившегося газа, то есть массе кислорода:

m(O2) = 6,4 г

n(O2) = m(O2)/M(O2) = 6,4 / 32 = 0,2 моль

Отсюда 

n(H2O2) = 2·n(O2) = 2·0,2 = 0,4 моль

х = 0,4 моль 

у = 3,2 моль

Отсюда количество вещества серной кислоты с исходном растворе:

n(H2SO4) = n(H2O2) = 0,4 моль

m(H2SO4) = n(H2SO4)·M(H2SO4) = 0,4·98 = 39,2 г

Количество и масса воды не изменялись:

m(H2O) = n(H2O)·M(H2O) = 3,2·18 = 57,6 г

Массовая доля серной кислоты в исходном растворе:

ω(H2SO4) = m(H2SO4)/(m(H2O)+ m(H2SO4)) = 39,2/(39,2 + 57,6) = 0,405 или 40,5%

Ответ: ω(H2SO4) = 40,5%

Молекулярная масса нитрата калия

Молярная масса of KNO3 = 101,1032 г / моль

Перевести граммы нитрата калия в моль или моль нитрата калия в граммы

Расчет молекулярной массы:
39.0983 + 14.0067 + 15.9994 * 3


Элемент Условное обозначение Атомная масса Количество атомов Массовый процент
Азот N 14.0067 1 13,854%
Кислород O 15.9994 3 47,474%
Калий К 39.0983 1 38,672%

Обратите внимание, что все формулы чувствительны к регистру. Вы хотели найти молекулярную массу одной из этих похожих формул?
KNO3
KNo3


В химии вес формулы - это величина, вычисляемая путем умножения атомного веса (в единицах атомной массы) каждого элемента в химической формуле на количество атомов этого элемента, присутствующего в формуле, с последующим сложением всех этих продуктов вместе.

Используя химическую формулу соединения и периодическую таблицу элементов, мы можем сложить атомные веса и вычислить молекулярную массу вещества.

Атомные веса, используемые на этом сайте, получены от NIST, Национального института стандартов и технологий. Мы используем самые распространенные изотопы. Вот как рассчитать молярную массу (среднюю молекулярную массу), которая основана на изотропно взвешенных средних. Это не то же самое, что молекулярная масса, которая представляет собой массу одной молекулы четко определенных изотопов.Для объемных стехиометрических расчетов мы обычно определяем молярную массу, которую также можно назвать стандартной атомной массой или средней атомной массой.

Часто на этом сайте просят перевести граммы в моль. Чтобы выполнить этот расчет, вы должны знать, какое вещество вы пытаетесь преобразовать. Причина в том, что на конверсию влияет молярная масса вещества. Этот сайт объясняет, как найти молярную массу.

Формула веса особенно полезна при определении относительного веса реагентов и продуктов в химической реакции.Эти относительные веса, вычисленные по химическому уравнению, иногда называют весами по уравнениям.

Определение молярной массы начинается с единиц граммов на моль (г / моль). При расчете молекулярной массы химического соединения он говорит нам, сколько граммов содержится в одном моль этого вещества. Вес формулы - это просто вес в атомных единицах массы всех атомов в данной формуле.

Если формула, используемая при вычислении молярной массы, является молекулярной формулой, вычисленная формула веса является молекулярной массой.Массовое процентное содержание любого атома или группы атомов в соединении можно вычислить, разделив общий вес атома (или группы атомов) в формуле на вес формулы и умножив на 100.

,

Chapter 3 Preview

Почему выражение «1 моль азота» может сбивать с толку?
Ключ: «1 моль азота» можно интерпретировать как моль атомов азота или моль молекул азота.

Какое изменение устранило бы неопределенность?
Ключ: Укажите моль атомов азота или моль молекул азота, чтобы избежать путаницы.

Для каких других элементов может существовать аналогичная путаница? (Выбрать все, что подходит.)
литий
[x] хлор
[x] сера
аргон
[_] алюминий
неон
[x] бром
[x] фосфор

Почему?

Ключ: Та же проблема возможна с другими двухатомными или многоатомными молекулами, например, Cl 2 , Br 2 , S 8 , P 4 .

.

фактов об азоте | Живая наука

Азот необходим для жизни на Земле. Это компонент всех белков, и его можно найти во всех живых системах. Соединения азота присутствуют в органических материалах, продуктах питания, удобрениях, взрывчатых веществах и ядах. Азот имеет решающее значение для жизни, но его избыток также может быть вредным для окружающей среды.

Названный в честь греческого слова nitron , обозначающего «природная сода», и генов , обозначающего «формирование», азот является пятым по распространенности элементом во Вселенной.По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, газообразный азот составляет 78 процентов воздуха Земли. С другой стороны, атмосфера Марса состоит всего на 2,6 процента азота.

В газообразной форме азот не имеет цвета, запаха и обычно считается инертным. По словам Лос-Аламоса, в жидкой форме азот также не имеет цвета и запаха и похож на воду.

Только факты

  • Атомный номер (число протонов в ядре): 7
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): N
  • Атомный вес (средняя масса атома): 14.0067
  • Плотность: 0,0012506 граммов на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: газ
  • Точка плавления: минус 321 градус по Фаренгейту (минус 210 градусов Цельсия)
  • Точка кипения: минус 320,42 F (минус 195,79 C)
  • Количество изотопов (атомов одного элемента с разным числом нейтронов): 16, включая 2 стабильных
  • Наиболее распространенные изотопы: Азот-14 (содержание: 99,63 процента)

Азот (Изображение предоставлено: general-fmv, Андрей Маринкас Shutterstock)

Компонент удобрения

Азот был открыт в 1772 году химиком и врачом Дэниелом Резерфордом, когда он удалил кислород и углекислый газ из воздуха, продемонстрировав, что остаточный газ не поддерживает живые организмы или горение, согласно Лос-Аламосской национальной лаборатории.Другие ученые, в том числе Карл Вильгельм Шееле и Джозеф Пристли, работали над той же проблемой и называли азот «обожженным» воздухом или воздухом без кислорода. В 1786 году Антуан Лоран де Лавуазье назвал азот азотом, что означает «безжизненный». Это было основано на наблюдении, что часть воздуха не может поддерживать жизнь сама по себе.

Одним из наиболее важных соединений азота является аммиак (NH 3 ), который может быть произведен в так называемом процессе Габера-Боша, в котором азот реагирует с водородом.Бесцветный газообразный аммиак с резким запахом можно легко превратить в азотное удобрение. Фактически, около 80 процентов производимого аммиака используется в качестве удобрений. Он также используется в качестве хладагента; в производстве пластмасс, текстиля, пестицидов и красителей; и в чистящих растворах, по данным Государственного департамента Нью-Йорка.

Азотный цикл

Азотный цикл, в котором атмосферный азот превращается в различные органические соединения, является одним из наиболее важных естественных процессов для поддержания жизни живых организмов.Во время цикла бактерии в почве обрабатывают или «фиксируют» атмосферный азот в аммиак, который необходим растениям для роста. Другие бактерии превращают аммиак в аминокислоты и белки. Затем животные едят растения и потребляют белок. Соединения азота возвращаются в почву с отходами животноводства. Бактерии превращают отработанный азот обратно в газообразный азот, который возвращается в атмосферу.

Стремясь ускорить рост сельскохозяйственных культур, люди используют азот в удобрениях. Однако чрезмерное использование этих удобрений в сельском хозяйстве имело разрушительные последствия для окружающей среды и здоровья человека, поскольку способствовало загрязнению грунтовых и поверхностных вод.По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), загрязнение питательными веществами, вызванное избытком азота и фосфора в воздухе и воде, является одной из наиболее распространенных, дорогостоящих и сложных экологических проблем.

Устранение дисбаланса

Одно из решений проблемы избыточного азота заключается в устойчивом сельском хозяйстве, органическом земледелии и повышении осведомленности фермеров об этих экологических проблемах, по словам Рэнди А. Дальгрена, профессора почвоведения Университета Калифорния, Дэвис.

«Идея состоит в том, чтобы попытаться отказаться от использования этих коммерческих удобрений и вместо этого использовать органические отходы», например, отходы животноводства, - сказал он. Другим шагом было бы использование удобрений с медленным высвобождением, которые имеют пластиковое покрытие, и вместо того, чтобы сразу выделять азот, высвобождение азота происходит постепенно в течение всего вегетационного периода, «пытаясь сопоставить выделение азота из удобрений с пластиковым покрытием с потребности завода ", - сказал он.

Микробиологи из Университета Альберты в Канаде и Венского университета в Австрии, возможно, обнаружили другое решение.В августе 2017 года исследователи объявили, что идентифицировали микроб, окисляющий аммиак, под названием Nitrospira inopinata .

По словам исследователей, Nitrospira inopinata - это аммиачная губка, по существу превосходящая почти все другие типы бактерий и архей (одноклеточные организмы) в окислении аммония в окружающей среде. Поскольку этот микроб является таким эффективным окислителем, он может производить меньше закиси азота в процессе.

Новые результаты, опубликованные в научном журнале Nature, могут иметь важное значение для исследований в области изменения климата.Исследователи готовы испытать этот микроб с помощью различных практических приложений, которые могут снизить уровень аммония в почве, воде и атмосфере. По данным Университета Альберты, некоторые из этих приложений могут включать изменения в нашей питьевой воде, очистке сточных вод и очистке почвы.

Кто знал?

  • Несмотря на то, что термин «азот» используется в английском языке для обозначения элемента, термин Лавуазье «азот» все еще используется во французском языке, и его форма присутствует в «азото» на итальянском языке или «азот» на польском языке.
  • По данным Королевского химического общества, жидкий азот часто используется в качестве хладагента, например, для хранения спермы, яйцеклеток и других клеток, используемых в медицинских исследованиях или клиниках репродуктивной медицины.
  • Жидкий азот также используется для быстрой заморозки продуктов и помогает сохранить их вкус, текстуру, влажность и аромат.
  • Азот составляет 95 процентов атмосферы Титана (крупнейшего спутника Сатурна), по данным Лаборатории реактивного движения.
  • Газообразный азот играет роль в формировании полярного сияния - естественного проявления света в небе, которое можно преимущественно наблюдать в арктических и антарктических регионах, - которое возникает, когда быстро движущиеся электроны из космоса сталкиваются с кислородом и азотом в нашей атмосфере. по данным НАСА.
  • Газообразный азот можно получить путем нагревания водного раствора нитрата аммония (Nh5NO3), твердого кристаллического вещества, которое обычно используется в удобрениях.
  • По данным Королевского химического общества, ежегодно с использованием процесса Габера производится около 150 тонн аммиака.
  • По данным Королевского химического общества, азот в форме хлорида аммония, Nh5Cl, производился в Древнем Египте путем нагревания смеси экскрементов животных, мочи и соли.
  • Нитроглицерин, сильнодействующее взрывчатое вещество, используемое при производстве динамита, представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, содержащую азот, кислород и углерод.

Дополнительная информация от Трейси Педерсен, сотрудника Live Science.

Дополнительные ресурсы

  • На этом веб-сайте описывается, что происходит, когда вы пытаетесь поместить различные предметы в жидкий азот.
  • Эта инфографика иллюстрирует загрязнение азотом Чесапикского залива.
.

нитрата аммония | Формула, применение и факты

Нитрат аммония , (NH 4 NO 3 ), соль аммиака и азотной кислоты, широко используемая в удобрениях и взрывчатых веществах. Коммерческий сорт содержит около 33,5% азота, причем весь он находится в формах, пригодных для использования растениями; это самый распространенный азотсодержащий компонент искусственных удобрений. Нитрат аммония также используется для изменения скорости детонации других взрывчатых веществ, таких как нитроглицерин в так называемых аммиачных динамитах или в качестве окислителя в аммониях, которые представляют собой смеси нитрата аммония и порошкового алюминия.

аммиачная селитра Состав химического соединения аммиачная селитра, из которой произведено удобрение. Encyclopdia Britannica, Inc.

Подробнее по этой теме

Взрывчатое вещество: Аммиачная селитра

После динамитов и желатинов, следующим важным достижением в области динамита стала замена части калибра нитратом аммония...

Нитрат аммония - это бесцветное кристаллическое вещество (точка плавления 169,6 ° C [337,3 ° F]). Хорошо растворяется в воде; нагревание водного раствора разлагает соль до закиси азота (веселящий газ). Поскольку твердый нитрат аммония может подвергаться взрывному разложению при нагревании в замкнутом пространстве, правительственные постановления были наложены на его транспортировку и хранение.

.

Смотрите также