Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 11. ПОДГРУППА КАРБОНА

§11.10. Решение типовых задач

Задача 1. Во время прокаливания кристаллогидрата CuSO₄ ∙ 5Н₂O массой 10,0 г произошло частичное удаление воды. Определите формулу добытого кристаллогидрата, если его масса равна 7,84 г.

Решения. Составляем уравнение реакции:

CuSO₄ ∙5Н₂О = CuSO₄ ∙ xН₂О + (5 - х)Н₂О,

где х - количество молей воды, содержащихся в 1 моль добытого кристаллогидрата.

Рассчитываем количество вещества CuSO₄ ∙ 5Н₂O, взятого для прокаливания:

Количество добытого вещества кристаллогидрата также равна 0,04 моль, т.е.

n(CuSO₄ ∙ xН₂О) = 0,04 моль, что следует из уравнения реакции процесса.

Количество вещества воды в исходном кристаллогидрате составляет:

n(Н₂O) = 5n(CuSO₄ • 5Н₂O);

n(Н₂О) = 5 • 0,04 = 0,2 (моль).

Вычисляем массу и количество вещества воды, удаленной из кристаллогидрата и той, что осталась в нем:

m_вид(Н₂O) = m(CuSO₄ ∙ 5Н₂О) - m(CuSO₄ ∙ xН₂О);

m_вид(н₂O) = 10,0 - 7,84 = 2,16 (г);

n_зал(Н₂O) = n(Н₂О) - n_вид(Н₂O);

n_зал(Н₂О) = 0,2 - 0,12 = 0,08 (моль).

Рассчитываем коэффициент х :

Таким образом, формула кристаллогидрата - CuSO₄ ∙ 2Н₂О.

Задача 2. В процессе производства соляной кислоты хлороводень получили, используя хлор объемом 560 л (н.у.) и избыток водорода. Добытый газ растворили в воде массой 4,175 кг. Определите массовую долю хлороводорода в хлоридной кислоте.

Решения. Определяем количество вещества хлора, взятого для синтеза хлороводорода:

где V(Сl₂) - объем хлора при нормальных условиях;

 V_m - молярный объем газов при нормальных условий.

С уравнение реакции синтеза хлороводорода из простых веществ

Н₂ + Сl₂ = 2НСl

получается, что n( НСl) = 2n(Cl₂);

n(НСl) = 2 ∙ 25 = 50 (моль),

где n(НСl) - количество вещества добытого хлороводорода. Рассчитываем массу хлороводорода, образовавшегося: m(НСl) = n(НСl) ∙ M (НСl);

m(НСl) = 50 36,5 = 1825 (г) = 1,825 (кг).

Вычисляем массу добытого раствора:

m = m(HCl) + m(Н₂O); m = 1,825 + 4,175 = 6 (кг). Определяем массовую долю хлороводорода в хлоридной кислоте:

Задача 3. Приведите примеры химических процессов, в которых:

а) кислота реагирует с кислотой; б) слабая кислота вытесняет сильную из раствора ее соли.

Решение, а) Кислота может реагировать с кислотой, если одна из кислот является окисником, а другая - восстановителем. Например, іодоводнева кислота НЕТ (восстановитель) будет взаимодействовать с серной кислотой (окислитель):

-1 +6 0 +4

2Нl + H₂SO₄ = l₂ + SO₄ + 2Н₂О;

Сульфидная кислота H₂S (восстановитель) окиснюватиметься нітратною кислотой HNO₃:

H₂S + 2HNO₃ = S + 2NO₂ + 2Н₂О;

б) Слабая кислота может вытеснять сильную из раствора соли сильной кислоты, если один из продуктов реакции очень мало растворим в воде и кислотах. Например, сульфидная кислота вытеснит сульфатную из раствора сульфата купруму(II):

CuSO₄ + H₂S = CuSi + H₂SO₄;

Cu²⁺ + H₂S = CuSi + 2H⁺.

Ортофосфатная кислота вытеснит сильную нитратную кислоту из раствора нитрата кальция:

Оса(NО₃)₂ + 2Н₃РO₄ = Са₃(РO₄)₂ ↓ + 6HNO₃;

Оса²⁺ + 2Н₃РО₄ = Са₃(РO₄)₂ ↓ + 6Н⁺.