1. при рентгеноскопическом исследовании организма человека применяют так называемые рентгеноконтрастные вещества. так, перед просвечиванием желудка пациенту выпить суспензию труднорастворимого сульфата бария, не пропускающего рентгеновское излучение. какие количества оксида бария и серной кислоты потребуются для получения 100 сульфата бария?
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
bao + h2so4 = baso4 + h2o
m(baso4) = 100 г; m(baso4) = 233 г/моль
n(bao) = ?
n(h2so4) = ?
в соответствии с коэффициентами уравнения реакции, которые в нашем случае все равны 1, для получения заданного количества baso4 требуются:
n(bao) = n(baso4) = m(baso4) / m(baso4) = 100 : 233
[г : (г/моль)] = 0,43 моль
n(h2so4) = n(baso4) = m(baso4) / m(baso4) = 100 : 233
[г : (г/моль)] = 0,43 моль
ответ. для получения 100 г сульфата бария требуются 0,43 моль оксида бария и 0,43 моль серной кислоты.
2. прежде чем вылить в канализацию жидкие отходы лабораторных работ, содержащие соляную кислоту, полагается их нейтрализовать щелочью (например, гидроксидом натрия) или содой (карбонатом натрия). определите массы naoh и na2co3, необходимые для нейтрализации отходов, содержащих 0,45 моль hcl. какой объем газа (при н.у.) выделится при нейтрализации указанного количества отходов содой?
решение. запишем уравнения реакций и условия в формульном виде:
(1) hcl + naoh = nacl + h2o
(2) 2hcl + na2co3 = 2nacl + h2o + co2
n(hcl) = 0,45 моль; m(naoh) = 40 г/моль;
m(na2co3) = 106 г/моль; vm = 22,4 л/моль (н.у.)
n(naoh) = ? m(naoh) = ?
n(na2co3) = ? m(na2co3) = ?
v(co2) = ? (н.у.)
для нейтрализации заданного количества hcl в соответствии с уравнениями реакций (1) и (2) требуется:
n(naoh) = n(hcl) = 0,45 моль;
m(naoh) = n(naoh) . m(naoh) = 0,45 . 40
[моль . г/моль] = 18 г
n(na2co3) = n(hcl) / 2 = 0,45 : 2 [моль] = 0,225 моль;
m(na2co3) = n(na2co3) / m(na2co3) = 0,225 . 106
[моль . г/моль] = 23,85 г
для расчета объема углекислого газа, выделившегося при нейтрализации по реакции (2), дополнительно используется уравнение, связывающие между собой количество газообразного вещества, его объем и молярный объем:
n(co2) = n(hcl) / 2 = 0,45 : 2 [моль] = 0,225 моль;
v(co2) = n(co2) . vm = 0,225 . 22,4 [моль . л/моль] = 5,04 л
ответ. 18 г naoh; 23,85 г na2co3; 5,04 л co2
3. антуан-лоран лавуазье открыл природу горения различных веществ в кислороде после своего знаменитого двенадцатидневного опыта. в этом опыте он сначала длительное время нагревал в запаянной реторте навеску ртути, а позже (и при более высокой температуре) - образовавшийся на первом этапе опыта оксид ртути(ii). при этом выделялся кислород, и лавуазье стал вместе с джозефом пристли и карлом шееле первооткрывателем этого важнейшего элемента. рассчитайте количество и объем кислорода (при н. собранный при разложении 108,5 г hgo.
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
2hgo = 2hg + o2
m(hgo) = 108,5 г; m(hgo) = 217 г/моль
vm = 22,4 л/моль (н.у.)
v(o2) = ? (н.у.)
количество кислорода n(o2), который выделяется при разложении оксида ртути(ii), составляет:
n(o2) = 1/2 n(hgo) = 1/2 m(hgo) / m(hgo) = 108,5 / (217 . 2}
[г : (г/моль)] = 0,25 моль,
а его объем при н.у. - v(o2) = n(o2) . vm = 0,25 . 22,4
[моль . л/моль] = 5,6 л
ответ. 0,25 моль, или 5,6 л (при н.у.) кислорода.
4. важнейшая проблема в промышленном производстве удобрений - получение так называемого "связанного азота". в настоящее время ее решают путем синтеза аммиака из азота и водорода. какой объем аммиака (при н.у.) можно получить в этом процессе, если объем исходного водорода равен 300 л, а практический выход (z) - 43 %?
решение. запишем уравнение реакции и условие в формульном виде:
n2 + 3h2 = 2nh3
v(h2) = 300 л; z(nh3) = 43% = 0,43
v(nh3) = ? (н.у.)
объем аммиака v(nh3), который можно получить в соответствии с условием , составляет:
v(nh3)практ = v(nh3)теор . z(nh3) = 2/3 . v(h2) . z(nh3) =
= 2/3 . 300 . 0,45 [л] = 86 л
