Примеры решений

Пример № 1. При некоторой температуре плотность паров серы по азоту равна 9,14. Определить молекулярную массу газообразной серы и число атомов серы в молекуле.

 

Решение. Определим молярную массу серы по уравнению:

М(S_n) = М(N₂)^.D(N₂) = 28^.9,14 = 256 (г/моль).

Тогда число атомов серы

.

Ответ: 256 г/моль, S₈.

Пример № 2. Рассчитать фактор эквивалентности сульфата железа(III).

 

Решение. Используем формулу:

f_э = ,

где v - валентность катиона металла или кислотного остатка, n – число атомов в формульной единице соли (стехиометрический индекс в формуле).

Для сульфата железа(III) - Fe₂(SO₄)₃, v(Fe) = 3; n = 2, тогда f_э = 1/6.

 

Пример № 3. Рассчитать фактор эквивалентности цинка при взаимодействии металла с кислотой.

 

Решение. Один атом цинка вытесняет два атома водорода, отдавая при этом два электрона:

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂­;

Zn⁰ - 2e^- = Zn²⁺

Следовательно, эквивалентом цинка является 1/2 его атома, т.е. 1/2 Zn (условная частица).

 

Пример № 4. Рассчитать фактор эквивалентности и эквивалентную массу серной кислоты в реакции ее полной нейтрализации.

 

Решение. Серная кислота отдает два катиона водорода:

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O

Соответственно, фактор эквивалентности H₂SO₄ равен 1/2, а эквивалентная масса составляет:

Э = М·f_э = 98×(1/2) = 49 (г/моль).

 

Пример № 5. Рассчитать факторы эквивалентности фосфорной кислоты в реакциях нейтрализации.

Решение. Одно и то же соединение может иметь разный фактор эквивалентности в разных реакциях:

 

H₃PO₄ + KOH = KH₂PO₄ + H₂O; f_э(H₃PO₄) = 1.

H₃PO₄ + 2KOH = K₂HPO₄ + 2H₂O; f_э(H₃PO₄) = 1/2.

H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + 3H₂O; f_э(H₃PO₄) = 1/3.

 

Пример № 6. 1,60 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из воды одинаковые объемы водорода при одинаковых условиях. Вычислить эквивалент цинка, если эквивалентная масса кальция равна 20,0 г/моль.

 

Решение. Для решения задачи воспользуемся законом эквивалентов:

,

откуда

32,6 (г/моль).

Ответ: 32,6 г/моль.

Пример № 7. Вещество, плотность по водороду которого равна 21, состоит из углерода (85,71%) и водорода (14,29%). Определите его молекулярную формулу.

 

Решение.

I способ. Примем массу исходного вещества за 100 г, тогда массы входящих в его состав элементов составят: углерод – 85,71 г; водород – 14,29 г.

Определим количество элементов:

n(Э) = ;

n(C) = = 7,14 (моль); n(Н) = = 14,29 (моль).

Представим искомую формулу как C_xH_y, тогда:

х: у = n(С): n(H) =7,14: 14,29; х: у = 1: 2.

Таким образом, простейшая формула соединения – СН₂. Вычислим молекулярную массу соединения и установим истинную формулу:

M_r(C_xH_y) = ·M_r(H₂) = 21·2 = 42; = = 3.

Следовательно молекулярная формула вещества – С₃Н₆.

 

II способ. Определим молярную массу вещества и массы элементов в одном моле:

M(C_xH_y) = ×M(H₂) = 21·2 = 42 (г/моль);

M(xC) = M(C_xH_y)·w(C) = 42·0,8571 = 36 (г/моль); M(yН) = M(C_xH_y)·w(Н) = 42·0,1429 = 6 (г/моль).

Рассчитаем число атомов углерода и водорода в молекуле:

x = = = 3; y = = = 6.

Тогда формула имеет следующий вид - С₃Н₆.

 

Пример № 8. Вычислите формулу соединения, состоящего из углерода, водорода и серы, если при сжигании некоторой навески этого соединения было получено 896 мл оксида углерода(IV) (н.у.), 1,08 г воды и 1,28 г оксида серы(IV).

Решение. Вычислим количества продуктов горения:

n(СО₂) = = = 0,04 (моль); n(Н₂О) = = = 0,06 (моль);

n(SO₂) = = = 0,02 (моль).

Определим количества элементов, входящих в состав соединения:

n(С) = n(СО₂) = 0,04 моль; n(Н) = 2n(Н₂О) = 0,12 моль; n(S) = n(SО₂) = 0,02 моль.

Представим формулу вещества как C_xH_yS_z, тогда:

х: у: z = n(C): n(H): n(S) = 0,04: 0,12: 0,02.

Разделив все числа на наименьшее (0,02), получим х: у: z = 2: 6: 1.

Таким образом искомая формула – C₂H₆S.