Определение состава и разделение смесей

Задача 11. (ММА, леч. ф-т, 1990). Смесь содержит равное число молекул этанола и уксусной кислоты. Рассчитайте массовые доли веществ в такой смеси.

Решение. Пусть в смеси содержится по моль Массы веществ равны:

Массовые доли веществ в смеси равны:

Как и положено, массовые доли веществ не зависят от количества смеси (от х).

Ответ.

Задача 12. Какой объем хлороводорода (н.у.) может прореагировать с 15 г смеси, состоящей из триметиламина, пропиламина и метил этил амина?

Решение. Амины, содержащиеся в смеси, — — являются изомерами (общая формула ), поэтому количество прореагировавшего хлороводорода определяется только общим количеством аминов и не зависит от индивидуального содержания каждого из них в смеси. Общее уравнение реакций:

Ответ.

Задача 13. (ММА, леч. ф-т, 1992). Дана смесь веществ: . Как из этой смеси выделить каждое вещество в чистом виде? Напишите уравнения реакций, опишите ход разделения.

Решение. Процесс разделения смесей основан на различном отношении компонентов смеси к нагреванию, воде, действию кислот, щелочей, окислителей и других факторов.

1) Нагреваем смесь. 12 испаряется из смеси и конденсируется при охлаждении в виде чистого вещества.

2) Добавляем к смеси избыток воды. растворяется, после чего воду из раствора выпариваем и получаем чистый

3) В смеси осталось два вещества: Agl. Они различаются по отношению к кислотам. Agl с кислотами не реагирует, тогда как РЬО — типичный основной оксид, хорошо растворим в уксусной кислоте:

4) Agl выделен. Осталось из раствора ацетата свинца получить оксид свинца. Свинец можно осадить в виде нерастворимого гидроксида и прокалить последний:

Задача 14. (МГУ, хим. ф-т, 1992). Как химическим путем из смеси меди, железа, цинка и ртути выделить индивидуальные простые вещества в чистом виде? Приведите соответствующие уравнения химических реакций.

Решение. В состав смеси входят два достаточно активных металла, реагирующих с раствррами кислот и два малоактивных металла, растворяющихся в азотной кислоте:

Разделение соединений цинка и железа основано на амфотерности гидроксида цинка. Выделение этих металлов можно осуществить, например, следующей последовательностью реакций:

Для разделения нерастворимых в соляной кислоте меди и ртути можно перевести оба металла в раствор действием азотной кислоты, а затем воспользоваться следующими превращениями:

Задача 15. (ММА, леч. ф-т, 1992). Смешали 1 моль оксида кальция, 2 моль карбида кальция и 3 моль фосфида кальция. Какой объем воды может вступить в реакцию с 16 г такой смеси? Сколько граммов гидроксида кальция при этом образуется?

Решение. Пусть в смеси содержится моль тогда Общая масса смеси равна , откуда моль.

При действии воды на смесь происходят реакции:

В первую реакцию вступает моль воды, во вторую — моль, и в третью — моль, всего — моль воды. В первой реакции образуется моль во второй — моль и в третьей — моль, всего — моль

Ответ.

Задача 16. (МГУ, почв, ф-т, 1993). При сгорании смеси этиламина и паров метанола образовалось 43,2 г воды я газа не растворимого в растворе щелочи. Вычислите массовую долю метанола в исходной смеси.

Решение. Запишем уравнения реакций:

Газ, не растворимый в растворе щелочи, — азот. Он выделяется только при сгорании этиламина, моль, моль, .

При сгорании 0,4 моль выделяется 1,4 моль воды, а всего воды образовалось моль.

Следовательно, 1 моль воды образовался при сгорании метанола. .

Общая масса смеси: , массовая доля метанола: .

Ответ. .

Задача 17. (МГУ, биол. ф-т, 1990). Раствор смеси муравьиной и уксусной кислот вступил во взаимодействие с 0,92 г магния. Продукты сгорания такого же количества смеси пропустили через трубку с безводным сульфатом меди. Масса трубки увеличилась на 1,98 г. Вычислить молярные соотношения кислот в исходном растворе.

Решение. Запишем уравнения реакций:

Пусть в растворе было х моль НСООН и у моль , тогда в реакции (1) и (2) вступило молей Mg:

(5)

По реакциям сгорания (3) и (4) образовалось молей воды, которая поглотилась безводным

Решая систему уравнений (5) и (6), находим:

Ответ.

Задача 18. (МГУ, хим. ф-т, 1991). При сжигании паров этилацетата в кислороде выделилось 410,9 кДж теплоты, и осталось непрореагировавшего кислорода (измерено при давлении 105 кПа и температуре .

Рассчитайте массовые доли компонентов в исходной смеси, если известно, что теплоты образования оксида углерода (IV), паров воды и паров этилацетата составляют соответственно.

Решение. . По закону Гесса: . Тогда

Таким образом, 0,2 моль реагируют с 1 моль , и в избытке остается моль . В исходной смеси содержалось 0,2 моль (массой г) и 1,5 моль (массой ).

Ответ. .

Задача 19. (МГУ, Смесь аммиака с водородом, объемом пропущена при нагревании над 3,2 г оксида меди (II). Образовавшаяся в трубке смесь обработана соляной кислоты (массовая доля кислоты 13,7%, плотность раствора . Оставшаяся в растворе кислота может прореагировать с раствора гидрокарбоната калия с концентрацией Вычислите массовые доли газов в смеси и объем газа (при ), выделяющийся при реакции избытка кислоты.

Решение. При пропускании смеси аммиака и водорода над происходят реакции восстановления оксида меди:

В результате этих реакций в трубке образуется смесь Си и . То, что не прореагировал до конца, следует из реакции смеси с (чистая медь не растворяется в соляной кислоте):

Избыток нейтрализуется гидрокарбонатом калия:

(4)

Найдем количества веществ: моль; моль. В реакцию (4) вступило 0,01 моль следовательно, на растворение по реакции (3) израсходовано моль Таким образом, после реакции восстановления в трубке осталось 0,01 моль до реакции количество составляло моль; в реакции (1) и (2) вступило 0,03 моль

Пусть в смеси было молей и у молей Эти количества газов могут восстановить по реакциям (1) и (2) молей

Объем смеси газов равен при следовательно

(6)

Решая систему уравнений (5) и (6), находим:

Общая масса смеси равна . Массовые доли газов равны:

По реакции (4), моль.

Ответ.

Задача 20. (МГУ, хим. ф-т, 1991). На смесь, состоящую из карбида кальция и сульфита бария, подействовали избытком бромоводородной кислоты, в результате чего были получены смесь газов с плотностью по диметиламину 1,0 и раствор, при выпаривании которого образуется твердый остаток массой 248,5 г.

Определите массу исходной смеси и массовые доли веществ в ней.

Решение.

Пусть в исходной смеси содержалось молей и у молей тогда образовалось молей , у молей молей и у молей Средняя молярная масса смеси равна:

Масса остатка, состоящего из равна 248,5 г:

(2)

Решение системы уравнений (1) и (2) позволяет получить:

Ответ. Масса смеси 140,5 г;

Задача 21. (МГУ, биол. ). смеси, состоящей из аргона и этиламина, добавили бромоводорода, после чего плотность газовой смеси по воздуху стала равна 1,814. Вычислите объемные доли газов в исходной смеси.

Решение. Пусть в исходной смеси содержалось тогда При добавлении бромоводорода происходит его реакция с этиламином, и образуется твердое вещество — бромид этиламмония

Средняя молярная масса оставшейся газовой смеси равна г/моль. Это означает, что в газовой смеси находятся (если бы в смеси остались то ).

Решая систему, находим: Объемные доли равны:

Ответ.

Задача 22. (МГУ, биол. ф-т, 1994). Для полного гидролиза 7,4 г смеси двух сложных эфиров потребовалось 70 г 8%-ного раствора гидроксида калия. При добавлении к такому же количеству смеси избытка аммиачного раствора оксида серебра выделилось 6,48 г осадка. Определите строение сложных эфиров и их содержание в исходной смеси (в мольных %).

Решение. Запишем уравнения реакций щелочного гидролиза неизвестных эфиров:

Количество прореагировавшего КОН равно: моль, следовательно, общее количество сложных эфиров также равно ОД моль: , где

Данная смесь реагирует с аммиачным раствором оксида серебра, поэтому один из эфиров (или оба) является эфиром муравьиной кислоты

, следовательно, . Пусть молярные массы радикалов R, R и R" равны соответственно. Тогда масса смеси эфиров равна:

откуда следует, что

Если , то откуда . Углеводородных радикалов, удовлетворяющих последнему соотношению, не существует. Далее, если , то , откуда Поскольку не могут быть равны не является эфиром муравьиной кислоты), то Мы получили решение:

Доказать единственность этого решения мы предоставляем читателю в качестве упражнения.

Ответ.

Задача 23. (МГУ, хим. ф-т, 1991). Смесь двух газов, один из которых легче воздуха, пропущена последовательно через трубки, заполненные оксидом меди (11) (при , оксидом фосфора (V) и твердым гидроксидом калия, нанесенными на инертный носитель и взятыми в избытке. Масса первой трубки уменьшилась на 0,384 г, а массы второй и третьей трубок возросли, соответственно, на 0,288 г и 0,176 г. После пропускания газов через трубки было получено газообразного вещества, измеренного при температуре и давлении 98 кПа. Установите объем исходной газовой смеси (при ) и массовые доли газов в ней, если известно, что масса смеси составляла 0,136 г.

Решение. При пропускании смеси через происходит окисление газов и восстановление

Уменьшение массы в этой реакции происходит за счет кислорода, содержащегося в моль.

Естественно предположить, что в результате окисления газов образуются (которая поглощается ), (который поглощается КОН) и (который не поглощается ничем).

Примем это как рабочую гипотезу и проверим ее. Найдем количества веществ:

Суммарное количество атомов кислорода в равно моль; это означает, что в исходной смеси не было кислорода, а были только атомы С, Н и N, причем:

Найдем отношение молей: откуда средняя молекулярная формула исходной смеси Основной вариант решения состоит в том, что в исходной смеси находятся 0,004 моль и 0,006 моль Найдем массы газов в исходной смеси:

Массовые доли равны:

Объем исходной газовой смеси при составляет:

Ответ. объем смеси