Ионные реакции в растворах

Задача 37. (МГУ, 1993, 1994). Какие два вещества вступили в реакцию и при каких условиях, если в результате образовались следующие вещества (указаны все продукты реакции без коэффициентов):

Напишите полные уравнения реакций.

Решение. 1) Поскольку в правой части находятся соль и вода, то, скорее всего, данная реакция является реакцией нейтрализации. По условию, в реакцию вступают только два вещества, следовательно, это — реакция кислой соли с основанием:

2) Данная реакция — простая реакция нейтрализации:

или

3) Одновременное образование сульфата бария и серной кислоты из двух веществ возможно из кислой соли, однако разлагается на среднюю соль и кислоту только при реакции с водой, а в данном случае вода — продукт реакции. Поэтому в реакции участвует другая кислая соль бария:

Задача 38. (ММА, леч. ф-т, 1991). К раствору, содержащему смесь хлорида железа (III) и серной кислоты, сначала добавили избыток гидроксида калия, а затем — нитрата бария. Какие ионы остались в растворе? Напишите уравнения реакций.

Решение. 1) КОН реагирует и с

После этих реакций в растворе остаются и непрореагировавший КОН.

2) реагирует только с

В растворе остаются и непрореагировавший , т.е. ионы:

Задача 39. (ММА, леч. ф-т, 1993). Имеется водный раствор смеси трех веществ: хлорида алюминия, хлорида аммония, нитрата бария. Какие реактивы надо добавить К этому раствору, чтобы только один из компонентов смеси прореагировал: а) с выделением газа; б) с образованием осадка? Напишите уравнения реакций.

Решение, а) Для выделения газа необходимо добавить к данному раствору избыток щелочи и нагреть раствор. Произойдут следующие реакции:

(образование осадка и его растворение в избытке щелочи),

С выделением газа реагирует только

б) Для образования единственного осадка достаточно добавить к раствору сульфат калия:

Задача 40. (МГУ, биол. ф-т, 1994). Докажите присутствие иодида бария в растворе хлорида алюминия. Напишите уравнения необходимых реакций.

Решение. Присутствие иона можно доказать добавлением раствора сульфата натрия. При этом образуется осадок не растворимый ни в кислотах, ни в щелочах:

Присутствие иона Г можно доказать пропусканием хлора. При этом из раствора выделяется иод, который дает синее окрашивание с крахмалом:

Использовать раствор нитрата серебра для обнаружения иодид-иона в данном случае нельзя, поскольку параллельно образуется большое количество осадка

Задача 41. Смешали 100 г 13%-ного раствора нитрата серебра и 100 г 13%-ного раствора хлорида натрия. Определите массовые доли веществ в образовавшемся растворе.

Решение. Запишем уравнение реакции:

Определим количества исходных веществ и продуктов реакции: .

NaCl находится в избытке, значит в данной реакции расходуется полностью, и образуется по 0,0765 моль (выпадает в осадок) и . Кроме того, в растворе остается моль NaCl.

Массы веществ, находящихся в растворе, равны:

Найдем массу раствора. Для этого из суммы масс исходных растворов вычтем массу осадка

Найдем массовые доли веществ в растворе:

Ответ. .

Задача 42. (МГУ, хим. ф-т,, 1993). Продукты полного взаимодействия 1,17 г калия и 0,64 г серы осторожно внесли в воду, и образовавшийся прозрачный раствор разбавили до объема Определите молярные концентрации соединений в образовавшемся растворе. Вычислите максимальную массу брома, который может прореагировать с полученным раствором.

Решение. Найдем количества реагирующих веществ: Для образования сульфида калия по уравнению

необходимо моль серы. Оставшиеся моль серы реагируют с с образованием дисульфида :

При разбавлении раствора до объема молярные концентрации становятся равными: .

При добавлении к данному раствору брома происходят следующие реакции:

Ответ. .

Задача 43. (МГУ, почв, ф-т, 1993). Продукты полного сгорания 3,36 л сероводорода (н.у.) в избытке кислорода поглощены 50,4 мл 23%-ного раствора гидроксида калия (плотность 1,21 г/мл). Вычислите массовые доли веществ в полученном растворе и массу осадка, который выделится при обработке этого раствора избытком гидроксида кальция.

Решение. .

Найдем количества веществ, участвующих в реакции:

0,15 моль будут реагировать с 0,15 моль КОН и образовывать 0,15 моль по уравнению:

Оставшиеся 0,1 моль КОН переведут 0,1 моль в 0,1 моль

Таким образом, в конечном растворе находятся 0,1 моль и моль

При добавлении к полученному раствору избытка гидроксида кальция происходят реакции:

Ответ.

Задача 44. (МГУ, биол. ф-т, 1991). Оксид магния, полученный при прокаливании 50,4 г карбоната магния, растворен в строго необходимом количестве 25%-ной серной кислоты. Полученный раствор был охлажден, в результате чего выпал семиводный гидрат соли, а массовая доля безводной соли в растворе составила 26,2%. Рассчитайте массу выпавших кристаллов.

Решение. Запишем уравнения реакций:

Найдем количества веществ, участвующих в реакциях: моль, моль . Массы веществ равны: .

Общая масса раствора составляет , в нем содержится Пусть из раствора выпало моль тогда масса конечного раствора составляет , и в нем содержится

По условию, массовая доля в конечном растворе равна 0,262:

откуда моль, .

Ответ. .

Задача 45. (МГУ, хим. ф-т, 1991). 4,4 г сульфида металла, имеющего формулу (металл проявляет в соединениях степени окисления подвергли обжигу в избытке кислорода.

Твердый остаток растворен в строго необходимом количестве 37,8%-ной азотной кислоты. Массовая доля соли в полученном растворе составляет 41,7%. При охлаждении этого раствора выпало 8.08 г кристаллогидрата, а массовая доля соли снизилась до 34,7%. Установите формулу кристаллогидрата.

Решение. Пусть атомная масса металла равна г/моль. Обозначим количество сульфида через b моль, . В результате обжига сульфида в избытке кислорода

образовалось моль оксида для растворения которых по уравнению

потребовалось моль . Масса 37,8%-ного раствора составляет . Общая масса раствора равна .

Масса соли в растворе равна . По условию, массовая доля составляет

откуда Исходный сульфид — в растворе содержится массой . Исходная масса раствора равна .

При охлаждении полученного раствора выпало 8,08 г кристаллогидрата, следовательно, общая масса раствора стала равна . Масса в оставшемся растворе равна , в выпавших кристаллах содержится что соответствует 0,02 моль. Масса воды в кристаллах равна , что соответствует 0,18 моль. Таким образом, формула кристаллогидрата —

Ответ.

Задача 46. (МГУ, хим. ф-т, 1991). К раствору, образовавшемуся при действии раствора серной кислоты (массовая доля кислоты 39,2%, плотность раствора 1,4 г/мл) на 8,125 г цинка, прибавили 75 г раствора сульфида бария (массовая доля соли ), и образовавшуюся смесь слегка нагрели до окончания реакций.

Вычислите массовые доли веществ, содержащихся в растворе после окончания опыта.

Решение. Запишем уравнения реакций:

Найдем количества веществ, участвующих в реакциях: моль. В результате реакции (1) образовалось 0,125 моль выделилось 0,125 моль и осталось 0,075 моль , которая будет реагировать с и образовавшимся по реакции (сульфиды железа и металлов, стоящих в ряду напряжений левее железа, растворимы в кислотах):

В результате реакции (2) образуется по 0,125 молей и в избытке остается 0,025 моль По реакции (3) расходуется по 0,025 моль и образуется по 0,025 моль . Оставшиеся 0,05 моль растворяют 0,05 моль с образованием 0,05 моль и 0,05 моль Таким образом, в растворе останется только в количестве 0,05 моль, или . Найдем теперь массу раствора:

Массу раствора можно найти и по-другому:

Массовая доля вещества равна:

Ответ.

Задача 47. (МГУ, мед. ф-т, 1992). Известно, что 40 мл раствора, содержащего нитрат меди (II) и серную кислоту, могут прореагировать с 25,4 мл 16,02%-ного раствора гидроксида натрия (плотность раствора 1,18 г/мл), а прокаливание выпавшего при этом осадка дает 1,60 г твердого вещества. Вычислите концентрации (в моль/л) нитрата меди (II) и серной кислоты в исходном растворе, а также объем газа (при н.у.), который выделяется при внесении 2,5 г порошкообразной меди в 40 мл этого раствора.

Решение. Запишем уравнения реакций:

По этим уравнениям можно определить состав исходного раствора:

На реакцию с расходуется моль оставшиеся моль реагируют с .

Известно, что кислые растворы нитратов способны растворять металлы аналогично разбавленной азотной кислоте. В частности, медь растворяется в данном растворе с образованием Для того чтобы определить количество выделившегося газа, запишем уравнение реакции в сокращенной ионной форме:

Избыток-недостаток определим по количеству молей реагентов:

С учетом коэффициентов ионной реакции оказывается, что в недостатке находятся ионы , поэтому:

Ответ: