55. В трех колбах без этикеток находятся раствор хлорида натрия, раствор хлорида бария, раствор хлорида алюминия. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из колб?
Хлорид натрия (NaCl) даст белый осадок хлорида серебра (AgCl). Хлорид бария (BaCl2) даст белый осадок сульфата бария (BaSO4) при добавлении сульфата натрия. Хлорид алюминия (AlCl3) даст осадок гидроксида алюминия (Al(OH)3) при добавлении аммиака.
56. В трех колбах без этикеток находятся раствор хлорида натрия, раствор хлорида меди (II), раствор хлорида алюминия. Как химическим путем распознать, какое вещество находится в каждой из колб?
Хлорид натрия (NaCl) не даст осадка. Хлорид меди (CuCl2) образует осадок гидроксида меди. Хлорид алюминия (AlCl3) образует осадок гидроксида алюминия.
57. В трех склянках без этикеток находятся соляная кислота, раствор карбоната натрия, раствор хлорида натрия. Как химическим путем, не используя других реактивов, распознать, какое вещество находится в каждой из склянок?
Соляная кислота (HCl) изменит цвет бумаги на красный (кислота). Карбонат натрия (Na2CO3) при добавлении кислоты образует пузырьки газа (углекислый газ). Хлорид натрия (NaCl) не вызовет реакции.
58. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения веществ:
а) хлор ⟶ хлороводород ⟶ хлорид натрия ⟶ хлороводород ⟶ хлор;
б) хлорид калия ⟶ хлороводород ⟶ хлорид меди (II) ⟶ хлорид цинка;
в) натрий ⟶ хлорид натрия ⟶ сульфат натрия ⟶ хлорид натрия ⟶ хлорид серебра;
г) серебро ⟶ нитрат серебра ⟶ хлорид серебра ⟶ серебро.
а) Хлор ⟶ хлороводород: Cl2 + H2 → 2HCl Хлороводород ⟶ хлорид натрия: HCl + NaOH → NaCl + H2O Хлорид натрия ⟶ хлороводород: NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl Хлороводород ⟶ хлор: 2HCl → Cl2 + H2 (нагрев)
б) Хлорид калия ⟶ хлороводород: KCl + H2SO4 → KHSO4 + HCl Хлороводород ⟶ хлорид меди (II): 2HCl + CuO → CuCl2 + H2O Хлорид меди (II) ⟶ хлорид цинка: CuCl2 + Zn → ZnCl2 + Cu
в) Натрий ⟶ хлорид натрия: 2Na + Cl2 → 2NaCl Хлорид натрия ⟶ сульфат натрия: NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl Сульфат натрия ⟶ хлорид натрия: NaHSO4 + NaCl → Na2SO4 + HCl Хлорид натрия ⟶ хлорид серебра: NaCl + AgNO3 → AgCl + NaNO3
г) Серебро ⟶ нитрат серебра: 2Ag + 2HNO3 → 2AgNO3 + H2 Нитрат серебра ⟶ хлорид серебра: AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3 Хлорид серебра ⟶ серебро: 2AgCl + Zn → 2Ag + ZnCl2
59. Вычислите массу и объем хлороводорода, образовавшегося при взаимодействии 56,8 г хлора с водородом, взятым в стехиометрическом соотношении.
Уравнение реакции: Cl2 + H2 → 2HCl Молекулярная масса хлора (Cl2) = 71 г/моль. Молекулярная масса хлороводорода (HCl) = 36,5 г/моль. 56,8 г хлора: Количество вещества хлора: 56,8 г ÷ 71 г/моль = 0,8 моль. По реакции, 1 моль Cl2 даёт 2 моль HCl, значит, 0,8 моль Cl2 даёт 1,6 моль HCl.
Масса HCl: 1,6 моль × 36,5 г/моль = 58,4 г.
Объем HCl при нормальных условиях (22,4 л/моль): 1,6 моль × 22,4 л/моль = 35,84 л.
60. Вычислите концентрацию соляной кислоты, образовавшейся при растворении 56 л хлороводорода в 500 г воды.
Молекулярная масса HCl = 36,5 г/моль. 56 л HCl при нормальных условиях (1 моль = 22,4 л) содержат: 56 л ÷ 22,4 л/моль = 2,5 моль HCl. Масса HCl: 2,5 моль × 36,5 г/моль = 91,25 г. Масса воды = 500 г. Концентрация: (91,25 г ÷ (91,25 г + 500 г)) × 100% ≈ 15,4%.
61. При взаимодействии порции соляной кислоты, в которой содержится 73 г хлороводорода, с раствором, содержащим гидроксид натрия в стехиометрическом соотношении, образовалось 11,7 г соли. Вычислите массовую долю хлороводорода в исходной соляной кислоте.
Масса раствора HCl = 73 г, масса NaCl = 11,7 г.
Находим количество вещества NaCl: n(NaCl) = 11,7 г ÷ 58,5 г/моль = 0,2 моль. В реакции идет стехиометрическое соотношение, поэтому n(HCl) = 0,2 моль. Масса HCl: m(HCl) = 0,2 моль × 36,5 г/моль = 7,3 г. Массовая доля HCl в растворе: ω(HCl) = (7,3 г ÷ 73 г) × 100% = 10%. Ответ: массовая доля HCl в растворе — 10%.
62. При взаимодействии порции соляной кислоты, в которой содержится 73 г хлороводорода, с избытком раствора гидроксида калия образовалось 29,8 г соли. Вычислите концентрацию исходной соляной кислоты.
Дано: масса HCl = 73 г, масса соли (KCl) = 29,8 г. Реакция: HCl + KOH → KCl + H2O.
Находим количество вещества KCl: n(KCl) = 29,8 г ÷ 74,5 г/моль = 0,4 моль. Количество вещества HCl будет равно количеству вещества KCl, так как реакция идет в 1:1. n(HCl) = 0,4 моль. Масса HCl: m(HCl) = 0,4 моль × 36,5 г/моль = 14,6 г. Массовая доля HCl в растворе: ω(HCl) = (14,6 г ÷ 73 г) × 100% = 20%. Ответ: концентрация HCl — 20%.
63. Вычислите массу и объем (н. у.) хлороводорода, который можно получить из 117 г поваренной соли.
Дано: масса NaCl = 117 г. Реакция: NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl.
Находим количество вещества NaCl: n(NaCl) = 117 г ÷ 58,5 г/моль = 2 моль. В реакции на каждый моль NaCl образуется 1 моль HCl, значит, n(HCl) = 2 моль. Масса HCl: m(HCl) = 2 моль × 36,5 г/моль = 73 г. Объем HCl при н. у.: V(HCl) = n × 22,4 л = 2 моль × 22,4 л = 44,8 л. Ответ: масса HCl = 73 г, объем HCl = 44,8 л.
64. Порцию хлорида натрия массой 23,4 г обработали избытком концентрированной серной кислоты. Весь образовавшийся хлороводород растворили в 200 г воды. Вычислите концентрацию образовавшегося раствора соляной кислоты.
Дано: масса NaCl = 23,4 г, масса HCl = 23,4 г, масса воды = 200 г.
Находим количество вещества NaCl: n(NaCl) = 23,4 г ÷ 58,5 г/моль = 0,4 моль. В реакции на каждый моль NaCl образуется 1 моль HCl, значит, n(HCl) = 0,4 моль. Масса HCl: m(HCl) = 0,4 моль × 36,5 г/моль = 14,6 г. Масса раствора: m(раствор) = 23,4 г + 200 г = 223,4 г. Концентрация HCl: ω(HCl) = (14,6 г ÷ 223,4 г) × 100% = 6,5%. Ответ: концентрация раствора соляной кислоты — 6,5%.
65. Вычислите массу оксида марганца (IV) и массу 30%-го раствора соляной кислоты, которые потребуются для получения 56 л (н. у.) хлора.
Для реакции: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + 2H2O + Cl2.
Находим количество вещества хлора: n(Cl2) = 56 л ÷ 22,4 л/моль = 2,5 моль. По уравнению реакции, 1 моль MnO2 дает 1 моль Cl2, следовательно, для 2,5 моль Cl2 нужно 2,5 моль MnO2. Масса MnO2: m(MnO2) = 2,5 моль × 86,9 г/моль = 217,25 г. Для получения 2,5 моль Cl2 из 30%-го раствора HCl нужно 4 моль HCl на 1 моль MnO2, т.е. на 2,5 моль MnO2 потребуется 10 моль HCl. Масса раствора HCl: m(раствор HCl) = 10 моль × 36,5 г/моль ÷ 0,3 = 1216,67 г. Ответ: масса MnO2 = 217,25 г, масса раствора HCl = 1216,67 г.
66. Вычислите массу оксида свинца (IV) и массу 25%-го раствора соляной кислоты, которые потребуются для получения 16,8 л (н. у.) хлора.
Для реакции: PbO2 + 4HCl → PbCl2 + 2H2O + Cl2.
Находим количество вещества хлора: n(Cl2) = 16,8 л ÷ 22,4 л/моль = 0,75 моль. По уравнению реакции, 1 моль PbO2 дает 1 моль Cl2, следовательно, для 0,75 моль Cl2 нужно 0,75 моль PbO2. Масса PbO2: m(PbO2) = 0,75 моль × 239,2 г/моль = 179,4 г. Для получения 0,75 моль Cl2 из 25%-го раствора HCl нужно 4 моль HCl на 1 моль PbO2, т.е. на 0,75 моль PbO2 потребуется 3 моль HCl. Масса раствора HCl: m(раствор HCl) = 3 моль × 36,5 г/моль ÷ 0,25 = 438 г. Ответ: масса PbO2 = 179,4 г, масса раствора HCl = 438 г.
67. К 378,1 г воды добавили 21,9 г кристаллогидрата хлорида кальция CaCl2∙6H2O. Вычислите массовую долю хлорида кальция в образовавшемся растворе.
Для вычисления массовой доли хлорида кальция (CaCl2) в растворе, нужно использовать следующую формулу:
ω(CaCl2) = (m(CaCl2) / (m(H2O) + m(CaCl2⋅6H2O))) × 100%
Из данных:
Масса воды (H2O) = 378,1 г Масса кристаллогидрата хлорида кальция (CaCl2⋅6H2O) = 21,9 г Масса чистого CaCl2 = 11,1 г (рассчитано) Подставляем в формулу:
ω(CaCl2) = (11,1 г / (378,1 г + 21,9 г)) × 100% = (11,1 / 400) × 100% = 2,8%
Ответ: массовая доля CaCl2 в растворе составляет 2,8%.
68. К 179,7 г воды добавили 20,3 г кристаллогидрата хлорида магния MgCl2∙6H2O. Вычислите массовую долю хлорида магния в растворе.
Масса MgCl2 в кристаллогидрате: m(MgCl2) = 20,3 г × (95/203) = 9,5 г. Масса раствора: m(раствор) = 179,7 г + 20,3 г = 200 г. Массовая доля MgCl2: ω(MgCl2) = (9,5 г ÷ 200 г) × 100% = 4,75%. Ответ: массовая доля MgCl2 = 4,75%.
69. Навеску кристаллогидрата хлорида меди CuCl2∙2H2O массой 51,3 г растворили в воде и добавили гидроксид натрия в стехиометрическом соотношении. Затем образовавшийся осадок отфильтровали и прокалили. Вычислите массу образовавшегося после прокаливания вещества.
Для решения задачи сначала рассчитаем количество вещества CuCl2·2H2O, используя массу 51,3 г:
n(CuCl2·2H2O) = 51,3 г / 171 г/моль = 0,3 моль.
Далее, в реакции с гидроксидом натрия образуется гидроксид меди (Cu(OH)2), который при нагревании превращается в оксид меди (CuO). Таким образом, количество вещества CuO будет равно 0,3 моль.
Теперь вычислим массу оксида меди (CuO):
m(CuO) = n(CuO) × M(CuO) = 0,3 моль × 80 г/моль = 24 г.
Ответ: масса CuO равна 24 г.
70. Для нейтрализации 182,5 г 10%-го раствора соляной кислоты использовали 60 г 20%-го раствора гидроксида натрия. Оставшуюся соляную кислоту нейтрализовали гидроксидом калия. После выпаривания воды получили смесь хлоридов. Вычислите массовую долю каждой соли в этой смеси.
В этой задаче нужно рассчитать массовую долю каждой соли в смеси, образовавшейся после нейтрализации соляной кислоты.
Для соляной кислоты (HCl):
Масса HCl = 18.25 г Количество вещества HCl = 0.5 моль Для гидроксида натрия (NaOH):
Масса NaOH = 12 г Количество вещества NaOH = 0.3 моль Сначала нейтрализуется NaOH, образуется NaCl:
Масса NaCl = 17.55 г Массовая доля NaCl = (17.55 / 32.45) × 100 = 54% Затем нейтрализуется избыток HCl с гидроксидом калия (KOH), образуется KCl:
Масса KCl = 14.9 г Массовая доля KCl = (14.9 / 32.45) × 100 = 46% Ответ: массовая доля NaCl в смеси — 54%, массовая доля KCl — 46%.
Контрольная работа по теме «Водород. Галогены.»
Вариант 1
1. Вычислите массу 75%-го раствора серной кислоты, при взаимодействии которого с хлоридом натрия образовался сульфат натрия и хлороводород объем которого составил 2,24 л (н. у.).
Рассчитаем количество вещества HCl: n(HCl) = V(HCl) / Vm = 2,24 л / 22,4 л/моль = 0,1 моль.
Так как по уравнению реакции HCl образуется в стехиометрическом соотношении 2:1 с H2SO4, на 0,1 моль HCl потребуется 0,05 моль H2SO4.
Масса серной кислоты: m(H2SO4) = n(H2SO4) × M(H2SO4) = 0,05 моль × 98 г/моль = 4,9 г.
Масса раствора с учётом 75%-ной концентрации: m(раствора H2SO4) = 100 × m(H2SO4) / ω(H2SO4) = 100 × 4,9 г / 75% = 6,53 г.
Ответ: Масса 75%-го раствора серной кислоты составит 6,53 г.
2. Даны вещества: иодид калия, хлор, магний, водород. Напишите уравнения возможных реакций между этими веществами, выбирая их попарно. Укажите условия осуществления реакций, составьте схемы электронного баланса.
Иодид калия и хлор (замещение):
Уравнение реакции: 2KI + Cl2 → 2KCl + I2 Условия: Реакция проходит при комнатной температуре в растворе. Электронный баланс: Cl2 (0) → 2Cl- (-1) (хлор восстанавливается) I- (-1) → I2 (0) (йод окисляется) Магний и хлор (реакция с галогеном):
Уравнение реакции: Mg + Cl2 → MgCl2 Условия: Реакция происходит при нагревании. Электронный баланс: Mg (0) → Mg2+ (+2) (магний окисляется) Cl2 (0) → 2Cl- (-1) (хлор восстанавливается) Магний и водород (реакция с кислотой или водой):
Уравнение реакции: Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Условия: Реакция происходит при комнатной температуре. Электронный баланс: Mg (0) → Mg2+ (+2) (магний окисляется) 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- (водород восстанавливается)
3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения веществ:
хлор ⟶ хлороводород ⟶ хлор ⟶ хлорид железа (III) ⟶ хлорид серебра.
Укажите типы реакций, в уравнениях окислительно-восстановительных реакций обозначьте степени окисления и переход электронов
Хлор → Хлороводород (восстановление):
Уравнение: Cl2 + H2 → 2HCl Тип реакции: Синтез. Электронный баланс: Cl2 (0) + 2e- → 2Cl- (-1) (хлор восстанавливается) H2 → 2H+ (+1) + 2e- (водород окисляется) Хлороводород → Хлор (окисление):
Уравнение: 2HCl → Cl2 + H2 Тип реакции: Разложение. Электронный баланс: 2Cl- (-1) → Cl2 (0) + 2e- (хлор окисляется) H2 → 2H+ (+1) + 2e- (водород восстанавливается) Хлор → Хлорид железа (III) (взаимодействие с железом):
Уравнение: 3Fe + 4Cl2 → 2FeCl3 Тип реакции: Окислительно-восстановительная. Электронный баланс: Fe (0) → Fe3+ (+3) (железо окисляется) Cl2 (0) → 2Cl- (-1) (хлор восстанавливается) Хлорид железа (III) → Хлорид серебра (замещение):
Уравнение: 3FeCl3 + 3Ag → 3FeCl2 + 3AgCl Тип реакции: Замещение. Электронный баланс: Fe3+ (+3) + 2e- → Fe2+ (+2) (железо восстанавливается) Ag (0) → Ag+ (+1) + e- (серебро окисляется)
4. В трех колбах без этикеток находятся растворы хлорида натрия, бромида натрия и соляная кислота. Как можно идентифицировать эти вещества? Ответ мотивируйте.
Добавление серебряной соли (AgNO3):
В раствор хлорида натрия (NaCl) образуется белый осадок хлорида серебра (AgCl). В раствор бромида натрия (NaBr) образуется светло-желтый осадок бромида серебра (AgBr). В соляной кислоте (HCl) не образуется осадка. Тест с универсальной индикаторной бумажкой:
Солянка (HCl) имеет кислую реакцию, а растворы NaCl и NaBr — нейтральные.
Вариант 2
1. Вычислите массу 10%-го раствора соляной кислоты, при взаимодействии которого с цинком образовалось 6,72 л (н. у.) водорода.
Для решения задачи, исходя из уравнения реакции:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑
Известно, что объем водорода, который образуется при реакции, составляет 6,72 л (н. у.). Из условий задачи можем найти количество вещества водорода:
n(H2) = V / Vm = 6,72 / 22,4 = 0,3 моль
По уравнению реакции видно, что 1 моль водорода образуется при взаимодействии с 2 моль соляной кислоты. Следовательно, количество вещества HCl:
n(HCl) = 2 × n(H2) = 2 × 0,3 = 0,6 моль
Масса 10%-го раствора соляной кислоты будет рассчитана по формуле:
m(раствора HCl) = (n(HCl) × M(HCl)) / (ω(HCl)) = (0,6 × 36,5) / (0,1) = 219 г
Ответ: масса 10%-го раствора соляной кислоты составляет 219 г.
2. Даны вещества: бромид натрия, хлор, кальций, водород. Напишите уравнения возможных реакций между этими веществами, выбирая их попарно. Укажите условия осуществления реакций, составьте схемы электронного баланса.
Бромид натрия и хлор:
Уравнение реакции: Cl2 + 2NaBr → 2NaCl + Br2 Условия: Реакция происходит при освещении или с использованием катализаторов (например, активированного угля). Электронный баланс: Хлор (Cl2) окисляется, забирая электроны от брома (Br–) и восстанавливаясь до иона Cl–, а бром окисляется до Br2. Кальций и водород:
Уравнение реакции: Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2 ↑ Условия: Реакция происходит при обычных условиях, в присутствии воды. Электронный баланс: Кальций (Ca) окисляется, отдавая 2 электрона, образуется водород (H2), который восстанавливается из ионов H+.
хлорид натрия ⟶ хлороводород ⟶ хлор ⟶ хлорид натрия ⟶ хлор.
Укажите типы реакций, в уравнениях окислительно-восстановительных реакций обозначьте степени окисления и переход электронов.
Хлорид натрия ⟶ хлороводород:
Уравнение: NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl ↑ Тип реакции: Замещение (кислота с солью). Электронный баланс: Хлор в NaCl сохраняет свою степень окисления -1, а водород из H2SO4 восстанавливается, переходя в HCl. Хлороводород ⟶ хлор:
Уравнение: 2HCl → Cl2 + H2 ↑ Тип реакции: Диспропорционирование. Электронный баланс: Хлор в HCl окисляется (от -1 до 0), водород восстанавливается (от +1 до 0). Хлор ⟶ хлорид натрия:
Уравнение: Cl2 + 2Na → 2NaCl Тип реакции: Окислительно-восстановительная. Электронный баланс: Хлор окисляется (от 0 до -1), натрий восстанавливается (от +1 до 0). Хлорид натрия ⟶ хлор:
Уравнение: 2NaCl → Cl2 + 2Na Тип реакции: Электролиз. Электронный баланс: Хлор в NaCl восстанавливается, переходя из -1 в 0, а натрий окисляется из +1 в 0.
4. В трех колбах без этикеток находятся растворы хлорида натрия, хлорида бария и иодида натрия. Как можно идентифицировать эти вещества? Ответ мотивируйте
Для идентификации растворов хлорида натрия (NaCl), хлорида бария (BaCl2) и иодида натрия (NaI) можно использовать следующие методы:
Добавление раствора сульфата натрия (Na2SO4): В растворе хлорида бария образуется белый осадок сульфата бария (BaSO4), который не растворяется в воде. Добавление раствора серебра (AgNO3): В растворе иодида натрия образуется желтый осадок иодида серебра (AgI), в то время как в растворе хлорида натрия появится белый осадок хлорида серебра (AgCl)