Алгоритм 2. Решение через уравнение с одним неизвестным

(подходит только для задач, в которых можно найти общее количество продукта, образующегося во всех параллельных реакциях)

1. Составить уравнения реакций.

2. Найти количество образовавшегося вещества.

3. Обозначить количество вещества, получившегося в результате одной реакции, через х моль, тогда количество вещества, получившегося в результате второй реакции, будет равно: (ν_общ – х) моль. Выразить, согласно уравнениям реакций, количества веществ в исходной смеси.

4. Выразить массы веществ, составить и решить уравнение с одним неизвестным.

 

 

Из двух задач, решенных по алгоритму 1, этим способом можнорешить только задачу II. 1 (в разделе ТИП II «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ»).

 

Решение задачи 1

1) Составим уравнения реакций:

Mg+ 2HCl = MgCl₂ + H₂ ↑ (1)

 

2Al+ 6HCl = 2AlCl₃ +3H₂↑ (2)

 

2) Найдем количество вещества образовавшегося водорода:

ν(Н₂) = V / V_m = 4,48 / 22,4 = 0,2моль

 

3) Для удобства вычислений обозначим количество вещества водорода, получившегося по реакции (2):

Пусть ν(Н₂)₂ = х моль, тогда количество вещества водорода, получившегося по реакции (1), равно:

ν(Н₂)₁ = 0,2 – х (моль)

Согласно уравнениям реакций в исходной смеси было:

ν(Mg) = 0,2 – x (моль); ν(Al) = 2x / 3 (моль)

 

4) Выразим массы:

m(Mg) = 24(0,2 – x) = 4,8 – 24x (г)

m(Al) = 27 • 2x / 3 = 18х (г)

Составим уравнение с одним неизвестным:

4,8 – 24х + 18х = 3,9

x = 0,15

ν(Mg) = 0,2 – 0,15 = 0,05 моль

ν(Al) = 2/3 • 0,15 = 0,1 моль

5) Найдем массы магния и алюминия и их массовые доли в смеси:

m(Mg) = 0,05 • 24 = 1,2г

m(Al) = 0,1 • 27 = 2,7г

w(Mg) = m(Mg) / m(см.) = 1,2 / 3,9 = 0,3077

w(Al) = m(Al) / m(см.) = 2,7 / 3,9 = 0,6923

Ответ. w(Mg) = 30,77 %; w(Al) = 69,23%

 

Задачи для самостоятельного решения

 

1. В результате сгорания 8,96л смеси метана и пропана выделилось 13,44л углекислого газа. Определите объемные доли газов в исходной смеси в %. (75% и 25%)

2. При сгорании 40л смеси этана и пропана образовалось 84л углекислого газа. Определите объемные доли газов в исходной смеси. ( 90% и 10%)

3. Углекислый газ, полученный в результате полного сгорания 0,896л (н.у.) смеси пропана и бутана, пропустили через избыток известковой воды. В результате выпал осадок массой 14г. Определите объемные доли газов в исходной смеси. (50% и 50%)

4. При сгорании смеси метана и бутана массой 6,1г образовался углекислый газ массой 17,6г. Определите массовые и объемные доли веществ в смеси. (52,5%, 47,5% и 80%, 20%)

5. Смесь этена и пропена массой 1,12г может обесцветить 150г бромной воды с массовой долей брома 3,2%. Определите объемную долю этена в исходной смеси. ( 33,3%)

6. При растворении 27,2г смеси карбидов кальция и алюминия в соляной кислоте получилось 11,2л (н.у.) смеси газов. Определите состав исходной смеси. (12,8г СаС₂; 14,4г Al₄C₃)

7. По реакции Кучерова из 6,72л (н.у.) смеси ацетилена и пропина получили смесь продуктов реакций массой 14,6г. Найдите объемные доли газов в исходной смеси. (66,7% и 33,3%)

8. Смесь метаналя и этаналя массой 0,74г обработали избытком аммиачного раствора оксида серебра и получили 6,48г осадка. В каком молярном соотношении смешаны альдегиды в исходной смеси? Ответ: 1:1

9. Через раствор объемом 178,6 мл (р = 1,12 г/мл) с массовой долей гидроксида натрия 5% пропустили оксид серы (IV) объемом 3,36 л. Определите массовые доли полученных солей в растворе. (2,48% NaHSO₃; 6,01% Na₂SO₃)

10. Сульфид марганца (II) массой 26,1 г обработали раствором хлороводородной кислоты. Выделившийся газ пропустили через раствор, полученный при взаимодействии натрия массой 9,2 г с водой массой 300 г. Определите массовые доли солей в полученном растворе. (3,5% NaHS; 2,45% Na₂S)

11. Для восстановления железа из оксида железа (III) было использовано 13,44 л угарного газа (н.у). Образовавшийся после реакции газ пропустили через 1000 мл 3,1%-ного раствора гидроксида натрия плотностью 1,033. Определите концентрацию веществ в конечном растворе. (3,2% NaHСO₃; 2% Na₂СO₃)

12. 21,1г смеси цинка и алюминия растворили в 565мл раствора азотной кислоты, содержащего 20% НNО₃ и имеющего плотность 1,115г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах. (5,83% Zn(NO₃)₂, 9,86% Al(NO₃)₃, 4,28% HNO₃)

13. 16г смеси цинка, алюминия и меди обработали избытком раствора соляной кислоты. При этом выделилось 5,6л газа (н.у.) и не растворилось 5г вещества. Определите массовые доли металлов в смеси. (56,25% Zn, 12,5% Al, 31,25%Cu)