Глава 7. Упражнения

7.1 Запись и уравнивание химических уравнений

1. Что означает утверждение, что уравнение «уравнено» (сбалансировано)? Почему уравнивание уравнения важно?

2. Рассмотрите молекулярное, полное ионное и краткое ионное уравнения. (a) В чём состоит различие между этими типами уравнений? (b) В каких случаях полное и краткое ионные уравнения реакции совпадают?

3. Уравняйте следующие уравнения:

   (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) ; (f) ; (g) ; (h) .

4. Уравняйте следующие уравнения:

   (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) ; (f) ; (g) ; (h) .

5. Запишите уравнённое молекулярное уравнение для каждой из следующих химических реакций: (a) твёрдый карбонат кальция при нагревании разлагается на твёрдый оксид кальция и газообразный диоксид углерода; (b) газообразный бутан \(\ce{C4H10}\) реагирует с двухатомным газообразным кислородом с образованием газообразного диоксида углерода и водяного пара; © водные растворы хлорида магния и гидроксида натрия реагируют с образованием твёрдого гидроксида магния и водного раствора хлорида натрия; (d) водяной пар реагирует с металлическим натрием с образованием твёрдого гидроксида натрия и газообразного водорода.

6. Запишите уравнённое уравнение для каждой из следующих химических реакций: (a) твёрдый хлорат калия \(\ce{KClO3}\) разлагается с образованием твёрдого хлорида калия и двухатомного газообразного кислорода; (b) твёрдый металлический алюминий реагирует с твёрдым двухатомным иодом с образованием твёрдого \(\ce{Al2I6}\); © при добавлении твёрдого хлорида натрия к водному раствору серной кислоты образуются газообразный хлороводород и водный раствор сульфата натрия; (d) водные растворы фосфорной кислоты и гидроксида калия реагируют с образованием водного раствора дигидрофосфата калия и жидкой воды.

7. В состав цветных фейерверков нередко входят разложение нитрата бария и хлората калия, а также реакции металлов магния, алюминия и железа с кислородом. (a) Запишите формулы нитрата бария и хлората калия. (b) Разложение твёрдого хлората калия приводит к образованию твёрдого хлорида калия и двухатомного газообразного кислорода. Запишите уравнение этой реакции. © Разложение твёрдого нитрата бария приводит к образованию твёрдого оксида бария, двухатомного газообразного азота и двухатомного газообразного кислорода. Запишите уравнение этой реакции. (d) Запишите отдельные уравнения реакций твёрдых металлов магния, алюминия и железа с двухатомным газообразным кислородом, дающих соответствующие оксиды металлов. (Считайте, что оксид железа содержит ионы \(\ce{Fe^{3+}}\).)

8. Впишите вместо пропуска одну химическую формулу ковалентного соединения, чтобы уравнение оказалось уравнённым:

9. Водный раствор фтороводорода (плавиковая кислота) применяется для травления стекла и для анализа минералов на содержание кремния. Фтороводород также реагирует с песком (диоксидом кремния). (a) Запишите уравнение реакции твёрдого диоксида кремния с плавиковой кислотой, дающей газообразный тетрафторид кремния и жидкую воду. (b) Минерал флюорит (фторид кальция) широко распространён в штате Иллинойс. Твёрдый фторид кальция можно также получить реакцией водных растворов хлорида кальция и фторида натрия с образованием водного раствора хлорида натрия в качестве второго продукта. Запишите полное и краткое ионные уравнения этой реакции.

10. Один из новых способов получения магния из морской воды включает несколько реакций. Запишите уравнённое химическое уравнение для каждой стадии этого процесса. (a) Первая стадия — разложение твёрдого карбоната кальция из раковин морских организмов с образованием твёрдого оксида кальция и газообразного диоксида углерода. (b) Вторая стадия — образование твёрдого гидроксида кальция в качестве единственного продукта реакции твёрдого оксида кальция с жидкой водой. © Затем твёрдый гидроксид кальция добавляют к морской воде, и он реагирует с растворённым в ней хлоридом магния, давая твёрдый гидроксид магния и водный раствор хлорида кальция. (d) Твёрдый гидроксид магния добавляют к раствору соляной кислоты, при этом образуются растворённый хлорид магния и жидкая вода. (e) Наконец, хлорид магния плавят и подвергают электролизу с получением жидкого металлического магния и двухатомного газообразного хлора.

11. По уравнённым молекулярным уравнениям запишите полные и краткие ионные уравнения следующих реакций:

    (a) ; (b) ; © .

7.2 Классификация химических реакций

1. Используя приведённые ниже уравнения, ответьте на следующие четыре вопроса:

   i. ; ii. ; iii. ; iv. ; v. .

   (a) Какое уравнение описывает физическое превращение? (b) Какое уравнение указывает исходные вещества и продукты реакции горения? © Какое уравнение не уравнено? (d) Какое из уравнений является кратким ионным?

2. Укажите, к какому типу (или типам) относится каждая из следующих реакций:

   (a) ; (b) ; © .

3. Укажите, к какому типу (или типам) относится каждая из следующих реакций:

   (a) ; (b) ; © ; (d) .

4. Серебро можно отделить от золота тем, что серебро растворяется в азотной кислоте, а золото — нет. Является ли растворение серебра в азотной кислоте кислотно-основной или окислительно-восстановительной реакцией? Поясните ответ.

5. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях: (a) \(\ce{NaI}\); (b) \(\ce{GdCl3}\); © \(\ce{LiNO3}\); (d) \(\ce{H2Se}\); (e) \(\ce{Mg2Si}\); (f) \(\ce{RbO2}\), супероксид рубидия; (g) \(\ce{HF}\).

6. Определите степени окисления элементов в перечисленных соединениях. Ни одно из кислородсодержащих соединений не является пероксидом или супероксидом. (a) \(\ce{H3PO4}\); (b) \(\ce{Al(OH)3}\); © \(\ce{SeO2}\); (d) \(\ce{KNO2}\); (e) \(\ce{In2S3}\); (f) \(\ce{P4O6}\).

7. Определите степени окисления элементов в перечисленных соединениях. Ни одно из кислородсодержащих соединений не является пероксидом или супероксидом. (a) \(\ce{H2SO4}\); (b) \(\ce{Ca(OH)2}\); © \(\ce{BrOH}\); (d) \(\ce{ClNO2}\); (e) \(\ce{TiCl4}\); (f) \(\ce{NaH}\).

8. Отнесите следующие реакции к кислотно-основным или окислительно-восстановительным:

   (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) ; (f) .

9. Для каждого из следующих уравнений укажите окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы, изменение степени окисления для каждого из них, а также окислитель и восстановитель:

   (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) ; (f) .

10. Допишите и уравняйте следующие кислотно-основные уравнения: (a) газообразный \(\ce{HCl}\) реагирует с твёрдым \(\ce{Ca(OH)2}\); (b) к раствору \(\ce{HNO3}\) прибавляют раствор \(\ce{Sr(OH)2}\).

11. Допишите и уравняйте следующие кислотно-основные уравнения: (a) к раствору \(\ce{LiOH}\) прибавляют раствор \(\ce{HClO4}\); (b) водный раствор \(\ce{H2SO4}\) реагирует с \(\ce{NaOH}\); © \(\ce{Ba(OH)2}\) реагирует с газообразным \(\ce{HF}\).

12. Допишите и уравняйте следующие окислительно-восстановительные реакции, считая, что окисляющиеся атомы переходят в максимально возможную степень окисления:

    (a) ; (b) (реакция замещения); © ; (d) (продукты — сильное основание и двухатомный газ).

13. Допишите и уравняйте следующие окислительно-восстановительные реакции, считая, что окисляющиеся атомы переходят в максимально возможную степень окисления:

    (a) ; (b) ; © .

14. Допишите и уравняйте уравнения следующих реакций кислотно-основной нейтрализации. Если в качестве растворителя используется вода, записывайте исходные вещества и продукты в виде водных ионов. В некоторых случаях возможно более одного правильного ответа в зависимости от количеств исходных веществ.

    (a) ; (b) ; © .

15. При нагревании до \(700\text{–}800\ \text{°C}\) алмазы, представляющие собой чистый углерод, окисляются кислородом воздуха. (Они горят!) Запишите уравнённое уравнение этой реакции.

16. Военные исследовали лазеры, дающие очень интенсивный свет при взрывной реакции фтора с водородом. Каково уравнённое уравнение этой реакции?

17. Запишите молекулярное, полное ионное и краткое ионное уравнения следующих реакций:

    (a) ; (b) .

18. Компания Great Lakes Chemical Company производит бром \(\ce{Br2}\) из бромидных солей, например \(\ce{NaBr}\), содержащихся в рассолах штата Арканзас, обрабатывая рассол газообразным хлором. Запишите уравнённое уравнение реакции \(\ce{NaBr}\) с \(\ce{Cl2}\).

19. В одном из обычных опытов в учебной лаборатории общей химии металлический магний нагревают на воздухе и получают \(\ce{MgO}\). \(\ce{MgO}\) — белое твёрдое вещество, однако в таких опытах оно нередко выглядит серым из-за небольших количеств \(\ce{Mg3N2}\) — соединения, образующегося при взаимодействии части магния с азотом. Запишите уравнённое уравнение для каждой реакции.

20. Гидроксид лития может применяться для поглощения диоксида углерода в замкнутых средах, например в обитаемых космических аппаратах и на подводных лодках. Запишите уравнение реакции, в которой на 1 моль \(\ce{CO2}\) расходуется 2 моль \(\ce{LiOH}\). (Подсказка: одним из продуктов является вода.)

21. Пропионат кальция иногда добавляют в хлеб для замедления его порчи. Это соединение можно получить реакцией карбоната кальция \(\ce{CaCO3}\) с пропионовой кислотой \(\ce{C2H5CO2H}\), свойства которой близки к свойствам уксусной кислоты. Запишите уравнённое уравнение образования пропионата кальция.

22. Допишите и уравняйте уравнения следующих реакций, каждая из которых может применяться для удаления сероводорода из природного газа:

    (a) ; (b) .

23. Сульфид меди(II) окисляется молекулярным кислородом с образованием газообразного триоксида серы и твёрдого оксида меди(II). Газообразный продукт затем реагирует с жидкой водой, давая жидкую серную кислоту (\(\ce{H2SO4}\)) в качестве единственного продукта. Запишите два уравнения, представляющие эти реакции.

24. Запишите уравнённые химические уравнения реакций, используемых для получения каждого из следующих соединений из указанных исходных веществ. В некоторых случаях могут потребоваться дополнительные реагенты. (a) твёрдый нитрат аммония из газообразного молекулярного азота через двухстадийный процесс (сначала восстановить азот до аммиака, затем нейтрализовать аммиак подходящей кислотой); (b) газообразный бромоводород из жидкого молекулярного брома в одной редокс-стадии; © газообразный \(\ce{H2S}\) из твёрдых \(\ce{Zn}\) и \(\ce{S}\) через двухстадийный процесс (сначала редокс-реакция между исходными веществами, затем реакция продукта с сильной кислотой).

25. Цикламат кальция \(\ce{Ca(C6H11NHSO3)2}\) — искусственный подсластитель, применяемый во многих странах мира, но запрещённый в США. В промышленности его очищают, переводя в бариевую соль реакцией кислоты \(\ce{C6H11NHSO3H}\) с карбонатом бария, обрабатывая серной кислотой (сульфат бария очень малорастворим) и затем нейтрализуя гидроксидом кальция. Запишите уравнённые уравнения этих реакций.

26. Допишите и уравняйте каждую из следующих полуреакций (стадии 2–5 метода полуреакций):

    (a) ; (b) ; © ; (d) (в кислой среде); (e) (в щелочной среде); (f) (в кислой среде); (g) (в кислой среде); (h) (в щелочной среде).

27. Допишите и уравняйте каждую из следующих полуреакций (стадии 2–5 метода полуреакций):

    (a) ; (b) ; © ; (d) (в щелочной среде); (e) (в кислой среде); (f) (в кислой среде); (g) (в щелочной среде); (h) (в кислой среде).

28. Уравняйте каждое из следующих уравнений методом полуреакций:

    (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) .

29. Уравняйте каждое из следующих уравнений методом полуреакций:

    (a) ; (b) ; © ; (d) ; (e) ; (f) ; (g) .

30. Уравняйте каждое из следующих уравнений методом полуреакций:

    (a) ; (b) ; © .

7.3 Стехиометрия реакций

1. Запишите уравнённое уравнение, затем перечислите шаги, необходимые для определения запрашиваемых сведений в каждом из следующих случаев: (a) число молей и массу хлора \(\ce{Cl2}\), необходимые для реакции с \(10{,}0\ \text{г}\) металлического натрия \(\ce{Na}\) с образованием хлорида натрия \(\ce{NaCl}\); (b) число молей и массу кислорода, образующегося при разложении \(1{,}252\ \text{г}\) оксида ртути(II); © число молей и массу нитрата натрия \(\ce{NaNO3}\), необходимые для получения \(128\ \text{г}\) кислорода (\(\ce{NaNO2}\) — второй продукт); (d) число молей и массу диоксида углерода, образующегося при сжигании \(20{,}0\ \text{кг}\) углерода в избытке кислорода; (e) число молей и массу карбоната меди(II), необходимые для получения \(1{,}500\ \text{кг}\) оксида меди(II) (\(\ce{CO2}\) — второй продукт); (f) .

2. Определите число молей и массу, запрошенные для каждой реакции в упражнении 7.42.

3. Запишите уравнённое уравнение, затем перечислите шаги, необходимые для определения запрашиваемых сведений в каждом из следующих случаев: (a) число молей и массу \(\ce{Mg}\), необходимые для реакции с \(5{,}00\ \text{г}\) \(\ce{HCl}\) с образованием \(\ce{MgCl2}\) и \(\ce{H2}\); (b) число молей и массу кислорода, образующегося при разложении \(1{,}252\ \text{г}\) оксида серебра(I); © число молей и массу карбоната магния \(\ce{MgCO3}\), необходимые для получения \(283\ \text{г}\) диоксида углерода (\(\ce{MgO}\) — второй продукт); (d) число молей и массу воды, образующейся при сжигании \(20{,}0\ \text{кг}\) ацетилена \(\ce{C2H2}\) в избытке кислорода; (e) число молей и массу пероксида бария \(\ce{BaO2}\), необходимые для получения \(2{,}500\ \text{кг}\) оксида бария \(\ce{BaO}\) (\(\ce{O2}\) — второй продукт); (f) .

4. Определите число молей и массу, запрошенные для каждой реакции в упражнении 7.44.

5. \(\ce{H2}\) получают по реакции \(118{,}5\ \text{мл}\) \(0{,}8775\ M\) раствора \(\ce{H3PO4}\) согласно уравнению:

   (a) Перечислите шаги, необходимые для определения числа молей и массы \(\ce{H2}\). (b) Выполните намеченные расчёты.

6. Хлорид галлия образуется по реакции \(2{,}6\ \text{л}\) \(1{,}44\ M\) раствора \(\ce{HCl}\) согласно уравнению:

   (a) Перечислите шаги, необходимые для определения числа молей и массы хлорида галлия. (b) Выполните намеченные расчёты.

7. \(\ce{I2}\) образуется по реакции \(0{,}4235\ \text{моль}\) \(\ce{CuCl2}\) согласно уравнению:

   (a) Сколько молекул \(\ce{I2}\) образуется? (b) Какая масса \(\ce{I2}\) образуется?

8. Серебро часто извлекают из руд, например \(\ce{K[Ag(CN)2]}\), и затем восстанавливают по реакции:

   (a) Сколько молекул \(\ce{Zn(CN)2}\) образуется при реакции \(35{,}27\ \text{г}\) \(\ce{K[Ag(CN)2]}\)? (b) Какая масса \(\ce{Zn(CN)2}\) при этом образуется?

9. Какая масса оксида серебра \(\ce{Ag2O}\) необходима для получения \(25{,}0\ \text{г}\) сульфадиазина серебра \(\ce{AgC10H9N4SO2}\) по реакции оксида серебра с сульфадиазином?

10. Карборунд — это карбид кремния \(\ce{SiC}\), очень твёрдый материал, применяемый в качестве абразива в наждачной бумаге и в других областях. Его получают реакцией чистого песка \(\ce{SiO2}\) с углеродом при высокой температуре. Монооксид углерода \(\ce{CO}\) — второй продукт этой реакции. Запишите уравнённое уравнение реакции и рассчитайте, сколько \(\ce{SiO2}\) требуется для получения \(3{,}00\ \text{кг}\) \(\ce{SiC}\).

11. Автомобильные подушки безопасности надуваются при очень быстром разложении пробы азида натрия \(\ce{NaN3}\).

    Какая масса азида натрия требуется, чтобы получить \(2{,}6\ \text{фут}^{3}\) (\(73{,}6\ \text{л}\)) газообразного азота с плотностью \(1{,}25\ \text{г/л}\)?

12. Мочевину \(\ce{CO(NH2)2}\) производят в больших масштабах для изготовления карбамидоформальдегидных пластиков и в качестве удобрения. Какова максимальная масса мочевины, которую можно получить из \(\ce{CO2}\), образовавшегося при сжигании углерода с последующей реакцией?

13. В результате аварии был разлит раствор, содержащий \(2{,}5\ \text{кг}\) азотной кислоты. На загрязнённый участок быстро рассыпали \(2\ \text{кг}\) \(\ce{Na2CO3}\), при этом выделился \(\ce{CO2}\). Достаточно ли было взято \(\ce{Na2CO3}\), чтобы нейтрализовать всю кислоту?

14. Малолитражный автомобиль расходует \(37{,}5\ \text{миль}\) на 1 галлон при движении по шоссе. Если бензин содержит \(84{,}2\,\%\) углерода по массе и имеет плотность \(0{,}8205\ \text{г/мл}\), определите массу диоксида углерода, образующегося за поездку в \(500\ \text{миль}\) (\(3{,}785\ \text{л}\) на 1 галлон).

15. Какой объём \(0{,}750\ M\) раствора соляной кислоты можно приготовить из \(\ce{HCl}\), образующегося по реакции \(25{,}0\ \text{г}\) \(\ce{NaCl}\) с избытком серной кислоты?

16. Какой объём \(0{,}2089\ M\) раствора \(\ce{KI}\) содержит достаточно \(\ce{KI}\), чтобы точно прореагировать с \(\ce{Cu(NO3)2}\) в \(43{,}88\ \text{мл}\) \(0{,}3842\ M\) раствора \(\ce{Cu(NO3)2}\)?

17. Протрава — это вещество, связывающееся с красителем и обеспечивающее стойкость закрепления окраски на ткани. В качестве протравы используется ацетат кальция. Его получают реакцией уксусной кислоты с гидроксидом кальция.

    Какая масса \(\ce{Ca(OH)2}\) необходима для реакции с уксусной кислотой, содержащейся в \(25{,}0\ \text{мл}\) раствора с плотностью \(1{,}065\ \text{г/мл}\) и содержанием уксусной кислоты \(58{,}0\,\%\) по массе?

18. Токсичный пигмент свинцовые белила \(\ce{Pb3(OH)2(CO3)2}\) в белых красках заменён рутилом \(\ce{TiO2}\). Сколько рутила (в граммах) можно получить из \(379\ \text{г}\) руды, содержащей \(88{,}3\,\%\) ильменита (\(\ce{FeTiO3}\)) по массе?

7.4 Выход реакции

1. В сосуд помещены следующие количества веществ: \(1{,}5 \times 10^{24}\) атомов водорода, \(1{,}0\ \text{моль}\) серы и \(88{,}0\ \text{г}\) двухатомного кислорода. (a) Какова суммарная масса (в граммах) всех трёх элементов? (b) Каково суммарное число молей атомов трёх элементов? © Если смесь трёх элементов даёт соединение, молекулы которого содержат два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода, какое из веществ расходуется первым? (d) Сколько атомов каждого из оставшихся элементов останется непрореагировавшими в превращении, описанном в ©?

2. Каково лимитирующее исходное вещество в реакции, в которой из \(8\ \text{г}\) натрия и \(8\ \text{г}\) двухатомного хлора образуется хлорид натрия?

3. Какой из постулатов атомной теории Дальтона объясняет, почему можно рассчитать теоретический выход химической реакции?

4. Студент выделил \(25\ \text{г}\) соединения по методике, теоретический выход которой составляет \(81\ \text{г}\). Каков его процентный выход?

5. Проба \(0{,}53\ \text{г}\) диоксида углерода получена при нагревании \(1{,}31\ \text{г}\) карбоната кальция. Каков процентный выход этой реакции?

6. Фреон-12 (\(\ce{CCl2F2}\)) получают из \(\ce{CCl4}\) реакцией с \(\ce{HF}\). Вторым продуктом этой реакции является \(\ce{HCl}\). Перечислите шаги, необходимые для определения процентного выхода реакции, в которой из \(32{,}9\ \text{г}\) \(\ce{CCl4}\) получено \(12{,}5\ \text{г}\) \(\ce{CCl2F2}\). Применение фреона-12 запрещено, и он больше не используется как хладагент, поскольку катализирует разложение озона и имеет очень большое время жизни в атмосфере. Определите процентный выход.

7. Лимонную кислоту \(\ce{C6H8O7}\) — компонент джемов, желе и фруктовых прохладительных напитков — в промышленности получают сбраживанием сахарозы плесневым грибом Aspergillus niger. Уравнение этой реакции:

   Какая масса лимонной кислоты получается ровно из 1 метрической тонны (\(1{,}000 \times 10^{3}\ \text{кг}\)) сахарозы, если выход составляет \(92{,}30\,\%\)?

8. Толуол \(\ce{C6H5CH3}\) окисляется воздухом в тщательно подобранных условиях в бензойную кислоту \(\ce{C6H5CO2H}\), которая используется для получения пищевого консерванта бензоата натрия \(\ce{C6H5CO2Na}\). Каков процентный выход реакции, при которой из \(1{,}000\ \text{кг}\) толуола получено \(1{,}21\ \text{кг}\) бензойной кислоты?

9. В лабораторном эксперименте реакция \(3{,}0\ \text{моль}\) \(\ce{H2}\) с \(2{,}0\ \text{моль}\) \(\ce{I2}\) дала \(1{,}0\ \text{моль}\) \(\ce{HI}\). Определите теоретический выход в граммах и процентный выход этой реакции.

10. Перечислите шаги, необходимые для решения следующей задачи, затем выполните расчёты. Диэтиловый эфир \(\ce{(C2H5)2O}\), ранее применявшийся как анестетик, но заменённый более безопасными и эффективными препаратами, получают реакцией этилового спирта с серной кислотой.

    \[ \ce{2 C2H5OH + H2SO4 -> (C2H5)2O + H2SO4 \cdot H2O} \]

    Каков процентный выход эфира, если \(1{,}17\ \text{л}\) (\(d = 0{,}7134\ \text{г/мл}\)) выделено из реакции \(1{,}500\ \text{л}\) \(\ce{C2H5OH}\) (\(d = 0{,}7894\ \text{г/мл}\))?

11. Перечислите шаги, необходимые для определения лимитирующего исходного вещества, когда \(30{,}0\ \text{г}\) пропана \(\ce{C3H8}\) сжигают в \(75{,}0\ \text{г}\) кислорода. Определите лимитирующее исходное вещество.

12. Перечислите шаги, необходимые для определения лимитирующего исходного вещества, когда \(0{,}50\ \text{моль}\) \(\ce{Cr}\) и \(0{,}75\ \text{моль}\) \(\ce{H3PO4}\) реагируют согласно следующему химическому уравнению.

    Определите лимитирующее исходное вещество.

13. Каково лимитирующее исходное вещество, если \(1{,}50\ \text{г}\) лития и \(1{,}50\ \text{г}\) азота соединяются с образованием нитрида лития — компонента современных аккумуляторов — согласно следующему неуравнённому уравнению?

14. Уран можно выделить из руд, растворяя его в виде \(\ce{UO2(NO3)2}\) и затем выделяя в виде твёрдого \(\ce{UO2(C2O4) \cdot 3H2O}\). При добавлении \(0{,}4031\ \text{г}\) оксалата натрия \(\ce{Na2C2O4}\) к раствору, содержащему \(1{,}481\ \text{г}\) нитрата уранила \(\ce{UO2(NO3)2}\), получается \(1{,}073\ \text{г}\) твёрдого \(\ce{UO2(C2O4) \cdot 3H2O}\).

    \[ \ce{Na2C2O4 + UO2(NO3)2 + 3 H2O -> UO2(C2O4) \cdot 3H2O + 2 NaNO3} \]

    Определите лимитирующее исходное вещество и процентный выход этой реакции.

15. Сколько молекул \(\ce{C2H4Cl2}\) можно получить из 15 молекул \(\ce{C2H4}\) и 8 молекул \(\ce{Cl2}\)?

16. Сколько молекул подсластителя сахарина можно получить из 30 атомов \(\ce{C}\), 25 атомов \(\ce{H}\), 12 атомов \(\ce{O}\), 8 атомов \(\ce{S}\) и 14 атомов \(\ce{N}\)?

17. Пентаоксид фосфора, используемый для производства фосфорной кислоты для безалкогольных напитков типа «кола», получают сжиганием фосфора в кислороде. (a) Каково лимитирующее исходное вещество, когда \(0{,}200\ \text{моль}\) \(\ce{P4}\) и \(0{,}200\ \text{моль}\) \(\ce{O2}\) реагируют согласно уравнению:

    (b) Рассчитайте процентный выход, если из реакции выделено \(10{,}0\ \text{г}\) \(\ce{P4O10}\).

18. Согласились бы вы купить \(1\) триллион (\(1\,000\,000\,000\,000\)) атомов золота за \(5\) долларов? Объясните, почему да или почему нет. Узнайте текущую цену на золото на сайте http://money.cnn.com/data/commodities/.

7.5 Количественный химический анализ

1. Какой объём \(0{,}0105\ M\) раствора \(\ce{HBr}\) необходим для титрования \(125\ \text{мл}\) \(0{,}0100\ M\) раствора \(\ce{Ca(OH)2}\)?

2. На титрование \(20{,}0\ \text{мл}\) пробы кислотного дождя пошло \(1{,}7\ \text{мл}\) \(0{,}0811\ M\) раствора \(\ce{NaOH}\) до достижения конечной точки. Считая, что кислотность дождевой воды обусловлена присутствием серной кислоты, какова была концентрация серной кислоты в этой пробе?

3. Какова концентрация \(\ce{NaCl}\) в растворе, если при титровании \(15{,}00\ \text{мл}\) раствора \(0{,}2503\ M\) \(\ce{AgNO3}\) до конечной точки требуется \(20{,}22\ \text{мл}\) раствора \(\ce{AgNO3}\)?

4. В одном из обычных методов медицинской лабораторной диагностики для определения концентрации свободного хлорид-иона в сыворотке крови пробу сыворотки титруют раствором \(\ce{Hg(NO3)2}\).

   Какова концентрация \(\ce{Cl-}\) в пробе \(0{,}25\ \text{мл}\) нормальной сыворотки, если на достижение конечной точки требуется \(1{,}46\ \text{мл}\) \(8{,}25 \times 10^{-4}\ M\) водного раствора \(\ce{Hg(NO3)2}\)?

5. Картофель можно очищать в промышленных масштабах, замачивая его в 3–6 \(M\) растворе гидроксида натрия и затем смывая разрыхлённую кожуру водой. Подходящую ли концентрацию имеет раствор гидроксида натрия, если на титрование \(12{,}00\ \text{мл}\) раствора до конечной точки требуется \(30{,}6\ \text{мл}\) \(1{,}65\ M\) \(\ce{HCl}\)?

6. Проба бромида галлия \(\ce{GaBr3}\) массой \(0{,}165\ \text{г}\) растворена в воде и обработана нитратом серебра \(\ce{AgNO3}\); при этом выпало \(0{,}299\ \text{г}\) осадка \(\ce{AgBr}\). Используя эти данные, вычислите массовую долю \(\ce{Ga}\) (в процентах) в \(\ce{GaBr3}\).

7. Главный компонент шариков от моли — нафталин, соединение с молекулярной массой около \(130\ \text{а. е. м.}\), содержащее только углерод и водород. Проба нафталина массой \(3{,}000\ \text{мг}\) при сжигании даёт \(10{,}3\ \text{мг}\) \(\ce{CO2}\). Определите его простейшую и молекулярную формулы.

8. Проба массой \(0{,}025\ \text{г}\) соединения, состоящего из бора и водорода и имеющего молекулярную массу \(\approx 28\ \text{а. е. м.}\), самопроизвольно загорается на воздухе, образуя \(0{,}063\ \text{г}\) \(\ce{B2O3}\). Какова простейшая и молекулярная формулы этого соединения?

9. Гидрокарбонат натрия (питьевую соду) \(\ce{NaHCO3}\) можно очищать растворением в горячей воде (\(60\ \text{°C}\)), фильтрованием для удаления нерастворимых примесей, охлаждением до \(0\ \text{°C}\) для осаждения твёрдого \(\ce{NaHCO3}\) и затем фильтрованием для отделения твёрдой фазы, при этом растворимые примеси остаются в растворе. \(\ce{NaHCO3}\), оставшийся в растворе, не извлекается. Растворимость \(\ce{NaHCO3}\) в горячей воде при \(60\ \text{°C}\) равна \(164\ \text{г/л}\). Его растворимость в холодной воде при \(0\ \text{°C}\) равна \(69\ \text{г/л}\). Каков процентный выход \(\ce{NaHCO3}\) при такой очистке?

10. Какой объём \(0{,}600\ M\) \(\ce{HCl}\) необходим для полной реакции с \(2{,}50\ \text{г}\) гидрокарбоната натрия?

11. Какой объём \(0{,}08892\ M\) \(\ce{HNO3}\) необходим для полной реакции с \(0{,}2352\ \text{г}\) гидрофосфата калия?

12. Какой объём \(0{,}3300\ M\) раствора гидроксида натрия потребуется для титрования \(15{,}00\ \text{мл}\) \(0{,}1500\ M\) щавелевой кислоты?

13. Какой объём \(0{,}00945\ M\) раствора гидроксида калия потребуется для титрования \(50{,}00\ \text{мл}\) пробы кислотного дождя с концентрацией \(\ce{H2SO4}\) \(1{,}23 \times 10^{-4}\ M\)?

14. Образец твёрдого гидроксида кальция \(\ce{Ca(OH)2}\) оставляют стоять в воде до образования насыщенного раствора. На титрование \(75{,}00\ \text{мл}\) этого раствора \(5{,}00 \times 10^{-2}\ M\) \(\ce{HCl}\) до конечной точки требуется \(36{,}6\ \text{мл}\) кислоты.

    Какова молярная концентрация?

15. Какая масса \(\ce{Ca(OH)2}\) прореагирует с \(25{,}0\ \text{г}\) масляной кислоты с образованием консерванта бутаноата кальция согласно уравнению?

16. Сколько миллилитров \(0{,}1500\ M\) раствора \(\ce{KOH}\) потребуется для титрования \(40{,}00\ \text{мл}\) \(0{,}0656\ M\) раствора \(\ce{H3PO4}\)?

17. Гидрофталат калия \(\ce{KHC8H4O4}\), или KHP, применяется во многих лабораториях, в том числе в учебных лабораториях общей химии, для стандартизации растворов оснований. KHP — одна из немногих стабильных твёрдых кислот, которую можно высушить нагреванием и взвесить. Проба \(\ce{KHC8H4O4}\) массой \(0{,}3420\ \text{г}\) реагирует с \(35{,}73\ \text{мл}\) раствора \(\ce{NaOH}\) при титровании. Какова молярная концентрация \(\ce{NaOH}\)?

18. Реакция \(\ce{WCl6}\) с \(\ce{Al}\) при \(\approx 400\ \text{°C}\) даёт чёрные кристаллы соединения, содержащего только вольфрам и хлор. При восстановлении пробы этого соединения водородом получают \(0{,}2232\ \text{г}\) металлического вольфрама и хлороводород, который поглощают водой. На титрование полученной соляной кислоты до конечной точки требуется \(46{,}2\ \text{мл}\) \(0{,}1051\ M\) \(\ce{NaOH}\). Какова простейшая формула этого чёрного хлорида вольфрама?