Определите процентную концентрацию олеума

2. 
   На нейтрализацию 50 г олеума израсходовано 105 г 30%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,33 г/см³). Определите процентную концентрацию олеума.
   

На каких химических реакциях и равновесиях основан этот способ? Каковы максимально возможные потери германия, если пары йода откачивать при при 250 °С? Масса исходного германия — 1,450 г, йода — 0,063 г.

Для определения металла в составе карбоната Ме₂(CO₃)_n составим уравнение:

Обозначим молярную массу металла через х.

ω(Ме)= 2x/ (2x+60n)= 0,2857, откуда x = 12n

n(MgCO₃) = 4,2: 84 = 0,05 моль.

Так как в растворе после удаления осадка остались только хлорид- и карбонат-анионы, в состав бишофита входят хлорид-ионы.

Проверим, входит ли в состав минерала натрий.

n(Na₂CO₃) = ω(Na₂CO₃) ·m_p-pa·ρ / M(Na₂CO₃) = 0,1· 100 ·1,102 / 106 = 0,104 моль

n(Na⁺)= 0,208 моль.

m_{оставшегося раствора} = 10,15 + 50 + 110,2 – 4,2 = 166,15 г

m(Na⁺) = 166,15 · 0,288 = 4,79 г n(Na⁺)= 4,79 : 23 = 0,208 моль.

То есть весь натрий, содержащийся в растворе, был в составе карбоната натрия.

В бишофите его нет. Следовательно, получена формула MgCl₂.

Установим, является ли она истинной.

n(MgCl₂) = n(Mg) = 0,05 моль

m(MgCl₂) = 0,05 моль ·95г/моль = 4,75 г. Значит бишофит – кристаллогидратMgCl₂·хН₂О

Найдем количество кристаллизационной воды

(95 + 18х) ·0,05 = 10,15, х = 6

Истинная формула бишофита - MgCl₂·6Н₂О

Система оценивания:

Определение катиона металла - 3 балла

Установление аниона - 1 балл

Доказательство отсутствия катиона натрия - 3 балла

Расчет кристаллизационной воды - 3 балла

Итого: 10 баллов
10-2

Уравнения реакций нейтрализации:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O (1)

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O (2)

Обозначим количества вещества компонентов олеума:

n(SO₃) = x; n(H₂SO₄) = y;

По уравнению (1): n(NaOH) = 2x;

По уравнению (2): n(NaOH) = 2y.

Масса щелочи в растворе:

m(NaOH) = ω(NaOH) ⋅V_p-pa⋅ρ = 0,3⋅105⋅1,33= 41,9 г

Составим систему уравнений:

80х + 98y = 50

80x + 80y = 41,9 , откуда y = 0,45 моль, х= 0,074 моль.

m(SO₃) = М(SO₃) ⋅ n(SO₃) = 80г/моль ⋅0,074 моль = 5,9 г

ω(SO₃) = m(SO₃)/ m_олеума = 5,9 г : 50 г = 0,118 или 11,8%

Система оценивания:

За уравнения реакций по 1 баллу - 2 балла

За расчет массы щелочи -1 балл

За составление системы уравнений – 5 баллов

За расчет массовой доли SO₃ - 3 балла

При 300 ºС германий реагирует с йодом, давая дийодид:

Ge + I₂ = GeI₂,

который, диффундируя в другой конец трубки, при 250 ºС диспропорционирует по схеме:

2GeI₂ = Ge + GeI₄

В результате на подложке осаждается пленка чистого германия. Но тетрайодид, диффундируя в горячий конец трубки, начинает взаимодействовать с германием, давая дийодид, так как при 250 °С равновесие второй реакции смещено влево: дийодид, диффундируя в холодный конец трубки, вновь диспропорционирует, и слой германия на подложке растет.

При 600ºС равновесие реакции германия с йодом сильно сдвинуто в сторону исходных веществ и из трубки откачиваются только пары йода. Если откачку производить при 250°, когда в газовой фазе находится тетрайодид, потери составят

За уравнения реакций по 2 балла - 4 балла

За объяснения равновесий - 5 баллов

За расчет потерь - 3 балла

Уравнения oписанных процессов:

2Ме¹ + Н₂ = 2Ме¹Н (1)

Ме² + Н₂ = Ме²Н₂ (2)

Ме¹Н + Н₂О = Ме²ОН + Н₂ (3)

Ме²Н₂+ 2Н₂О = Ме²(ОН)₂ + 2Н₂ (4)

Нерастворимыми карбонатами являются соли щелочно-земельных металлов, поэтому:

Ме²(ОН)₂ + Na₂CO₃ = Me²CO₃ + 2NaOH (5)

Me²CO₃ + 2 HCl = Me²Cl₂ + CO₂ +Н₂О (6).

По уравнению (6): n(CO₂) = n (Me²CO₃),

по условию задачи n(CO₂) =V/V_m = 1,12 л : 22,4 л/моль = 0,05 моль.

Отсюда М(Me²CO₃) = m/M = 7,38 : 0,05 = 147,6г/моль

M(Me²) = 147,6г/моль - 60 г/моль = 87,6 г/моль.

Щелочно-земельный металл – Sr.

Поскольку n(SrCO₃) = n(Sr), m(Sr) = 0,05 моль⋅87,6 г/моль = 4,38 г.

Тогда m(Me¹) = 8,98 – 4,38 = 4,6 г.

По уравнению (4) n(H₂) = 2n(SrH₂), по условию задачи n(H₂) = 0,1 моль.

Суммарное количество вещества выделившегося газа:

n(H₂) = PV/RT = 103,96 кПа⋅6,95/ 8,31⋅290K = 0,3 моль.

Следовательно, Ме¹ выделил n(H₂) = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль.

Отсюда по уравнению (3) n(Me¹Н) = n(H₂)= 0,2 моль.

По уравнению (1) n(Me¹Н) = n(Me¹), по условию n(Me¹)= 0,2 моль.

Отсюда М(Ме¹) = 4,6 : 0,2 = 23 г/моль.

Щелочной металл – Na.

Cистема оценивания:

За написание уравнений 1-6 по 0,5 балла - 3 балла

За определения стронция - 3 балла

За определение натрия - 4 балла

При нагревании спиртов выше 170 °С образуются алкены, по­этому

Так как из вещества С образуется при восстановлении С₂Н₅ОН,

то С – уксусный альдегид СН₃СНО, В — ацетилен С₂Н₂, А — кар­бид кальция СаС₂, Н – гидроксид кальция Са(OН)₂ , J – хлорид кальция СаС1₂, I – гидрокарбонат кальция Са(НСO₃)₂, К – карбонат кальция СаСO₃, L – оксид кальция СаО,

1. СаС₂ (А) + 2H₂O → С₂Н₂ (В) + Са(ОН)₂ (Н)

2. С₂Н₂ (В) + Н₂O → СН₃СНО (С)

3. CH₃CHO (С) + Н₂ → СН₃СН₂ОН

4. С₂Н₅ОН → Н₂O + СН₂=СН₂ (D)

5. СН₂=СН₂ (D) + Н₂ → CH₃-CH₃ (E)

6. С₂Н₆ (Е) → 3Н₂ + 2С(F)

7. Са(ОН)₂ (Н) + 2HCI → 2Н₂O + CaCl₂ (J)

8. CaCl₂ (J) + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

9. CaCO₃ + CO₂ + H₂O →Ca(HCO₃)₂ (I)

10. Ca(HCO₃)₂ (I) → CO₂ + H₂O + CaCO₃ (К)

11. CaCO₃ (K) → CO₂ + CaO (L)

12. 2CaO + 5C → 2CaC₂ + CO₂

Система оценивания:

1. За определение веществ A-L по 0,5 балла - 5,5 баллов

2. За составление уравнений 1 - 6 – по 0,25 балла - 1,5 баллa