Какие продукты реакций образуются если смесь равных количеств йодметана
| Йодметан | |||
|---|---|---|---|
| |||
| Систематическое наименование | Йодметан | ||
| Традиционные названия | метилйодид | ||
| Хим. формула | CH3I | ||
| Рац. формула | CH3I | ||
| Состояние | жидкость | ||
| Молярная масса | 141,94 г/моль | ||
| Плотность | 2,2789 г/см³ | ||
| Энергия ионизации | 9,54 ± 0,01 эВ | ||
| Температура | |||
| • плавления | -66,45 °C | ||
| • кипения | 42,43 °C | ||
| • вспышки | -28 °C | ||
| Давление пара | 50 атм | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | 1,4 г/100 мл | ||
| Показатель преломления | 1,5304 | ||
| Дипольный момент | 1,59 Д | ||
| Рег. номер CAS | 74-88-4 | ||
| PubChem | 6328 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-819-5 | ||
| SMILES | CI | ||
| InChI | 1S/CH3I/c1-2/h1H3 INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N | ||
| RTECS | PA9450000 | ||
| ChEBI | 39282 | ||
| Номер ООН | 2644 | ||
| ChemSpider | 6088 | ||
| Токсичность | токсичен, канцероген | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
Йодметан (Йодистый метил, метилйодид, MeI) — органическое соединение с формулой CH3I, продукт замещения йодом одного из атомов водорода в молекуле метана. Тяжёлая летучая жидкость. Часто используется в органическом синтезе для метилирования. В природе выделяется в небольшом количестве рисом.
Свойства
Тяжёлая подвижная жидкость, желтеющая при стоянии, особенно на свету из-за выделения I2. Для предотвращения этого иодметан хранят в тёмной посуде над медной проволокой, поглощающей йод.
Получение
Получают по экзотермической реакции между метанолом и трийодидом фосфора, который получается in situ из красного фосфора:
3 CH3OH + PI3 → 3 CH3I + H3PO3илиCH3OH + H3PO4 + KI → CH3I + KH2PO4 + H2O (3-4 ч. t под ОХ рефлюкс, перемешивание)
Также получают реакцией йодида калия с диметилсульфатом в присутствии карбоната кальция:
(CH3)2SO4 + KI → K2SO4 + 2 CH3I
Для очистки CH3I может быть обработан Na2S2O3 для удаления йода. Очистку также можно осуществить обработкой раствором соды с последующей сушкой над плавленным хлористым кальцием и перегонкой.
Также его можно получить реакцией йодида калия с метилтозилатом:
KI + CH3OSO2C6H4CH3 → CH3I + KOSO2C6H4CH3
Применение
Йодметан является отличным реагентом для реакций замещения SN2. Он стерически открыт для атак нуклеофилам, к тому же йод является хорошей уходящей группой. 
В представленных реакциях основные карбонаты K2CO3 или Li2CO3 удаляют кислые протоны, в результате чего образуются карбоксильный и фенольный карбанион, который выступает в роли нуклеофила в SN2 реакции. Йодиды являются более «мягкими» реагентами в нуклеофильных реакциях в силу более слабой связи с внешними электронами и более лёгкой поляризуемости йодида. В силу этого он предпочитает более «мягкие» нуклеофилы. Так, при алкилировании тиоционата происходит алкилирование по сере, а не по азоту с образованием CH3SCN, а не CH3NCS. Это также наблюдается при алкилировании 1,3-дикарбонильных соединений, метилирование енолятов этих соединений практически полностью идёт по углеродному атому, хотя заряд сосредоточен больше на атомах кислорода.
Йодметан легко образует метилмагнийиодид. Он широко распространён на практике из-за лёгкости получения и часто используется в учебных лабораториях. В процессе Monsanto йодметан образуется in situ из метанола и йодоводорода. CH3I затем реагирует с окисью углерода в присутствии родиевых комплексов с образованием ацетилиодида, прекурсора уксусной кислоты после гидролиза. Большое количество уксусной кислоты получается таким способом.
Безопасность
Ярко выраженный канцероген. ЛД50 при ингаляции для крыс 76 мг/кг. В печени метилйодид быстро превращается в S-метилглутатион. Вдыхание большого количества паров йодметана вызывает поражение лёгких, печени, почек и центральной нервной системы, что приводит к тошноте, головокружению, кашлю и рвоте. Длительный контакт с кожей вызывает ожоги. Большие дозы при ингаляции вызывают отёк лёгких.
Пределы взрываемости воздушных смесей 8.5—66 %.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 16 марта 2017;
проверки требуют 8 правок.
| Иодметан | |||
|---|---|---|---|
| Систематическое наименование | иодметан | ||
| Традиционные названия | метилйодид; йодметан, метилиод, монойодметан | ||
| Хим. формула | CH3I | ||
| Рац. формула | CH3I | ||
| Состояние | жидкость | ||
| Молярная масса | 141,94 г/моль | ||
| Плотность | 2,2789 г/см³ | ||
| Энергия ионизации | 9,54 ± 0,01 эВ[1] | ||
| Температура | |||
| • плавления | -66,45 °C | ||
| • кипения | 42,43 °C | ||
| • вспышки | -28 °C | ||
| Давление пара | 50 атм | ||
| Растворимость | |||
| • в воде | 1,4 г/100 мл | ||
| Показатель преломления | 1,5304 | ||
| Дипольный момент | 1,59 Д | ||
| Рег. номер CAS | 74-88-4 | ||
| PubChem | 6328 | ||
| Рег. номер EINECS | 200-819-5 | ||
| SMILES | CI | ||
| InChI | 1S/CH3I/c1-2/h1H3 INQOMBQAUSQDDS-UHFFFAOYSA-N | ||
| RTECS | PA9450000 | ||
| ChEBI | 39282 | ||
| Номер ООН | 2644 | ||
| ChemSpider | 6088 | ||
| Предельная концентрация | 1 мг/м³ | ||
| ЛД50 | 76 мг/кг | ||
| Токсичность | токсичен, канцероген | ||
| NFPA 704 | 1 3 1 | ||
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |||
| Медиафайлы на Викискладе | |||
Иодмета́н (ио́дистый мети́л, метилиоди́д, монойодметáн, MeI) — органическое соединение с формулой CH3I, продукт замещения иодом одного из атомов водорода в молекуле метана. Представляет собой тяжёлую летучую жидкость. В высоких концентрациях — ядовит. Часто используется в органическом синтезе для метилирования. В природе выделяется в небольшом количестве рисом.
Свойства[править | править код]
Тяжёлая подвижная жидкость, желтеющая при стоянии, особенно на свету из-за выделения I2. Для предотвращения этого иодметан хранят в тёмной посуде над медной проволокой, поглощающей иод.
Получение[править | править код]
Получают по экзотермической реакции между метанолом и трииодидом фосфора, который получается in situ из красного фосфора:
3 CH3OH + PI3 → 3 CH3I + H3PO3
или
CH3OH + H3PO4 + KI → CH3I + KH2PO4 + H2O (3-4 ч. t под ОХ рефлюкс, перемешивание)
Также получают реакцией иодида калия с диметилсульфатом в присутствии карбоната кальция[2]:
(CH3)2SO4 + KI → K2SO4 + 2 CH3I
Для очистки CH3I может быть обработан Na2S2O3 для удаления иода.
Очистку также можно осуществить обработкой раствором соды с последующей сушкой над плавленным хлористым кальцием и перегонкой[3].
Также его можно получить реакцией иодида калия с метилтозилатом:
KI + CH3OSO2C6H4CH3 → CH3I + KOSO2C6H4CH3
Применение[править | править код]
Иодметан является отличным реагентом для реакций замещения SN2. Он стерически открыт для атак нуклеофилам, к тому же иод является хорошей уходящей группой.
В представленных реакциях основные карбонаты K2CO3 или Li2CO3 удаляют кислые протоны, в результате чего образуются карбоксильный и фенольный карбанион, который выступает в роли нуклеофила в SN2 реакции.
Иодиды являются более «мягкими» реагентами в нуклеофильных реакциях в силу более слабой связи с внешними электронами и более лёгкой поляризуемости иодида. В силу этого он предпочитает более «мягкие» нуклеофилы. Так, при алкилировании тиоционата происходит алкилирование по сере, но никак не по азоту с образованием CH3SCN, но никак не CH3NCS. Это также наблюдается при алкилировании 1,3-дикарбонильных соединений, метилирование енолятов этих соединений практически полностью идёт по углеродному атому, хотя заряд сосредоточен больше на атомах кислорода.
Иодметан легко образует метилмагнийиодид. Он широко распространён на практике из-за лёгкости получения и часто используется в учебных лабораториях.
В процессе Monsanto[4] иодметан образуется in situ из метанола и иодоводорода. CH3I затем реагирует с окисью углерода в присутствии родиевых комплексов с образованием ацетилиодида, прекурсора уксусной кислоты после гидролиза. Большое количество уксусной кислоты получается таким способом.
Токсикология и безопасность[править | править код]
Ярко выраженный канцероген. ЛД50 при ингаляции для крыс составляет 76 мг/кг. В печени метилиодид быстро превращается в S-метилглутатион.
Вдыхание большого количества паров иодметана вызывает поражение лёгких, печени, почек и центральной нервной системы, что приводит к тошноте, головокружению, кашлю и рвоте. Длительный контакт с кожей вызывает химические ожоги. Большие дозы при ингаляции вызывают отёк лёгких.
Пределы взрываемости воздушных смесей 8.5—66 %.
Предельно допустимая концентрация иодистого метила в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005-76 составляет 1 мг/м3.
В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 иодметан относится ко II классу опасности.
Примечания[править | править код]
См. также[править | править код]
- Метилирование
Юра, 14-16 задачи тоже по уравнению Менделеева
17 похожий пример.
Колбу емкостью 232 мл заполнили некоторым газом при температуре 17 градусов и давлении 752 мм рт.ст. Масса колбы увеличилась на 0,27 г. Вычислить молярную массу газа.
Решение:
Уравнение Менделеева-Клапейрона: PV = mRT / M, отсюда:
M = mRT /PV = 0,27 г • 0,082 л·атм/моль·К • 290К/ (0,232 л • 752/760 атм) = 28 г/моль
Например, азот N2.
Составить молекулярные и ионные уравнения 3-х способов получения — хлорида меди (II) и сульфата натрия
решите задачу плес.
Смесь оксида углерода (4) и азота объемом 1,6 литров н.у. Пропустили через известковую водумаю. Образовался осадок массой 2 Г. Определите объемную долю азота в смеси газов
Karina, Уравнение реакции:
2СНЗI + 2 Na ——> С2H6 + 2NaI
По уравнению из 2 моль йодметана и 2 моль натрия получается 1 моль этана.
Масса 1 моль СH3I равна:
12 +3 + 127 = 142 г/моль
Масса 1 моль этана равна:
24 + 6 = 30 г/ моль
Определим количество СH3I по уравнению:
2,84г / 142г/моль = 0,02 моль
Количество Na по уравнению:
0,69 г/ 23 г/моль = 0,03 моль
Считаем по веществу, которое в недостатке, т. е. по йодметану
Количество этана составит 0,01 моль.
1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л (закон Авогадро)
По уравнению выход этана должен составить:
0,01 моль * 22,4 л/моль = 2,24 л
Выход составил 179,2 мл, то есть 0,1792 л
Таким образом, процент выхода будет равен:
(0,1792 / 2,24 ) х 100 % = 8 %
Karina, Реакция: CH4 + 4Cl2 = 4HCl + CCl4
Количество вещества метана: n(CH4) = V/Vм = 6,16 л/22,4 л/моль = 0,275 моль. Столько же (теоретически) должно получиться и CCl4.
масса тетрахлорида углерода: m(CCl4) = V*p = 22,5 мл*1,6 г/мл = 36 г
количество вещества тетрахлорида (практическое) : n(CCl4) = m/M = 36 г/154 г/моль = 0,234 моль
Выход CCl4: B=m(практ.) /m(теор. ) = 0,234 моль/0,275 моль = 0,85, или 85%
————————
P.S. Вообще-то термин «массовая доля выхода» — неверен, нужно писать «выход продукта по массе», поскольку «выход» продукта — уже и есть «доля» (от теоретического
Сколько грамм марганца сгорело если образовалось 190 грамм оксида марганца 5
Karina, Karina, При действии избытка раствора гидроксида натрия на раствор хлорида фениламмония массой 250 г получен анилин, на бромирование которого затрачен бром массой 72 г. Массовая доля хлорида фениламмония в исходном растворе составляла 10%. Определите массовую долю выхода анилина.
Никита, похожие задачи
При термическом разложении диоксида марганца массой 0,435 грамма выделился кислород и образовался другой оксид марганца массой 0,382 грамма. Найдите формулу образовавшегося оксида.
Поскольку марганец при нагревании не улетучивался, то определим, его общую массу в реагентах.
Молярная масса MnO2 = 55+(16*2)= 87
Чтобы не мучаться с лишними нулями, умножим массу продуктов и реагентов на 1000.
435 грамм диоксида марганца это 5 моль. 435/87=5.
Молярная масса чистого марганца = 55. Значит 5 моль марганца это 55*5=275 грамм. Именно столько марганца содержится в 435 граммах диоксида.
Столько же марганца должно остаться и в продукте реакции. т. е. 275 грамм. (или 5 моль)
Теперь определим, а сколько же в продукте осталось кислорода.
Для этого вычтем массу марганца из всей массы продукта.
382-275=107 грамм. 107 грамм кислорода.
Переведём массу кислорода в моли. Молярная масса кислорода = 16.
Значит в 107 граммах содержится 107/16=6.6875 моль кислорода.
Чтобы узнать отношение количества молекул кислорода к количеству молекул марганца в продукте реакции, найдём молярное отношение массы кислорода (6.6875 моль) к массе марганца (5 моль)
6.6875/5= 1.3375
Это значит, что молекул кислорода в продукте в 1.3375 раз больше чем молекул марганца. Нам надо найти минимальные целые числа, отношение которых совпадало бы с числом 1.3375
Отношение 4/3 даёт число 1.3333 что похоже на требуемое с точностью до второго знака. Это значит, что в искомом нами соединении 4 молекулы кислорода и три молекулы марганца, а соединение Mn3O4 . конец.
Никита, Какую массу марганца можно получить при восстановлении 90 г оксида марганца (IV), содержащего 5% примесей, аллюминотермическим способом.
уравнение реакции 3MnO2+4Al=2Al2O3+3Mn
3•85.5/87 = 3*X/55
X=55•(85.5)/87 = 54.05 г.
Помогите решить 25,27 задачи очень срочно!
помогите решить (срочно надо):
1)Определить массу продуктов реакции ,если известно ,что в реакцию вступило 12 гр Fe(OH)3 и 10 гр H2SO4.
2)Определить массу соли,если известно,что 5 гр Na растворили в избытке H2SO4.
заранее огромное спасибо
Помогите решить сегодня надо .
Сожгли 100 мл смеси водорода, кислодрода и метана .Объём образовавшихся газов составил 35 мл. Полсе пропускания через раствор щ1лочи их объём уменьшился до 25 мл, Определите объёмы газов в исходной смеси.
Дарья,Даю похожую задачу.
Cu2(OH)2CO3=2CuO+H2O+CO2
m(Cu2(OH)2CO3)-44.4
m(H2O)-3.6
CO2-?
n(H2O)=3.6:18=0.2 моль (к-во в-ва=массамолярную массу)
n(H2O)=n(CO2) (за уравнением)
m(Co2)=44*0.2=8.8 г (к-во в-ва умноженное на молярную массу=массе вещества)
Подставите свои данные и по уравнению реакции рассчитаете.
Амины — органические соединения, продукты замещения атомов водорода в аммиаке NH3 различными углеводородными радикалами. Функциональная
группой аминов является аминогруппа — NH2.
Классификация аминов
По числу углеводородных радикалов амины подразделяются на первичные, вторичные и третичные.
Запомните, что основные свойства аминов выражены тем сильнее, чем больше электронной плотности присутствует на атоме азота. Однако, у третичных аминов три углеводородных радикала создают значительные затруднения для химических реакций.
Таким образом,
у третичных аминов основные свойства выражены слабее, чем у вторичных аминов. Основные свойства возрастают в ряду: третичные амины (слабые основные свойства) → первичные амины → вторичные амины (основные свойства хорошо выражены).
Номенклатура и изомерия аминов
Названия аминов формируются путем добавления суффикса «амин» к названию соответствующего углеводородного радикала: метиламин, этиламин,
пропиламин, изопропиламин, бутиламин и т.д. В случае если радикалов несколько, их перечисляют в алфавитном порядке.
Общая формула предельных аминов CnH2n+3N. Атомы углерода находятся в sp3 гибридизации.
Для аминов характерна структурная изомерия: углеродного скелета, положения функциональной группы и изомерия аминогруппы.
Получение
- Нагревание галогеналканов с аммиаком
- Восстановление нитросоединений
- Восстановление амидов
- Восстановление нитрилов
- Реакция аммиака со спиртами
- Реакция галогеналканов с аминами
В основе этой реакции лежит замещение атома галогена в галогеналканах на аминогруппу, при этом образуются амин и соль аммония.
При такой реакции нитрогруппа превращается в аминогруппу, образуется вода.
Знаменитой является предложенная в 1842 году Н.Н. Зининым реакция получения аминов восстановления ароматических нитросоединений (анилина
и других). Она возможна в нескольких вариантах, главное, чтобы в начале реакции выделился водород.
Реакция сопровождается разрушением карбонильной группы и отщеплении ее от молекулы амида в виде воды.
Этим способом в промышленности получают гексаметилендиамин, используемый в изготовлении волокна — нейлон.
В промышленности амины получают реакцией аммиака со спиртами, в ходе которой происходит замещение гидроксогруппы на аминогруппу.
В ходе реакции галогеналканов с аммиаком, аминами, становится возможным получение первичных, вторичных и третичных аминов.
Химические свойства аминов
- Основные свойства
- Реакция с азотистой кислотой
- Конденсация аминов с альдегидами и кетонами
- Разложение солей аминов
- Горение аминов
Как и аммиак, амины обладают основными свойствами, их растворы окрашивают лакмусовую бумажку в синий цвет.
В реакции с водой амины образуют гидроксиды алкиламмония, которые аналогичны гидроксиду аммония. Анилин с водой не реагирует, так как является слабым основанием.
Как основания, амины вступают в реакции с различными кислотами и образуют соли алкиламмония.
Данная реакция помогает различить первичные, вторичные и третичные амины, которые по-разному с ней взаимодействуют.
При конденсации первичных аминов с альдегидами и кетонами получают основания Шиффа, соединения, которые содержат фрагмент «N=C».
Соли аминов легко разлагаются щелочами (растворимыми основаниями). В результате образуется исходный амин, соль кислоты и вода.
При горении аминов азот чаще всего выделяется в молекулярном виде, так как для реакции азота с кислородом необходима очень высокая
температура. Выделение углекислого газа и воды обыкновенно при горении органических веществ.
4C2H5NH2 + 15O2 → 8CO2 + 14H2O + 2N2
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
[raw shortcodes=1]
Задание №1
Некоторое количество смеси гидрата дигидрофосфата калия и дигидрата гидрофосфата калия с равными массовыми долями веществ растворили в воде, которую взяли в 10 раз больше по массе, чем смеси. Сколько атомов кислорода приходится на один атом фосфора в полученном растворе?
Решение
По условию массовые доли солей в смеси равны:
ω(KH2PO4·H2O) = ω(K2HPO4·2H2O)
Из данного равенства следует, что массы солей тоже равны:
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O)
По условию мы не ограничены в выборе масс участников. Пусть масса смеси солей будет равна 100 г. Тогда имеем следующее:
m(KH2PO4·H2O + K2HPO4·2H2O) = 100 г
m(KH2PO4·H2O) = m(K2HPO4·2H2O) = 100/2 = 50 (г)
m(H2O) = m(KH2PO4·H2O + K2HPO4·2H2O)·10 = 100·10 = 1000 (г)
Рассчитаем количества веществ в данном растворе:
ν(KH2PO4·H2O) = 50/154 = 0,3247 (моль)
ν(K2HPO4·2H2O) = 50/210 = 0,2381 (моль)
ν(H2O) = 1000/18 = 55,5556 (моль)
Далее вычислим количество моль атомов кислорода в составе каждого из участников и суммарно:
ν(О из KH2PO4·H2O) = 0,3247·5 = 1,6235 (моль)
ν(О из K2HPO4·2H2O) = 0,2381·6 = 1,4286 (моль)
ν(О из H2O) = 55,5556·1 = 55,5556 (моль)
ν(O суммарно) = 1,6235+1,4286+55,5556 = 58,6077 (моль)
Далее вычислим количество моль атомов фосфора в составе каждого из участников и суммарно:
ν(Р из KH2PO4·H2O) = 0,3247·1 = 0,3247 (моль)
ν(Р из K2HPO4·2H2O) = 0,2381·1 = 0,2381 (моль)
ν(Р суммарно) = 0,3247+0,2381 = 0,5628 (моль)
Для ответа на вопрос задачи найдем отношение количеств атомов кислорода и фосфора:
N(O)/N(P) = ν(O суммарно)/ν(Р суммарно) = 58,6077/0,5628 = 104,1 ≈ 104
Ответ: N(O)/N(P) ≈ 104
Подробный видеоразбор этой задачи на моем канале
Задание №2
После нагревания 28,44 г перманганата калия образовалось 27,16 г твердой смеси. Какой максимальный объем хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5% -ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл) при нагревании? Какой объем кислоты для этого понадобится?
Решение
При нагревании перманганата калия происходит его разложение с образованием кислорода. Запишем уравнение протекающей реакции:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
Исходя из приведенного уравнения можно понять, что масса навески уменьшается из-за выделения кислорода. Тогда найдем массу и количество выделившегося кислорода:
m(O2) = 28,44-27,16 = 1,28 (г)
ν(О2) = 1,28/32 = 0,04 (моль)
По количеству вещества кислорода кислорода установим, сколько образовалось манганата калия и диоксида марганца по количеству и массе:
ν(K2MnO4) = ν(О2) = 0,04 (моль)
ν(MnO2) = ν(О2) = 0,04 (моль)
m(K2MnO4) = 0,04·197 = 7,88 (г)
m(MnO2) = 0,04·87 = 3,48 (г)
Далее можно проверить, остался ли в смеси после прокаливания перманганат калия. Все, что останется после вычитания из массы смеси масс манганата калия и диоксида марганца, будет относиться к перманганату калия. Вычислим его массу и количество:
m(KMnO4 оставшийся) = 27,16-7,88-3,48 = 15,8 (г)
ν(KMnO4 оставшийся) = 15,8/158 = 0,1 (моль)
Все три компонента твердой смеси могут реагировать с концентрированной соляной кислотой с образованием хлора. Запишем уравнения происходящих при этом процессов:
2KMnO4 + 16HCl = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
K2MnO4 + 8HCl = 2KCl + MnCl2 + 2Cl2 + 4H2O
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Далее по известным количествам компонентов твердой смеси вычислим количество и объем хлора, который можно получить с ее помощью:
ν(Cl2 из KMnO4) = 0,1/2·5 = 0,25 (моль)
ν(Cl2 из K2MnO4) = 0,04·2 = 0,08 (моль)
ν(Cl2 из MnO2) = 0,04·1 = 0,04 (моль)
ν(Cl2 суммарно) = 0,25+0,08+0,04 = 0,37 (моль)
V(Cl2 суммарно) = 0,37·22,4 = 8,29 (л)
По известным количествам компонентов твердой смеси вычислим также количество и объем раствора кислоты, которую использовали для реакций:
ν(НCl для KMnO4) = 0,1/2·16 = 0,8 (моль)
ν(НCl для K2MnO4) = 0,04·8 = 0,32 (моль)
ν(НCl для MnO2) = 0,04·4 = 0,16 (моль)
ν(НCl суммарно) = 0,8+0,32+0,16 = 1,28 (моль)
m(НCl суммарно) = 1,28·36,5 = 46,72 (г)
m(р-ра НCl суммарно) = 46,72/0,365 = 128 (г)
V(р-ра НCl суммарно) = 128/1,18 =108,5 (мл)
Ответ: V(Cl2) = 8,29 л, V(р-ра НCl) = 108,5 мл
Задание №3
Чтобы посеребрить медную пластинку массой 10 г, ее опустили в стакан, содержащий 250 г 20% раствора нитрата серебра. Когда пластинку вынули, оказалось, что масса нитрата серебра в растворе уменьшилась на 20%. Какой стала масса посеребренной пластинки и какова массовая доля нитрата серебра в образовавшемся растворе?
Решение
Запишем уравнение реакции, протекающей при помещении медной пластинки в раствор нитрата серебра:
Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag
Рассчитаем массу нитрата серебра в исходном растворе до погружения в него пластинки:
mисх.(AgNO3) = mисх.р-р(AgNO3)·ωисх.(AgNO3)/100% = 250·0,2 =50 г
В условии сказано, что масса нитрата серебра в растворе уменьшилась на 20%, то есть 20% от исходного количества нитрата серебра вступило в реакцию:
mпрореаг.(AgNO3) = 50 г · 20%/100% = 10 г
νпрореаг.(AgNO3) = 10/170 = 0,06 моль
(Комментарий: в реальной задаче на ЕГЭ я бы советовал брать более точное значение количества моль прореагировавшего нитрата серебра, а именно 0,0588 или 0,059 моль. Такое грубое округление (до 0,06 моль) нам пришлось сделать, чтобы ответ точно совпал с ответом, который разработчики предоставили к этой задаче).
Для того, чтобы рассчитать массу пластинки после ее извлечения из раствора нитрата серебра упрощенно изобразим схему процесса, происходящего при ее помещении в раствор нитрата серебра, учитывая, что нитрат серебра по условию израсходовался не весь:
Следует понимать, что в реальности медь растворяется равномерно по всей погруженной в раствор поверхности пластинки, также равномерно оседает и серебро.
Однако, такое упрощенное изображение позволяет нам увидеть, что масса пластинки меняется за счет «налипания» серебра и частичного растворения меди.
То есть, чтобы посчитать массу пластинки после реакции надо из исходной массы пластинки вычесть массу растворившейся меди и прибавить массу выделившегося металлического серебра.
В соответствии с уравнением реакции:
ν(Ag) = νпрореаг.(AgNO3) = 0,06 моль, тогда
m(Ag) = ν·M = 0,06·108 = 6,48 г
В свою очередь, количество вещества растворившейся меди в соответствии с уравнением реакции будет равно:
νпрореаг.(Cu) = νпрореаг.(AgNO3)/2 = 0,06/2 = 0,03 моль
mпрореаг.(Cu) = 0,03·64 = 1,92 г
Таким образом, масса пластинки после реакции будет равна:
mконечн.(пластинки) = mисх.(пластинки) — mпрореаг.(Cu) + m(Ag) = 10-1,92+6,48 = 14,6 г
Для нахождения доли нитрата серебра в конечном растворе необходимо найти массу этого раствора. Расчет массы раствор проводим полностью аналогично тому, как мы считали массу пластинки, с той лишь разницей, что к массе исходного раствора мы прибавляем массу растворившейся мед, и вычитаем массу образовавшегося серебра:
mконечн.(р-ра) = mисх.р-ра(AgNO3) + mпрореаг.(Cu) — m(Ag) = 250+1,92-6,48 = 245,44 г
Для нахождения массы неизрасходованного нитрата серебра нужно из исходной массы нитрата серебра вычесть массу прореагировавшего нитрата серебра:
mконечн.(AgNO3) = mисх.(AgNO3) — mпрореаг.(AgNO3) = 50 — 10 = 40 г, таким образом:
ωконечн.(AgNO3) = 100%·40/245,44 = 16,3%
Ответ: mконечн.(пластинки) = 14,6 г, ω(AgNO3 конечн.) = 16,3%
Задание №4
Имеется смесь меди, углерода и оксида железа (III) с молярным соотношением компонентов 4:2:1 (в порядке перечисления). Какой объем 96%-ной серной кислоты (плотность 1,84 г/мл) нужен для полного растворения при нагревании 2,2 г такой смеси?
Решение
Для начала запишем уравнения всех происходящих процессов:
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
C + 2H2SO4 = CO2 + 2SO2 + 2H2O
Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O
Обозначим количество оксида железа за х моль. Поскольку нам известно молярное соотношение компонентов в смеси, то количество углерода будет 2х моль, а количество меди 4х моль. Зная массу всей смеси, составим и решим уравнение относительно х:
64·4х + 12·2х + 160·х = 2,2
440х = 2,2
х = 0,005 (моль)
ν(Cu) = 0,005·4 = 0,02 (моль)
ν(C) = 0,005·2 = 0,01 (моль)
ν(Fe2O3) = 0,005·1 = 0,005 (моль)
Далее вычислим количество и массу серной кислоты, необходимой для реакций:
ν(H2SO4 для Cu) = 2ν(Cu) = 0,02·2 = 0,04 (моль)
ν(H2SO4 для C) = 2ν(C) = 0,01·2 = 0,02 (моль)
ν(H2SO4 для Fe2O3) = 3ν(Fe2O3) = 0,005·3 = 0,015 (моль)
ν(H2SO4 суммарно) = 3ν(Fe2O3) = 0,04 + 0,02 + 0,015 = 0,075 (моль)
m(H2SO4 суммарно) = 0,075·98 = 7,35 (г)
Вычислим объем раствора серной кислоты по данным задачи:
m(р-ра H2SO4 суммарно) = 7,35/0,96 = 7,66 (г)
V(р-ра H2SO4 суммарно) = 7,66/1,84 = 4,2 (мл)
Ответ: V(р-ра H2SO4) = 4,2 мл
Задание №5
Газы, полученные при термическом разложении 27,25 г смеси нитратов натрия и меди (II), пропустили через 115,2 мл воды. При этом 1,12 л газа (н.у.) не поглотилось. Определите массовые доли веществ в исходной смеси и массовую долю вещества в растворе, полученном после поглощения газов.
Решение
Для начала запишем уравнения всех происходящих процессов:
2NaNO3 = 2NaNO2 + O2
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
По условию часть газа не поглотилось. Здесь важно заметить, что соотношение оксида азота к кислороду при разложении нитрата меди полностью аналогично таковому при образовании азотной кислоты и равно 4:1. Тогда несложно прийти к выводу, что не смог поглотиться кислород, который выделился при разложении нитрата натрия. Найдем его количество:
ν(O2 из NaNO3) = 1,12/22,4 = 0,05 (моль)
Количество и массу нитрата натрия в изначальной смеси солей найдем по количеству кислорода:
ν(NaNO3) = 2ν(O2 из NaNO3) = 0,05·2 = 0,1 (моль)
m(NaNO3) = 0,1·85 = 8,5 (г)
Зная массу нитрата натрия, найдем его доли солей в изначальной смеси, а также массу и количество нитрата меди:
ω(NaNO3) = 8,5/27,25·100% = 31,2%
ω(Cu(NO3)2) = 100%-31,2% = 68,8%
m(Cu(NO3)2) = 27,25-8,5 = 18,75 (г)
ν(Cu(NO3)2) = 18,75/188 = 0,1 (моль)
Далее определим количества оксида азота и кислорода, которые получились при разложении нитрата меди:
ν(NO2) = 2ν(Cu(NO3)2) = 0,1·2 = 0,2 (моль)
ν(O2 из Cu(NO3)2) = ν(Cu(NO3)2)/2 = 0,1/2 = 0,05 (моль)
Вычислим количество и массу азотной кислоты, образовавшейся в растворе:
ν(HNO3) = ν(NO2) = 0,2 (моль)
m(HNO3) = 0,2·63 = 12,6 (г)
Для того, чтобы найти долю кислоты в конечном растворе, нужно также вычислить его массу. Она сложится из массы воды, а также оксида азота и кислорода, которые в ней растворились. Найдем указанные массы:
m(O2 из Cu(NO3)2) = 0,05·32 = 1,6 (г)
m(NO2) = 0,2·46 = 9,2 (г)
m(р-ра конечного) = 115,2+1,6+9,2 = 126 (г)
Найдем долю азотной кислоты в образовавшемся растворе:
ω(HNO3) = 12,6/126·100% = 10%
Ответ: ω(NaNO3) = 31,2%, ω(Cu(NO3)2) = 68,8%, ω(HNO3) = 10%
Задание №6
Сколько молей (и граммов) красного фосфора и бертолетовой соли было израсходовано, если при растворении образовавшегося в результате их взаимодействия оксида фосфора(V) в 85,5 г 50%-ного раствора фосфорной кислоты массовая доля последней в растворе увеличилась на 12,5%?
Решение
Для начала запишем уравнения всех происходящих процессов:
5KClO3 + 6P = 5KCl + 3P2O5
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4
По условию известно, что массовая доля фосфорной кислоты увеличилась на 12,5% при добавлении в ее раствор оксида фосфора. Найдем изначальную массу кислоты в растворе:
m(H3PO4 начальная) = 85,5·0,5 = 42,75 (г)
Пусть добавили х моль оксида фосфора. Тогда кислоты из него получится 2х моль. Масса образованной кислоты будет 98·2х г, а масса оксида фосфора – 142х г. Зная, что доля кислоты увеличилась на 12,5%, то есть стала равна 62,5%, составим уравнение:
(42,75+98·2х)/(85,5+142х) = 0,625
42,75+196х = 0,625(85,5+142х)
42,75+196х = 53,44+88,75х
107,25х = 10,69
х = 0,1 (моль)
Далее вычислим количества и массы фосфора и бертолетовой соли, которые ушли на образование такого количества оксида фосфора:
ν(P) = 2ν(P2O5) = 0,1·2 = 0,2 (моль)
m(P) = 0,2·31 = 6,2 (г)
ν(KClO3) = ν(P2O5)/3·5 = 0,1/3·5= 0,1667 (моль)
m(KClO3) = 0,1667·122,5 = 20,4 (г)
Ответ: m(P) = 6,2 г, m(KClO3) = 20,4 г
Задание №7
Смесь хлората и нитрата калия, массой 6,49 г, с каталитической добавкой оксида марганца (IV) нагрели до полного прекращения выделения газа. Этот газ пропустили через трубку с нагретой медью. Образовавшиеся вещество обработали 53,1 мл 19,6%-ного раствора серной кислоты (плотность 1,13 г/мл). Для нейтрализации оставшейся кислоты потребовалось 25 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 1,6 моль/л. Вычислите массовые доли солей в смеси и объем газа (при н.у.), выделившегося при нагревании.
Решение
Для начала запишем уравнения всех происходящих процессов:
2KClO3 = 2KCl + 3O2
2KNO3 = 2KNO2+ O2
2Cu + O2 = 2CuO
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2O
Вычислим количество гидроксида натрия:
ν(NaOH) = 1,6·25/1000 = 0,04 (моль)
Далее определим количества кислоты изначально и после реакции с оксидом меди:
m(р-ра H2SO4 изначально) = 53,1·1,13 = 60 (г)
m(H2SO4 изначально) = 60·0,196 = 11,76 (г)
ν(H2SO4 изначально) = 11,76/98 = 0,12 (моль)
ν(H2SO4 для NaOH) = ν(NaOH)/2 = 0,04/2 = 0,02 (моль)
По разности полученных величин можно понять, сколько кислоты ушло в реакцию с оксидом меди и сколько было самого оксида:
ν(H2SO4 для CuO) = ν(H2SO4 изначально)-ν(H2SO4 для NaOH) = 0,12-0,02 = 0,1 (моль)
ν(CuO) = ν(H2SO4 для CuO) = 0,1 (моль)
Далее найдем количество и объем кислорода, которые получились при разложении исходных солей и пошли на окисление меди:
ν(O2) = ν(CuO)/2 = 0,1/2 = 0,05 (моль)
V(O2) = 0,05·22,4 = 1,12 (л)
Для нахождения количеств солей в исходной смеси предположим, что при разложении хлората калия выделилось х моль кислорода. Тогда при разложении нитрата калия выделилось (0,05-х) моль кислорода. Самого хлората при этом будет х/3·2 моль, а нитрата – 2·(0,05-х) моль. Зная, что общая масса солей равна 6,49 г, составим уравнение:
122,5·х/3·2 + 101·2·(0,05-х) = 6,49
81,67х + 10,1-202х = 6,49
3,61 = 120,33х
х = 0,03 (моль)
Вычислим количества, массы и доли солей в исходной смеси:
ν(KClO3) = 0,03/3·2 = 0,02 (моль)
m(KClO3) = 122,5·0,02 = 2,45 (г)
ω(KClO3) = 2,45/6,49·100% = 37,8%
ω(KNO3) = 100%-37,8% = 62,2%
Ответ: V(O2) = 1,12 л, ω(KClO3) = 37,8%, ω(KNO3) = 62,2%.
Задание №8
Сплав меди с алюминием массой 2 г обработали раствором щелочи. Остаток растворили в разбавленной азотной кислоте, образовавшуюся при этом смесь выделили и прокалили. Масса остатка после прокаливания составила 0,8 г. Определите объем израсходованного 40%-ного раствора гидроксида натрия (плотность 1,22 г/мл) и содержание металлов в сплаве (в % по массе).
Решение
Для начала запишем уравнения всех происходящих процессов:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
Твердый остаток после прокаливания предста?