Новосибирского государственного университета

80. 1 объем порошкообразного титана (плотность 4,5 г/см³) способен поглотить при 20  С и давлении 1 атм до 1800 объемов водорода. Рассчитайте массовую долю водорода и атомное соотношение Н/Ti в порошке титана, насыщенном водородом при этих условиях

(Содержание водорода 3,2 % по массе; атомное соотношение Н/Тi = 1,6).

81. При завершении электролиза 400 мл раствора нитрата меди масса одного из инертных электродов увеличилась на 1,28 г. Рассчитайте рН получившегося раствора и объем 0,200 М раствора NaOH, необходимый для его полной нейтрализации. Указание: Объём раствора при электролизе практически не меняется.

(рН = 1; для нейтрализации требуется 202 мл раствора NaOH).

82. В лаборатории благородных металлов в течение полугода хранился баллон объёмом 10,0 л с водородом, предназначенным для проведения реакции восстановления соединений золота (III) до металла. Первоначально давление в нем при 25⁰С было равно 100 атм. Позднее обнаружилось, что за счет микротрещины из баллона происходила утечка газа со средней скоростью 1·10¹⁸ молекул/с. Как изменилось давление газа в баллоне через полгода? Рассчитайте массу золота, которое можно получить, используя оставшийся в баллоне газ, если для количественного протекания реакции необходим двукратный избыток водорода.

(Давление упало со 100 атм до 35,9 атм; 972 г золота).

83.В результате количественно протекающей реакции бромирования алкена неизвестного состава получен продукт А. При пропускании через разбавленный водный раствор серной кислоты точно такого же количества этого алкена получен продукт В (выход равен 75,0 % от теоретического). Масса продукта А в 3,89 раза больше, чем продукта В. Установите состав алкена. Приведите структурные формулы всех углеводородов, изомерных этому алкену и соответствующих им соединений В (с названиями).

84. Реакцию синтеза метанола из оксида углерода (II) и водорода, взятого в двукратном избытке по отношению к стехиометрическому, проводят в замкнутом реакторе при повышенной температуре и давлении 20 МПа. После окончания процесса давление в реакторе при той же температуре составляет 18 МПа. Рассчитайте степень превращения оксида углерода в метанол и содержание метанола в реакторе (объёмные %).

(Степень превращения СО и выход метанола 25 %; содержание метанола 5,6 мол. % = 5,6 об. %).

85. Сколько атомов содержится в 1,0 л жидкого водорода (плотность 0,071 г/см³)? Какую массу порошкообразного палладия (палладиева чернь) можно насытить этим количеством водорода при переведении его в газообразное состояние при атмосферном давлении и температуре 19С, если известно, что 1 объём черни (плотность 12,02 г/см³) в этих условиях поглощает 850 объёмов водорода? Сколько атомов водорода приходится на один атом палладия в полученном насыщенном водородом порошке?

(. Атомов водорода в 1 л жидкого водорода 4,24·10²⁵ или 35,2 моль. Масса палладия 11920 г; n(H) /n(Рd) = 0,629.)

86. Водный раствор минерала сильвинита КСl ∙ NaCl объёмом 100 мл подвергают электролизу с инертными электродами, в результате чего на аноде выделяется 112 мл хлора (н. у.). Рассчитайте молярную концентрацию соли в исходном растворе и значение рН раствора после электролиза. Какой объём 0,250 М раствора серной кислоты требуется для его полной нейтрализации? Указание: Объём раствора при электролизе не меняется.

( Молярная концентрация соли 0,050 моль/л; рН = 13. Для нейтрализации потребуется 20 мл 0,25 М раствора серной кислоты.)

87. При проведении твердофазного синтеза смесь порошков алюминия и серы нагрели в атмосфере аргона до полного протекания реакции, охладили и разделили на две равные по массе части. На одну часть подействовали раствором щелочи (в избытке), а на другую – раствором соляной кислоты (в избытке), при этом соотношение объемов выделившихся газообразных продуктов оказалось равным 1,00: 3,00. Напишите все уравнения реакций и определите мольные и массовые доли(%) компонентов в исходной смеси.

(исходная смесь содержала эквимолярные количества Al и S(по 50 мол. %) или 46 мас. % Al и 54 мас. % S).

88. В минерале шабазите состава xСаО ∙ yAl₂O₃ ∙ zSiO₂ ∙ кH₂O массовая доля алюминия составляет 10,7 %. Для установления его точного химического состава образец массой 0,506 г прокаливают, а получившийся дегидратированный продукт массой 0,398 г нагревают с избытком плавиковой кислоты, при этом выделяется 89,6 мл тетрафторида кремния (н. у.). Определите стехиометрический состав минерала.

89. Кристаллогидрат некоторой соли содержит только ионы с конфигурацией внешнего электронного слоя 3s²3p⁶, а массовая доля воды в нем в 2,7 раза больше, чем массовая доля металла. Определите химическую формулу кристаллогидрата.

90. Напишите уравнения реакций и укажите условия протекания всех стадий процесса получения фенола, используя в качестве единственного исходного углеродсодержащего соединения карбид кальция. Рассчитайте массу полученного конечного продукта, если для этого взято 160 кг технического карбида кальция с массовой долей примесей 20 %, а выход продукта на каждой стадии процесса составляет 80 % от теоретического.

Другие задачи

91. Один килограмм вещества содержит 0,3227 г электронов. Определите формулу вещества. (Масса электрона равна 1/1823 а.е.м.). (NH₃)

92. При окислении водным раствором перманганата калия 0,04 моль неизвестного органического вещества образовалось 6,4 г бензоата калия, 11,04 г карбоната калия, 20,88 г оксида марганца (IV), 2,24 г гидроксида калия и вода. Определите структурную формулу вещества. (изопропилбензол)

93. При полном гидролизе 57,60 г олигосахарида образовался только один продукт – глюкоза, при спиртовом брожении которой получено 19,32 г этанола. Установите число остатков глюкозы в молекуле олигосахарида и рассчитайте массу воды, необходимой для гидролиза, если выход реакции брожения – 60%.

(n = 7; 5,40 г Н₂О)

94. Два электролизера, один из которых содержал раствор нитрата серебра с массовой долей соли 4,25%, а другой раствор хлорида бария такой же массы, соединили последовательно и пропускали постоянный электрический ток до того момента, когда массы растворов опять сравнялись. Определите массовую долю хлорида бария в исходном растворе, если известно, что при дальнейшем пропускании тока массы растворов в электролизерах оставались равными между собой. (10,1%)

95. 4,03 г соли аминокислоты, входящей в состав белков, сожгли в 5,712 л кислорода (н.у.). После приведения смеси веществ, полученных после сгорания, к нормальным условиям образовалось 2,437 мл соляной кислоты с массовой долей хлороводорода 26,94% и плотностью 1,112 г/мл и газовая смесь, имеющая плотность 1,84 г/л, объем которой после пропускания через избыток раствора щелочи уменьшился в 4,6 раза. Определите структурную формулу сожженной соли. (Гидрохлорид фенилаланина С₉Н₁₂О₂NCl)

96. 2,016 л (н.у.) смеси этиламина, диметилового эфира и метана сожгли в избытке кислорода. Образовавшуюся смесь веществ обработали 60 г раствора гидроксида натрия с плотностью 1,2 г/мл и концентрацией щелочи 6 моль/л после чего массовая доля щелочи уменьшилась до 1,135%. Не поглощенная щелочью смесь газов имела объем 896 мл и плотность по водороду 15,5. Определите состав исходной смеси в % по объему.

97. 560 л (н.у.) смеси азота и водорода, плотность которой по водороду равна 3,6, пропустили над катализатором при нагревании, после чего ее плотность по водороду составила 4,5. Определите выход аммиака. (50%)

98. Источником солнечной энергии служит следующая последовательность реакций ядерного синтеза

¹Н + ¹Н ® ²Н + b⁺ + n

²Н + ¹Н ® ³Не + g

³Не + ³Не ® ⁴Не + 2¹Н

где b^{+ _} позитрон (антиэлектрон), n - нейтрино, g - гамма-излучение.

1) Запишите суммарный процесс ядерного синтеза и рассчитайте дефект массы, если относительные массы частиц равны ¹Н – 1,007825 а.е.м., b⁺ - 0,0005486 а.е.м., n - ноль, ⁴Не – 4,002603 а.е.м..

(1 а.е.м. = 1,6606 × 10 ^{– 27 кг, скорость света – 3} ×10 ⁸ м / с).

2) На основе уравнения Эйнштейна определите энергию, которая выделяется, если в ядерном синтезе принял участие 1 г протия. Во сколько раз эта энергия больше, чем энергия, выделяющаяся при сгорании 1 г водорода в избытке кислорода? Теплота сгорания водорода 285,84 кДж/моль.

(6,15·10¹¹ Дж, в 4,3 × 10⁶ раз)

99. Какую энергию можно получить, если природный дейтерий, содержащийся в 1 кг воды, использовать в реакции ядерного синтеза

²Н (2,0141 а.е.м.) + ²Н ® ³Н (3,01605 а.е.м.) + ¹Н (1,007825 а.е.м.).

Сравните полученное значение с энергией, извлекаемой при сгорании 1 кг бензина

(условно считать С₈Н_18(ж) , теплота сгорания 5470,58 кДж/ моль). В природной смеси изотопов водорода мольная доля дейтерия составляет 0,015%.

(3,24 ×10⁹ Дж/ кг, в» 67,5 раз больше)

100. Какая энергия выделяется на 1 г горючего в реакциях ядерного синтеза

²Н (2,014102 а.е.м.) + ²Н ® ³Н (3,016049 а.е.м.) + ¹Н (1,007825 а.е.м.) и

²Н + ³Н ® ⁴Не (4,002603 а.е.м.) + ¹n (1,008665 а.е.м.)?

Сравните полученные значения с энергией, выделяющейся при делении 1 г урана:

¹n (1,008665 а.е.м.) + ²³⁵U (235,043925 а.е.м.) ® ¹⁴¹Ba (140,9141 а.е.м.) + ⁹²Kr (91,9250 а.е.м.) + 3 ¹n,

если использовать природный уран, содержащий 99,275мол.% ²³⁸U (238,050784 а.е.м.), 0,72мол.% делящегося изотопа ²³⁵U (235,043924 а.е.м.) и 0,005мол.% ²³⁴U (234,040946 а.е.м.), и если использовать обогащенный уран, условно считая его на 100% состоящим из изотопа ²³⁵U.

(9,7 ×10¹⁰ Дж/ г, 3,4 ×10¹¹ Дж/ г, 5,1 ×10⁸ Дж/ г, 7,17 ×10¹⁰ Дж/ г).