Главная страница
qrcode

Задания межрегиональной дистанционной олимпиады по химии 2011 г. 1 тур. Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде


Скачать 229.5 Kb.
НазваниеРешение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде
АнкорЗадания межрегиональной дистанционной олимпиады по химии 2011 г. 1 тур
Дата18.01.2017
Размер229.5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файла2tur.doc
ТипДокументы
#10064
Каталогolimpiada

С этим файлом связано 2 файл(ов). Среди них: olimpiada_1tyr_CHR.xls, 2tur.doc, 2012-2013.rar.
Показать все связанные файлы


ФИО ученика

ФИО учителя

e-mail







 

Внесите свои данные и отправьте с ответом по e-mail olimpiada.himia@gmail.com

Ответы должны быть краткими, но емкими. Максимальный балл по каждой задаче – 10.

Использовать Microsoft Word
Вопросы 2 тура.

Задача 1. Атмосферные загрязнения постепенно уничтожают защитный озоновый слой Земли. Озоновому слою угрожают поступающие в атмосферу фторированные и хлорированные углеводороды - фреоны, например, CCl3F, CCl2F2, CClF3. Они химически стабильны в нижних слоях атмосферы, но в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца разрушаются, выделяя атомный хлор, после чего начинают протекать реакции взаимодействия атомного хлора с озоном. Рассчитайте скорость такой реакции с образованием кислорода и монооксида хлора, если через 15 с после начала реакции молярная концентрация озона была 0,3 моль/л, а через 35 с (от начала реакции) стала равна 0,15 моль/л.

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

. Cl + O3 = . ClO + O2

c1(O3) = 0,3 моль/л; t1 = 15 c; c2(O3) = 0,15 моль/л; t2 = 35 c

v = ?

Скорость реакции определяется как изменение концентрации участвующего в ней вещества, отнесенной к промежутку времени, за который произошло это изменение, а именно:

v = {c1(O3) - c2(O3)} / (t2 - t1) = (0,30 - 0,15) : (35 - 15) [(моль/л):c] = 0,0075 моль/(л . с)

Ответ. 0,0075 моль / (л . с).

Задача 2. Диоксид серы - самый распространенный загрязнитель воздуха. Он опасен для здоровья людей, особенно тех, кто страдает заболеваниями дыхательных путей. Диоксид серы снижает продуктивность сельскохозяйственных культур, замедляет рост леса, пагубно действует на строительные материалы, содержащие карбонат кальция. В атмосфере диоксид серы окисляется до триоксида серы; при этом роль катализатора играет находящаяся в воздухе пыль оксидов металлов. Капли влаги превращают SO3 в серную кислоту, которая вместе с атмосферными осадками выпадает в виде "кислотных дождей". Рассчитайте значение константы скорости реакции диоксида серы с атомным кислородом, если при концентрациях SO2 и [O], равных соответственно 0,25 моль/л и 0,6 моль/л, скорость реакции равна 0,003 моль / (л . с).

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

. O + SO2 = SO3

c(SO2) = 0,25 моль/л; c(O) = 0,6 моль/л; v = 0,003 моль / (л . с)

k = ?

Скорость реакции определяется как произведение константы скорости и концентраций реагентов в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции:

v = k . c(SO2) . c(O). Отсюда: k = v / {c (SO2) . c(O)} =

= 0,003 / (0,25 . 0,6) [л / (моль . с)] = 0,02 л / (моль . с)

Задача 3. Важнейшие источники восполнения запаса кислорода в атмосфере - это диоксид углерода и вода. Часть кислорода образуется в стратосфере в результате диссоциации газообразной воды под действием солнечного излучения, когда сначала из воды получаются атомный водород и гидроксильные радикалы ( . ОН), а затем при взаимодействии двух гидроксильных радикалов образуются атомный водород и молекулярный кислород. В сколько раз увеличится скорость второй реакции, если концентрация гидроксильных радикалов возрастет в 3 раза?

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

2 ( . OH) = 2 ( . H) + O2

c2(OH) = 3 c1(OH);

v2 : v1 = ?

Скорость реакции определяется как произведение константы скорости и концентраций реагентов в квадрате (соответственно стехиометрическому коэффициенту при . OH). Отношение скоростей реакции в первом и втором случае:

v2 : v1 = {k . c22(OH)} / {k . c12(OH)} = 32 . c12(OH) : c12(OH) = 9 : 1

Ответ. При увеличении концентрации реагента в 3 раза скорость реакции возросла в 9 раз.

Задача 4. При измерении скорости исчезновения ионов Н+ в реакции

СН3ОН (водн.) + HCl (водн.) → CH3Cl (вод.) + H2O (ж)

Получены следующие данные:

Время, мин

[H+], моль/л

0

1,85

79

1,67

158

1,52

316

1,30

632

1,00


Вычислите среднюю скорость реакции за промежуток времени между каждыми двумя последовательными измерениями.

Решение.

Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:

СН3ОН (водн.) + HCl (водн.) → CH3Cl (вод.) + H2O (ж)

t1 = 0c, c1([H+]) = 1,85 моль/л; t2 = 75c, c2([H+]) = 1,67 моль/л; t3 = 158c, c3([H+]) = 1,52 моль/л; t4 = 316c, c4([H+]) = 1,30 моль/л; t5 = 632c, c5([H+]) = 1,00 моль/л;

v = ?

Скорость реакции определяется как изменение концентрации участвующего в ней вещества, отнесенной к промежутку времени, за который произошло это изменение, а именно:

v1 = {c1([H+]) - c2([H+]) } / (t2 - t1) = (1,85- 1,67) : (79 - 0) [(моль/л):c] = 0,0022 моль/(л . с)

v2 = {c2([H+]) – c3([H+]) } / (t3 – t2) = (1,67- 1,52) : (158- 79) [(моль/л):c] = 0,0018 моль/(л . с)

v3= {c3([H+]) – c4([H+]) } / (t4 – t3) = (1,52- 1,30) : (316- 158) [(моль/л):c] = 0,0013 моль/(л . с)

v4= {c4([H+]) – c5([H+]) } / (t5 – t4) = (1,30- 1,0) : (632- 316) [(моль/л):c] = 0,0009 моль/(л . с)

vср= v1+ v2+ v3+ v4/4= 0,0022+0,0018+0,0013+0,0009/4= 0,00155 моль/(л . с)

Ответ. v1 = 0,0022 моль/(л . с); v2 = 0,0018 моль/(л . с); v3= 0,0013 моль/(л . с); v4= 0,0009 моль/(л . с); vср= 0,00155 моль/(л . с).

Задача 5. Для реакции А + 2В →С получены следующие кинетические данные:

Эксперимент

[A], моль/л

[B], моль/л

∆[C]/∆t, моль · л-1· с-1

1

0,20

0,10

7,0 · 10-5

2

0,40

0,10

7,0 · 10-5

3

0,20

0,20

2,8 · 10-4

А) напишите уравнение скорости этой реакции

Б) Каков порядок этой реакции по реагенту А, по реагенту В и ее полный порядок?

В) Определите численное значение константы скорости данной реакции

Решение. Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде: А + 2В →С

Скорость реакции определяется как произведение константы скорости и концентраций реагентов в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции:

v1 = k . c(А) . c(2В). Отсюда: k = v / {c (А) . c2)} = 7,0 · 10-5/0,20·0,102= 3,5· 10-2

v2= k . c(А) . c(2В). Отсюда: k = v / {c (А) . c2)} = 7,0 · 10-5/0,40·0,102= 1,75· 10-1

v3 = k . c(А) . c(2В). Отсюда: k = v / {c (А) . c2)} = 2,8 · 10-4/0,20·0,202= 7· 10-2

Задача 6. Электролизом называют электрохимический процесс, в котором за счет постоянного электрического тока, подаваемого извне, на электродах упорядоченно протекают соответствующие процессы окисления на аноде и восстановления на катоде. Определить объемы газов, выделяющихся на нерастворимых графитовых электродах при электролизе водного раствора серной кислоты (рН=1,0 ), если через электролизер в течение 40 минут был пропущен постоянный ток в 3А. Выход по току для катодного процесса 100%, для анодного - 90% ( Анодный выход ниже 100%. т.к. в процессе электролиза идёт частичное окисление графитового анода продуктами основной анодной реакции по сложному механизму.). Как изменится в процессе электролиза реакция среды в прианодной и прикатодной зоне раствора?

Решение. Выписываем величины потенциалов возможных участников электродных реакций. На катоде единственным видом частиц в растворе электролита,

способны к восстановлению, будут катионы водорода. С учетом рН потенциал их восстановления будет равен:

Е = 0,059 pH = 0,059 B.

На нерастворимом графитовом аноде могут окисляться сульфат-ионы, а также анионы гидроксила, появившиеся в результате диссоциации молекул воды. Однако, концентрация последних в растворе с рН, равной единице, составляет 1013 моль/л. В этих условиях, как было установлено экспериментально, напрямую окисляться могут сами молекулы воды. Величина стандартного потенциала окисления сульфат-ионов Е = 2,01 В, а ионов гидроксила:

Е = 1,2270,059 pH = 1,168B.

Так как кислородосодержащие анионы за исключением ионов гидроксила в водных растворах анодно не окисляются, единственным анодным процессом будет окисление молекул воды. И так, катодный процесс будет протекать по следующему механизму

К: 2Н + 2 Н2(Г), В = 100% или 1,0

а анодный:

А: Н2О(Ж) 1/2 О2(Г) + 2Н+ + 2, В = 90% или 0,9

Суммарная токообразующая реакция ( ТОР ) электролизного процесса, полученная сложением левой и правой частей катодной и анодной реакций, будет выглядеть следующим образом: Н2О(Ж) Н2(Г)  1/2 О2(Г). Таким образом, фактически, в электролизере идет электролиз воды, а роль серной кислоты сводится к созданию достаточно высокой ионной проводимости раствора.

Рассчитаем объемы газов, выделившихся в процессе электролиза. Учитывая, что при нормальных условиях объем одного моля эквивален­тов водорода составляет 11,2 литра, а кислорода - 5,6 литра, находим:

(л) = = 0,835 л(н.у.)
(л) = = 0,376 л(н.у.)

Как видно из уравнений электродных реакций, в процессе электролиза раствор у анода будет становиться более кислым, а у катода из-за восстановления ионов водорода - менее кислым.
Задача №7. Предположим,что в городе 1 млн. квартир и из-за неисправности водопроводных кранов за 20 секунд вытекает в среднем 10 капель горячей (60 0С) воды. Рассчитайте,какой объём метана (25 0С, 1 атм.) напрасно сжигается на городских тепловых станциях за год. Условия расчета:

  • объём капли 0,2 мл

  • воду нагревают от 10 до 60 0С

  • теплота сгорания метана 880 Дж/моль

  • на нагрев воды идет 86% выделившегося тепла

  • удельная теплоемкость воды 4,2 Дж/г * 0С

Решение:

1.       Рассчитаем объемную скорость воды, вытекающей из одного крана

V/t=2мл:20с=0,1 мл/с;

2.       Тогда во всём городе за 1 с вытекает 0,1 х 106 мл/с;

3.       Объём воды, вытекающей за год (3,15 х 107 с) V(воды)= (0,1 х 106мл/с) х (3,15 х 107с) = 3,15 х 1012мл;

4.       Масса этой воды  m(воды)=3,15 х 1012 г;  (r(воды)=1 г/мл);

5.       Количество теплоты Q, необходимое для нагревания воды от 10 до 60 0С рассчитаем по формуле: Q=C • m(воды) • (60 0С – 10 0С ), где С – удельная теплоемкость воды;

Q=6,6 x 1014 Дж;

6.       на нагревание воды идёт 86% теплоты, выделяющейся при сгорании метана Q`, следовательно, Q`=(Q•100%)/86%=7,7 х 1014 Дж;

7.       Количество метана, необходимое для получения этой теплоты вычислим по формуле:

n=Q`/gm, где gm- молярная теплота сгорания метана; n=8,75 х 1011 моль;

8.       Объём метана найдем по формуле V=Vm• n=1,96 х 1013 л;

Ответ: за год в таком городе сжигается 1,96 х 1010 м3 газа.
Задача №8. Определить толщину медного покрытия, катодного нанесенного на плоскую стальную деталь площадью 1,0 м2 из раствора CuSO4 (с активностью ионов меди, равной 1,0 и рН=5), если процесс электролиза проводили с графитовым анодом в течение 30 минут при токе 2А. Катодный и анодный выходы по току принять равными 100%. Плотность меди rCu 8,9 г/см3. Предложите способы снижения напряже­ния, подаваемого на электролизер.

Решение. Стандартный потенциал восстановления ионов меди (Е0Cu2+/Cu = + 0,337 В ), значительно положительнее потенциала восстановления ионов водорода (Е = 0,295 В).Поэтому, с учетом того, что по условию, катодный выход по току составляет 100%, на электроде будет протекать лишь один процесс:

К: + 2 Cu(K).

За 30 минут при токе 2А из раствора выделится:

(г) = =1,19 г меди.

Полагая, что медь выделяется из раствора равномерно по всей поверхности детали, находим толщину медного покрытия d (мкм): d = = = 1,34105 см = 13,4 мкм
Для снижения напряжения, подаваемого на электролизер от внешнего источника постоянного тока, необходимо снизить противо - ЭДС, а также уменьшить потери на внутреннее сопротивление и поляризацию электродов. Снижение противо - ЭДС, т.е. взятой с обратным знаком разности равновесных потенциалов катодного и анодного процессов, возможно путем подбора условий, при которых потенциал анодного процесса сближается с потенциалом катодного. В частности, если вместо графитового взять растворимый медный анод, то с учетом равновесных потен­циалов возможных анодных процессов окисления (Е = 0,337 В; Е = 0,932 В; Е = 2,01 В) на аноде будет идти лишь один процесс: А: Cu(К) + 2 и противо - ЭДС становится равной нулю. Для уменьшения потерь на сопротивление необходимо улучшить электрические контакты в электролизере, уменьшить, если позволяют эксплуатационные условия, ток, а также, помня, что по закону Ома, RВНУТР = rгде r  удельное сопротивление электролита,  расстояние между электродами, а S  поверхность электродов, уменьшить расстояние между электродами, увеличить их площадь, повысить температуру и концентрацию электролита, что снижает r. Для этой же цели в раствор вводят другие электролиты, повышающие его электропроводность. Снижение поляризации электродов возможно после установления ее природы. В приведенном примере, например, катодная реакция протекает в режиме концентрационной поляризации и для ее снижения необходимо повышение концентрации CuSO4, повышение температуры, применение перемешивания либо циркуляции раствора.
Задание № 9. Строение алкенов устанавливают, анализируя продукты глубокого окисления сильными окислителями. Допишите и расставьте коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях:

А) CH3-C(CH3)=CH-CH3 + KMnO4 + H2SO4

Б) CH3-CH2-CH=CH2 + KMnO4 + H2SO4
Задание № 10. Допишите и расставьте коэффициенты в следующих окислительно-восстановительных реакциях:

А) 2Na3[(Cr(OH)6] + NaClO =

Б) H2O2 + PbO2 + CH3COOH →

Задание № 11. Даны два углеводорода А и Б, которые описываются одинаковой формулой С4Н8. Соединение А превращается в С4Н10О при взаимодействии с водой и серной кислотой. Окисление этого продукта в мягких условиях приводит к получению соединения С4Н8О, которое оказывается прекрасным растворителем. Дальнейшая обработка с помощью K2Cr2O7 не вызывает в С4Н8О никаких изменений. В отличие от соединения А соединение Б при обработке серной кислотой и водой дает другое вещество С4Н10О. Это вещество не окисляется K2Cr2O7. Идентифицируйте оба соединения А и Б и проследите за всеми описанными реакциями, а также напишите названия и структурные формулы всех органических соединений, участвующих в этих реакциях.

Решение. Гидратация алкенов (С4Н8, вещество А) протекает по механизму электрофильного присоединения по правилу Марковникова, в присутствии кислотного катализатора.

CH3-CH2-CH=CH2+ H2O H2SO4 CH3-CH2-CH2-CH2-ОН

Бутен-1 Бутанол

Первичные одноатомные спирты окисляются до альдегидов, которые в свою очередь превращаются в карбоновые кислоты.

CH3-CH2-CH2-CH2- ОН [О] CH3-CH2-CH2-СОН

Бутанол Бутановая кислота (масляная кислота)

Бутаналь окисляется бихроматом калия в кислой среде:

CH3-CH2-CH2-СОН +К2Cr2O7+ H2SO4= CH3-CH2-CH2-СООН+ Cr2(SO4)3+ H2O+К2SO4
В случае с веществом В образуется карбоновая кислота, которая не реагирует K2Cr2O7 CH3-CH2-CH2-CH2-ОН [О] CH3-CH2-CH2-СООН

Бутанол Бутановая кислота (масляная кислота)
Задача № 12.

Чистое золото слишком мягко и легко истирается, поэтому для выделки изделий оно предварительно сплавляется с другими металлами, чаще с медью.

Продавец ювелирных изделий утверждает, что кувшин сделан из 750 пробы* золота. Но цвет предмета вызвал сомнение у покупателя. По приходу домой он поделился сомнениями со своим сыном, учеником 9 класса. Тот быстро сообразил, и в тетрадке сына появились такие записи:

Масса кувшина

1 кг

Объём воды

70,77 см3

r (Au) чистого

19,30 г/см3

r (Cu) чистого

8,96 г/см3

а) Почему цвет золотого изделия вызвал сомнение у покупателя?

б) Помогите и вы отцу мальчика определить массовые доли золота и меди в кувшине

в) Какую роль играет вода в этом анализе и цифры 70,77 см3?

г) Какой русской пробе золота соответствует купленный кувшин?

*Во Франции проба указывает, сколько в 1000 весовых частях сплава содержится чистого золота; например, говорят: золото 583 пробы; это значит, что каждая тысяча частей сплава состоит из 583 частей чистого золота и 417 частей лигатуры (583+417=1000).
Золото 583 пробы соответствует 56 русской пробе, золото 750 пробы соответствует 72 русской пробе.

Решение

а) С увеличением массовой доли меди в золоте цвет сплава приобретает от жёлтого до красного

б) плотность сплава 1000 г/70,77 см3 = 14,13 г/см3

объём золота в кувшине х

объём меди в кувшине у

масса золота в кувшине 19,30х

масса меди в кувшине 8,96у

масса кувшина 14,13(х + у)

алгебраическое уравнение 19,30х + 8,96у = 14,13(х + у)

х/у = 19,30 – 14,13 / 14,13 – 8,96 х = у = 70,77 / 2 = 35,38 см3

Массовая доля золота 19,30 г/см3 • 35,38 см3 / 1000 г = 0,683 или 68,3 %

Массовая доля меди 100 % - 68,3 % = 31,7 %

в) Нетрудно догадаться, цифра 70,77 см3 это объём воды, которую вытеснил кувшин из ёмкости. (Закон Авогадро)

г) 66 пробе
Задание № 13. При добавлении к раствору, содержащему неизвестное число ионов металлов, разбавленной HCl осадок не образуется. После доведения рН этого раствора до

1.0 и пропускания через него газообразного H2S осадок также не образуется. Тогда рН раствора доводят примерно до 8 и снова пропускают через него H2S. На этот раз из раствора выпадает осадок. Фильтрат обрабатывают карбонатом натрия, но осадок при этом не образуется.

1). Какие ионы металлов могли присутствовать в описанном растворе. 2) Существование каких ионов совершенно исключаются на основании перечисленных опытов?

Водный раствор распространенных катионов: Bi3+, Hg2+, As3+, Sb3+, Sn4+, K+, Cr3+, Co2+, Ca2+, Mg2+, Sr2+, Ba2+, NH4+, Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg22+, Al3+, Fe2+, Na+, Ag+, Cu2+, Mn2+, Cd2+.

Решение. Если рН раствора равно 8, то среда кислая. Соответственно нужно брать соли слабых оснований (исключаем слои, образованные элементами IA и IIA, кроме Mg2+). Оставляем Bi3+, Hg2+, As3+, Sb3+, Sn4+, Cr3+, Co2+, Mg2+, NH4+, Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg22+, Al3+, Fe2+, Ag+, Cu2+, Mn2+, Cd2+. Из всех оставшихся с образованием осадка H2S реагирует:

H2S + Pb(N03)2 = PbS + 2HN03.

Задача №14.
Выдыхаемый воздух содержит 18% кислорода (на 3% меньше, чем вдыхаемый). Рассчитайте, сколько кислорода потребляет ученик за урок (40 минут), если в одну минуту он делает 18 дыхательных движений, поглощая каждый раз по 500 см3 воздуха.

Решение:
Для расчётов используем формулу:  = m(в -ва)

а) находим массовую долю белка:

б) находим массовую долю глюкозы:

в) находим массовую долю гемоглобина:

г) находим массовую долю хлорида натрия:

Ответ: массовые доли: белок – 7%, глюкоза – 0,1%, гемоглобин – 15%, хлорид натрия – 0,9%.

Задача №15
Массовая доля кислорода во вдыхаемом воздухе составляет 0,21, а в выдыхаемом – 0,18. Рассчитайте, сколько кислорода потребляет спортсмен – бегун на дистанции 100 м, если время прохождения дистанции составляет 12 с. Спортсмен за время прохождения дистанции сделал 2 дыхательных движения, поглощая каждый раз 800 см3 воздуха.

Решение:
Учитывая, что урок длится 45 минут, результат можно высчитать следующим образом:
7,12 * 50 * 45/60 = 267 (кДж).
Ответ: учеником, при написании контрольной работы, было потрачено 267 кДж энергии.

Задача 16.

В 1 м3 морской воды содержится 0,06 г йода и 5 • 10-5 г золота. Йодная настойка, которую можно купить в аптеке, представляет собой 5 % –й раствор йода в этиловом спирте. Плотность спирта равна 0,7893 г / см3 при 20 оС.

Оцените, какой объём морской воды следует переработать:

а) чтобы извлечь из неё йод, необходимый для приготовления 50 мл йодной настойки.

б) чтобы извлечь из неё 1 кг золота. Вы согласились бы возглавить такое производство?

в) какую массу сплава меди и золота можно изготовить (содержащий 20 % Au) если переработать 10 • 106 м3 морской воды?

г) какую массу слитка золота 750 пробы можно получить, если переработать 10 • 105 м3 морской воды?

Решение.

а) Предположим, что плотность йодной настойки примерно равна плотности спирта,   0,8 г/см3.

Масса йодной настойки 0,8 г/см3 • 50 см3 = 40 г

Масса йода 0,05 • 40 г = 2 г

Объём морской воды 2 г / 0,06 г/м3  33,3 м3

б) 20 000 000 м3

в) 2500 г или 2,5 кг

г) 66,66 г
Задача 17. Технологическая схема получения едкого натра NaOH при каустификации соды известью состоит в следующем. Порцию раствора карбоната натрия Na2CO3 заливают в реактор с мешалкой. Затем в реактор добавляют порцию негашеной извести CaO. Смесь нагревают при перемешивании. Получают взвесь твёрдых и жидких продуктов, которую деканируют (осторожно сливают), чтобы удалить как можно больше жидкости. Оставшийся отстой промывают вдвое большим по массе количеством воды, а затем отфильтровывают. На поверхности фильтра образуются влажные твёрдые остатки. Расход реагентов и выход продуктов (в кг) представлены на схеме. Обратите внимание, что негашеная известь израсходована полностью. Вычислите выход едкого натра.

Технологическая схема получения NaOH из Na2CO3.

Расход, кг

Выход, кг

H2O 80 320

N
Реактор
a2CO3 8 480

CaO 4 480



Декантаторр
Раствор H2O 63 224

NaOH 4 622

Na2CO3 680
П
Фильтр
ромывные воды Фильтрат H2O 46 908

38 960 NaOH 1 060

Na2CO3 90
Остаток на фильтре H2O 7 636

CaCO3 7 200

Ca(OH)2 592

NaOH 78

Na2CO3 78

Итого 132 240 Итого 132 240

Решение.

Уравнения реакций:

CaO + H2O = Ca(OH)2

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH

Данные для определения выхода едкого натра:

M

4 480 кг

Схема

CaO  2NaOH

M

56 кг/моль 40 кг/моль

Расчёт теоретически возможного выхода едкого натра:

, откуда х= 6400 кг NaOH

Расчёт практического выхода (по данным схемы) едкого натра, кг;

Декантатор 4622

Фильтрат 1060

Остаток на фильтре 78

Всего 5760 кг

Практический выход едкого натра:

 η = 90 %

Ответ: η(NaOH) = 90 %

Задача № 18. Допустим, что объем цилиндра в двигателе внутреннего сгорания в момент впуска газа равен 0,46 л, а в момент зажигания уменьшается до 0,082л. Допустим также, что температура вошедшего в цилиндр газа равна 35 оС, а в момент зажигания она повышается до 420 оС. Определите отношение давления газа в момент зажигания к его давлению в момент впуска.

Решение.

Объединенный газовый закон P•V=m/M•R•T или P•V=ν •R•T

 K = 8,314 ДЖ/моль•К, универсальная газовая постоянная

T - температура по шкале Кельвина, t 0 C - температура по шкале Цельсия. Т=t0С+273,15К

Из формулы P•V=ν •R•T, Р= ν •R•T/V

  1. Давление в момент пуска будет равно.

ν1=V/Vm=0.46/22.4=0.02 моль

Т1=35 0С+273,15К=308.15K

Р1= ν •R•T/V= 0.02•8,314•308.15/0.46=111.3кПа

  1. Давление в момент зажигания будет равно.

ν2=V/Vm=0.082/22.4=0.003 моль

Т2=4200С+273,15К=693.15K

Р2= ν •R•T/V= 0.003•8,314•693.15/0.082=210,8кПа

Отношение давления газа в момент зажигания к его давлению в момент впуска.

Р2/ Р2= 210,8/111,3=1,89кПа

Ответ: 1,89кПа

 Задание № 19. Расположите перечисленные ниже растворы в порядке повышения их температуры затвердевания:0,05 Мл CaCl2, 0,15 Мл NaCl, 0,10 Мл HCl, 0,05 Мл HC2H3O2, 0,10 Мл C12H22O11

Решение. В соответсвии с законом Рауля понижение температуры кристаллизации бесконечно разбавленных растворов не зависит от природы растворённого вещества и прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.

По закону Рауля
ΔТ = K*Cm, где К - криоскопическая постоянная растворителя (для воды К = 1.86)

Вычислим для каждого вещества температуру замерзания.

1). n(CaCl2)=V/Vm= 0.05/22.4=0.002моль

m(CaCl2)= n*M= 0.002*111=0.222 кг

ΔТ = K*m= 1,86*0,222=0,41296

t = 0 – 0,222 = - 0,222 oC

2). n(NaCl)=V/Vm= 0.15/22.4=0.006моль

m(NaCl)= n*M= 0.006*58,5=0.351 кг

ΔТ = K*m= 1,86*0,351=0,65286

t = 0 – 0,65286 = - 0,65286 oC

3). n(HCl)=V/Vm= 0.10/22.4=0.004моль

m(HCl)= n*M= 0.004*36,5=0.146 кг

ΔТ = K*m= 1,86*0,146=0,27156

t = 0 – 0,27156 = - 0,27156 oC

4). n(HC2H3O2)=V/Vm= 0.05/22.4=0.002моль

m(HC2H3O2)= n*M= 0.002*60=0.12 кг

ΔТ = K*m= 1,86*0,12=0,2232

t = 0 – 0,2232 = - 0,2232 oC

5). n(C12H22O11)=V/Vm= 0.10/22.4=0.004моль

m(C12H22O11)= n*M= 0.004*342=1,368 кг

ΔТ = K*m= 1,86*1,368=2,54448

t = 0 – 2,54448= - 2,54448oC

Ответ: C12H22O11, NaCl, HCl, HC2H3O2, CaCl2.
Задача № 20. Смесь, состоящая из сероводорода и кислорода, находится в закрытом сосуде при температуре 200 С и давлении несколько ниже атмосферного. Смесь нагрели и дождались окончания протекания реакции, после чего температуру довели до исходной. При этом давление понизилось на 28,6% по сравнению с первоначальным. Затем в сосуд добавили 80 г кислорода и снова нагревали до прекращения реакции, после чего температуру вернули к исходной (200 С). Давление в сосуде стало в 1,43 раза выше первоначального. Определите состав исходной смеси в объемных долях, если известно, что в конечной смеси еще остался кислород.

Решение. В зависимости от объемных соотношений реагирующих веществ могут протекать 2 реакции:

2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2 (1)

2H2S + O2 → 2H2O + 2S (2)

Если отношение H2S/O2=2/3, то протекает реакция (1) и начальное давление уменьшается на 20%; если отношение H2S/O2=2/1, то протекает реакция (2) и начальное давление уменьшается на 33,3%. По условиям задачи давление уменьшилось на 28,6%, то есть обе реакции протекают одновременно. Пусть x - количество моль взятого сероводорода и образовавшейся воды, y - количество моль взятого кислорода, z - количество моль диоксида серы, a - количество моль серы. Тогда получаем: a+z=x и 0,5a+1,5z=y, откуда высчитываем z=y-0,5x. При постоянных температуре и объеме (по условиям задачи) давление пропорционально количеству молей газообразных веществ. Откуда получаем уравнение 1: p/(1-0,286)p=(x+y)/(x+y-0,5x), где p - давление смеси. После введения 2,5 моль кислорода (80/32 г/моль) вся сера сгорела (т.к. в конечной смеси остался кислород). В этом случае взаимодействием x моль сероводорода с 1,5x моль кислорода образуется x моль паров воды и x моль двуокиси серы. После реакции в сосуде содержатся 2x+y+2,5-1,5x=y+0,5x+2,5 моль газов. Из чего составляем уравнение 2: p/1,43p=(x+y)/(y+0,5x+2,5). После решения системы уравнений 1 и 2 получаем x=2 моль, y=1,5 моль. Соответственно объемные доли: H2S=2/3,5=0,57 , O2=1,5/3,5=0,43 , т.е. в исходной смеси было 57 об% сероводорода и 43 об% кислорода.
перейти в каталог файлов


связь с админом