Здравствуйте, уважаемые читатели!
Среди разнообразия рассматриваемых в последнее время школьных расчетных задач по химии особого внимания заслуживают задачи на "озонирование". Они скрывают в себе возможности как интересных химических поворотов, так и различных усложнений в расчетах. Сегодняшняя статья посвящена задачам, в которых получают или применяют озон. Причем, первые две задачи взяты из известного сборника ( Пузаков с соавт.). Третья задача составлена мною лично, с целью приблизить ее к современным реалиям ЕГЭ по химии.
Задача 1
Через озонатор пропустили кислород, полученный при разложении 122,5 г бертолетовой соли. При этом 5% кислорода превратилось в озон. Определите объемные доли компонентов в озонированном кислороде.
Решение
1. Химизм и стехиометрия разложения KClO3:
2KClO3=2KCl+3O2 (1)
n(KClO3)=122,5/122,5=1 моль
n1(O2)=1,5n(KClO3)=1,5 моль
2. Химизм и стехиометрия озонирования:
3О2=2О3 (2)
n2(O2)=0,05n1(O2)=0,05*1,5=0,075 моль
n2(O3)=(2/3)*n2(O2)=0,05 моль
n(O2)непрореаг.= n1(O2)-n2(O2)=1,5-0,075=1,425 моль
3. Состав озонированного кислорода:
озон O3- 0,05 моль
кислород О2 - 1,425 моль
W(O3)=0,05/(0,05+1,425)=0,034=3,4%
W(O2)=1,425/(0,05+1,425)=0,966=96,6%
Ответ: W(O3)= 3,4%
W(O2)= 96,6%
Задача 2
Через 50 г раствора, содержащего смесь пероксида водорода и хлорида кальция, пропустили избыток озона, в результате чего масса раствора уменьшилась на 1,6 г. После добавления к оставшемуся раствору 0,05 моль нитрата серебра образовалось 5,74 г осадка. Вычислите концентрации веществ в исходном растворе.
Решение
1. Химизм и стехиометрия взаимодействия озона с исходной смесью:
а)Н2О2+О3=2О2+Н2О (1)
СaCl2+O3=не реагирует.
б) уменьшение массы произошло за счет выделившегося газа (кислорода)
m(O2)=1,6 г, n(O2)=1,6/32=0,05 моль
т.к. озон в избытке, n(H2O2)=0,5n(O2)=0,025 моль
2. Химизм и стехиометрия взаимодействия нитрата серебра с оставшимся раствором:
a)СaCl2+2AgNO3=2AgCl +Ca(NO3)2
б)В осадке - AgCl, n(AgCl)=5,74/143,5=0,04 моль
n(CaCl2)=0,05n(AgCl)=0,02 моль
3. Т.о., характеристика исходного раствора:
n(H2O2)=0,025 моль
n(CaCl2)=0,02 моль
m(раствора)=50 г
W(H2O2)=0,025*34/50=0,017 =1,7%
W(CaCl2)=0,02*111/50=0,044 =4,4%
Ответ:W(H2O2)=1,7%
W(CaCl2)=4,4%
Задача 3
В озонаторе реакция синтеза озона из кислорода проходит с выходом 7,5%. Через склянку, содержащую 80 г насыщенного раствора иодида калия пропустили 43,68 л (н. у.) озонированного кислорода. Как при этом изменилась масса склянки? Растворимость иодида калия при 20 град С составляет 144 г на 100 г воды.
Решение.
1.Найдем состав озонированного кислорода:
а) Реакция в озонаторе:
3О2=2О3 (1)
Пусть n1(O3)=x моль, тогда n1(O2)=1,5х моль
б) согласно условию прореагировало только 7,5% исходного О2.
Найдем n непрореагировавшего О2:
n непрореагировавшего О2= n1(O2)*0,925/0,075=18,5х
в) В озонированный кислород входят образовавшийся озон и непрореагировавший кислород,
n озон. кислорода= 43,68/22,4= 1,95 моль
n озон. кислорода=n1(O3)+n непр. О2=х+18,5х=19,5х
откуда х=1,95/19,5=0,1 моль
т.о. n1(O3)=0,1 моль, n непр. О2=1,85 моль
2.Химизм и стехиометрия взаимодействия озонированного кислорода с насыщенным раствором иодида калия:
а) n(KI)=80*144/(244*166)=0,284 моль
б)2KI+O3+H2O=2KOH+O2+I2 (2)
n(KI)=0,284 моль, n(O3)=0,1 моль
O3- в недостатке.
m склянки после окончания реакции= 80+m(O3)-m(O2)=
=80+0,1*48-0,1*32=81,6 г
масса склянки увеличилась на 81,6-80=1,6 г
Ответ: увеличилась на 1, 6 г
Всего доброго!
