Основные понятия и законы химии

2 ВОПРОСА · 5 БАЛЛОВ

1. Стехиометрия реальных процессов

На рисунке изображена установка для количественного анализа технического магния. Навеска образца массой $0.54$ г полностью прореагировала с избытком соляной кислоты. Опираясь на зафиксированные показатели приборов (температуру, давление и объём выделившегося водорода), проведите стехиометрический расчёт.

1. Рассчитайте количество вещества (в моль) выделившегося водорода, используя уравнение Менделеева — Клапейрона ($PV=nRT$). Примите $R=8.31$ Дж/(моль $\cdot$ К).
2. Определите массовую долю (в $\%$) чистого магния в исходном техническом образце, если $M(Mg)=24.3$ г/моль. Ответ округлите до целого числа.

МИНИ-ЭССЕ · 3 БАЛЛА

2. Закон сохранения массы: от теории к практике

Представьте, что вы — главный технолог химического завода. Вам необходимо подготовить пояснительную записку для руководства о важности точных стехиометрических расчётов. Объясните, опираясь на закон сохранения массы веществ, почему невозможно получить 100 кг продукта из 50 кг сырья. Какие факторы в реальном производственном процессе (побочные реакции, чистота реагентов, условия равновесия) мешают достижению теоретического выхода продукта, и как знание стехиометрии помогает минимизировать отходы?

Объём: 80–150 слов

ГРАФИК · 3 БАЛЛА

3. Стехиометрия процессов кристаллизации

На графике приведена кривая зависимости растворимости нитрата калия ($KN{O}_3$) от температуры. Используя данные графика, рассчитайте массу соли (в граммах), которая выпадет в виде кристаллов при охлаждении $420$ г насыщенного при $60^{\circ }C$ раствора до температуры $20^{\circ }C$. Учтите, что растворимость указана в граммах вещества на $100$ г воды. Ответ округлите до целого числа.

СЛОЖНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ЯДЫ · 5 БАЛЛОВ

4. Стехиометрия каталитического окисления

Проанализируйте составы газовых смесей в трех контактных аппаратах для окисления аммиака по уравнению $4N{H}_3+5O_2\to 4NO+6H_{2}O$. Внимательно подсчитайте количество молекул. Учтите, что наличие паров серы (ромбовидные маркеры) полностью дезактивирует катализатор, а избыток кислорода более 25% от стехиометрического считается технологически опасным.

Аппарат с идеальным соотношением компонентов $4:5$ без примесей — золотистым; аппарат, в котором кислород находится в опасном избытке (более 25% сверх нормы) — изумрудным; аппарат, работа которого невозможна из-за «отравления» катализатора серой или критического недостатка окислителя — рубиновым.

АНАЛИЗ СМЕСИ · 5 БАЛЛОВ

5. Стехиометрический анализ сплава

Перед вами схема прибора для сбора газа методом вытеснения воды. Навеска сплава алюминия и магния массой $1.08$ г была полностью растворена в избытке соляной кислоты. Определите состав сплава, основываясь на объёме выделившегося водорода, указанном на мерном цилиндре.

1. Примите, что объём газа на схеме ($1.12$ л) измерен при нормальных условиях. Составьте систему уравнений и рассчитайте массовую долю алюминия в сплаве (в $\%$). Ответ округлите до целого числа.