Вычисление количества вещества, массы или объема вещества по количеству веществ, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции

4.3.5. Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).

Очень часто при проведении реакции между веществами оказывается, что один реагент прореагировал полностью, а другой нет. В таком случае говорят, что вещество, которое полностью израсходовалось, было в недостатке, а то вещество, которое осталось – в избытке. Поскольку избыток реагента не участвует в реакции, количество продукта зависит только от количества вещества, которое было в недостатке.

Предположим, что осуществляется реакция между веществами А и B, которая протекает в соответствии с уравнением:

Для осуществления этой реакции было взято количество вещества A, равное nA, и количество вещества B, равное nB. Определить то, какое вещество в избытке, а какое в недостатке, можно, сравнив выражения:

В зависимости от того, какое выражение окажется меньше, то вещество соответственно и будет в недостатке.

Примечание: распространенной ошибкой является то, что вместо выражений (1) сравнивают просто количества веществ. Так делать категорически не допускается! Если n(A) > n(B), то это еще не значит, что вещество A в избытке!

После того, как будет установлено то, какое вещество было в недостатке, расчеты ведутся по его количеству аналогично рассмотренным в главе 4.3.3.

Пример задачи на избыток и недостаток

Нагрели смесь 54 г алюминия и 80 г серы. Вычислите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Решение

Запишем уравнение реакции:

Рассчитаем количества веществ алюминия и серы:

n(Al) = m(Al)/M(Al) = 54/27 = 2 моль;

n(S) = m(S)/M(S) = 80/32 = 2,5 моль

Для того чтобы выяснить, какое из исходных веществ в недостатке, разделим количества молей веществ на коэффициенты перед этими веществами в уравнении и сравним рассчитанные выражения:

и n(S)/k(S) = 2,5/3 ≈ 0,833

Значит сера в недостатке. Расчеты далее ведем по количеству вещества серы.

Исходя из уравнения реакции

следует, что количество прореагировавшей серы и образовавшегося в результате реакции сульфида алюминия связаны выражением:

где 3 и 1 – коэффициенты перед S и Al2S3 соответственно. Отсюда:

Следовательно, масса сульфида алюминия будет равна:

В случае, если в задаче дается масса реагента, содержащего примеси (mр-та с прим.), прежде всего следует рассчитать массу чистого реагента без примесей (mр-та ). Если дается масса реагента с примесями и указана массовая доля этого реагента ωр-та , то масса чистого реагента рассчитывается по формуле:

В случае, если вместо массовой доли чистого вещества дается массовая доля примесей, то учитывая, что:

мы можем записать, что:

Пример задачи на расчет количества продукта, зная массу реагента с примесями

Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при действии избытка соляной кислоты на технический карбонат кальция массой 150 г, содержащий 10% некарбонатных примесей.

Решение:

Запишем уравнение взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой:

Массовая доля примесей в техническом карбонате кальция составляет 10%, значит массовая доля чистого карбоната кальция будет составлять:

ω(CaCO3) = 100% — ω(прим.) = 100% — 10% = 90%.

Масса чистого карбоната кальция будет равна:

m(CaCO3) = ω(CaCO3) ∙ m(CaCO3 техн.)/100% = 90% ∙ 150 г/100% = 135 г,

Следовательно, количество вещества карбоната кальция равно:

n(CaCO3) = m(CaCO3)/M(CaCO3) = 135 г / 100 г/моль = 1,35 моль

В соответствии с уравнением реакции:

Количества веществ карбоната кальция и углекислого газа равны (одинаковые коэффициенты в уравнении), следовательно:

Тогда, зная, что один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, мы можем рассчитать объем выделившегося CO2:

V(CO2) = n(CO2) ∙ Vm = 1,35 моль ∙ 22,4 л/моль = 30,24 л

Читайте также:
Определение характера среды раствора кислот и щелочей с помощью индикаторов. Качественные реакции на ионы в растворе (хлорид-, сульфат-, карбонат-ионы, ион аммония)

Вычисление количества вещества, массы или объема вещества по количеству веществ, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции

Решение задач на количество вещества,
массу и объем

Ключевые слова: решение задач на количество вещества, решение задач по химии на массу и объем, какое количества вещества содержится, какое число молекул содержится, определите объем (н.у.), определите массу, какова масса порции, определите молярную массу, назовите вещество, найдите молярную массу, определите абсолютную массу молекулы, сколько атомов содержится, определите относительную плотность.

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Количество вещества характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов), которое содержится в определенном образце данного вещества. Единицей измерения количества вещества является моль. Количество вещества (ν) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объемом (V) — для газообразных веществ при н. у. — следующими уравнениями:

в которых

Vm = 22,4 л/моль (мл/ммоль, м 3 /кмоль) при н.у.,
Na = 6,02 • 10 23 (постоянная Авогадро),
а молярная масса (М) численно равна относительной молекулярной массе вещества:

Наличие подобной взаимосвязи позволяет, зная одну из величин (количество вещества, массу, объем, число структурных величин) определить все другие величины.

РЕШЕНИЯ ПРОСТЫХ ЗАДАЧ

Задача № 1. Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?


Ответ: ν(СО2) = 0,75 моль.

Задача № 2. Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?


Ответ: N(O2) = 1,505 • 10 24 .

Задача № 3. Определите объем (н. у.), который займут 0,25 моль водорода.

Задача № 4. Какую массу будет иметь порция оксида серы (IV), объем которой 13,44 л (н. у.)?

Задача № 5. Имеется 3 моль кислорода О2 при н.у. Определите массу кислорода, его объем, а также число имеющихся молекул кислорода.

Ответ: m = 96 г; V = 67.2 л; N(O2) = 1,81 • 10 24 .

Задача № 6. Имеется 10 г водорода Н2. Определите количество водорода, его объем при н.у., а также число имеющихся молекул водорода.

Ответ: 5 моль; 112 л; 3,01 • 10 24 .

Задача № 7. Имеется 56 л хлора Сl2 при н.у. Определите количество вещества хлора, его массу и число имеющихся молекул хлора.

Ответ: 2,5 моль; 177,5 г; 1,5 • 10 24 .

Задача № 8. Имеется 2,4 • 10 23 молекул оксида углерода (IV) СO2. Определите количество вещества углекислого газа, его массу, а также объем (н.у.) углекислого газа.

Ответ: 0,4 моль; 17,6 г; 8,96 л.

Задача № 9. Какова масса порции оксида азота (IV), содержащей 4,816 • 10 23 молекул? Каков ее объем (н. у.)?

Задача № 10. Масса порции простого вещества, содержащей 1,806 • 10 24 молекул, равна 6 г. Определите молярную массу данного вещества и назовите его.

Внимание! В данном конспекте рассматриваются задачи обычной сложности. Чтобы перейти к конспекту решения сложных задач на количественные характеристики и задачи с кратким ответом нажмите на кнопку ниже…

Решение задач на количество вещества, массу и объем. Выберите дальнейшие действия:

Вычисление количества вещества, массы или объёма вещества по количеству вещества, массе или объёму одного из реагентов или продуктов реакции – Проведение расчётов на основе формул и уравнений реакций

Расчёты по уравнениям химических реакций занимают важное место при изучении химии. Все подобные расчёты основаны на законе сохранения массы веществ: в ходе химической реакции масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, полученных в ходе реакции. Этот закон объясняется исходя из атомно-молекулярного учения: в ходе реакций не изменяется общее число атомов каждого элемента, просто происходит перегруппировка атомов с образованием новых веществ.

Читайте также:
Углеводороды предельные и непредельные: метан, этан, этилен, ацетилен

Решение химических задач предполагает использование понятий “количество вещества” и “моль”. Действительно, в химии взаимодействуют друг с другом не граммы и килограммы, а атомы и молекулы, число которых подсчитывают с использованием количества вещества, выражающегося в молях.

Разобьём задачи по уравнениям химических реакций на несколько типов.

Вычисление количества вещества

При решении любых подобных задач следует в первую очередь записать уравнение химической реакции и внимательно его прочитать. К сожалению, многие школьники не могут читать уравнения реакций и не видят той информации, которая скрыта в них.

Пусть дано уравнение реакции:

Многие из вас читают уравнение химической реакции следующим образом:

“Два пэ плюс три хлор-два получается два пэ-хлор-три”.

Прочитав уравнение таким образом, вы не сможете получить из него никакой полезной информации для решения задачи. Вы забыли о количественных отношениях между веществами — участниками реакции. Посмотрите, как можно (и нужно!) читать химические уравнения (отражая и качественную, и количественную информацию, заключающуюся в них):

“При взаимодействии фосфора с хлором образуется трихлорид фосфора” (качественная информация);

“При взаимодействии двух атомов фосфора с тремя молекулами хлора образуются две молекулы трихлорида фосфора” (количественная информация);

“При взаимодействии двух молей атомов фосфора с тремя молями молекул хлора образуются два моля трихлорида фосфора”.

Вспомнив значения молярных масс реагентов и продукта реакции, прочитаем по-другому:

“При взаимодействии 62 г фосфора с 213 г хлора об разуются 275 г трихлорида фосфора”.

И наконец, учитывая то, что хлор при нормальных условиях — газ и что 1 моль газа занимает при н.у. объём 22,4 л, прочитаем:

“При взаимодействии 62 г фосфора с 67,2 л хлора образуются 275 г трихлорида фосфора”.

В таких суждениях содержится уже половина ответа к любой расчётной задаче. Покажем это на примерах.

Пример 1. Вычислите количество вещества натрия, которое без остатка прореагирует с хлором, объём которого при н.у. равен 8,96 л.

Решение. Прежде всего запишем уравнение реакции и прочитаем его:

“При взаимодействии двух молей атомов натрия с одним молем молекул хлора образуются два моля хлорида натрия”.

Итак, по уравнению реакции всегда 2 моль Na реагируют без остатка с 1 моль Сl2.

В условии задачи говорится, что объём хлора равен 8,96 л. Поэтому следующим действием будет нахождение количества вещества хлора. Между количеством вещества газа n, его объёмом V и молярным объёмом Vm существует простая зависимость:

Поскольку молярный объём любого газа при н.у. составляет 22,4 л/моль, то формулу можно переписать в виде:

В данном случае количество вещества хлора будет равно:

Теперь следует найти количество вещества натрия, которое вступит в реакцию с указанным количеством хлора. Вспомним ещё раз, что по уравнению реакции всегда 2 моль Na реагируют без остатка с 1 моль Сl2. Составим пропорцию:

2 моль Na — 1 моль Сl2,

х моль Na — 0,4 моль Сl2.

Решая эту пропорцию, находим количество вещества натрия:

Эту величину можно было найти и по-другому. Количества веществ натрия и хлора относятся как их коэффициенты в уравнении реакции:

Отсюда количество вещества натрия составит:

n(Na) = 2n(Сl2) = 2 ∙ 0,4 = 0,8 моль.

Итак, количество вещества натрия, которое полностью провзаимодействует с 8,96 л хлора, равно 0,8 моль.

Читайте также:
Химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных

Ответ: n(Na) = 0,8 моль.

В кратком виде решение этой задачи можно записать так:

Пример 2. Вычислите количество вещества брома, необходимое для получения 17,76 г бромида железа(III).

Решение. Запишем уравнение химической реакции получения бромида железа(III) из железа и брома и прочитаем его:

“При взаимодействии двух молей атомов железа с тремя молями молекул брома образуются два моля бромида железа(III)”.

Для нахождения количества вещества бромида железами) вспомним, что для любого вещества его количество, масса и молярная масса связаны соотношением:

Следовательно, количество вещества бромида железа(III) равно:

Из уравнения реакции видим, что количества веществ брома и бромида железа(III), связаны соотношением:

откуда n(Вr2) = 3n(FeBr3)/2 = 3 ∙ 0,06/2 = 0,09 моль.

Ответ: n(Вr2) = 0,09 моль.

В кратком виде решение этой задачи можно записать так:

Подобные задачи совершенно аналогичны рассмотренным выше. Если решение предыдущих задач состояло из двух действий, то для нахождения массы вещества необходимо совершить третье действие. Покажем это на примерах.

Пример 3. Рассчитайте массу сульфата алюминия, который может быть получен при растворении в серной кислоте 5,4 г алюминия.

Решение. Как и ранее, сначала запишем уравнение химической реакции и прочитаем его:

“При взаимодействии двух молей алюминия с тремя молями серной кислоты образуются один моль сульфата алюминия и три моля водорода”.

Для решения задачи наиболее важно, что всегда из 2 моль алюминия получается 1 моль сульфата алюминия.

Рассчитаем количество вещества алюминия:

Из уравнения реакции следует, что

Зная количество вещества, можно рассчитать и массу сульфата алюминия:

Пример 4. Какую массу диоксида марганца следует взять для получения 6,72 л хлора (н.у.)?

Решение. Запишем уравнение химической реакции между диоксидом марганца и соляной кислотой и прочитаем записанное уравнение:

“При взаимодействии 1 моль диоксида марганца с 4 моль хлороводорода образуются 1 моль хлорида марганца, 2 моль воды и 1 моль газообразного хлора”.

Для решения задачи необходима информация о том, что на 1 моль диоксида марганца всегда приходится 1 моль газообразного хлора, другими словами

Для нахождения количества вещества выделившегося хлора используем соотношение:

В данном случае количество вещества хлора будет равно:

Из уравнения химической реакции следует, что

Зная количество вещества диоксида марганца, можно, используя величину молярной массы, рассчитать массу МnO2:

Для решения следует использовать закон объёмных отношений газов:

“Объёмы газов, участвующих в химической реакции, относятся как коэффициенты в уравнении реакции”.

Использование этого закона упрощает решение расчётных задач с участием газов. Действительно, в соответствии с законом объёмных отношений, объёмы кислорода и сероводорода соотносятся как:

Отсюда объём кислорода равен:

Пример 6. Какой объём воздуха (н.у.) необходим для полного сгорания 5 л метана?

Решение. Эта задача содержит один усложняющий элемент по сравнению с предыдущей. Сначала запишем уравнение реакции:

На основании закона объёмных отношений газов можно записать, что объёмы кислорода и метана относятся как

Другими словами, объём кислорода вдвое превышает объём метана:

Но это ещё не окончательный ответ, т.к. в задаче требуется найти объём не кислорода, а воздуха. Вспомним, что кислород составляет примерно 1 /5 часть воздуха. Следовательно объём воздуха, необходимого для сжигания метана, будет в 5 раз больше, чем объём кислорода:

Более точный ответ можно найти, если вспомнить, что воздух содержит 21% кислорода по объёму. Тогда объём воздуха будет равен:

Ответ: V(возд.) = 47,6 л (или 50 л, в зависимости от способа решения задачи).

Читайте также:
Правило безопасной работы в школьной лаборатории. Лабораторная посуда и оборудование. Разделение смесей и очистка веществ. Приготовление растворов

Пример 8. Какой объём 15%-ного раствора серной кислоты плотностью 1,1 г/мл необходим для взаимодействия с 32 г оксида железа(III)?

Решение. Как и ранее, составим уравнение реакции и прочитаем его:

“Один моль оксида железа взаимодействует с тре мя молями серной кислоты с образованием одного моля сульфата железа и трёх молей воды”.

В первом действии найдём количество вещества оксида железа:

Из уравнения реакции следует, что количество вещества серной кислоты (коэффициент 3) втрое больше количества вещества оксида железа(III) (коэффициент 1):

Следовательно, масса серной кислоты составит:

Мы нашли массу серной кислоты, но в задаче использован раствор её. Массу раствора можно найти из выражения для массовой доли растворённого вещества:

Зная массу раствора серной кислоты и его плотность, можно рассчитать объём раствора:

В кратком виде решение этой задачи можно записать так:

В заключение этого раздела приведём ещё раз формулы, необходимые при решении задач.

n(Х) — количество вещества X,

m(Х) — масса вещества X,

М(Х) — молярная масса вещества X,

V(X) — объём газа X,

Vm — молярный объём газа,

ω(X) — массовая доля вещества X,

m(p-pa X) — масса раствора вещества X.

Дайте полный развёрнутый ответ на задание части 2.

1. К 200 г раствора серной кислоты с массовой долей 12,25% прилили избыток раствора нитрата бария. Определите массу выпавшего осадка.

2. Рассчитайте массу осадка, который выпадет при взаимодействии избытка карбоната калия с 17,4 г раствора нитрата бария с массовой долей последнего 15%.

3. В избытке соляной кислоты растворили 1,506 г руды, содержащей 77% карбоната железа(II). Определите объём углекислого газа, выделившегося при этом.

4. При взаимодействии 24 г руды, содержащей карбонат железа(II), с избытком соляной кислоты выделилось 4,48 л углекислого газа. Определите массовую долю карбоната железа в руде.

5. При взаимодействии избытка раствора карбоната калия с 10%-ным раствором нитрата бария выпало 3,94 г осадка. Определите массу взятого для опыта раствора нитрата бария.

6. При растворении в избытке разбавленной серной кислоты цинка, содержащего 4,5% нерастворимых примесей, выделилось 2,24 л (н.у.) водорода. Определите массу растворённого металла.

7. При растворении 10 г технического цинка в избытке разбавленной соляной кислоты выделилось 3,1 л (н.у.) водорода. Определите массовую долю примесей в этом образце цинка.

8. Рассчитайте массу осадка, который выпадет при сливании 500 г 2%-ного раствора иодида калия с избытком раствора нитрата свинца(II).

9. При растворении 160 г известняка в избытке азотной кислоты выделилось 34,27 л (н.у.) углекислого газа. Определите массовую долю примесей в данном образце известняка.

10. При взаимодействии 150 г раствора нитрата свинца(II) с небольшим избытком раствора иодида калия выпало 10,45 г осадка. Рассчитайте массовую долю нитрата свинца(II) в исходном растворе.

11. Какая масса соли образуется при взаимодействии 0,5 моль гидроксида кальция с избытком серной кислоты?

12. Какая масса серной кислоты потребуется для полного растворения 36 г магния?

13. Какой объём газа выделится при взаимодействии 128 г цинка с избытком раствора соляной кислоты?

14. Какой объём газа выделится при взаимодействии 25 г карбоната кальция с избытком раствора азотной кислоты?

15. Какая масса оксида меди(II) прореагировала с серной кислотой, если в результате реакции образовалась соль массой 20 г?

16. Какая масса оксида магния прореагировала с избытком соляной кислоты, если в результате реакции образовалась соль массой 47,5 г?

Читайте также:
Вычисление массовой доли химического элемента в веществе

17. Какое количество вещества сульфата бария образуется при реакции 52 г хлорида бария с избытком серной кислоты?

18. Какое количество вещества хлорида серебра образуется при реакции 17 г нитрата серебра с избытком соляной кислоты?

19. Вычислите массу сульфата калия, образовавшегося при добавлении 65,3 г 15%-ного раствора серной кислоты к избытку раствора гидроксида калия.

20. Вычислите массу 20%-ного раствора азотной кислоты, который необходим для нейтрализации раствора, содержащего 80 г гидроксида натрия.

21. Вычислите массу осадка, образовавшегося при сливании 100 г 15%-ного раствора сульфата калия и 80 г 5%-ного раствора нитрата бария.

Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.

Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.

Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.

Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.

© 2014-2021 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.

Расчет массы или объёма по известному количеству, массе, объёму одного из участников реакции

Основой для проведения расчетов является закон сохранения массы. Отсюда следует, что для любой реакции массы реагентов и продуктов относятся между собой как молярные массы веществ, умноженные на коэффициенты. При решении следует действовать по алгоритму:

Составление уравнения и расстановка коэффициентов. Определение молярной массы (численно совпадает с молекулярной) и количество известных и определяемых веществ. Над формулами в уравнении записать известные величины и Х, над определяемым веществом. Под формулами записать молярную массу или молярный объем (22,4 л), в зависимости от данных записанных вверху. По уравнению составляем пропорцию: верх/низ=верх/низ. При этом в каждом столбце единицы размерности должны быть одинаковыми: под массой молярная масса, под объёмом молярный объем с учетом коэффициентов.

Пример: Какую массу оксида кальция и объем углекислого газа можно получить при разложении карбоната кальция массой 500г?

Решение: Составить уравнение: СаСО3=СаО+СО2

Под формулами записать М, п, V, над формулами данные по задаче

СаСО3 = СаО + СО2

100г/моль 56г/моль 22,4 л

1моль 1 моль 1моль

1 способ. Найти Х и У по уравнению, составляя пропорции:

500/100 = х/56, отсюда х = 500*56/100 х = 280г

500/100 = у/22,4, отсюда у = 500*22,4/100 у = 112л

2 способ. Найти х и у по уравнению через количества вещества:

п(СаСО3)= m/М п=500/100=5моль

по уравнению п(СаСО3)= п(СаО)= п (СО2), определяется по коэффициентам в уравнении. Отсюда

m(СаО)=п*М=5*56=280г, V(СО2)=п* Vm= 5*22,4=112л

Расчет массы, объема, количества продуктов реакции, если известны данные сразу на два реагента (задачи на избыток и недостаток).

При решении данного типа задач следует действовать по алгоритму 1(см. выше), но вначале необходимо определить какой из реагентов дан в избытке. Для этого необходимо определить п реагентов, расчет продукта ведется по недостатку, т. к это вещество прореагирует полностью. Если же по задаче известны величины п, то для определения избытка и недостатка проводится расчет: количество по условию разделить на коэффициент этого вещества в уравнении.

Пример: Чему равна масса осадка, выделившегося при взаимодействии 0,2 моль нитрата серебра и 0,8 моль хлорида кальция.

Читайте также:
Строение атома. Строение электронных оболочек атомов первых 20 элементов Периодической системы Д.И. Менделеева

Решение: Составить и оформить уравнение:

0,2 моль 0,8 моль Хг

2AgNO3 + CaCl2 = Ca(NO3)2 + 2AgCl

170г/моль 111 143,5

2 моль 1 моль 2 моль

Т. к. даны количества вещества, то находим избыток и недостаток по формуле=п/коэффициент, следовательно AgNO3=0,2/2=0,1 CaCl2=0,8/1=0,8. Отсюда видно, что в недостатке нитрат серебра, поэтому находим Х по недостатку. Решать можно по пропорции, либо через количества вещества. 0,2/170*2=х/143,5*2 х=0,2*143,5*2/170*2 х=14,35г либо

п (AgNO3)= п (AgCl)=0,1 моль (рассчитали выше), следовательно m(AgCl)=0,1*143,5=14,35г

Расчет по уравнению, если исходное вещество содержит примеси.

При решении данного типа задач вначале производят расчет чистого вещества без примесей, т. к. только такие данные можно подставлять в уравнение. Расчет чистого вещества проводится по формуле массовой доли: m(ч. в.)= m(образца)*ᴡ(в-ва), если ᴡ дана в %, то необходимо еще разделить на 100%. Далее решается по алгоритму (см. выше).

Пример: Какой объём углекислого газа можно получить из 800г угля, содержащего в своем составе 10% негорючих примесей?

Решение: % содержания чистого углерода составляет 100%-10%=90%( или 0,9), следовательно m(С)= m(образца)*ᴡ(в-ва)=800*0,9=720г

Составляем и оформляем уравнение:

Расчет по уравнению с использованием величины практического выхода.

Выход химической реакции (ŋ) – это отношение практического количества вещества от теоретически возможного (т. е.найденного по уравнению), находится по формуле: ŋ= m(пр) /m(теор), при необходимости можно выразить в %, если помножить на 100%.

Пример 1: Какую массу сернистого газа можно получить при сжигании в избытке кислорода 16г серы, если выход продукта составляет 90% (0,9).

Решение: Составляем и оформляем уравнение:

Находим х по уравнению (теоретический выход): х=16*64/32=32г

Определяем ŋ по формуле: ŋ= m(пр) /m(теор), следовательно m(пр)= m(теор)*ŋ=32*0,9=28,8г

Пример 2: Какая масса нитрата калия потребуется для получения 22,4 л кислорода, если выход продукта составляет 80% от теоретически возможного.

Решение: Определить V(О2) теоретический, т. к. данные по задаче составляют всего 80% (0,8), а в уравнение можно подставлять только теоретический выход. Расчет по формуле: V(теор)=V(пр)/ŋ=22,4/0,8=28л

Составляем и оформляем уравнение:

2KNO3 = 2KNO2 + O2

2*101г/моль 22,4 л

Составляя пропорцию, выражаем х=2*101*28/22,4=252,5г

Запомни: единицы измерения должны быть соразмерны

грамм моль литр

Прокаливанием 192 грамм карбоната аммония получена смесь двух газов и вода. Определите суммарный объем (л) этой смеси. В избыток воды внесли 3,75 моль оксида фосфора (V). Определите массу продукта реакции. При сплавлении диоксида кремния с гидроксидом натрия получено 3 моль силиката натрия. Определите массу щелочи, необходимой для этой реакции. Рассчитайте объем бензола с плотностью 0,879г/мл, который получен из 33,6 л этина. Смесь алюминия и меди общей массой 9г ввели в раствор соляной кислоты. По окончании реакции был получен газ объемом 5,6 л. Определите массовую долю (%) меди в исходной смеси. Титановая руда массой 40кг, содержащая 93% диоксида титана, восстанавливается гидридом кальция. Был получен металл, оксид кальция и водород. Рассчитайте объем полученного газа (м3). Смешали горячие растворы, содержащие по 33 г хлорида алюминия и сульфида калия. Установите массу полученного осадка. Установите массу технического алюминия (степень чистоты 98%), требуемую для получения 64,22 кг хрома из оксида хрома (ІІІ). Смешали 20г уксусной кислоты и 8,4 пищевой соды. Определите объем выделившегося газа. К 285 г нитрата натрия, содержащего примесь хлорид магния, добавили раствор избытка нитрата серебра. Выпал осадок массой86,1 г. Вычислите степень чистоты (%) нитрата натрия.

Читайте также:
Реакции ионного обмена и условия их осуществления

Решение задач по химии

В этой статье мы коснемся нескольких краеугольных понятий в химии, без которых совершенно невозможно решение задач. Старайтесь понять смысл физических величин, чтобы усвоить эту тему.

Я постараюсь приводить как можно больше примеров по ходу этой статьи, в ходе изучения вы увидите множество примеров по данной теме.

Относительная атомная масса – Ar

Представляет собой массу атома, выраженную в атомных единицах массы. Относительные атомные массы указаны в периодической таблице Д.И. Менделеева. Так, один атом водорода имеет атомную массу = 1, кислород = 16, кальций = 40.

Относительная молекулярная масса – Mr

Относительная молекулярная масса складывается из суммы относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав вещества. В качестве примера найдем относительные молекулярные массы кислорода, воды, перманганата калия и медного купороса:

Моль и число Авогадро

Моль – единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа 12 C, т.е. 6 × 10 23 .

Число Авогадро (постоянная Авогадро, NA) – число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.

Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль – международная единица количества вещества, которая показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества. Один моль любого вещества содержит 6.02 × 10 23 атомов/молекул/ионов – вот самое важное, что сейчас нужно понять.

Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии обозначается N, ν (по греч. читается “ню”).

Рассчитаем по формуле: ν = N/NA количество вещества 3.01 × 10 23 молекул воды и 12.04 × 10 23 атомов углерода.

Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.

Молярная масса – M

Молярная масса – масса одного моля вещества, выражается в “г/моль” (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее относительной молекулярной массой.

Рассчитаем молярные массы CaCO3, HCl и N2

M (HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

M (N2) = Ar(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль

Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали молярные массы – массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.

Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 10 23 молекул), молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 10 23 молекул N2 весят 28 грамм, а такое же количество молекул HCl – 36.5 грамм.

Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково – 6.02 × 10 23 , в их состав входят разные атомы, поэтому и массы получаются разные.

Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции. Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N2, 50 грамм CaCO3, 109.5 грамм HCl. Их молярные массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.

Читайте также:
Окислительно-восстановительные реакции. Окислитель и восстановитель

ν (CaCO3) = m(CaCO3) : M(CaCO3) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль

ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль

Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.

Предположим нам дали 15.05 × 10 23 молекул азота, 3.01 × 10 23 молекул CaCO3 и 18.06 × 10 23 молекул HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать моль и число Авогадро.

Теперь вы всесторонне посвящены в тему. Надеюсь, что вы поняли, как связаны молярная масса, число Авогадро и количество вещества. Практика – лучший учитель. Найдите самостоятельно подобные значения для оставшихся CaCO3 и HCl.

Молярный объем

Молярный объем – объем, занимаемый одним молем вещества. Примерно одинаков для всех газов при стандартной температуре и давлении составляет 22.4 л/моль. Он обозначается как – VM.

Подключим к нашей системе еще одно понятие. Предлагаю найти количество вещества, количество молекул и массу газа объемом 33.6 литра. Поскольку показательно молярного объема при н.у. – константа (22.4 л/моль), то совершенно неважно, какой газ мы возьмем: хлор, азот или сероводород.

Запомните, что 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Итак, приступим к решению задачи. Поскольку какой-то газ все же надо выбрать, выберем хлор – Cl2.

Моль (количество вещества) – самое гибкое из всех понятий в химии. Количество вещества позволяет вам перейти и к числу Авогадро, и к массе, и к объему. Если вы усвоили это, то главная задача данной статьи – выполнена :)

Относительная плотность и газы – D

Относительной плотностью газа называют отношение молярных масс (плотностей) двух газов. Она показывает, во сколько раз одно вещество легче/тяжелее другого. D = M (1 вещества) / M (2 вещества).

В задачах бывает дано неизвестное вещество, однако известна его плотность по водороду, азоту, кислороду или воздуху. Для того чтобы найти молярную массу вещества, следует умножить значение плотности на молярную массу газа, по которому дана плотность.

Запомните, что молярная масса воздуха = 29 г/моль. Лучше объяснить, что такое плотность и с чем ее едят на примере. Нам нужно найти молярную массу неизвестного вещества, плотность которого по воздуху 2.5

Предлагаю самостоятельно решить следующую задачку (ниже вы найдете решение): “Плотность неизвестного вещества по кислороду 3.5, найдите молярную массу неизвестного вещества”

Относительная плотность и водный раствор – ρ

Пишу об этом из-за исключительной важности в решении сложных задач, высокого уровня, где особенно часто упоминается плотность. Обозначается греческой буквой ρ.

Плотность является отражением зависимости массы от вещества, равна отношению массы вещества к единице его объема. Единицы измерения плотности: г/мл, г/см 3 , кг/м 3 и т.д.

Для примера решим задачку. Объем серной кислоты составляет 200 мл, плотность 1.34 г/мл. Найдите массу раствора. Чтобы не запутаться в единицах измерения поступайте с ними как с самыми обычными числами: сокращайте при делении и умножении – так вы точно не запутаетесь.

Иногда перед вами может стоять обратная задача, когда известна масса раствора, плотность и вы должны найти объем. Опять-таки, если вы будете следовать моему правилу и относится к обозначенным условным единицам “как к числам”, то не запутаетесь.

Читайте также:
Катионы и анионы. Электролитическая диссоциация кислот, щелочей и солей (средних)

В ходе ваших действий “грамм” и “грамм” должны сократиться, а значит, в таком случае мы будем делить массу на плотность. В противном случае вы бы получили граммы в квадрате :)

К примеру, даны масса раствора HCl – 150 грамм и плотность 1.76 г/мл. Нужно найти объем раствора.

Массовая доля – ω

Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Важно заметить, что в понятие раствора входит как растворитель, так и само растворенное вещество.

Массовая доля вычисляется по формуле ω (вещества) = m (вещества) / m (раствора). Полученное число будет показывать массовую долю в долях от единицы, если хотите получить в процентах – его нужно умножить на 100%. Продемонстрирую это на примере.

Решим несколько иную задачу и найдем массу чистой уксусной кислоты в широко известной уксусной эссенции.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

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.

Подготовка к ОГЭ по химии. Решение задач

Содержимое разработки

Подготовка к ОГЭ по химии

Решение задач на вычисление количества вещества, массы или объема вещества по количеству вещества, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции. Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе

  • Вычислять массовую или объемную долю растворенного вещества в растворе. Количество вещества, массу или объем вещества по количеству вещества, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции.

1. Мел, мрамор, известняк (карбонат кальция) – СаСО3 ;

2. Известковая вода, известковое молоко (гидроксид кальция) – Са(ОН)2 ;

3. Едкое кали – КОН , едкий натр – NaOH ;

4. Известь негашеная – СаО ;

5. Бертолетова соль (хлорат калия) – КСlО3 ;

6. Сода – NaHCO3 ;

7. Медный купорос – СuSO4•5Н2О ;

8. Навеска – порция вещества.

  • Средние, нормальные соли – продукт полного замещения атомов водорода в кислоте на металл :
  • СаСО3, СuSO4, КСlО3, Na2СО3
  • Кислые соли – продукт неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл :
  • Са(НСО3)2, NaHSO4, NaНСО3, (СuOH)2CO3

  • n=m/M; m=n•M; M=Mr; M=г/моль
  • n=V/Vm; V=n•Vm; Vm=22,4 л/моль
  • n=N/Na; Na – постоянная Авогадро
  • Иногда в задачах вместо массы вещества указаны масса, объем раствора и массовая или объемная доли растворённого вещества. Следовательно, необходимо найти массу или объем растворённого вещества прежде, чем находить его количество:
  • w=m(в)/m(р); m(в)=w•m(р); mp=mв/w
  • φ=V(в)/V(р); V(в)= φ•V(в)
  • Если в задаче вместо массы раствора известен его объём и плотность, то для нахождения массы раствора необходимо воспользоваться формулой:
  • m (р) = V (р) • p (р)
  • p=m/V; p – плотность, p=г/мл

При решении задач соблюдается алгоритм

  • 1. Прочитайте внимательно текст задачи.
  • 2. Составьте уравнение реакции.
  • 3. Подчеркните формулы веществ, о которых идет речь в условии задачи, укажите мольные отношения.
  • 4. Оформите условие задачи. Выпишите числовые данные с указанием соответствующих величин (масса, объём, количество вещества и т.п.).
  • 5. Найдите молярные массы веществ .
  • 6. Выразите количество вещества, для которого имеются числовые данные в задаче, используя необходимые формулы, связывающие количество вещества с массой, объёмом или числом частиц вещества
  • 7. Используя стехиометрические коэффициенты уравнения реакции, выразите количество искомого вещества через количество известного вещества.
  • 8. Найдите искомую величину, используя полученное количество вещества.
  • 9. Запишите полученный ответ.
Читайте также:
Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

  • Для выполнения расчётов по уравнениям химических реакций необходимо учитывать коэффициенты, стоящие перед формулами реагентов и продуктов реакции, т.к. они связаны с количествами реагирующих веществ:
  • отношение количества вещества к коэффициенту перед его формулой в уравнении химической реакции одинаково для всех участников реакции.Объём любого газа пропорционален количеству вещества, т.е. коэффициенты в уравнении реакции показывают соотношения объёмов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

Типичные ошибки при решении задач

  • 1. Невнимательно читают условие задачи.
  • 2. При нахождении количества вещества делят не массу чистого вещества, а массу раствора или объем раствора вещества на его молярную массу.
  • 3. При определении количества исходного вещества или продукта реакции не обращают внимания на коэффициенты в уравнении, т.е. количественные отношения.

  • При растворении 180 г известняка в избытке азотной кислоты выделилось 34,27 л (н. у.) углекислого газа. Определите массовую долю карбоната кальция в данном образце известняка.
  • 1. Читаем внимательно условие задачи.
  • 2. Cоставляем уравнение реакции, расставляем коэффициенты, подчеркиваем формулы веществ, о которых идет речь в условии, определяем мольные отношения :
  • СаСО3 + 2НNO3 → Ca( NO3)2 + H2O + CO2

1 моль 1 моль

m( известняка )=180г

Решение :

СаСО3 + 2НNO3 → Ca( NO3)2 + H2O + CO2

1 моль 1 моль

1.Определяем количество вещества СО2 и CaCО3 :

Вычисление количества вещества, массы или объема вещества по количеству веществ, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции

При растворении железа в горячей концентрированной азотной кислоте выделилось 16,8 л (н. у.) оксида азота(IV). Сколько граммов железа израсходовано? Ответ округлите до ближайшего целого числа.

При электролизе раствора нитрата серебра на аноде выделилось 1,12 л (н. у.) кислорода. Сколько граммов металла выделилось на катоде? Ответ запишите с точностью до десятых.

Из пропорции получаем:

Для растворения образца меди потребовалось 44,1 г азотной кислоты. Сколько литров оксида азота(IV) (н. у.) при этом образовалось? Ответ представьте с точностью до сотых.

1. Составим уравнение реакции:

2. Найдём объём оксида азота(IV):

Вычислите объем продукта, полученный при взаимодействии соляной кислоты с 30 г сульфида алюминия. (Запишите число с точностью до сотых.)

1. Запишем уравнение реакции:

2. Найдём объём сероводорода:

В реакторе постоянного объёма смешали метан и пары воды. Через некоторое время установилось равновесие:

(Другие процессы в системе не протекают.)

Используя данные, приведённые в таблице, определите равновесную концентрацию и исходную концентрацию паров воды

Вещество
Исходная концентрация (моль/л) 0,2
Равновесная концентрация (моль/л) 0,04 0,3

Выберите из списка номера правильных ответов.

Запишите выбранные номера в таблицу под соответствующими буквами

Так как объем системы постоянен (по условию), то количества веществ в системе пропорциональны их концентрациям. Согласно уравнению обратимой реакции:

для образования 3 моль водорода затрачивается 1 моль воды, также образуется 1 моль оксида углерода(II). Отсюда следует, что на образование 0,3 моль водорода потребовалось 0,1 моль воды и при этом образуется 0,1 моль оксида углерода(II) (по закону эквивалентов).

Исходная концентрация определяется как сумма прореагировавшего количества вещества и равновесного (на единицу объема). Исходная концентрация будет равна

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: