Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Краткий конспект лекций по дисциплине:
Методика решения задач по химии
Формулы по химии
I. Масса
m=m0·N ; m=ρ·V ; m=M·n
II. Объем
V=Vm·n ; V=
III. Число молекул
N=NA·n
IV. Количество вещества
n =; n=V/VM ; n=N/NA
V. Молярная масса
M=m0·NA ; M = ; M=Dy(x)·M(y) ; Mгаза =газа·VM
VI. Плотность
ρ=; ρгаза=M/Vm
VII. Относительная плотность газа Х по газу Y
Dy(x) =;
VIII. Массовая доля
а) элемента ω =
б) растворенного вещества
ω=
в) вещества в смеси
ω =
IX. Молярная концентрация
C =
X. Выход продукта реакции
η =; η =; η =
XI. Скорость реакции.
=k[A]n[B]m, где n и m – коэффициенты уравнения.
=V1·γ∆t/10
Алгоритм решения задач. Основные физические величины.
Чтобы решить химическую задачу рекомендуется следующий порядок действий.
Изучите внимательно условия задачи: определите, с какими величинами предстоит проводить вычисления, обозначьте их буквами, установите единицы их измерения, числовые значения, определите, какая величина является искомой. Запишите данные задачи в виде кратких условий.
Если в условиях задачи идет речь о взаимодействии веществ, запишите уравнение реакции (реакций) и уравняйте его (их) коэффициентами.
Выясните количественные соотношения между данными задачи и искомой величиной. Для этого расчлените свои действия на этапы, начав с вопроса задачи, выяснения закономерности, с помощью которой можно определить искомую величину на последнем этапе вычислений. Если в исходных данных не хватает каких-либо величин, подумайте, как их можно вычислить, т.е. определите предварительные этапы расчета. Этих этапов может быть несколько.
Определите последовательность всех этапов решения задачи, запишите необходимые формулы расчетов.
Подставьте соответствующие числовые значения величин, проверьте их размерности, произведите вычисления.
Алгоритм - конечная последовательность точно сформулированных правил решения типовых задач.
Алгоритмы способствуют лучшему запоминанию и систематизации информации, развивают химический интеллект, «машинное» и творческое мышление при решении сложных задач.
Когда в основе алгоритмов лежит метод пропорции, для наглядности последний сопровождается химическими уравнениями, схемами реакций, графическим решением, что помогает лучше понимать задание.
При объяснении решений задач используются алгоритмы, что очень важно и для письменного экзамена по химии.
Помните! Задачи решают в единой системе измерения.
Алгоритм 1
Вычисление относительной плотности газа по другому газу.
Пример. Вычислите плотность кислорода: а) по водороду; б) по воздуху.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
Найдем относительные молекулярные массы газов, о которых говорится в условии задачи |
Mr(02)=32 Mr(Н2)=2 Mr(возд.)=29 (условно) |
|
Относительная плотность газа X по газу Y равна отношению относительной молекулярной массы X к относительной молекулярной массе Y Вычислим это отношение |
= 32/2=16 Dвозд(02)=32/29=1,103 |
|
Запишем ответ |
Ответ: =16; Dвозд (О2)=1,103 |
Примечание. Понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух - это не индивидуальное вещество, а смесь газов.
Алгоритм 2.
Нахождение простейшей формулы вещества.
Пример: Соединение содержит 36,5% натрия, 25,4% серы и 38,1% кислорода. Определить формулу вещества.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем атомные массы элементов, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: ω(Na)=36,5% ω(S)=25,4% ω(O)=38,1% ------------------- NaxSyOz - ? Ar(Na)=23 Ar(S)=32 Ar(O)=16 |
|
Разделим массовую долю каждого элемента на его атомную массу |
x:y:z = x:y:z = 1,587:0,793:2,381 |
|
Разделим полученные величины на наименьшую. Полученные числа – индексы элементов в формуле соединения. |
x:y:z= x:y:z=2:1:3, следовательно формула соответствует Na2SO3 |
|
Запишем ответ |
Ответ: Na2SO3 |
Алгоритм 3.
Нахождение простейшей формулы органического вещества.
Пример: Вещество содержит 37.5 % С, 12.5 % Н и 50 % О. Определите формулу вещества, если плотность его паров по азоту при н.у. равна 1,143
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем атомные массы элементов и молярные массы соединений, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: ω(C)=37,5% ω (H)=12,5% ω (O)=50% = 1,143 _________ CxHyOz -? Ar(C)=12 Ar(H)=1 Ar(O)=16 M(N2)=28 |
|
Найдем молярную массу вещества по формуле M=Dy(x)·M(y) |
M(CxHyOz)=1,143·28=32г/моль |
|
Найдем массу углерода |
m(C)= m(C)==12г/моль |
|
Найдем число атомов углерода, разделив массу углерода на относительную атомную массу углерода |
n(C)= =1моль |
|
Аналогично найдем массу и число атомов водорода |
m(H)= = 4 г/моль n(H)= =4 |
|
Аналогично найдем массу и число атомов кислорода |
m(O)= =16г/моль n(O)= =1 Таким образом, формула вещества CH4O или СH3OH |
|
Запишем ответ |
Ответ: СH3OH |
Алгоритм 4.
Нахождение формулы вещества по результатам сгорания.
Пример: При сжигании 5 г вещества получено 14,26 г СО2, 3,33 г Н2О. Определите формулу вещества, если плотность его паров по кислороду равна 3,375 при н.у.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы соединений, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(вещества)=5г m(CO2)=14,26г m(H2O)=3,33г =3,375 --------------------------- Формула вещества-? M(CO2)=44г/моль M(H2O)=18г/моль M(O2)=32г/моль |
|
Найдем молярную массу вещества по формуле M=Dy(x)·M(y) |
M(вва)=3,375·32г/моль=108г/моль |
|
Найдем количество вещества искомого вещества |
n = =0,0463моль |
|
Найдем количество вещества углекислого газа. Количества вещества углерода численно равно найденному значению |
n(CO2)= = 0,324моль, n(C)=0,324 моль |
|
Найдем количество вещества воды. Количество вещества атомов водорода равно найденному значению, умноженному на 2 |
n(H2O) = = 0,185моль n(H)=2·0,185моль=0,37моль |
|
Найдем соотношение углерода и водорода. Найденные числа разделим на количество вещества искомого вещества |
x:y=0,324:0,37 x:y= x:y=7:8, поэтому C7H8 |
|
Найдем молекулярную массу вещества с найденной формулой. Разница между истинной молекулярной массой и рассчитанной – масса кислорода. Найдем число атомов кислорода. |
M(C7H8)=7·12+8·1=92г/моль m(O)=108г/моль-92г/моль=16г/моль n(О)= = 1, таким образом, формула вещества C7H8О или С6Н5-СН2-ОН |
|
Запишем ответ |
Ответ: С6Н5-СН2-ОН |
Алгоритм 5
Вычисление массовой доли вещества в растворе
Пример. При выпаривании раствора массой 500 г образовалось 25 г кристаллической соли хлорида натрия. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи |
Дано: mр.ра(NaCl)=500г mв.ва(NaCl)=25г ------------- ω(NaCl) = ? |
|
Запишем формулу для расчета массовой доли вещества в растворе |
Решение: ω = |
|
Подставим цифровые значения в эту формулу и произведем расчет |
ω (NaCl)= = 0.05 |
|
Выразим массовую долю растворенного вещества в процентах. Для перехода от десятичной дроби к процентам умножим десятичную дробь на 100, перенеся запятую на два знака вправо |
0,05·100% = 5% ω(NaCl) = 5 % |
|
Запишем ответ |
Ответ: ω(NaCl)= 0,05, или 5% |
Алгоритм 6
Вычисление массы вещества в растворе по массе раствора
и массовой доле растворенного вещества
Пример. Вычислите массу гидроксида натрия, необходимого для приготовления 400 г 20%-го раствора гидроксида натрия.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи. Выразим массовую долю вещества с помощью десятичной дроби (для этого значение массовой доли, выраженной в процентах, поделим на 100, перенеся запятую на два знака влево) |
Дано: mр.ра(NaOH)=400г ω (NaOH)=20%, или 0,2 ------------------- mв-ва(NaOH)=?г |
|
Запишем формулу для расчета массовой доли вещества в растворе |
Решение: ω = |
|
Преобразуем данную формулу для расчета массы вещества |
mв-ва=mр-ра· ω |
|
Подставим цифровые данные в эту формулу и произведем расчет |
mв.ва(NаОН)=400г·0,2=80 г |
|
Запишем ответ |
Ответ: mв.ва(NаОН)=80 г |
Алгоритм 7.
Насыщенные растворы
Решить пропорцию относительно х.
Записать ответ. При решении обратных задач составляется такая же схема.
Для газов растворимость понижается при нагревании.
Растворимость (коэффициент растворимости Kраств) – количество вещества (в г), которое может раствориться в 100 г растворителя при определенной температуре, образуя насыщенный раствор.
Пример 1. Коэффициент растворимости соли при температуре 50 °С равен 40 г, при температуре 10 °С составляет 15 г. Определите массу осадка, полученного при охлаждении насыщенного при температуре 50 °С раствора массой 70 г до температуры 10 °С.
а) п. 1.
Дано:
Kраств(соли) при t = 50 °С – 40 г,
Kраств(соли) при t = 10 °С – 15 г,
m(насыщ. р-ра) при t = 50 °С – 70 г.
Найти: m(осадка) при 10 °С – ?
б) п. 2.
в) п. 3.
Ответ. m(осадка) при охлаждении равна 12,5 г.
Пример 2. При н. у. в воде массой 100 г растворяется хлороводород объемом 50,5 л. При температуре 50 °С и нормальном давлении коэффициент растворимости хлороводорода равен 59,6 г. Насыщенный при температуре 0 °С раствор HCl массой 40 г нагрели до температуры 50 °С. Определите массу полученного раствора.
а) п. 1.
Дано:
V(HCl) = 50,5 л (н. у.),
Kраств(HCl) = 59,6 г (50 °С, 1 атм),
m(насыщ. р-ра) = 40 г (0 °С).
Найти: m(р-ра HCl) – ?
б) п. 2.
в) п. 3.
5 г HCl улетучится при нагревании.
Ответ. m(полученного р-ра HCl) = 40 – 5 = 35 г.
Пример 3. В воде массой 100 г растворяется при температуре 30 °С бромид аммония массой 81,8 г. При охлаждении насыщенного при температуре 30 °С раствора NH4Br массой 300 г до температуры 0 °С выпадает в осадок соль массой 36,8 г. Определите, какая масса бромида аммония может быть растворена в воде массой 100 г при t = 0 °С.
а) п. 1.
Дано:
Kраств = 81,8 г (30 °С),
m(насыщ. р-ра) = 300 г (30 °С),
m(осадка) = 36,8 г (0 °С).
Найти: K'раств(0 °С) – ?
б) п. 2.
Ответ. K'раств(0 °С) = 59,5 г.
Алгоритм 8
Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества,
участвующего в реакции
Пример. Вычислите массу кислорода, выделившегося в результате разложения порции воды массой 9 г.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(Н20) = 9г |
|
m(О2) = ? г М(Н2О) = 18 г/моль М(О2) = 32 г/моль |
|
|
Найдем количество вещества, масса которого дана в условии задачи |
Решение: |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
2Н2О = 2Н2↑+ О2↑ |
|
Над формулой в уравнении реакции запишем найденное значение количества вещества, а под формулами веществ - стехиометрические соотношения, отображаемые химическим уравнением |
0,5 моль х моль 2Н2О = 2Н2 + О2 2 моль 1 моль |
|
Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти. Для этого составляем пропорцию |
=, откуда х = 0,25 моль. Следовательно, n(O2) = 0,25 моль |
|
Найдем массу вещества, которую требуется вычислить |
m(O2)= n(O2) ·M(O2) m(O2) = 0,25 моль·32 г/моль = 8г |
|
Запишем ответ |
Ответ: m(О2) = 8г |
Алгоритм 9
Вычисление объема вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции
Пример. Вычислите объем кислорода (н. у.), выделившегося в результате разложения порции воды массой 9 г.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярную массу вещества, масса которого дана в условии задачи, приведем молярный объем газов |
Дано: m(Н2О)=9г ------------------ V(02)=?л(н.у.) М(Н2О)=18 г/моль Vm = 22,4 л/моль |
|
Найдем количество вещества, масса которого дана в условии задачи |
Решение: |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
2Н2О = 2Н2 + О2 |
|
Над формулой в уравнении реакции запишем найденное значение количества вещества, а под формулами веществ — стехиометрические соотношения, отображаемые химическим уравнением |
0,5 моль х моль 2Н2О = 2Н2 + О2 2 моль 1 моль |
|
Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти. Для этого составим пропорцию |
, откуда х = 0,25 моль. Следовательно, n(O2) = 0,25моль |
|
Найдем объем вещества, который требуется вычислить |
V(02)=n(02) ·Vm V(O2)=0,25моль·22,4л/моль=5,6л (н. у.) |
|
Запишем ответ |
Ответ: V(O2)=5,6 л (н. у.) |
Алгоритм 10
Расчет по химическому уравнению объемных отношений газов
Пример. Вычислите объем кислорода, необходимого для сжигания порции ацетилена объемом 50 л.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи |
Дано: V(С2Н2)=50 л ---------- V(02)=? л |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
Решение: 2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О |
|
Над формулами веществ запишем данные об объемах газообразных веществ, известные из условия задачи, а под формулами -стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции, которые для газов, согласно закону Авогадро, равны их объемным отношениям |
50л х л 2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О 2 моль 5 моль |
|
Вычислим объем вещества, который требуется найти. Для этого составим пропорцию |
, откуда х = 125 л Следовательно, V(О2)=125л |
|
Запишем ответ |
Ответ: V(O2) = 125 л |
Примечание. Необходимо заметить, что ответ является правильным, если объемы газообразных веществ рассчитаны в одних и тех же условиях.
Алгоритм 11
Расчеты по термохимическим уравнениям.
Вычисление количества теплоты по известной массе вещества
Пример. По термохимическому уравнению 2Сu + О2 = 2СuО + 310 кДж
вычислите количество теплоты, выделяющейся в результате окисления порции массой 16 г.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярную массу вещества, о котором идет речь в условии задачи |
Дано: mСu)=16г Qреакции=310кДж ______________ q=? M(Cu)=64 г/моль |
|
Найдем количество вещества, масса которого дана в условии задачи |
Решение: n =; n(Cu)=16г:64г/моль=0,25 моль |
|
Запишем термохимическое уравнение реакции |
2Сu+О2=2СuО+310кДж |
|
Над формулами веществ надпишем сведения о количестве вещества, найденном из условия задачи, а под формулой — соотношение, отображаемое уравнением реакции |
0,25 моль х кДж 2Сu + О2 = 2СиО + 310 кДж 2 моль |
|
Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти. Для этого составим пропорцию |
0,25:2 = х:310 откуда х = 38,75. Следовательно, q=38,75 кДж |
|
Запишем ответ |
Ответ: q = 38,75 кДж |
Алгоритм 12
Расчеты по термохимическим уравнениям.
Вычисление массы вещества по известному количеству теплоты
Пример. По термохимическому уравнению С + О2 = СО2 + 412 кДж
вычислите массу сгоревшего угля, если количество теплоты, выделившееся в результате реакции, составляет 82,4 кДж.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярную массу вещества, о котором идет речь в условии задачи |
Дано: Q = 82,4 кДж Qр-ции = 412кДж ----------------- m(С) = ? г М(С) = 12 г/моль |
|
Запишем термохимическое уравнение реакции. Обозначим вопросительным знаком количество вещества, массу которого надо найти, и надпишем количество теплоты, записанное в условии задачи. Под формулой вещества обозначим молярное соотношение, вытекающее из уравнения реакции |
Решение: х моль 82,4 кДж С + О2 = СО2 + 412 кДж 1 моль |
|
Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти. Для этого составим пропорцию |
, откуда х = 0,2. Следовательно, n(С)=0,2 моль |
|
Перейдем от количества вещества к массе вещества. Для этого используем молярную массу вещества |
m=n·М m(С)=n(C)·М(С) m(C)=0,2моль·12г/моль=2,4 г |
|
Запишем ответ |
Ответ: m(С) = 2,4 г |
Алгоритм 13
Расчеты по химическим уравнениям, если одно из реагирующих
веществ дано в избытке
Пример. Смешали два раствора, содержащих соответственно 33,3 г хлорида кальция и 16,4 г фосфата натрия. Вычислите массу образовавшегося фосфата кальция.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(СаСl2)=33,3 г m(Nа3РО4)=16,4 г --------------------- m(Са3(РО4)2)=? г М(СаСl2)=111 г/моль М(Nа3РО4)=164 г/моль М(Са3РО4)2)=310 г/моль |
|
Найдем количества веществ, масса которых дана в условии задачи |
Решение: n(CaCl2)= = 0,3моль n(Na3PO4)= = 0,1моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
3СаСl2+2Nа3РО4=Са3(РО4)2↓+6NаС1 |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами — стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
0,3моль 0,1 моль ?моль 3СаСl2+2Nа3РО4=Са3(РО4)2↓+6NaCl 3моль 2моль 1моль |
|
Определим, какой из реагентов взят в избытке. Для этого сначала обозначим через а количество вещества одного из реагентов, оставив без изменений сведение о количестве вещества другого реагента |
0,3моль a моль 3СаСl2+2Nа3РО4=Са3(РО4)2↓+6NaCl 3моль 2моль 3·a=03·2 a=0,2 |
|
Распознаем, какой реагентов дан в избытке. Для этого сравним найденное значение а с количеством данного реагента по условию задачи |
Для взаимодействия с 0,3 моль CaCl2 потребуется 0,2 моль Na3PO4. По условию имеем только 0,1 моль Na3PO4, что составляет недостаток по отношению к 0,3 моль CaCl2.Следовательно, CaCl2 дан в избытке. Расчет ведем по Na3PO4. |
|
Перепишем уравнение реакций с молярным соотношением веществ, по которым ведется расчет, обозначим реагент, данный в избытке |
0,1моль х моль 3СаСl2+2Nа3РО4=Са3(РО4)2↓+6NаС1 изб. 2 моль 1 моль |
|
Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти. Для этого составим пропорцию |
откуда х=0,05моль Следовательно, n(Ca3(PO4)2)= 0,05 моль |
|
Найдем массу вещества, которую требуется вычислить |
m(Ca3(P04)2)=n(Са3(РО4)2)·М(Са3(РО4)2) m(Са3(РО4)2)=0,05моль·310г/моль =15,5 г |
|
Запишем ответ |
Ответ: m(Са3(РО4)2)=15,5г |
Алгоритм 14
Вычисление массы продукта реакции по известной массе реагента, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного
Пример. Вычислите массу оксида серы (VI), который можно получить при окислении 160 г оксида серы (IV) кислородом, если выход продукта реакции составит 90% от теоретически возможного.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(SO2)=160г η=90% ----------------- mnp(S03)=?% M(SO2)=64 г/моль M(SO3)=80 г/моль |
|
Найдем количество вещества исходного реагента |
Решение: n(SO2)= =2,5моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
2SO2+О2=2SO3 |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами — стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
2,5моль ? моль 2SO2 + O2 = 2SO3 2моль 2 моль |
|
Вычислим количество вещества образовавшегося продукта. Для этого составим пропорцию |
, откуда х = 2,5 моль. Следовательно, n(SO3)=2,5моль |
|
Найдем массу продукта реакции при 100%-м выходе продукта (теоретически возможную массу) |
m(S03)=n(S03)·M(S03) mт(SO3)=2,5моль·80г/моль=200 г |
|
Найдем массу продукта реакции с учетом выхода (практически получаемую массу). Для этого составим пропорцию и решим уравнение |
200 г SO3 составляет при вых.100% а г SO3 составляет при вых. 90 % а·100%=200·90 %, а=180г Следовательно, mnp(SO3)=180г |
|
Запишем ответ |
Ответ: mnp(SO3)=180г |
Алгоритм 15
Вычисление выхода продукта реакции по известной массе реагента и известной массе продукта реакции
Пример. При окислении 160г оксида серы (IV) кислородом удалось получить 180 г оксида серы (VI). Вычислите выход продукта реакции от теоретически возможного для условий, в которых проводилась реакция.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(SO2)=160г mnp(S03)=180г |
|
η=?% M(SO2)=64 г/моль M(SO3)=80 г/моль |
|
|
Найдем количество вещества исходного реагента |
Решение: n(SO2)= =2,5моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
2SO2 + O2 = 2SO3 |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
2,5моль ? моль 2S02 + 02 = 2S03 2моль 2 моль |
|
Вычислим количество вещества продукта реакции. Для этого составим пропорцию |
откуда х=2,5моль. Следовательно, теоретически n(SO3)=2,5моль |
|
Найдем массу продукта реакции при 100%-м выходе продукта (теоретически возможную массу) |
m(SO3)=n(S03)·M(S03) mт(SO3)=2,5моль·80г/моль=200г |
|
Найдем выход продукта реакции от теоретически возможного. Для этого составим пропорцию и решим уравнение. |
200г SO3 образуется при 100% вых. 180г SO3 образуется при а % вых. а·200=180·100%, а=90%. Следовательно, η=90%. |
|
Запишем ответ |
Ответ: η=90% |
Алгоритм 16
Вычисление массы реагента по известной массе продукта реакции, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного
Пример. Вычислите массу оксида серы (IV), который потребуется для получения 180г оксида серы (VI), если выход продукта реакции составит 90 % от теоретически возможного.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи
|
Дано: m(SO3)=180г η=90% ---------------- mnp(S02)=?г М(SО2)=64г/моль M(SO3)=80г/моль |
|
Найдем количество вещества, которое требуется получить в результате реакции |
Решение: n(SO3) ==2,25моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
2SO2 + O2 = 2SO3 |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
? моль 2,25 моль 2SO2 + О2 = 2SO3 2 моль 2 моль |
|
Вычислим количество вещества реагента. Для этого составим пропорцию |
откуда х=2,25моль. Следовательно, n(SO2)=2,25 моль |
|
Найдем массу исходного вещества при 100%-м выходе продукта (теоретически требуемую массу) |
m(SO2)= n(SO2)·M(SO2) m(SO2)=2,25моль·64г/моль=144г |
|
Найдем массу исходного вещества с учетом выхода (mnp). Для этого составим пропорцию и решим уравнение |
144г SO2 соответствует 90 % вых. а г SO2 соответствует 100 % вых. а·90%=144·100%, а=160г. Следовательно, mnp(SO2)=160г |
|
Запишем ответ |
Ответ: mnp(SO2)=160г |
Алгоритм 17
Вычисление массы продукта реакции по известной массе реагента, если в нем содержатся примеси
Пример. Вычислите массу железа, которое можно получить при восстановлении 464 г железной окалины Fe3O4 водородом, если в ней содержится 10% примесей.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: mисх(Fе304)=464г ω npим. = 10% --------------- m(Fe)= ?г M(Fe3O4)=232г/моль M(Fe)=56г/моль |
|
Вычислим массовую долю основного реагента в порции исходного вещества |
Решение: ω(Fe3O4)=100% - 10% = 90% |
|
Вычислим массу основного реагента в порции исходного вещества |
m(Fe304)=mисх(Fe304)· ω(Fe3O4) m(Fe3O4)=464г·0,9=417,6г или пропорция: 464г исх. в-ва соответствует 100% а г Fe3O4 соответствует 90%, откуда а = 417,6г |
|
Найдем количество вещества исходного реагента |
n(Fe3O4)= =1,8 моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
1,8 моль ? моль Fe3O4 + 4Н2 = 3Fe + 4Н2О 1 моль 3 моль |
|
Вычислим количество продукта реакции. Для этого составим пропорцию |
откуда х = 5,4моль. Следовательно, n(Fe)=5,4 моль |
|
Найдем массу продукта реакции |
m(Fe)=n(Fe) ·M(Fe) m(Fe)=5,4моль·56г/моль=302,4г |
|
Запишем ответ |
Ответ: m(Fe)=302,4г |
Алгоритм 18
Вычисление массовой доли примесей в исходном веществе по его массе и известной массе продукта реакции
Пример. При восстановлении порции железной окалины Fe3O4 массой 464г водородом образовалось 302,4г железа. Вычислите массовую долю Fe3O4 в данной порции железной окалины и массовую долю примесей в ней.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: mисх(Fе304)=464г m(Fe)=302,4г ----------------------- ω(Fe304)=?%; ωnpим.=?% M(Fe3O4)=232г/моль M(Fe)=56г/моль |
|
Найдем количество вещества продукта реакции |
Решение: n(Fe)= =5,4моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
Fe3O4 + 4Н2 = 3Fe + 4Н2О |
|
Над формулами веществ надпишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
? моль 5,4 моль Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O 1 моль 3 моль |
|
Вычислим количество вещества реагента. Для этого составим пропорцию |
откуда х=1,8моль. Следовательно, для чистого Fe3O4 n(Fe3O4)=1,8моль |
|
Найдем массу исходного вещества (основного реагента), вступившего в реакцию |
m(Fe304)=n(Fe304)·M(Fe304) m(Fe3O4)=1,8моль·232г/моль = 417,6г |
|
Найдем массовую долю основного реагента в порции исходного вещества. Для этого составим пропорцию и решим уравнение |
464г сост. 100% массы исх. в-ва 417,6 г сост. а % массы исх. в-ва а·464=417,6·100%, откуда а=90%. Следовательно, ω(Fe3O4)=90% |
|
Найдем массовую долю примесей в порции исходного вещества |
ωnp=100%-90%=10% |
|
Запишем ответ |
Ответ: ω(Fe3O4)=90%; ω np=10% |
Алгоритм 19
Вычисление массы исходного вещества, содержащего известную
долю примесей по известной массе продукта реакции
Пример. Вычислите массу железной окалины Fe3O4, содержащей 10% примесей, необходимой для получения 302,4г железа.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: m(Fe)=302,4 г ωnpим.=10% ---------------------- mисх(Fe304)=?г M(Fе3О4)=232г/моль M(Fe)=56г/моль |
|
Найдем количество вещества, которое требуется получить в результате реакции |
Решение: n(Fe)= =5,4моль |
|
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты |
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O |
|
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
? моль 5,4 моль Fe3O4 + 4Н2 = 3Fe + 4Н2О 1 моль 3 моль |
|
Вычислим количество вещества исходного реагента. Для этого составим пропорцию |
откуда х=1,8моль. Следовательно, n(Fe3O4)=1,8моль |
|
Найдем массу исходного вещества (основного реагента) без учета примесей |
m(Fe304)=n(Fe304)·M(Fe304) m(Fe3O4)=1,8моль·232г/моль= 417,6г |
|
Вычислим массовую долю основного реагента в порции исходного вещества |
ω(Fe3O4)=100%-10%=90%. |
|
Найдем массу исходного вещества с учетом содержания примесей. Для этого составим пропорцию и решим уравнение |
417,6г Fе3О4 соответствует 90 % а г Fе3О4 с прим. соответств. 100% а·90%=417,6·100%, а=464г Следовательно, mисх(Fе3О4)=464г |
|
Запишем ответ |
Ответ: mисх(Fе3О4)=464г |
Алгоритм 20.
Нахождение массы одного из реагирующих веществ по массе раствора другого с известной массовой долей растворенного вещества.
Пример. Какая масса оксида меди(II) провзаимодействует с 150 г 5% раствора соляной кислоты.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: mр-ра(HCl)=150г. ω(HCl)=5% m(CuO)=? M(CuO)=80г/моль M(HCl)=36,5г/моль |
|
Найдем массу растворенного вещества, содержащуюся в растворе. |
mр.в.= ωр.в.·mр-ра m(HCl)=0,05·150г=7,5г |
|
Найдем количество растворенного вещества. |
n(HCl)= = 0.205моль |
|
Напишем уравнение реакции, расставим коэффициенты. |
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O |
|
Над формулами веществ надпишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
x моль 0,205 моль CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O 1 моль 2 моль |
|
Вычислим количество вещества другого реагента. Для этого составим и решим пропорцию. |
, откуда х=0,1025моль |
|
Найдем массу другого реагента. |
m(CuO)=0,1025моль·80г/моль=8,2г |
|
Запишем ответ |
Ответ: m(CuO)=8,2г |
Алгоритм 21.
Определение массы реагирующего вещества, находящегося в растворе с известной массовой долей растворенного вещества, по массе (объему) другого реагирующего вещества (или продукта реакции).
Пример: какая масса 10% раствора серной кислоты потребуется для поглощения 11,2 л аммиака при нормальных условиях.
|
Последовательность выполнения действий |
Оформление решения задачи |
|
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи |
Дано: V(NH3)=11,2г. ω(H2SO4)=10% mр-ра(H2SO4)=? M(H2SO4)=98г/моль Vm=22,4л/моль |
|
Найдем количество вещества известного вещества. |
n(NH3)= =0,5моль |
|
Напишем уравнение реакции, расставим коэффициенты. |
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 |
|
Над формулами веществ надпишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами - стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции |
0,5моль х моль 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 2 моль 1моль |
|
Вычислим количество вещества другого реагента. Для этого составим и решим пропорцию. |
, откуда х = 0,25моль |
|
Найдем массу другого реагента. |
m(H2SO4)=0,25моль·98г/моль=25,4г |
|
Найдем массу раствора другого реагента |
mр-ра= mр-ра(H2SO4)= =245г |
|
Запишем ответ |
Ответ: mр-ра(H2SO4) = 245г |
Алгоритм 22.
Метод суммарного уравнения параллельных реакций
Алгоритм можно использовать, когда в условии задачи есть слова «такое же количество» («такая же масса»).
1. Написать, что дано и что необходимо найти.
2. Написать схемы параллельных реакций, расставить коэффициенты.
3. Написать суммарное уравнение:
– только химические формулы задействованных веществ с соответствующими коэффициентами;
– коэффициенты перед одинаковыми химическими формулами суммируются.
Пример. Некоторое количество углеводорода состава CnH2n–2 дает с избытком хлора 21,0 г тетрахлорида. То же количество углеводорода с избытком брома дает 38,8 г тетрабромида. Напишите молекулярную формулу всех его возможных изомеров.
а) п. 1.
Дано:
CnH2n–2,
M(CnH2n–2Cl4) = 21,0 г,
M(CnH2n–2Br4) = 38,8 г.
Найти: химическая формула – ?
б) п. 2.
CnH2n–2 + 2Сl2 = CnH2n–2Сl4,
CnH2n–2 + 2Br2 = CnH2n–2Br4.
в) п. 3.
Обозначим M(CnH2n–2) = Z.
Решаем полученную пропорцию:
21:(Z + 142) = 38,8:(Z + 320),
Z = 68.
Найдем индекс n:
M(CnH2n–2) = 12n + 2n – 2,
12n + 2n – 2 = 68, n = 5.
Ответ. С5Н8.
Алгоритм 23.
Расстановка коэффициентов методом полуреакций
(электронно-ионный баланс)
1. В уравнении окислительно-восстановительной реакции определить элементы, которые меняют степень окисления.
2. Составить электронно-ионный баланс с учетом среды:
– малодиссоциирующие вещества, недиссоциирующие вещества на ионы не расписывают;
– в кислой среде в реакции могут участвовать Н+ и Н2О;
– в щелочной среде – ОН– и Н2О;
– в нейтральной среде – Н2О, Н+ и ОН–.
3. Записать сокращенное ионное уравнение согласно электронно-ионному балансу:
– суммировать процессы окисления и восстановления с учетом равенства электронов в этих процессах;
– сократить справа и слева в химическом уравнении одинаковые ионы, молекулы.
4. Записать уравнение в молекулярной форме по ионному уравнению, дописать формулы веществ, которые в электронно-ионном балансе не были задействованы.
5. Проверить коэффициенты в молекулярном уравнении.
Пример:
а) п. 1.
б) п. 2.
в) п. 3.
г) п. 4, п. 5.
3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 = 3S + Cr2(SO4)3 + 7H2O + K2SO4.