Расчёты, связанные с протеканием химических реакций
Задача 121. Смешано 7,3г НСI с 4,0г NH3. Сколько граммов NH4С1 образуется? Найти массу оставшегося после реакции газа. Решение: Уравнение реакции имеет вид:
Молекулярные массы HCl, NH3 и NH4Cl соответственно равны 36,453, 17 и 53,453. Следовательно, их мольные массы составляют 36,453; 17; 53,453г/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль HCl реагирует с 1 моль NH3, образуя 1 моль NH4Cl. Находим, какое вещество взято в недостатке:
В недостатке взято 0,2 моля HCl, значит, расчёт массы, образовавшейся соли NH4Cl, производим по количеству соляной кислоты:
m(NH4Cl) = 0,2 . 53,453 = 10,69г.
Затем рассчитаем массу NH3, вступившего в реакцию с HCl:
Ответ: 10,69г NH4Cl; 3,4г NH3.
Задача 122. Какой объем воздуха потребуется для сжигания 1м 3 газа, имеющего следующий состав по объему: 50% Н2, 35% СН4, 8% СО, 2% С2Н4 и 5% негорючих примесей. Объемное содержание кислорода в воздухе равно 21%. Решение: Рассчитаем объём кислорода, необходимый для сжигания газов.
Находим объём водорода, содержащегося в 1 м 3 газа из пропорции:
Согласно уравнению реакции на сжигание 2 молей Н2 расходуется 1 моль О2 т. е. на сжигание 44,8 л водорода требуется 22,4 л кислорода.
Находим объём расходуемого кислорода из пропорции:
б) Уравнение реакции сгорания метана:
СН4 + О2 = СО2 + 2Н2О
Находим объём метана, содержащегося в 1 м 3 газа из пропорции:
Согласно уравнению реакции на сжигание 1 моль СН4 расходуется 2 моля О2 т. е. на сжигание 22,4 л метана требуется 44,8л кислорода.
Находим объём расходуемого кислорода из пропорции:
в) Уравнение реакции горения угарного газа:
Находим объём угарного газа, содержащегося в 1м 3 газа из пропорции:
Согласно уравнению реакции на сжигание 2 молей СО расходуется 1 моль О2 т. е. на сжигание 44,8 л угарного газа требуется 22,4 л кислорода.
Находим объём расходуемого кислорода из пропорции:
г) Уравнение реакции горения этилена:
Согласно уравнению реакции на сжигание 1 моль С2Н4 расходуется 3 моль О2, т.е. затрачивается в три раз больший объём кислорода, чем этилена.
Находим содержание этилена в 1 м 3 газа из пропорции:
Кислорода для сжигания этилена требуется в три раза больше по объёму, чем этилена, а именно 60 л (20 . 3 = 60).
Теперь находим общий объём кислорода, затраченный на сжигание 1 м 3 газа:
V(O2) = 250 + 700 + 40 + 60 = 1050 л.
Рассчитаем объём воздуха, содержащий 1050 л кислорода из пропорции
Ответ: 5 м 3
Задача 123. При пропускании водяного пара над раскаленным углем получается водяной газ, состоящий из равных объемов СО и Н2. Какой объем водяного газа (условия нормальные) может быть получен из 3,0 кг угля? Решение: Уравнение протекающей реакции:
Согласно уравнению реакции из одного моля угля и одного моля воды образуется «водяной газ», состоящий из одного моля угарного газа и одного моля водорода. Мольная масса углерода равна 12 кг/кмоль; 1 кмолоь «водяного газа» занимает объём 44,8 м 3 .
Рассчитаем объём водяного газа, образуемого из 3 кг угля из пропорции:
Ответ: 11,2м 3 .
Задача 124. Карбонат кальция разлагается при нагревании на СаО и СО2. Какая масса природного известняка, содержащего 90% (масс.) СаСО3, потребуется для получения 7,0т негашеной извести? Решение: Уравнение протекающей реакции:
СаСO3CaO + CO2
Молекулярные массы СаСО3 и СаО соответственно равны 100 и 56, следовательно, их мольные массы составляют 100 и 56 г/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль СаСО3 образует 1 моль СаО. Находим теоретический выход негашёной извести из пропорции:
Находим массу природного известняка из пропорции:
Ответ: 13,9т.
Задача 125. К раствору, содержащему 6,8г АIСl3, прилили раствор, содержащий 5,0г КОН. Найти массу образовавшегося осадка. Решение: Уравнение протекающей реакции:
Мольные массы АlCl3, KOH и Al(OH)3 соответственно равны 133,34; 56 и 78 г/моль. Рассчитаем количество реагирующих веществ по формуле:
Где n — количество вещества, моль; m(B) – масса вещества, г; M(B) – мольная масса, г/моль. Отсюда
Согласно уравнению реакции 1 моль AlCl3 реагирует с 3 моль КОН с образованием 1 моль Al(OH)3, т.е. КОН должно 0,15 моль (0,05 . 3 = 0,15), чем взято по условию задачи (0,09 моль). Таким образом, КОН взят в недостатке, поэтому расчёт массы Al(OH)3 проводим по КОН, получим:
Ответ: 2,3г
Задача 126. Через раствор, содержащий 7,4г гидроксида кальция, пропустили 3,36л диоксида углерода, взятого при нормальных условиях. Найти массу вещества, образовавшегося в результате реакции. Решение: Уравнение реакции имеет вид:
Молекулярные массы Са(ОН)2 и СаСО3 соответственно равны 74 и 100, следовательно, их мольные массы составляют 74 и 100г/моль. Согласно уравнению реакции из 1 моль Са(ОН)2 и 1 моль СО2 образуется 1 моль СаСО3. Рассчитаем количество реагирующих веществ по формуле
Следовательно, СО2 взят в избытке и поэтому расчёт массы образовавшегося СаСО3 будем проводить по Са(ОН)2.
Задача 127. Рассчитать массу кристаллогидрата Cu(NO3) . 3Н2O, полученного растворением 10 г меди в азотной кислоте и последующим выпариванием раствора. Решение: Уравнение протекающей реакции:
Мольные массы Cu и Cu(NO3)2 соответственно равны 63,55 и 187,55 г/моль. Согласно уравнению реакции из 3 моль Cu образуется 3 моль Cu(NO3)2. Рассчитаем массу Cu(NO3)2, образующуюся при растворении 10 г меди в азотной кислоте:
Задача 128. При обработке раствором гидроксида натрия 3,90г смеси алюминия с его оксидом выделялось 840 мл газа, измеренного при нормальных условиях. Определить процентный состав (по массе) исходной смеси. Решение: Уравнения протекающих реакций:
Следовательно, водород образуется при растворении алюминия в растворе щёлочи Согласно уравнению реакции из 2 моль Al (2 . 27 = 54 г) образуется 3 моль Н2 или 67,2л (3 . 22,4 = 67,2). Рассчитаем массу алюминия в смеси из пропорции:
Теперь находим процентное содержание алюминия в смеси по формуле:
Где(B) — массовая доля вещества (В) в процентах, %; m(B) — масса вещества (В) в смеси, г; m(смеси) — масса смеси веществ, г.
Ответ: 17,3%.
Задача 129. 5,10 г порошка частично окисленного магния обработали соляной кислотой. При этом выделилось 3,74л Н2, измеренного при нормальных условиях. Сколько процентов магния (по массе) содержалось в образце? Решение: Уравнение протекающей реакции:
Мольная масса Mg равна 24,312 г/моль, мольный объём газа равен 22,4 л/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль магния выделяет 1 моль водорода. Рассчитаем массу магния, которая растворилась в кислоте из пропорции:
Процентный состав магния в образце определяем из пропорции:
Термохимические уравнения включают в себя кроме химических формул тепловой эффект реакции. Числовое значение в уравнении реакции строго соответствует количествам веществ, участников реакции, т.е. коэффициентам. Благодаря этому соответствию, можно установить пропорциональные отношения между количеством вещества или массой и количеством теплоты в этой реакции.
Мы видим, что на разложение 1 моля малахита необходимо израсходовать 47 кДж, при этом образуется 2 моля оксида меди, 1 моль воды и 1 моль углекислого газа. Если мы затратим энергии в 2 раза больше, мы сумеем разложить 2 моля малахита, при этом получим 4 моля оксида меди, 2 моля воды и 2 моля углекислого газа.
Аналогично можно установить пропорциональные отношения, используя коэффициенты и молярные массы участников реакции. 47 кДж энергии затратится на разложение 94 г малахита, при этом выделится 160 г оксида меди, 18 г воды и 44 г углекислого газа. Пропорция несложная, но, используя массовые числа, учащиеся часто допускают расчетные ошибки, поэтому я рекомендую решать задачи с пропорциями через количество вещества.
Задача 1. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.
2 Mq + O 2 = 2 MqO + 1204 кДж
1) Определяем количества оксида магния, используя формулу для нахождения количества вещества через массу.
n ( MqO ) = 120г/ 40 г/моль = 3 моль
2) Составляем пропорцию с учетом коэффициентов в уравнении реакции
Видео:Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать
Урок 31. Задачи, решаемые по уравнениям реакций
Для того чтобы решить любую задачу из этого раздела, необходимо знать
теоретические основы задачи;
общие принципы оформления расчёта по уравнению химической реакции.
Поскольку теоретические основы изложены в различных разделах Самоучителя и других учебниках, нужно перед решением задачи повторить нужный раздел.
Рассмотрим общие принципы оформления расчётов по уравнениям реакций.
Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать
Оформление расчётов по уравнениям реакций
Для того чтобы выполнить расчёт по уравнению реакции, нужно:
по коэффициентам уравнения химической реакции определить число молей реагирующих веществ;
НАД формулами соединений указать данные задачи, отметив их размерность (г, л, моль);
ПОД формулами этих соединений сделать расчёт таким образом, чтобы размерность величин «над» и «под» химическими формулами совпали;
составить пропорцию из «верхних» данных и «нижних» результатов и выполнить расчёт.
Разберём этот алгоритм на примере.
Задача 17. В раствор, содержащий 1,2 моль НCl опустили избыток алюминия. Какой объём водорода выделится при этом?
Решение. Составим уравнение реакции и запишем, что дано в ней, над формулами соединений. При этом обязательно указывайте размерность.
Задача 18. Сколько граммов алюминия нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить 5,6 л водорода?
Решение. Составим уравнение реакции и запишем, что дано в ней, над химическими формулами соединений. При этом обязательно указывайте размерность.
В случае, когда нужно определить объёмы реагирующих газов, можно воспользоваться следствием из закона Авогадро.
Объёмы реагирующих газов относятся как их коэффициенты в уравнении химической реакции.
Задача 19. Какой объём углекислого газа выделится при полном сгорании 6 л ацетилена С2Н2?
Задачи для самостоятельного решения
25. Какой объём кислорода потребуется для полного сгорания 6,2 г фосфора? Сколько молей оксида фосфора при этом получится?
26. Сколько молей фосфора нужно сжечь, чтобы получить 28,4 г оксида фосфора V?
27. Какой объём водорода потребуется на восстановление 10,6 г Fe3О4 до железа? (Реакция идет по схеме: МеxОy + Н2 → Ме + H2O.)
28. Какой объём кислорода потребуется для сгорания 8,8 г пропана? (Пропан: С3Н8.)
29. Какой объём кислорода требуется для полного сгорания 5 л этилена С2Н4?
30. Хватит ли 10 л кислорода для полного сгорания 17 л водорода?
32. Какой объём водорода может присоединиться к пропену массой 21 г?
34. Сколько миллилитров бензола (пл.= 0,78 г/мл) можно получить из 56 л ацетилена?
35. Какой объём водорода выделится, если в избыток спирта бросить 0,23 г натрия?
36. Сколько граммов диэтилового эфира можно получать из 23 г этанола?
37. Какой объем этилена должен вступить в реакцию, для того чтобы образовалось 500 мл спирта (пл. = 0,8 г/мл)?
38. Какой объём водорода может присоединиться к 22 г этаналя?
39. Какой объём спирта нужно окислить для получения 11 г этаналя? (плотность спирта равна 0,8 г/мл).
40. Какой объём хлора вступит в реакцию с уксусной кислотой массой 15 г, если в реакции должна получиться хлоруксусная кислота?
41. Какой объём водорода потребуется для гидрирования 0,2 моль триолеина? Где применяется полученный продукт?
42. Какой объём кислорода потребуется для полного сгорания 100 г уксусной кислоты?
Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Химия ПростоСкачать
Задачи по теме «Количественный состав смесей»
Состав смесей очень часто определяют в различных задачах, например в которых упоминаются растворы. Дело в том, что растворы — это однородные смеси. Задачи такого типа решаются по разному, но в любом случае следует помнить, что массу (объём) смеси нельзя подставлять в уравнение реакции и нельзя находить по уравнению реакции. По уравнению реакции можно найти только массу или объём компонента смеси.
Внимание! Если в условии упоминается смесь веществ или раствор, то составлять уравнения реакций нужно для всех компонентов смеси, указывая, идёт реакция или нет, а затем выполнять расчёт, оформляя решение задачи по каждому уравнению так, как показано выше.
Задачи такого типа можно условно разделить на две группы:
задачи, в которых имеется хотя бы одна величина, которую можно сразу подставить в уравнение реакции и сделать необходимый расчёт;
задачи, в которых таких данных нет.
Рассмотрим задачу первого типа.
Задача 20. Смесь меди и алюминия массой 10 г обработали раствором щёлочи. При этом выделилось 10 л газа (н. у.). Определить состав смеси в масс.% (массовые доли алюминия и меди в смеси).
Решение. Составим уравнения реакций:
Составим пропорцию и определим массу алюминия в смеси:
Ответ. ώ(Al) = 80 %, ώ(Сu) = 20 %.
В задачах второго типа в химическом превращении участвуют все компоненты смеси, в результате чего образуется смесь газов или других продуктов реакции. В этих случаях нужно прибегнуть к приёму, когда неизвестная величина (о ней спрашивается в задачи), принимается за известную, и обозначается А.
Задача 21. На нейтрализацию 20 г смеси гидрофосфата и дигидрофосфата натрия потребовалось 25 г 40 %-ного раствора NaOH. Определить состав смеси.
Составим уравнения реакций:
Определим количество вещества NaOH, которое содержится в растворе (можно считать, используя значение массы этого вещества, но более простые числа получаются, если используется величина «моль»):
Внимание: количество вещества щёлочи можно рассчитать сразу:
Теперь используем приём, который был отработан в задаче 16: пусть в смеси содержится а г дигидрофосфата, тогда гидрофосфата содержится (20 — а) г. Подставим эти величины в уравнения реакций и найдём значения х и у:
Поскольку х + у = 0,25 моль, получаем уравнение
Ответ. Смесь состояла из 11,34 г дигидрофосфата и 8,66 г гидрофосфата.
При получении растворов происходят не только физические процессы (дробление вещества, диффузия), но и взаимодействие вещества и растворителя. (Подробнее см. урок 6) Иногда в результате такого взаимодействия образуются совершенно новые вещества. В этом случае необходимо составить уравнение или схему происходящего процесса, а в расчётной формуле указывать, о каком веществе идёт речь.
Задача 22. В 100 мл воды растворили 2 г кальция. Определить массовую долю вещества в полученном растворе.
Решение. Поскольку кальций реагирует с водой, составим уравнение соответствующей реакции:
Таким образом, в растворе содержится не кальций, а гидроксид кальция. Отразим это в расчётной формуле:
Значит, нам нужно вычислить m[Са(ОН)2] по уравнению реакции:
а затем массу раствора:
Обратите внимание: массу полученного раствора вычисляют, исходя из массы исходных веществ или смесей, добавляя к ним массы тех веществ, которые были добавлены, и, вычитая массы веществ, которые вышли из сферы реакции в виде газа или осадка.
Ответ. Массовая доля щёлочи составит 3,6 %.
Задачи для самостоятельного решения
43. Через известковую воду пропустили 3 л воздуха. Выпало 0,1 г осадка. Определить объёмную долю (φ) углекислоты (CO2) в воздухе.
44. 20 г мела опустили в соляную кислоту. При этом выделилось 4 л газа. Определить массовую долю (ώ) карбоната кальция в образце этого мела.
45. В 200 г воды растворили 15 г оксида лития. Найти массовую долю веществ в полученном растворе.
46. 20 г смеси хлорида натрия и карбоната натрия обработали соляной кислотой. При этом выделилось 2,24 л газа. Установить состав смеси в масс.%.
47. Для превращения 2,92 г смеси гидроксида и карбоната натрия потребовалось 1,344 л хлороводорода. Вычислить состав смеси.
48. При растворении 3 г сплава меди и серебра в разбавленной азотной кислоте получено 7,34 г смеси нитратов. Определить процентный состав смеси и объём газов, полученных при прокаливании образовавшихся солей.
49. Сколько граммов 30 %-ной азотной кислоты нужно взять для нитрования 5,6 л пропана?
50. Какой, объём кислорода потребуется для сжигания смеси, состоящей из 8 г метана и 11,2 л этана?
51. Какой объём метана можно получить при нагревании 20 г смеси, содержащей 25 % ацетата натрия, остальное — щёлочь?
52. Через бромную воду пропустили смесь, которая состоит из 8 г метана и 5,6 л этена. Сколько граммов брома вступит в реакцию?
53. Какой объём природного газа, который содержит 98 % метана, потребуется для получения 52 кг ацетилена?
54. Из 10 г загрязнённого карбида кальция получили 2,24 л ацетилена. Чему равна массовая доля карбида кальция в исходном образце?
55. Какой объём кислорода нужен для сжигания смеси, которая состоит из 4 г метана, 10 л этена и 1 моль этина?
56. Сколько граммов 40 %-ной азотной кислоты нужно взять для получения 24,2 г нитробензола?
57. Сколько граммов азотной кислоты потребуется для нитрования 4,7 г фенола, если ώ(кислоты) в исходном растворе равна 30 %.
58. Сколько граммов 30 %-ной муравьиной кислоты нужно для растворения 2,7 г алюминия?
59. Сколько граммов 40 %-ного раствора КОН требуется для омыления (гидролиза) 3 моль тристеарина?
60. Рассчитать объём газа, который должен выделиться при брожении 160 г 20 %-ного раствора глюкозы (брожение прошло полностью).
61. На реакцию с 50 мл раствора анилина пошло 4,2 г брома. Рассчитать массовую долю анилина в исходном растворе (плотность раствора равна единице).
Видео:Расчеты по уравнениям химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать
Задачи на «избыток–недостаток»
Такие задачи имеют в условии легко узнаваемый признак: указаны данные для обоих (или всех) реагирующих веществ. В этом случае нужно вначале определить количество (в моль) реагирующих веществ.
Затем по уравнению реакции определить молярные соотношения этих веществ и сделать вывод — какое из них находится в недостатке. Именно по этой величине (в моль!) ведутся последующие расчёты.
Задача 23. Какой объём водорода выделится при взаимодействии 5,4 г алюминия с 200 г 12 %-ного раствора серной кислоты? Чему равны массовые доли веществ в полученном растворе?
Решение. Определим массы и количество вещества для алюминия и серной кислоты:
Составим уравнение реакции:
Из уравнения реакции видно, что молярные соотношения исходных веществ 2 : 3, это означает, что 0,2 моль алюминия реагируют полностью с 0,3 моль серной кислоты, но этой кислоты имеется только 0,24 моль, т. е. недостаток. Укажем количество вещества серной кислоты (0,24 моль) в уравнении реакции и выполним расчёт по коэффициентам:
Теперь можно ответить на все вопросы задачи. Объём водорода рассчитать несложно, поскольку мы уже определили количество (моль) этого вещества.
Задание. Рассчитайте объём водорода.
Для того чтобы определить массовые доли растворённых веществ, нужно установить, какие вещества растворимы. В данном случае — это серная кислота и соль. Но серная кислота вступила в реакцию полностью. Массу соли рассчитайте по количеству вещества её.
Массу раствора всегда следует рассчитывать по формуле:
В данном случае:
Обратите внимание: следует добавить не ту массу алюминия, которую, добавили в раствор, а только ту, которая вступила в реакцию:
Теперь рассчитаем массовую долю соли в полученном растворе:
Ответ. Массовая доля сульфата алюминия равна 13,4 %, а объём водорода 5,4 литра.
Анализ на «избыток — недостаток» позволяет установить и качественный и количественный состав реакционной смеси. Особенно важен этот анализ в случае, когда могут получаться кислые или основные соли.
Задача 24. Установить состав и массу солей, если в раствор, содержащий 28 г КОН пропустить: а) 15 л СО2; б) 10 л СО2; в) 2,5 л СО2.
При решении подобных задач следует учитывать, что при взаимодействии щелочей с многоосновными кислотами или их ангидридами могут получаться как средние, так и кислые соли. В данном случае, если молярное соотношение компонентов 1 : 1, то образуется кислая соль:
А если щёлочь в избытке (2 : 1 и более), то получается средняя соль:
Поэтому в начале нужно рассчитать количество вещества обоих компонентов:
В первом случае (а) ν (СО2) > ν (КОН), поэтому образуется только кислая соль:
В этом случае углекислый газ находится в избытке, а его избыток не может реагировать дальше. Значит, образуется только кислая соль в количестве 0,5 моль (считаем по «недостатку»).
В третьем случае (в) ν (СО2) Задачи для самостоятельного решения
62. Через 200 мл 13 %-ного раствора гидроксида бария (пл. = 1,1 г/мл) пропустили 2 л хлороводорода. Определить цвет индикатора в полученном растворе и массу полученной соли.
63. В 250 мл воды растворили 13,8 г натрия, затем добавили 50 г 59 %-ной ортофосфорной кислоты. Определить состав и массовую долю соли в полученном растворе.
64. 8,4 г карбоната магния растворили в 250 мл 15 %-ного раствора серной кислоты (пл. = 1,08 г/мл). Определить массовую долю соли в полученном растворе.
65. 8,4 г цинка растворили в 70 г 120 %-ной соляной кислоты. Определить массовую долю соли в полученном растворе.
66. 25 л СО2 пропустили через 500 г 7,5 %-ного раствора едкого натра. Рассчитать массовые доли солей в полученном растворе.
68. Какой объём газа выделится, если 3,2 г меди растворить в 50 г 30 %-ной азотной кислоты? Чему равны массовые доли растворённых веществ в полученном растворе?
69. Твёрдое вещество, полученное при прокаливании карбоната кальция, растворили в воде. Через полученный раствор пропустили сернистый газ, в результате чего образовалась кислая соль массой 101 г. Определить массу карбоната и объёмы газов.
70. Смешали 200 г 12 %-ного раствора дигидрофосфата натрия и 150 г 5 %-ного раствора гидроксида натрия. Какие вещества содержатся в полученном растворе? Определить их массовые доли и реакцию среды раствора.
71. Через 100 мл 1,48 %-ного раствора сульфата меди (пл. = 1,08 г/мл) пропустили 300 мл сероводорода. Рассчитать массу осадка и массовую долю кислоты в полученном растворе.
72. Смешали 12 л бутена и 12 л кислорода. Смесь подожгли. Какой из этих газов и в каком объёме останется в смеси после реакции? Какой объём газа и жидкой воды образуется при этом?
73. Вычислить массу фенолята натрия, который образуется при взаимодействии 9,4 г фенола с 50 г 12 %-ного раствора гидроксида натрия.
74. Сколько граммов карбида кальция, который содержит 16 % примесей, нужно для получения 30 г уксусной кислоты?
Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать
Задачи на установление формулы вещества
Молекулярная формула вещества отражает его количественный состав. Количественный состав вещества, как и количественный состав раствора, выражают при помощи массовых долей элементов в нём:
Поскольку масса вещества в условии задачи, как правило, не указывается, применяем уже опробованный способ:
Пусть количество вещества равно 1 моль, тогда:
где n — число атомов этого элемента в веществе;
так как количество вещества равно 1 моль.
Задача 26. Определить массовую долю азота в нитрате аммония.
Решение. Поскольку в молекуле NH4NO3 два атома азота, а Мr(NH4NO3) = 80,
Зная массовые доли химических элементов в веществе (элементный состав), можно определять молекулярную формулу неизвестного вещества.
Задача 27. Массовая доля фосфора в оксиде равна 43,66 %. Установить формулу этого оксида.
Решение. Из формулы (4) следует, что:
Поэтому отношение числа атомов n элементов данном в веществе равно:
Согласно этой формуле, нам нужно найти ώ(О) в этом оксиде:
Подставим все данные в формулу (5):
Полученные величины (они должны содержать 2 значащие цифры после запятой) разделим на наименьшее число:
Поскольку число атомов не может быть дробным, обе величины умножим на 2:
Ответ. Искомая формула — Р2О5.
Если в задаче не указано, какой элемент входит в состав оксида, но указана его валентность, задача упрощается.
Задача 28. Массовая доля трёхвалентного элемента в оксиде равна 70 %. Установить формулу этого оксида.
Решение. Формула оксида Э2О3:
Из выделенной жирным шрифтом пропорции получаем:
Ответ. Формула оксида Fe2O3.
Эту задачу можно решить и по формуле:
Подставив данные задачи, получаем:
если М(элемента) = х, то М(вещества) равна 2х + 48.
Решите теперь полученное уравнение:
Ответ. х = 56, значит, формула оксида Fe2O3.
Задача 29. Установить формулу углеводорода, если он содержит 12,19 % водорода. Плотность по водороду равна 41.
Решение. Сначала составим общую формулу углеводорода СхHу и рассчитаем массовую долю Н в нём:
где n — число атомов.
По данным задачи рассчитаем массовую долю углерода:
и молярную массу вещества:
Подставив эти данные в формулу, получаем:
Решив полученное уравнение, получаем n = 6 (атомов углерода).
Найдём массу атомов водорода:
Поэтому формула углеводорода С6H10. Если известен гомологический ряд вещества (общая формула этого ряда), то задача упрощается.
Задача 30. Установить формулу алкина, если он содержит 12,19 % водорода.
Решение. Сначала составим общую формулу алкина СnH2n–2 и рассчитаем массовую долю Н в нём:
Решив полученное уравнение, получаем n = 6 (атомов углерода). Поэтому формула алкина С6H10.
Аналогично задаче 27 решаются все задачи, в которых дан элементный состав вещества, независимо от числа элементов.
Задача 31. Установить молекулярную формулу вещества, если оно содержит 54,4 % С, 36,4 % О и 9,1 % Н; D(H2) = 44.
Соотношение числа атомов n элементов в любом веществе равно:
Подставим данные задачи в эту формулу:
Полученные величины (они должны содержать 2 значащие цифры после запятой) разделим на наименьшее число (2,275):
Получаем состав: С2Н4О. М(С2Н4О) = 44 г/моль, а реальная — 88 г/моль, значит, все индексы следует удвоить. Молекулярная формула вещества С4Н8О2. Это может быть или одноосновная предельная кислота, или её эфир.
Задача 32. При полном сгорании 4,6 г органического вещества получили 8,8 г углекислого газа и 5,4 г воды. Найти молекулярную формулу вещества.
Решение. Определим количества и массы веществ, полученных при сгорании:
поскольку 1 молекула воды (1 моль) содержит два атома (2 моль) этого элемента, поэтому m(Н) = 0,6 г. Суммарная масса этих элементов — 3,0 г. Но сгорело 4,6 г вещества, значит, оно содержит кислород (1,6 г). ν(О) = 0,1 моль.
Составим уравнение реакции горения и подставим полученные данные в уравнение реакции:
получаем молярные соотношения продуктов реакции:
Теперь определим соотношение атомов элементов в исходном веществе, которое равно молярному соотношению элементов в этом веществе:
Молекулярная формула вещества С2Н6О.
Этот способ определения молекулярной формулы оптимален, когда неизвестна молекулярная масса вещества, поскольку, если молярная масса дана и задана в задаче через плотность или иначе, то задача решается «в лоб» — по уравнению химической реакции.
Задача 33. При полном сгорании 2,9 г органического вещества получили 3,36 л углекислого газа и 2,7 г воды. Плотность по водороду равна 29.
Решение. Сначала рассчитаем молярную массу газа:
Теперь составим схему реакции, обозначив формулу исходного вещества СхНу
Из выделенных параметров составим пропорции, сначала для СО2:
а затем для воды:
Решив обе, получаем: х = 3, у = 6, т. е. искомая формула С3Н6.
Теперь нужно проверить соответствие полученной формулы заданной молярной массе: М(С3Н6) = 42 г/моль, что явно меньше 58 г/моль. Значит, в состав исходного вещества входит кислород. Его молярная масса: М(О) = 58 – 42 = 16, т. е. в состав вещества входит 1 атом кислорода.
Искомая формула С3Н6О.
Задача 34. Установить формулу алкена, если 11,2 г его при взаимодействии с бромоводородом образует 27,4 г бромида с положением брома у третичного атома углерода.
Решение. Вначале рассчитаем массу бромоводорода, согласно закону сохранения массы:
и составим уравнение реакции, используя общую формулу алкенов:
откуда найдём количество вещества алкена:
Теперь легко определить молярную массунеизвестного вещества:
Определим молярную массу неизвестного вещества через n:
отсюда: 14n = 56; n = 4.
Ответ. Состав искомого алкена С4Н8; это 2-метилпропен.
Задачи для самостоятельного решения
75. Оксид неметалла (V), содержащего 56,3 % кислорода, растворили в воде. Определить массовую долю вещества в этом растворе, если исходный оксид был получен из 3,1 г неметалла.
76. Какой щелочной металл образует сульфат с массовой долей кислорода 23,9 %?
77. Плотность паров алкана равна 3,214 г/л. Определите его молекулярную массу. Какую формулу имеет этот углеводород?
78. Один литр алкена имеет массу 1,25 г. Определите молярную массу этого вещества. Составьте его графическую формулу.
79. Углеводород с плотностью по гелию 28,5 содержит 15,8 % водорода. Установить его формулу.
80. При сгорании 2,24 л углеводорода получили 8,96 л СО2 и 7,2 мл воды. Определить формулу углеводорода.
81. Органическое вещество содержит 37,7 % С, 6,3 % Н и 56 % Сl; 6,35 г его паров занимает объём 11,2 л. При гидролизе этого соединения образуется вещество, которое при восстановлении даёт вторичный спирт. Определить состав и строение исходного вещества.
82. При сгорании 1 л газообразного углеводорода, обесцвечивающего раствор перманганата калия, расходуется 4,5 л кислорода и образуется 3 л СО2. Определить формулу углеводорода.
83. Установить формулу вещества, при сгорании 4,6 г которого образуется 4,48 л СО2 и 5,4 мл воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 23.
84. При взаимодействии 16 г одноатомного спирта с натрием выделилось 5,6 л водорода. Какой спирт был взят для реакции?
85. Одноосновная кислота имеет состав: ώ(С) = 40 %; ώ(Н) = 6,67 %; ώ (О) = 53,33 %. Плотность паров её по аргону 1,5. Какая это кислота?
86. Определить строение сложного эфира предельной α-аминоуксусной кислоты, если известно, что он содержит 15,73 % азота.
87. Имеется смесь четырёх изомеров, каждый из которых реагирует с НСl и содержит в молекуле 23,7 % азота. Определить строение этих соединений и массу исходной смеси, если известно, что вещества предельные, а при сгорании смеси образуется 4,48 л азота.
Видео:8 класс.Ч.1.Решение задач по уравнению реакций.Скачать
Задачи, в которых учитывается «выход» полученного вещества
Реальные химические процессы никогда не происходят со 100 %-ным выходом, который рассчитывается по уравнению реакции. Например, вы рассчитали, что должно выделиться 100 л газа, а реально его получено 60 л. Значит, выход (ή) в этой реакции равен:
Выход продукта выражается в долях единицы или в процентах. В нашем примере:
Задача 35. Рассчитать массы исходных веществ, необходимых для получения 91 г нитрида кальция, что составляет 80 % от теоретически возможного.
Следует помнить, что в уравнение химической реакции можно подставлять данные только теоретического выхода. Поэтому рассчитаем его (Т):
Подставим полученную величину в уравнение реакции и найдём искомые величины:
88. Какой объем этилена можно получить из 92 граммов спирта? Выход составляет 80 % от теоретически возможного количества.
89. Сколько граммов хлорвинила можно получить из 56 л ацетилена, если выход составляет 80 %?
90. 46 г глицерина обработали азотной кислотой. Рассчитайте массу полученного вещества, если выход составляет 40 %. Где применяется это вещество?
91. Из 56 л ацетилена получили 88 г этаналя. Рассчитайте выход в % от теоретически возможного.
92. Сколько граммов спирта нужно взять, чтобы получить 7,4 г этилформиата, что составляет 80 % от теоретического выхода?
93. При нагревании 2,84 г иодметана с 0,69 г натрия получено 179,2 мл углеводорода. Определить выход в % от теоретически возможного.
94. 184 г толуола прореагировали с 1,5 моль хлора в присутствии хлорида алюминия. Реакция протекала с выходом 90 % от теоретически возможного. Вычислить объём полученного газа, водный раствор которого не окрашивает раствор фенолфталеина.
95. При нагревании 28,75 мл алканола (ρ = 0,8 г/мл) с концентрированной серной кислотой, получили газ, который может присоединить 8,96 л водорода. Определить строение спирта, если выход газа составляет 80 %.
96. Какой объём 40 %-ного формалина с плотностью 1,1 г/мл можно получить из 48 мл метанола? Плотность спирта 0,8 г/мл. Выход 80 %.
97. Сколько граммов эфира можно получить при взаимодействии 30 г уксусной кислоты и 30 г этанола с выходом 30 %?
🎦 Видео
Как решать задачи по химии? Расчет по уравнениям химических реакций | TutorOnlineСкачать
Как решать ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ | Типовые задачи по химии | Задачи с уравнением химической реакцииСкачать
Как расставлять коэффициенты в уравнении реакции? Химия с нуля 7-8 класс | TutorOnlineСкачать
Химические уравнения - Как составлять уравнения реакций // Составление Уравнений Химических РеакцийСкачать
CaO + CO2
(B) — массовая доля вещества (В) в процентах, %; m(B) — масса вещества (В) в смеси, г; m(смеси) — масса смеси веществ, г.
