расчетные задачи 2 часть


Решение расчетных задач 2 часть
Расчетные задачи по химическим уравнениям.
В основе расчетов по уравнениям реакций лежит основной закон стехиометрии : отношение количеств реагирующих вещества (в молях!!!) равно отношению соответствующих коэффициентов в уравнении реакции.
Т.е. в общем случае для реакции, проходящей по уравнению
aA + bB = cC + dD ν(A)a=ν(B)b=ν(C)c=ν(D)dКоэффициенты в уравнении нам известны. Зная количество вещества одного из участников реакции (его называют опорным веществом) по основному закону стехиометрии можно найти количество вещества остальных. Если по условиям задачи дана масса или объем одного из веществ надо воспользоваться формулами ν=m/M или ν=V/Vm. Если надо найти не количество вещества, а массу или объем, то опять пользуемся формулами m=ν∙M или V=ν∙Vm
Образец оформления стандартной задачи.
Найти массу оксида алюминия (Al2O3) которая образуется при окислении 2,7 г алюминия (Al).
0,1 моль
2,7 г х
4Al +3O2=2Al2O3 Составили уравнение реакции, записали НАД
4 моль 2 моль
соответствующими формулами данные из условий задачи. Под формулами – количество моль вещества в соответствии с уравнением реакции. Согласно основному закону стехиометрии надо, выразить массу (или объем) опорного вещества в молях. А затем составить и решить пропорцию по уравнению реакции.

1).
2). 0,1 моль4 моль= х2 мольХ = 0,1 ∙24=0,05 моль
3).
Ответ: 5,1 г оксида алюминия
№1 Рассчитайте объём водорода (H2) который вступит в реакцию с 40 г оксида меди (CuO).
№2 В реакцию с азотной кислотой (HNO3) вступило 28 г оксида кальция (CaO). Рассчитайте массу образовавшейся соли (Ca(NO3)2).
№3 Сколько г железа (Fe) можно получить из оксида железа III (Fe2O3) если на восстановление затратить 6,72 литров водорода (H2).
№4 Какой объём водорода (H2) образуется при взаимодействии 27 г алюминия (Al) с соляной кислотой (Al).
№5 При взаимодействии оксида меди II (CuO) с серной кислотой образовалось 40 грамм сульфата меди II (CuSO4). Найти массу оксида меди II вступившего в реакцию.
№6 Какой объём водорода (H2) должен вступить в реакцию с оксидом медиII (CuO), чтобы образовалось 32 г меди (Cu)?
№7 Какая масса оксида фосфора V (P2O5) образуется, если на горение фосфора (P) затратится 112 л кислорода (O2)?
№8 В реакции цинка (Zn) с соляной кислотой (HCl) образовалось 68 г хлорида цинка (ZnCl2). Какой обьём водорода (H2) при этом выделился?
№9 Какое количество вещества водорода (Н2) выделится при растворении 0,8 моль алюминия (Al) в соляной кислоте (HCl)?
№10 Сколько г хлорида натрия (NaCl) получится при взаимодействии 5,6 л хлора (Cl2) c натрием (Na)?
№11 Сколько г соли (CaCO3) получится при пропускании углекислого газа (СО2)через раствор известковой воды содержащей 7,4 гCa(OH)2?
№12 При растворении 1,6 г оксида железа (ІІI) (Fe2O3) в растворе соляной кислоты (HCl) образовалась соль хлорида железа (ІІІ) (FeCl3). Найти массу соли.
№13 При действии соляной кислоты (HCl) на 5 г карбоната кальция (CaCO3) образовался углекислый газ (CO2). Найти объем этого газа.
№14. Какой объем водорода может присоединиться к 2,8г этена?
№15
Решение расчетных задач по уравнениям реакций, усложненных дополнительными условиями.

1. Задачи «на растворы».
2. Задачи «на примеси»
3. Задачи «на практический выход»
4. Задачи «на избыток»
1. Задачи «на растворы»
Теория. Очень часто вместо чистого исходного вещества пользуются растворами, или получают растворы. Нужно помнить, что растворы, это смеси. В простейшем случае
mp-pa= mв-ва + mводы W(в-ва в р-ре)=m(в-ва)m(p-pa) (*100%)
Такой способ выражения содержания растворенного вещества в воде называется «массовая доля вещества в растворе», на практике ее часто называют «процентной концентрацией». Пользуясь этой формулой можно найти массу вещества в растворе или массу раствора. Например: mв-ва = mp-pa∙ w(в-ва в р-ре), если конечно перевести проценты в долю от единицы.
Возможно и использование молярной концентрации. Молярная концентрация выражается в моль/л, т.е. с =νв-ваVр-раОбразец решения «прямой задачи» «на растворы».
Рассчитать массу серной кислоты, необходимой для полной нейтрализации раствора гидроксида натрия массой 30 г с массовой долей щелочи 10%.
m(H2SO4) =?
mр-ра (NaOH) = 30 гЗаписываем уравнение: H2SO4+ 2NaOH = Na2SO4 +2H2O
WNaOH=10%=0,1 Чтобы выполнить расчет по уравнению реакции, нам надо знать массу (или объем) хотя бы одного из веществ, участвующих в реакции. В условии этих данных нет, но известно, что для реакции взяли 30 г 10% раствора щелочи. Найдем массу вещества, которое находится в растворе, а потом, подставив полученный результат, рассчитаем по уравнению массу серной кислоты.
Находим массу щелочи. mв-ва = mp-pa∙ w
m(NaOH) = 30 г∙0,1 = 3 г
Рассчитываем по уравнению массу серной кислоты, если в реакцию вступит 3 г щелочи.
№1 Найти массу соли (Ca(NO3)2), если оксид кальция (CaO) растворили в 200 г 6,3 % раствора азотной кислоты (HNO‌3).
№2 Какой объем водорода (Н2) выделится при растворении цинка (Zn) в 365 г 20% раствора соляной кислоты (HCl)?
№3 Найти массу соли (Na2SO4) образующейся при сливании 40 г 10% раствора гидроксида натрия (NaOH) и раствора серной кислоты (H2SO4).
№4 Найти объем углекислого газа (CO2) полученного при действии 200 г 3,65% раствора соляной кислоты (HCl) на карбонат кальция (CaCO3).
№5 На нейтрализацию гидроксида калия (KOH) затратили 9,8 г 10% раствора фосфорной кислоты (H3PO4). Найти массу соли (K3PO4) которая при этом образовалась.
Если в задаче спрашивается масса раствора одного из продуктов реакции (и при этом известна массовая доля этого вещества в растворе и объем или масса еще одного участника процесса), то мы рассуждаем следующим образом. Чтобы найти массу раствора надо знать массовую долю вещества и массу вещества. Первая величина нам известна из условий, а вторую можно рассчитать по уравнению.
Аналогично поступают, если надо найти массовую долю вещества в растворе, а известна масса раствора масса или объем еще одного вещества. По уравнению находим массу вещества, массовая доля которого нас интересует, а затем возвращаемся к формуле массовой доли и находим значение W. Такие задачи называют обратными.
№6 Сколько г 20% раствора серной кислоты необходимо для растворения 8 г оксида меди(II)?
№7 Какую массу 40% раствора этилового спирта надо окислить, чтобы получить 600 г уксусной кислоты?
№8 Какую массу 14% раствора гидроксида калия добавили к фенолу, если получилось 264 г фенолята калия?
№9 Найдите массовую долю щелочи, если известно, что на нейтрализацию 50 г раствора гидроксида натрия затратили 12,6г азотной кислоты.
№10 Найдите массовую долю серной кислоты, если известно, что для нейтрализации 10 г гидроксида натрия понадобилось 200 г раствора кислоты.
№11 Определите массовую долю этилового спирта в 10 г водного раствора спирта, который взяли для реакции этерификации с уксусной кислотой, если в результате реакции образовалось 17,6 г эфира.
2. Задачи «на примеси»
Теория. Всем известно, что «чистых», т.е. без примесей посторонних молекул, веществ не бывает. Такие вещества (с примесями) условно назовем «смеси».
mсмеси= mчистогов-ва + mпримесей Если в задаче речь идет о примесях, то лучше сразу «перейти на чистое вещество», учитывая что W(чистого в-ва) + W(примесей)= 100%
W(чистого в-ва)=m(чистого в-ва) m(смеси) (*100%) И поэтому часть молекул смеси вступает в реакцию, а часть – нет. И рассчитывать количество продукта реакции по массе смеси (подставляя эту цифру в уравнение) нельзя! Необходимо сначала найти массу чистого вещества mчистого в-ва = mсмеси∙ w(чистого вещества), а уже потом сделать расчет по уравнению. Такие задачи называют «прямыми».
Образец решения «прямой задачи» «на смеси».
Какую массу оксида кальция (CaO) можно получить при термическом разложении 600 г известняка, содержащего 90% карбоната кальция (CaCO3)?
m(CaO) =?
m () = 600 гЗаписываем уравнение: CaCO3= CaO +CO2
WCaCO3=90%=0,9 Чтобы выполнить расчет по уравнению реакции, нам надо знать массу (или объем) хотя бы одного из веществ, участвующих в реакции. В условии этих данных нет, но известно, что для реакции взяли 600 г известняка, содержащего 90% карбоната кальция (CaCO3). Найдем массу «чистого вещества», т.е. массу CaCO3, который находится в 600 г этого известняка, а потом, подставив полученный результат, рассчитаем по уравнению массу оксида кальция.
Находим карбоната кальция. mчистого в-ва = mсмеси∙ w
m(CaCO3) = 600 г∙0,9 = 540 г
Рассчитываем по уравнению массу оксида кальция, если в реакцию вступит 540 г карбоната.
№1 Какой объем углекислого газа можно получить, при взаимодействии избытка соляной кислоты на 120 г известняка, содержащего 95% карбоната кальция?
№2 Какой объем углекислого газа (CO2) образуется при обжиге 50 г карбоната магния, содержащего 6% примесей?
№3 Какой объем углекислого газа образуется при сжигании 500 г угля, содержащего 98% углерода?
№4 Какая масса железа может быть получена при восстановлении водородом (H2) 800 г красного железяка (Fe2O3), содержащего 30% примесей.
№ 5 Какая масса силиката натрия получится при сплавлении 50 г оксида кремния, содержащего 10% примесей, со щелочью?
Если в задаче спрашивается содержание (массовая доля) примесей в исходном веществе (или массовая доля чистого вещества), то мы рассуждаем следующим образом: чтобы знать массовую долю чистого вещества надо знать массу чистого вещества и массу смеси. W(чистого в-ва)=m(чистого в-ва) m(смеси) Масса смеси дана в условии задачи, а массу чистого вещества можно расчитать по уравнению реакции, если известна масса (или объем) одного из веществ, участвующих в реакции.
№6 При взаимодействии 10, 8 г соды (Na2CO3) с азотной кислотой (HNO3) получили 2,24 л углекислого газа (CO2). Вычислите содержание примесей в соде.
№7 При сгорании угля массой 187,5 г образовался оксид углерода (CO2) объемом 336 л.Вычислите массовую долю углерода в угле.
№8 Смесь цинка и оксида цинка массой 20 г обработали раствором серной кислоты. Выделилось 4,48 л водорода. Определите массовую долю оксида в смеси.
№9 При взаимодействии сплава массой 10 г, состоящего из меди и алюминия (бронза), с соляной кислотой выделилось 8 л газа. Определите массовую долю каждого металла в сплаве.
Чтобы найти массу смеси, надо знать долю чистого вещества (или примеси) и массу чистого вещества. W(чистого в-ва)=m(чистого в-ва) m(смеси) Доля чистого вещества (или примеси) обычно есть в условиях, а массу вещества можно расчитать по уравнению реакции, если известна масса или объем одного из веществ, участвующего в реакции.
№ 10 Какую массу боксита, содержащего 75% оксида алюминия, взяли для получения алюминия, если известно что на восстановление алюминия затрачено 2,3 кг натрия?
№ 11 Сколько кг железной руды, содержащей 80% Fe2O3 , взяли для получения железа, если известно что на восстановление затрачено 12 кг магния?
№12 Какая объем воздуха понадобиться для сгорания 64 г метана? Содержание кислорода в воздухе составляет 21% по объему.
Задачи «на практический выход»
Теория. Рассчитаная по уравнению масса (или объем) продукта реакции называется теоретически возможным выходом (или теоретическим выходом). А в реальности мы всегда получаем меньше: что-то пролили, где-то реакция была обратимой… Масса (или объем) продукта полученный в реальности называют практическим выходом. Практический выход всегда меньше теоретического из-за потерь.
mтеор.выход = mпр.выход + mпотери Важно знать не только абсолютное значение массы (или объема) практического выхода, но и долю, которую составляет практический выход от теоретически возможного выхода.
W(пр.выхода)=m(пр.выхода) m(теор.выхода) (*100%)
Образец решения задачи «прямой задачи» «на практический выход».
Азот (N2) объемом 5,6 л прореагировал с водородом (H2). Массовая доля выхода аммиака (NH3) составила 50%. Рассчитайте массу полученного аммиака.
m пр(NH3)-? Запишем уравнение реакции и рассчитаем по уравнению массу теоретического выхода аммиака.
V(N2)= 5.6 л 0,25моль x
Wпр= 50% =0,5 3H2 + N2 = 2NH3
1 моль 2 моль
ν(N2)= ? ν = VVm Vm = 22.4 л/моль ν(N2)= 5.622.4 = 0.25 моль Запишем полученную величину над формулой азота в уравнении реакции и составим пропорцию.
Решим пропорцию и найдем
0,25 моль1 моль= х2 моль Х = 0,5 моль NH3
3) Найде массу аммиака m= ν · M (NH3) M (NH3) = 17 г m (NH3) = 0.5 моль· 17 г/моль= 8.5 г – Это теор. выход
4) Найдем m пр(NH3)-?
W(пр.выхода)=m(пр.выхода) m(теор.выхода) Значит mпр.выход = mтеор.выход∙ w(пр.выхода) m пр(NH3) = 8,5 г · 0,5 = 4,25 г
№1 Какую массу силиката кальция (CaSiO3) можно получить при сплавлении 180 г оксида кремния (SiO2) c оксидом кальция (CaO), если массовая доля выхода продукта реакции составляет 88%?
№2 Из 28 г оксида кальция (CaO) при растворении в азотной кислоте (HNO3) получили 78 г нитрата кальция (Ca(NO3)2). Вычислите массовую долю практического выхода соли.
№3 Какая масса бромэтана получена при взаимодействии 92 г этанола с бромоводородом? Массовая доля выхода бромэтана составляет 85%
№4 Какую массу бромбензола можно получить из 39 г бензола? Выход бромбензола составляет 64%.
Если вы видите, что в условиях задачи дана масса (или объем) продукта реакции, а потом спрашивается «А сколько это составит от теоретически возможного?» или «Рассчитайте массовую долю практического выхода» или еще что-то в этом духе, то значит что та цифра что дана в условии – это практический выход. А чтобы найди долю выхода надо по уравнению рассчитать теоретический выход, а потом воспользоваться формулой 𝑾пр.выхода=mпр.выходаmтеор.выхода и найти долю практического выхода.
№5 При разложении 600 г карбоната кальция (CaCO3) было получено 315,84 г оксида кальция (CaO) . Рассчитайте массовую долю выхода продукта реакции.
№6 При получении кремния из 900 г оксида кремния (SiO2) путем восстановления магнием было получено 400 г кремния. Рассчитайте массовую долю его выхода.
№7 Из 6,72 л ацетилена получили 6 г бензола. Рассчитайте массовую долю выхода бензола.
№8 Из 600 г уксусной кислоты и метанола с помощью реакциии этерификации получили 700 г метилэтаноата. Рассчитайте массовую долю выхода сложного эфира.
Если в условии задачи дано значение практического выхода и известно, какую долю от теоретического он составляет, в первом действии вам надо найти этот теоретический выход. W(пр.выхода)=m(пр.выхода) m(теор.выхода)Значит m(теор.выхода) = mпрW . Эту величину уже можно подставить в уравнение и расчитать по уравнению массу (или объем) нужного вещества.
№7 При растворении карбоната кальция в азотной кислоте получили 65,6 г, что составило 80% от теоретического выхода. Найти массу растворенного карбоната.
№8 При взаимодействии азота с водородом получили 11.2 л аммиака, что составило 50% от теоретического выхода.
Задачи «на избыток» (вычисление массы или объема продукта реакции, если одно из исходных веществ вступило в реакцию полностью, а другое было взято в избытке)
Теория
Вещества взаимодействуют в количествах прямопропорциональных коэффициентам в уравнении реакций.
Например: В реакции HCl + NaOH = NaCl + H2O ν(HCl) : ν(NaOH) = 1: 1, то если взять 1,5 моль NaOH, то 1 моль вступит в реакцию, а еще 0,5 моль останется. Т.е. соляная кислота прореагировала полностью, а щелочь была взята в избытке. Расчет ведут по веществу, которое полностью вступило в реакцию. Если коэффициенты в уравнении не равны 1, то надо найти отношение количества вещества по условиям задачи к количеству вещества по уравнению для каждого из соединений, участвующих в реакции и сравнить полученный результат. То вещество, для которого это отношение больше, находится в избытке, и по нему рассчитывать количество вещества продукта реакции нельзя. Расчет ведут по тому веществу, для которого значение отношения количеств веществ получилось меньше.
№1 К раствору, содержащему нитрат алюминия (Al(NO3)3) массой 42,6 г , прилили раствор, содержащий 16 г гидроксида натрия (NaOH). Рассчитайте массу образовавшегося осадка гидроксида алюминия (Al(OH)3).
№2 Рассчитайте, какая масса нитрата магния (Mg(NO3)2) получится при взаимодействии 20 г оксида магния (MgO), с раствором, содержащим 94,5 г азотной кислоты (HNO3) .
№3 К раствору, содержащему 16 г сульфата меди (CuSO4), прибавили 12 г железных стружек (Fe). Рассчитайте, какая масса меди выделится при этом.
№4 Для получения бромида алюминия взяли 2,7 г алюминия (Al) и 4 г брома (Br2). Рассчитайте массу образовавшейся соли (AlBr3).
№5 К раствору содержащему 53 г карбоната натрия, прилили раствор, содержащий 80 г азотной кислоты. Какой объем СО2 выделится при этом?
№6 Вычислите массу фенолята натрия, полученного при взаимодействии фенола массой 9,4 г с натрием массой 1,6 г.
№7 Какой объем водорода выделится при взаимодействии натрия массой 2,3 г и этанола г массой 5,4.
Комбинированные задачи.
Так принято называть задачи, в которых сочетаются несколько типов задач. Например, в задаче №1 сочетаются «задачи на растворы» и «задачи на избыток»… Это может быть и три типа, и четыре… Но они по силам только тем, кто освоил алгоритмы решения основных типов задач и, конечно, знает теорию химии, т.е. может правильно записать уравнение реакции по которому надо вести расчет.
№1 Найти массу соли, которая образовалась при сливании 20 г 3% раствора гидроксида натрия и 10 г 6,3 % раствора азотной кислоты.
№2 При взаимодействии железа с 10% раствором массой 20 г, выделилось 0,5 л водорода. Сколько это составило % от теоретически возможного выхода?
№3 Какой объем водорода можно получить при растворении в соляной кислоте 124 г железа, содержащего 10% примесей, если доля практического выхода составит 80%?
№4 При взаимодействии 80 г оксида меди (ІІ) с раствором, содержащим 200 г азотной кислоты, получили 141 г нитрата меди (ІІ). Вычислите массовую долю практического выхода

Приложенные файлы

  • docx 23784863
    Размер файла: 46 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий