Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Обчислення за рівняннями хімічних реакцій

Скачати 209.28 Kb.

Обчислення за рівняннями хімічних реакцій




Скачати 209.28 Kb.
Дата конвертації08.05.2017
Розмір209.28 Kb.

Розділ І. Обчислення за рівняннями хімічних реакцій
1.1. Обчислення кількості речовини, маси чи об’єму речовини за рівнянням реакції
Алгоритм 1


  1. Записати повну і скорочену умову задачі.
    Обчи́слення - є гілкою математики, зосередженою на функціях, похідних, інтегралах, і нескінченному ряду чисел. Цей предмет являє собою важливу частину сучасної математичної освіти. Воно складається з двох основних галузей - диференціального і інтегрального численнь, які пов'язують основні теореми обчислення.
    Речовина́ - вид матерії, яка характеризується масою та складається з елементарних частинок (електронів, протонів, нейтронів, мезонів тощо). Характерною властивістю таких частинок є відмінні від нуля баріонний заряд або лептонний заряд.
    Рівняння - аналітичний запис задачі знаходження аргументів, при яких дві задані функції рівні між собою.
    Кі́лькість речови́ни - фізична величина, що характеризує кількість специфічних однотипних структурних одиниць-елементів (частинок), з котрих складається речовина. Під структурними одиницями розуміються будь-які частинки, з яких складається речовина (атоми, молекули, іони, електрони, протони, нейтрони або будь-які інші частинки).


  2. Записати молярні маси речовин, про які йде мова в умові задачі.

  3. Записати рівняння реакції. Однією рискою підкреслити відому речовину, двома – невідому.

  4. Обчислити кількість відомої речовини.

  5. Обчислити за рівнянням реакції кількість невідомої речовини.

  6. Обчислити масу (об’єм) невідомої речовини.

  7. Записати відповідь.

Алгоритм 2

(з використанням методу пропорції і масових чи об’ємних величин)




  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Записати рівняння реакції. Однією рискою підкреслити відому речовину, двома – невідому.

  3. Під формулами речовин записати кількості речовин, молярну масу і масу, ще нижче – дані умови задачі.

  4. Скласти пропорцію і розв’язати її.

  5. Записати відповідь.


Приклад 1

Яку масу залізної окалини можна одержати при спалюванні заліза масою 33,6г?

У математиці та інших науках, формула (лат. formula - форма, правило) - коротка форма символічного запису інформації (як у математиці чи хімії), або загальне відношення між величинами. Одна з найпопулярніших формул належить Альберту Ейнштейну E = mc².
Фе́рум - Хімічний елемент з атомним номером 26 та атомною масою 55,847, що позначається в хімічних формулах символом Fe (від лат. ferrum - «залізо»).



Дано:

Розв’язання:

m(Fe) = 33,6 г


І спосіб

1. Записуємо значення молярних мас речовин:

М(Fe) =56 г/моль; М(Fe3O4)=232 г/моль.

3 Fe 2 O2  Fe3O4

2. Яка кількість речовини заліза вступає в реакцію?

ν (Fe) =

3. Яка кількість Fe3O4 утвориться?

х = 0,2 моль

4.Яка маса залізної окалини кількістю речовини 0,2 моль?

Письменник і вчений пізньої античності Пліній так висловився про роль заліза: «Рудокопи заліза видобувають для людини найкраще й найзлісніше знаряддя. Цим знаряддям прорізаємо ми землю, висаджуючи кущі, оброблюємо плодоносні сади й, обрізуючи дикі виноградні лози, примушуємо їх щоразу омолоджуватися. Цим знаряддям зводимо ми будівлі, руйнуємо камінь і використовуємо залізо на всі подібні потреби. Але тим же самим залізом вчиняємо війни, битви, грабунки й користуємося як зброєю не тільки обличчям до обличчя з ворогом, але й як летючим снарядом, що я вважаю злочинною підступністю людської винахідливості, бо для того, щоб смерть настигла людину, ми зробили її крилатою й надали залізу крила. Хай вина за це буде приписана людині, а не природі».

m (Fe3O4) = 232 ·0,2 = 46,4 (г).

ІІ спосіб



3 Fe 2 O2 Fe3O4


3 моль 1 моль

М=56 г/моль М=232 г/моль

m=168г m= 232 г

33,6 г х

;


m (Fe3O4)-?




Відповідь: маса окалини 46,6 г.



1.2.Розв’язування задач на домішки
Під час хімічних виробництв використовують сировину, яка в основному не являє собою чисту речовину, а містить різноманітні домішки.
До́мішка (англ. impurity) - хімічна сполука або елемент, що знаходяться у певних кількостях в однорідній речовині та відрізняються від її хімічного складу.
Хімічна промисло́вість - це галузь важкої промисловості, до якої належить продукція мінеральних добрив, пластмас і хім. композитів, штучного і синтетичного волокна й текстилю, органічних і неорганічних хімікатів, гербіцидів, хімікатів для презервування продуктів харчової промисловості, фото- і кіноплівки та реактивів для упакування, штучної гуми, засобів для миття та дезинфектантів, отрутохімікатів воєнного призначення, а також деяких експозитів.
Ці домішки в процесі виробництва участі не беруть. Тому необхідно провести розрахунки, за якими обчислити масу чистої речовини, яка і буде брати участь в хімічному процесі.
Необхідність - система зв'язків і відносин, що зумовлює зміну, поступальний рух, розвиток у жорстко визначеному напрямку з жорстко визначеними результатами. Іншими словами, необхідність - це такий зв'язок, що обов'язково призводить до певної події.
Хі́мія - одна з наук про природу, яка вивчає молекулярно-атомні перетворення речовин, тобто, при яких молекули одних речовин руйнуються, а на їх місці утворюються молекули інших речовин з новими властивостями.

Особливість розв’язування задач даного типу полягає в тому, що слід з’ясувати, що є технічною речовиною, чистою речовиною, а що є домішками. Технічна речовина – це речовина, в якій корисний компонент, забруднений домішками. Визначивши компоненти, користуємось опорними формулами.


Технічна речовина



чиста речовина


Опорні формули:
m(тex) = m (чист. реч.) m(дом); m (чист. реч.) = m(тex) – m(дом)

ω%(дом.) = ; ω% (чист. реч.) =

ω%(дом.) ω% (чист. реч.) = 100%


Алгоритм 3


  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Обчислити масу домішок.

  3. Обчислити масу чистої речовини.

  4. Обчислити кількість чистої речовини.

  5. Обчислити за рівнянням реакції кількість продукту реакції.

  6. Обчислити масу чи об’єм продукту реакції.

  7. Записати відповідь.


Алгоритм 4

  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Обчислити масову частку чистої речовини.

  3. Обчислити масу чистої речовини.

  4. Обчислити кількість чистої речовини.

  5. Обчислити за рівнянням реакції кількість продукту реакції.

  6. Обчислити масу чи об’єм продукту реакції.

  7. Записати відповідь.


Приклад 2

Який об’єм водню виділиться при дії хлоридної кислоти на технічний алюміній масою 1,2 г, якщо масова частка домішок, що не реагують з кислотою, 10%.

Те́хніка (від грец. techne - мистецтво, майстерність) - сукупність засобів, створених людством для обслуговування своїх потреб виробничого і невиробничого характеру. У техніці матеріалізовані знання і виробничий досвід, накопичені людством у процесі розвитку суспільного виробництва.
Хлоридна кислота, також: соляна кислота, хлороводнева кислота - розчин хлороводню (HCl) у воді. Соляна кислота є типовою кислотою. За своєю хімічною активністю вона належить до найсильніших кислот. Подібно до інших сильних кислот вона активно розчиняє більшість металів з виділенням водню, взаємодіє з оксидами металів тощо.




Дано:

Розв’язання:

m(Al тех)=1,2 г ω%(дом.)=10%


М(Аl)=27 г/моль; Vm=22,4л/моль

1. Яка маса домішок? m =

2. Яка маса чистої речовини? m(Al)=1,2 – 0,12=1,08 (г)

3. Яка кількість речовини Al? υ(Al)=1,08:27=0,04 (моль)

4. 6 HCl 2 Al  2 AlCl3 3 H2


2 моль 3 моль

0,04 моль х

Х=

5. Який об’єм водню? V(H2)= 22,4·0,06=1,344 (л)


V(H2)-?




Відповідь: 1,344 л водню


1.3.Розв’язування задач на вихід продукту від теоретично можливого
Особливість цих задач полягає в тому, що в умові зазначається маса або об’єм вихідної речовини та практична маса чи об’єм продукту реакції.
Практика (грец. πράξις «діяльність») - доцільна і цілеспрямована діяльність, яку суб'єкт здійснює для досягнення певної мети. Практика має суспільно-історичний характер і залежить від рівня розвитку суспільства, його структури.
Тео́рія (від грец. θεωρία - розгляд, дослідження) - сукупність висновків, що відображає відносини і зв'язки між явищами реальності у вигляді інформаційноі моделі. Теорією стає гіпотеза, що має відтворюване підтвердження явищ та механізмів і дозволяє спостерігачу прогнозувати наслідки дій чи зміни стану об'єкта спостережень.
На основі цих даних необхідно обчислити масову або об’ємну частку виходу продукту реакції за відношенням до теоретично можливого.

Відношення маси практично одержаного продукту до маси речовини, яку повинні одержати теоретично, називають масовою часткою виходу продукту і позначають грецькою літерою η (читається ета).

Під час одержання продукту в газоподібному чи рідкому станах обчислюють об’ємну частку виходу продукту, яку позначають літерою φ (читається фі).
Опорні формули:
η (Х) =; φ(Х) =
Алгоритм 12


  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Обчислити кількість вихідної речовини.

  3. Обчислити за рівнянням реакції кількість продукту реакції.

  4. Обчислити масу (об’єм) продукту реакції.

  5. Обчислити вихід продукту реакції за відношенням до теоретичного.

  6. Записати відповідь.


Приклад 3

При випалюванні залізного колчедану масою 96 г одержали ферум (ІІІ) оксид масою 60 г.

Випа́лювання (випалабо випалення) (рос.
Найдавніша письмова згадка про якісне осталене залізо збереглася на глиняній табличці 1400 р. до н.е., створеній у Північній Месопотамії. Всього на 15 років молодший лист хетського царя Хаттушиля до єгипетського фараона Тутанхамона з обіцянкою виготовити «добре залізо» й вислати його до Єгипту.
обжиг, англ. roasting, нім. Rösten n) - технологічна операція, яку проводять з метою надати матеріалам (руда, концентрати тощо) необхідних властивостей (фізичних, хімічного кладу) для подальшого перероблення нагріванням з витримкою без розплавлення хоча б одного твердого компонента матеріалу.
Колчеда́ни (рос. колчеданы, англ. pyrites, нім. Kiese, Kieserze n pl - мінерали з групи сульфідів і арсенідів, які містять залізо, мідь, нікель і олово. Розрізняють: магнітні К., або піротин, сірчистий, або залізний К.
Обчислити вихід продукту реакції за відношенням до теоретичного.



Дано:

Розв’язання:

m (FeS2) = 96 г

m(Fe2O3) = 60 г



М (FeS2 ) =120 г/моль; М (Fe2O3) = 160 г/моль

1. Яка кількість речовини колчедану?

ν (FeS2 ) = 96:120 =0,8 моль

2. 4 FeS2 11 О2  2 Fe2O3 8 SO2

ν (Fe2O3) = (моль)

3. Яка маса (Fe2O3) теор.? m(Fe2O3)=64 г

4. Який вихід продукту від теоретично можливого?

η (Fe2O3) =



η (Fe2O3)-?




Відповідь: 93,75%


1.4. Розв’язування задач на надлишок однієї з реагуючих речовин

Особливість задач даного типу полягає в тому, що в умові зазначається маса чи об’єм обох реагуючих речовин, одна з яких дається з кількості, більшій, ніж це необхідно для реакції (тобто, в надлишку). Під час проведення реакції частина такої речовини залишається в реакційній суміші після реакції, тому що не прореагує повністю. Для обчислення продукту реакції необхідно знати масу чи об’єм речовини, що прореагує повністю. Саме за даними цієї речовини (вважається, що вона знаходиться в недостачі) і будуть проводитися обчислення, необхідні для продукту реакції.
Алгоритм 5

  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Обчислити кількості реагуючих речовин.

  3. Записати рівняння реакції.

  4. Обчислити за рівнянням реакції кількість іншої реагуючої речовини, потрібної для того, щоб повністю прореагував перший реагент.

  5. Довести, яка з реагуючих речовин у надлишку.

  6. Обчислити за рівнянням реакції кількість продукту реакції.

  7. Обчислити масу (об’єм) продукту реакції.

  8. Записати відповідь.


Алгоритм 6

  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Записати рівняння реакції.

  3. Обчислити коефіцієнти пропорційності реагуючих речовин.
    Коефіціє́нт - характеристика процесу, явища, речовини або поля, яка має відносно сталий характер.


  4. Довести, яка з речовин у надлишку, для чого порівняти коефіцієнти пропорційності.

  5. Обчислити масу (об’єм) продукту реакції за речовиною, коефіцієнт пропорційності якої менший.

  6. Записати відповідь.

Опорні формули:
ν (X) = ; ν (X) = ; k = ;
M(прод)= k∙М(пр)∙υ (пр); V(прод)= kVmυ (пр)
Приклад 4

Який об’єм водню виділиться при взаємодії алюмінію масою 2,16 г з розчином, що містить 9,6 г хлоридної кислоти?




Дано:

Розв’язання:

m (Al) = 2,16 г

m (HCl) = 9,6 г



І спосіб

1. υ (Al) = (моль); υ (HCl) = (моль)

2. 2Al 6HCl  2AlCl32

3. Яка кількість речовини хлоридної кислоти потрібна для того, щоб повністю прореагував весь алюміній кількістю речовини 0,08 моль?

2 : 6 = 0,08 : х; х = 0,24 (моль)

4. У нас за умовою кислоти 0,26 моль, а потрібно 0,24 моль. Отже в надлишку саме HCl. Тоді алюміній у недостачі.



Подальші розрахунки проводимо за тією речовиною, яка в недостачі, тобто – за алюмінієм.

5. Яка кількість речовини водню утвориться?

2 : 3 = 0,08 : у; у = 0,12 (моль)

6. Який об’єм утвореного водню?

V(H2) = 0,12 ∙ 22,4 = 2,688 (л).

ІІ спосіб

2. 2Al 6HCl  2AlCl32

3. Обчислюємо коефіцієнти пропорційності:

k (Al) = =0,04; k (HCl) ==0,044

4. Коефіцієнт пропорційності менший у алюмінію, отже знаходимо об’єм водню саме за ним:

V(H2) = 0,04 ∙22,4∙3=2,688 (л)



V(H2) - ?




Відповідь: об’єм утвореного водню становить 2,688 л



Особливості розв’язування задач на надлишок за участю солей багатоосновних кислот
Особливість цих задач полягає у тому, що в залежності від кількісних співвідношень кислот з лугами можуть утворюватись різні типи солей.

Для ортофосфатної кислоти:

Н3РО4 NaOH  NaH2PO4 H2O (співвідношення 1 : 1)

Н3РО4 2NaOH  Na2HPO4 2H2O (співвідношення 1 : 2)

Н3РО4 3NaOH  Na3PO4 3H2O (співвідношення 1 : 3)



Для двохосновних кислот (наприклад, Н24)

Н24 KOH  KНSО4 H2O (співвідношення 1 : 1)

Н24 2KOH  K24 H2O (співвідношення 1 : 2)
Алгоритм 7


  1. Записати повну і скорочену умову задачі.

  2. Обчислити кількості реагуючих речовин.

  3. Обчислити співвідношення кількостей реагуючих речовин.

  4. Записати рівняння реакції, виходячи з кількісних співвідношень реагуючих речовин.

  5. Проставити в рівняння реакцій кількості реагуючих речовин і продуктів реакцій.

  6. Обчислити маси (об’єм) продуктів реакцій.

  7. Записати відповідь.


Приклад 5

До розчину, що містить 16 г натрій гідроксиду, додали розчин, що містить 19,6 г ортофосфатної кислоти.

Гідрокси́ди - один із основних класів неорганічних сполук, до якого належать сполуки, що складаються з катіону металу і гідроксид-аніонів. Часто до них застосовують термін основи, який має дещо ширше значення.
Розчин випарили. Обчислити маси утворених солей.



Дано:

Розв’язання:

m (NaOH) = 16 г

m (Н3РО4) = 19,6 г



2. υ (NaOH) = (моль); υ (Н3РО4) =(моль)

3. υ (NaOH) : υ (Н3РО4) = 0,4 : 0,2 = 2 : 1

Сіль двозаміщена.

4. Н3РО4 2NaOH Na2HPO4 2H2O

5. Яка кількість речовини утвореної солі?

1 : 1 = 0,2 : х

х = υ (Na2HPO4)= 0,2 (моль)

6. Яка маса утвореної солі?

M (Na2HPO4) = 0,2 ∙ 142 = 28,4 (г)


m (солей) - ?




Відповідь: маса утвореного натрій гідрофосфату 28,4 г.

Приклад 6

До розчину, що містить 44 г натрій гідроксиду, додали розчин, що містить 39,2 г ортофосфатної кислоти. Розчин випарили. Обчислити маси утворених солей.




Дано:

Розв’язання:

m (NaOH) = 44 г

m(Н3РО4)= 39,2 г



2. υ (NaOH) = (моль); υ (Н3РО4) =(моль)

3. υ (NaOH) : υ (Н3РО4) = 1,1 : 0,4 = 2,75 : 1

Утворюється двозаміщена сіль і трохи гідрофосфату.

4. Н3РО4 2NaOH  Na2HPO4 2H2O

Na2HPO4 NaOH  Na3PO4 H2O

5. Яка кількість речовини лугу прореагувала з кислотою?

1 : 2 = 0,4 : х; х = 0,8 (моль)

6. Яка кількість речовини лугу в надлишку?

υ (NaOH) = 1,1 – 0,8 = 0,3 (моль)

7. Яка кількість речовини утвореної солі Na2HPO4?

1 : 1 = 0,4 : у; у= 0,4 (моль)

8. Яка кількість речовини гідрофосфату натрію прореагувала з надлишком лугу?

1 : 1 = 0,3 : у2; у2= 0,3 (моль)

9.Яка кількість речовини гдрофосфату натрію залишилась?

υ (Na2HPO4) = 0,4 – 0,3 = 0,1 (моль)

10. Яка кількість речовини ортофосфату натрію утворилась?

1 : 1 = 0,3 : у3; у3= 0,3 (моль)

11. Яка маса утворених солей?

M (Na2HPO4) = 0,1 ∙ 142 = 14,2 (г)

m (Na3PO4) = 0,3 ∙ 164 = 49,2 (г)



m (солей) - ?




Відповідь: маса утвореного натрій гідрофосфату 14,2 г, а натрій ортофосфату 49,2 г.


1.5. Обчислення за термохімічними рівняннями.
Термохімічними називаються рівняння хімічних реакцій, в яких зазначений тепловий ефект реакції.

Тепловим ефектом реакції (∆Н0) називається кількість теплоти, яка поглинається чи виділяється під час хімічної реакції.
Поглина́ння(рос. поглощение; англ. absorption; нім. Absorption f) - заг. - вбирання в себе, приймання. Наприклад, поглинання газу, води або реаґенту пористими речовинами, абсорбентами, абсорбція.
Хімі́чна реа́кція - це перетворення речовин, при якому молекули одних речовин руйнуються і на їхньому місці утворюються молекули інших речовин з іншим атомним складом. Усі хімічні реакції зображують хімічними рівняннями.
Кі́лькість теплоти́ (кі́лькість тепла́) або просто теплота́ - це фізична величина, що відповідає енергії, перенесення якої між двома тілами (різними ділянками тіла) здійснюється за рахунок різниці температур без виконання механічної роботи і не зв'язана з перенесенням речовини від одного тіла до іншого.
Тепловий ефект реакції записується після хімічного рівняння і відділяється від нього крапкою з комою. Значення ∆Н стосується того числа молів речовин, яке зазначене рівнянням реакції.


Екзотермічними називаються хімічні реакції, які відбуваються з виділенням теплоти. При таких процесах значення ∆Н має від’ємне значення. Хімічні реакції, які відбуваються з поглинанням теплоти, називаються ендотермічними.. Значення ∆Н – додатнє.
Теплота утворення (кДж/моль) – це тепловий ефект реакції утворення 1 моль речовини зі стійких простих речовин при тиску 101,3 кПа та температурі 298 К.
Температу́ра (від лат. temperatura - належне змішування, нормальний стан) - фізична величина, яка описує стан термодинамічної системи.
Простá речови́на - хімічна речовина, структурні одиниці якої: або є представниками; або складаються з атомів, тільки одного хімічного елементу.
Слід пам’ятати, що тепловий ефект реакції утворення простих речовин за стандартних умов приймається рівним 0.
Станда́ртний стан - сукупність термодинамічних умов, які застовуються для оцінки термодинамічних величин.
Складна речовина

Закон Гесса:

Тепловий ефект хімічної реакції залежить від стану вихідних речовин і кінцевих продуктів, але не залежить від проміжних стадій реакції.
Із закону Гесса витікає, що тепловий ефект реакції (∆Н0) дорівнює різниці сум теплових ефектів реакцій утворення кінцевих продуктів реакції (∆Н0кін) і вихідних речовин (∆Н0вих):
∆Н0 = ∑ ∆Н0 кін – ∑ ∆Н0вих
Приклад 7
Скільки теплоти виділиться при згоранні водню об’ємом 67,2 л, якщо тепловий ефект реакції становить 571,6 кДж?
Зако́н Ге́сса - тепловий ефект хімічної реакції при постійному об'ємі або тиску (коли відсутня не пов'язана з розширенням робота) не залежить від шляху реакції, а лише від початкового й кінцевого станів системи.



Дано:

Розв’язання:

V (Н2) = 67,2 л

∆Н0 = -571, 6 кДж



2 H2 O2  2 H2O 571,6 кДж

2 моль


Vm=22,4л/моль

V=44,8 л 571,6 кДж

67,2 л х

х = = 857,4 (кДж)



q - ?




Відповідь: 857,4 кДж


Приклад 8
Скласти термохімічне рівняння, якщо відомо, що при згорянні магнію масою 4г виділяється 102,4 кДж теплоти.

Дано:

Розв’язання:

m (Mg) = 4 г

q = 102,4 кДж



2 Mg O2  2 MgO x кДж

2 моль


M=24 г/моль

m=48 г х кДж

4 л 102,4 кДж

х = = 1228,8 (кДж)



∆Н0 - ?




Відповідь: ∆Н0 = - 1228,8 кДж


Приклад 9

Обчислити тепловий ефект реакції, що описується рівнянням С2Н6О (г) 3О2 (г)  2СО2 (г) 3Н2О, якщо теплоти утворення С2Н6О, СО2 та Н2О відповідно становлять -277 кДж/моль; -393,3 кДж/моль та -286,2 кДж/моль.



Дано:

Розв’язання:

∆Н02Н6О) = -277 кДж/моль

∆Н0(СО 2) = -393,3 кДж/моль

∆Н02О) = -286,2 кДж/моль


С2Н6О (г) 3О2 (г)  2СО2 (г) 3Н2О

∆Н0 = ∑ ∆Н0 кін – ∑ ∆Н0вих

∆Н0=(2∙(-393,3) 3∙(-286,2))- (1∙(-277) 3∙0)= = (-786,6 – 858,6) 277 = -1368,2 кДж


∆Н0 - ?




Відповідь: ∆Н0 = - 1368,2 кДж



1.6. Розв'язування задач на суміші
Суміші – це системи, в яких співвідношення реагуючих компонентів може бути різним. Тому при розв’язуванні задач на знаходження компонентів сумішей потрібно писати не сумарне рівняння реакції, а для кожного компонента суміші окремо. Якщо в суміші є більше, ніж два компоненти, то для кожного третього компонента суміші необхідна додаткова умова в задачі.
Алгоритм 8

(метод алгебраїчних рівнянь з одним невідомим з використанням кількості речовини)

  1. Записати повну і скорочену умову задачі.
    Компоне́нт (від лат. componens, родовий відмінок componentis - складаючий) - складова частина, елемент чого-небудь.
    Алгебра (від араб. الجبر‎ аль-джебр - відновлення) - розділ математики, що вивчає математичні операції і відношення, та утворення, що базуються на них: многочлени, алгебраїчні рівняння, алгебраїчні структури.


  2. Позначити масу (чи об’єм) одного з компонентів суміші через х.

  3. Виразити масу (чи об’єм) другого компонента суміші через різницю загальної маси та х.

  4. Обчислити кількості реагуючих речовин.

  5. Записати рівняння реакцій.

  6. Обчислити за рівняннями реакцій кількості продукту реакції.

  7. Обчислити масу (чи об’єм) продукту реакції.

  8. Записати алгебраїчне рівняння, розв’язати його, визначивши перше невідоме.

  9. Визначити друге невідоме, віднявши від загальної маси суміші масу першого невідомого.

  10. Записати відповідь.


Алгоритм 9

(метод системи рівнянь з двома невідомими з використанням кількості речовини)

              1. Записати повну і скорочену умову задачі.

              2. Позначити масу (чи об’єм) першого компоненту суміші через х, а другого – через у.

              3. Обчислити кількості реагуючих речовин.

              4. Записати рівняння реакцій.

              5. Обчислити за рівняннями реакцій кількості продукту реакції.

              6. Обчислити масу (чи об’єм) продукту реакції.

              7. Скласти систему рівнянь з двома невідомими, розв’язати її, визначивши перше невідоме.

              8. Визначити друге невідоме, віднявши від загальної маси суміші масу першого невідомого.

              9. Записати відповідь.


Приклад 10

При розчиненні у хлоридній кислоті сплаву алюмінію з цинком масою 6,66 г виділилось 3,024 л водню.

Розчи́нення (рос. растворение, англ. dissolution; нім. Lösen n) - процес взаємодії речовин з переходом їх у йонну або колоїдну форми та утворенням гомогенних систем, нових сполук. Розчинення супроводжується руйнуванням взаємодій між молекулами індивідуальних речовин і утворенням міжмолекулярних зв'язків між компонентами розчину.
Визначити масу кожного металу у суміші.



Дано:

Розв’язання:

m (Al Zn) = 6,66 г

V (H2) = 3,024 л



І спосіб

1.Нехай m (Al) = х (г), тоді m (Zn) = 6,66 – х (г)

2. Які кількості реагуючих речовин?

υ (Al) = (моль) υ (Zn) = (моль)

3. Яка кількість речовин водню виділяється?

υ (H2) = = 0,135 (моль)

4. 2 Al 6 HCl  2 AlCl3 3H2

Zn 2 HCl  ZnCl2 H2

5. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з алюмінієм?



2 : 3 = : υ1 (H2) ; υ1 (H2)= (моль)

6. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з цинком?

1 : 1 = : υ2 (H2) ; υ2 (H2)= (моль)

7. Яка маса алюмінію в суміші?



= 0,135

65х 119,88 – 18х = 157,95

х = 0,81 (г)

8. Яка маса цинку в суміші?

m (Zn) = 6,66 – 0,81 = 5,85 (г)

ІІ спосіб

1.Нехай m (Al) = х (г), тоді m (Zn) = у (г)

2. Які кількості реагуючих речовин?



υ (Al) = (моль) υ (Zn) = (моль)

3. Яка кількість речовин водню виділяється?

υ (H2) = = 0,135 (моль)

4. 2 Al 6 HCl  2 AlCl3 3H2

Zn 2 HCl  ZnCl2 H2

5. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з алюмінієм?



2 : 3 = : υ1 (H2) ; υ1 (H2)= (моль)

6. Скільки моль водню виділиться при взаємодії хлоридної кислоти з цинком?

1 : 1 = : υ2 (H2) ; υ2 (H2)= (моль)

7. Яка маса речовин у суміші?



х у = 6,66;

= 0,135;

у = 6,66 – х,

= 0,135;

х = 0,81 (г), у = 5,85 (г)



m (Al) - ? m (Zn) - ?




Відповідь: m (Al) = 0,81 г; m (Zn) = 5,85 г.

Задачі для самостійного розв’язування


  1. Визначити масу заліза, який спалили в хлорі, якщо утворилось 8,125 г ферум (ІІІ) хлориду.

  2. Визначити масу міді, яка окисниться киснем, взятим у кількості речовини 2 моль.

  3. Визначити масу та кількість речовини фосфор (У) оксиду, утвореного при спалюванні в кисні фосфору масою 0,62 г.

  4. Визначити об’єм водню, що виділиться при розчиненні в кислоті цинку масою 1,3 г.

  5. Визначити, чи вистачить кисню, одержаного при термічному розкладанні калій перманганату масою 7,9 г, на повне окиснення міді масою 3,2 г?

  6. Визначити, чи вистачить водню, одержаного при розчиненні у сульфатній кислоті алюмінію масою 0,81 г, на повне відновлення вольфраму з вольфрам (УІ) оксиду кількістю речовини 0,25 моль.
    Пермангана́ти - неорганічні сполуки, солі перманганатної кислоти, що містять у своєму складі аніон MnO4-.
    Вольфра́м (англ. tungsten, нім. Wolfram n) - хімічний елемент. Символ W, ат. н. 74, ат. маса - 183,85. Сріблясто-білий метал. Найбільш характерними і стійкими є сполуки В. зі ступенем окиснення +6. В. має схильність до комплексоутворень.
    Сульфа́тна кислота́ (сірчана кислота, IUPAC - дигідрогенсульфат, застаріла назва - купоросне масло) - сполука сірки з формулою H2SO4. Безбарвна масляниста, дуже в'язка і гігроскопічна рідина. Сірчана кислота - одна з найсильніших неорганічних кислот і є дуже їдкою та небезпечною.


  7. Яку масу кальцій гідроксиду можна одержати при дії води на негашене вапно масою 1,12 г?

  8. Який об’єм водню виділиться при дії хлоридної кислоти на цинк кількістю речовини 0,4 моль?

  9. Яка маса та який об’єм кисню утвориться при каталітичному розкладанні бертолетової солі масою 4,9 г?

  10. Яка кількість речовини купрум (ІІ) гідроксиду була піддана термічному розкладу, якщо виділилось 0,56 л води у вигляді пару?

  11. Який об’єм вуглекислого газу виділиться при термічному розкладанні вапняку масою 350 г, що містить 5% домішок?
    Ката́ліз (від грец. κατάλυσις - розпад) - зміна швидкостей хімічних реакцій чи їх збудження внаслідок дії речовин (каталізаторів), які беруть участь у процесах, однак не входять до складу кінцевих продуктів.
    Окси́д ка́льцію, негашене вапно - неорганічна бінарна сполука Кальцію та Оксигену складу CaO. В'яжуча мінеральна кристалічна тугоплавка речовина білого кольору. Температура плавлення 2585°С. Проявляє сильні осно́вні властивості.
    Діокси́д вуглецю́, оксид карбону (IV), вуглекислий газ, CO2 - тривка хімічна сполука, поширена в природних газах, що містять його в кількості від декількох відсотків до практично чистого вуглекислого газу.


  12. Визначити масу кальцій карбонату у 500 г вапняку, що розклали, якщо виділилось 2,24 л газу.
    Карбона́ти (рос. карбонаты, англ. carbonates, нім. Karbonate n pl) - солі й естери вугільної кислоти (наприклад, сода, поташ).


  13. Визначити масу домішок, що містилась у технічному кальцій карбіді масою 250 г СаС2, якщо при дії на нього водою виділилось 2,24 л газу ацетилену С2Н2 та утворився кальцій гідроксид.
    Ацетиле́н (етин) - безбарвний газ, без запаху, легший за повітря.


  14. Яка маса купрум (ІІ) оксиду утвориться при спалюванні міді в кисні, що утвориться при термічному розкладі калій перманганату масою 3,8 г, що містить 2% домішок?

  15. Обчислити масу кальцій оксиду, який утвориться при термічному розкладанні 20 кг вапняку, що містить 10% не карбонатних домішок.

  16. Визначити масу домішок, що міститься в технічному алюмінії масою 65 г, якщо при розчиненні його у хлоридній кислоті виділиться 0,448 л газу.

  17. При дії розчину сульфатної кислоти на 1 кг технічного магній карбонату виділилось 224 л вуглекислого газу. Визначити масову частку домішок у зразку магній карбонату.

  18. Яка маса купрум (ІІ) оксиду прореагує з воднем, який утвориться в результаті взаємодії розчину сульфатної кислоти з 3,5 г технічного алюмінію, де масова частка домішок становить 10%?

  19. Внаслідок згоряння сірки масою 2 г одержати сульфур (ІV) оксид об’ємом 1,12 л. Обчислити масову частку домішок у спаленому зразку сірки.

  20. Яка маса технічного алюмінію, масова частка домішок в якому 15%, витратиться на добування алюміній сульфіду масою 30 г?

  21. При окисненні міді масою 12,8 г киснем одержали 12 г купрум (ІІ) оксиду.
    Результат, пі́дсумок, (заст. ску́ток, вислід) - кінцевий наслідок послідовності дій. Можливі результати містять перевагу, незручність, вигоду, збитки, цінність і перемогу. Результат є етапом діяльності, коли визначено наявність переходу якості в кількість і кількості в якість.
    Оки́снення (також оксигенація, заст. оки́слення) (рос. окисление (оксигенирование), англ. oxygenation; нім. Oxidation (Oxydation) f) - хімічний процес, під час якого елемент (або сполука) набуває електрони, при цьому ступінь окиснення її елементів понижується.
    Визначити масову частку виходу продукту.

  22. При дії 4 г хлоридної кислоти на цинк добули 0,7 л газу. Визначити вихід продукту від теоретично можливого.

  23. Яку масу сірки спалили, якщо одержали сульфур (ІV) оксид кількістю речовини 4,3 моль? Вихід продукту становить 80% від теоретичного.

  24. При доокисненні карбон (ІІ) оксиду киснем одержали 6,72 л вуглекислого газу. Визначити об’єм кисню, який витратився на цей процес, якщо вихід продукту становив 85% від теоретично можливого.

  25. Який об’єм газу одержали при термічному розкладанні калій нітрату масою 22,22 г, якщо вихід продукту становить 90% від теоретичного?

  26. Окиснили сульфід цинку масою 19,4 г. Одержали сульфур (ІV) оксид об’ємом 3,36 л. Визначити вихід сульфур (ІV) оксиду.

  27. Який об’єм водню виділиться, якщо 3,6 г кальцію обробити водою об’ємом 50 мл?

  28. Яку масу амоніаку можна синтезувати з азоту масою 112 кг, якщо масова частка виходу амоніаку становить 72% від теоретично можливого.
    Си́нтез - процес з'єднання або об'єднання раніше розрізнених речей або понять в ціле або набір. Термін походить від грец. σύνθεση - поєднання, приміщення разом (σύν - з, разом і θεση - стан, місце). Синтез є способом зібрати ціле з функціональних частин як антипод аналізу - способу розібрати ціле на функціональні частини.


  29. Яку масу амоніаку можна синтезувати з азоту масою 336 кг, якщо масова частка втрат амоніаку під час синтезу складає 12%.

  30. Яка маса амоній хлориду, масова частка домішок в якому 5%, витратиться на взаємодію з кальцій гідроксидом, якщо одержали амоніак об’ємом 5,712 л, що складає 85% від теоретично можливого?

  31. Яку масу негашеного вапна можна одержати при випалюванні вапняку масою 500 кг, масова частка кальцій карбонату в якому 95%, якщо виробничі втрати при добуванні негашеного вапна складають 12%?

  32. Амоніак масою 85 кг пропустили крізь нітратну кислоту масою 380 кг.
    Виробни́цтво - процес створення матеріальних і суспільних благ, необхідних для існування і розвитку. Створюючи певні блага люди вступають у зв'язки і взаємодію – виробничі відносини. Тому виробництво є завжди суспільним.
    Азотна кислота, нітратна кислота (HNO3) - сильна одноосновна кислота. Висококорозійна кислота, реагує з більшістю металів, сильний окисник. Має тенденцію набувати жовтого відтінку через накопичення оксидів азоту, при довгому зберіганні.
    Обчислити масу амоній нітрату, що утворився при цьому.

  33. Оксид кальцію масою 14 г обробили розчином, що містить хлоридну кислоту масою 14,6 г. Визначити масу утвореної солі.

  34. Нагріли суміш, що містить 28 г заліза та 24 г сірки. Обчислити масу утвореного ферум (ІІ) сульфіду та масу речовини, що не вступила в реакцію.

  35. Крізь розчин, що містить баритову воду масою 51,3 г, пропустили вуглекислий газ об’ємом 4,48 л. Визначити масу утвореної солі.

  36. До розчину, що містить 2 моль сульфатної кислоти, додали 2 моль калій гідроксиду. Яка сіль і якої маси утвориться?

  37. Крізь розчин, що містить натрій гідроксид масою 7,5 г, пропустили сірководень об’ємом 56 л.
    Сірководень - хімічна сполука з формулою H2S. Це безбарвний, дуже отруйний, горючий газ з характерним неприємним запахом тухлих яєць. Запах відчувається за таких низьких концентрацій, як 0,00047 часток на мільйон, але має властивість пригнічувати нюх, що вимагає додаткової обережності при роботі, особливо самостійній.
    Яка сіль утворилась і яка її маса?

  38. Яка сіль утвориться при змішуванні розчинів, що містять 1,25 моль сульфатної кислоти та 1,1 моль калій гідроксиду? Яка її маса?

  39. Яка сіль і якої маси утвориться при пропусканні вуглекислого газу, одержаного при спалюванні 3,2 г сірки, через розчин кальцій гідроксиду, що містить 37 г Са(ОН)2.

  40. До концентрованої нітратної кислоти масою 140 г додали мідні ошурки масою 44 г, що містять 27,7% домішок. Яка маса утвореної солі?

  41. Обчислити кількість теплоти, яка поглинається під час утворення кисню об’ємом 6,72 л (н.у.) за реакцією 2KNO3  2KNO2 O2, ∆Н0 = 255 кДж.

  42. Скласти термохімічне рівняння горіння цинку в кисні, якщо в результаті спалювання цинку масою 1,3 г виділилось 6,98 кДж теплоти.

  43. Визначити об’єм метану, витраченого на обігрівання 80-квартирного будинку протягом доби, якщо витрати теплоти на 1 квартиру становлять 1200 кДж, а тепловий ефект горіння метану становить 803 кДж/моль.

  44. Скільки теплоти виділиться при взаємодії 1,12 л фтору з надлишковою кількістю водню, якщо відомо, що теплота утворення фтороводню становить -150 кДж/моль?
    Фто́рово́день, флуори́д гідроге́ну - неорганічна сполука ряду галогеноводнів складу HF. За звичайних умов є отруйним, безбарвним газом з різким запахом. При кімнатній температурі існує переважно у вигляді димеру (HF)2, нижче від 19,9 °C - безбарвна рухлива рідина.
    Спалювання (рос. сжигание, англ. burn, нім. Verbrennung f) - дія і процес горіння.
    Станда́ртна ентальпі́я утво́рення, стандартна теплота утворення (рос. теплота образования химического соединения, англ. formation heat, heat of formation, нім. Bildungswärme f) - теплота, яка виділяється або поглинається при утворенні 1 моля даної хімічної сполуки з простих речовин при стандартних умовах (р = 105 Па, T = 298 К).


  45. У кисні спалили еквімолярну суміш алюмінію та цинку масою 18,4 г. Розрахуйте, скільки теплоти при цьому виділилось. Теплоти утворення оксиду алюмінію та оксиду цинку відповідно становлять -1675,7 кДж/моль та 0350,6 кДж/моль.
    Окси́д ци́нку (цинкові білила, срібні білила, китайські білила) - неорганічна сполука з формулою ZnO. Білий порошок, практично нерозчинний у воді.
    Окси́д алюмі́нію (рос. алюминия оксид, англ. aluminium oxide, нім. Aluminiumoxyd) - неорганічна сполука Алюмінію з Оксигеном складу Al2O3. Являє собою білі кристали, хімічно дуже стійкі, температура плавлення 2050 °C.


  46. Суміш магнію та алюмінію масою 20 г помістили в надлишок розчину калій гідроксиду. Виділилось 11 л газу, виміряного при 250С і тиску 1 атм. Обчислити масову частку алюмінію у вихідній суміші.

  47. При розчиненні сплаву алюмінію та міді масою 3,81 г в надлишку концентрованого розчину натрій гідроксиду виділилось 2016 мл газу. Обчислити об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою 88% (ρ=1,478 г/мл)., який витратиться на реакцію з вихідним сплавом такої ж маси.

  48. При взаємодії залізних та мідних ошурок з розведеною сульфатною кислотою виділилось 8,96 л газу (н.у.). При обробці такої ж за складом і масою суміші концентрованою нітратною кислотою утворилась сіль, при термічному розкладанні якої виділяється 11,2 л. Визначити процентний склад суміші.

  49. При дії на суміш заліза, міді та алюмінію масою 19,5 г надлишком розчину натрій гідроксиду одержали 10,08 л (н.у.) газу. Визначити масовий склад вихідної суміші, якщо при дії на масу суміші в 4 рази меншу надлишком хлоридної кислоти виділиться 3,36 дм3 газу (н.у.).

Методи розв'язування задач з хімії за рівнянням реакції



Підготувала вчитель хімії

Сарненської гімназії

Абрамчук Ольга Вікторівна

Зміст
1. Обчислення кількості речовини, маси чи об’єму речовини за рівнянням реакції
2. Розв’язування задач на домішки
3. Розв’язування задач на вихід продукту від теоретично можливого
4. Розв’язування задач на надлишок однієї з реагуючих речовин
5. Обчислення за термохімічними рівняннями.
6. Розв'язування задач на суміші







Скачати 209.28 Kb.