Методические рекомендации для решения расчетных задач по дисциплине «Химия» для студентов по профессиям 19.01.17 «Повар, кондитер» 23.01.03 «Автомеханик» 35.01.13 «Тракторист-машинист с/х производства»
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
ФИЛИАЛ КРАЕВОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
«УССУРИЙСКИЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ»
В ХАНКАЙСКОМ РАЙОНЕ
Методические рекомендации
для решения расчетных задач
по дисциплине «Химия»
для студентов по профессиям
19.01.17 «Повар, кондитер»
23.01.03 «Автомеханик»
35.01.13 «Тракторист-машинист с/х производства»
Составил преподаватель Павлюкова Наталья Владимировна __________
(Фамилия и инициалы преподавателя) (подпись)
Рассмотрено:
Утверждаю:
На заседании цикловой комиссии общеобразовательных дисциплин:
Председатель Рыжих Татьяна Маратовна
(Ф.И.О. председателя)
Протокол № ___ от "___" __________ _________
(подпись)
Зав по УПР Храмылева Светлана Ивановна
"___" __________ Подпись______________
Содержание
1. Пояснительная записка..............3
2. Общие алгоритмы решения задач.............4
3. Физические величины, используемые при решении задач по химии ...5 4. Расчет задач по химическим формулам 7
5. Решение задач по химическим уравнениям.... ................10
6. Решение расчетных задач на определения молярной концентрации............14
7. Решение расчетных задач с использованием понятия «моль». .............16
8. Решение расчетных задач с использованием плотностей, относительных плотностей и молярным объёма газа.........................................19
9. Расчеты по термохимическим уравнениям ............23
10. Решение задач на определения скорости химической реакции26
11. Решение задач на избыток и недостаток.....29
12.Решение расчетных задач на определение объемной доли газа, массовой доли примесей.33
13. Решение расчетных задач на определение массовой доли растворенного вещества.39
14. Решение задач на вычисления при разбавлении и концентрировании раствора..42
15. Решение расчетных задач на определение массовой доли выхода продукта реакции от теоретически возможного.44
16. Решение задач на вывод формулы углеводорода.48
17. Рекомендуемая литература..53
Пояснительная записка
Научить студентов решать задачи одна из актуальнейших задач преподавания химии. Большое значение в учебном процессе придается практической направленности обучения, поэтому умение решать задачи один из определяющих факторов при оценке уровня знании студентов. Химическая задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от обучающихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.
Значение решения задач это практическое применение теоретического материала, приложение научных знаний на практике. Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навыки самостоятельной работы; помогает определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях обучающихся и разрабатывать тактику их устранения. Решение задач это способ осуществления межпредметных связей, а также связи химической науки с жизнью.
Место задач в курсе химии:
- При изучении нового материала задачи осуществляют помощь в иллюстрации изучаемой темы конкретным практическим применением, в результате более осознанно воспринимаются теоретические основы химии.
- Решение задач дома способствует использованием не только учебников, но и дополнительной литературы.
Общие алгоритмы решения задач
При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:
- Нужно внимательно прочитать условие задачи;
-Записать, что дано и что нужно найти;
- Если необходимо нужно перевести, единицы физических величин в единицы, системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например, литры);
- При необходимости записывается уравнения реакции и расставляются коэффициенты;
-Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, а не метод составления пропорций;
-Записать ответ.
В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену.
Физические величины, используемые при решении задач по химии
наименование величины
обозначение
единица измерения
пример формы записи
можно найти по формулам
Масса вещества
m
мг; г; кг
m (H2O) = 15 г
m= М·
·
m=
· · М
m= N/ NA · М
m= V/ Vm· М
mраств. в-ва=
· · mраствора
mраствора = mраств. в-ва/
·
m = V ·
·
Относительная атомная масса
Ar
безразмерная
Ar (C) = 12
Ar смотрим в таблице Менделеева
Относительная молекулярная масса
Mr
безразмерная
Mr(H2O) = 18
Mr(H2O) = 2 Ar(H) + Ar(O) = 2 · 1 + 16 = 18
Количество вещества
· (ню) или
n
моль
·(CH4) = 1,2 моль
· = m/ М
· = V/ Vm
· = N/ NA
Молярная масса (численно равна относительной молекулярной масса)
М
г/моль; кг/моль
M(H2O) =18г/моль
М=Mr·1 г/моль
М = m/
·
Объём вещества (1 моль любого газа при нормальных условиях занимает 22,4 л)
V
мл; л; м3
V(O2) = 10 л
V = Vm·
·
V=(m/ М) · Vm
V = m/
·
Молярная концентрация вещества (молярность)
См
моль/л
Cм(H_2O)=55,3458 моль/л
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 14См = n/V15См=m/V М
Молярный объём (нормальные условия)
Vm
л/моль; м3/моль
Vm= 22,4 л/моль
Плотность вещества
· (ро)
г/мл; г/см3; кг/м3
·(H2O) = 1 г/мл
· = m/ V
· = М/ Vm
·газа = Мгаза/ Vm
Относительная плотность
D
безразмерная
D H2 = 16
Dгаза по H2 = Мгаза/ 2 г/моль
Dгаза по воздуху = Мгаза/ 29 г/моль
D = Mr (х) : Mr(у)
Массовая доля вещества в растворе или в смеси
· (омега)
безразмерная или в %
· (С) = 0,45 или 45%
· = mраств. в-ва/ mраствора
Массовая доля элемента в соединении (веществе)
· (омега)
безразмерная или в %
· (С) = 0,45 или 45%
· = n Ar/ Mr, где n – число атомов элемента в соединении
Объёмная доля газа в смеси
· (фи)
безразмерная или в %
· (H2O) = 0,15 или 15%
· = V раств. в-ва/ V раствора
Массовая доля выхода вещества в реакции
· (эта)
безразмерная или в %
· (СО2) = 0,25 или 25%
· = mпракт.вых/ mтеор.
· =
·практ.вых/
·теор.
· = Vпракт.вых/ Vтеор.
Число Авогадро
NA
число частиц (атомов, молекул)
NA = 6,02 · 1023
Число частиц вещества
N
атомы, молекулы
N(NaOH) = 3,01 · 1023
Массовая доля чистого вещества
· (омега)
безразмерная или в %
· (СО2) = 0,25 или 25%
·чист.в-ва= mчист.в-ва/ mсмеси
Уравнение состояния идеального газа
pV = m/M RТ или p V =
· RТ
Давление
p
Па, атм., Н/мІ
p=1,013·105 Па,
Абсолютная температура газа
Т
К
Т=273,15К
T(K) = t(°C) + 273.15
Т= pV /R
Универсальная газовая постоянная
R
Дж/(моль
· К)
R- = 8, 314 Дж/(моль
· К)
Массовая доля примесей
· (омега)
безразмерная или в %
· (прим) = 0,45 или 45%
· п= mп / mо
· 100%
Расчет задач по химическим формулам
По химической формуле можно вычислить как хими ческий состав, так и молекулярную массу.
Определяемый по химическим формулам количест венный состав имеет огромное значение для многочислен ных расчетов, которые производятся по химическому со ставу.
Вычисление относительной молекулярной массы вещества Мr.
Вычисление относительной молекулярной массы ве щества по химической формуле производится путем сло жения произведений относительных атомных масс элемен тов на соответствующие индексы в химической формуле.
Например: Найти относительную молекулярную массу сульфата натрия Na2S04.
Решение:
Mr(Na2S04) = Ar(Na) 2 + Ar(S) + Аr (О) 4 = 232+ 32+ 16 4= 46+ 32+ 64 = 142
2. Нахождение отношения масс элементов по химической формуле сложного вещества.
Задача. Найдите отношение масс элементов в гид роксиде кальция.
Решение:
Находим относительную молекулярную массу молярную массу гидроксида кальция:
Mr(Са(ОН)2) = 40+ 162+ 1 2= 74
2) Находим молярную массу гидроксида кальция:
М(Са(ОН)2) = 741 г/моль =74 г/моль
Находим отношение масс кальция, кислорода и водоро да:
Са:О:Н=40:32:2 упрощаем, сокращая все на 2
Са:О:Н=20:16:1
Ответ: отношение масс кальция, кислорода и водорода в гидроксиде кальция равно 20:16:1
3. Нахождения содержание массовых долей элементов в сложных веществах
Массовая доля элемента
·(Э) % - это отношение массы данного элемента m (Э) во взятой молекуле вещества к молекулярной массе этого вещества Mr (в-ва).
Массовую долю элемента выражают в долях от единицы или в процентах:
·(Э) = m (Э) / Мr(в-ва) (1)
·% (Э) = m(Э) · 100%/Мr(в-ва)
Как правило, для расчетов массовой доли элемента берут порцию вещества, равную молярной массе вещества, тогда масса данного элемента в этой порции равна его молярной массе, умноженной на число атомов данного элемента в молекуле.
·(Э) = Ar (Э) / Мr(в-ва) (1)
·% (Э) = Ar(Э) 100%/Мr(в-ва)
Задача. Определите массовые доли химических элементов в серной кислоте H2SO4 и выразите их в процентах.
Решение:
1) Вычисляем относительную молекулярную массу серной кислоты:
Mr (H2SO4) = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98
2) Находим массу молярную массу гидроксида кальция:
М(Са(ОН)2) = 981 г/моль =98 г/моль
3) Вычисляем массовые доли элементов.
Для этого численное значение массы элемента (с учетом индекса) делят на молярную массу вещества:
Учитывая это и обозначая массовую долю элемента буквой
·, вычисления массовых долей проводят так:
·(Н) = 2 : 98 = 0,0204, или 2,04%;
·(S) = 32 : 98 = 0,3265, или 32,65%;
·(О) = 64 : 98 =0,6531, или 65,31%
Проверяем правильность вычисления. Сумма массовых долей должна быть ровна 1,0 или 100%
0,0204+0,3265+0,6531=1 (мас. д.)
2,04%+32,65%+65,31%= 100%
Ответ: элементарный состав серной кислоты следующий: массовая доля водорода 0,0204, или 2,04% массовая доля серы 0,3265, или 32,65% массовая доля кислорода 0,6531, или 65,31%
Задачи для самостоятельного решения:
1. Пользуясь периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, укажите относительные атомные массы алюминия, хлора, натрия, кислорода, азота, фосфора.
2. Вычислите относительную молекулярную массу CaCO3, H2SO4, C6H12O6, C4H10, CuSO4*5H2O, NaCO3*10H2O
3. Вычислите относительную молекулярную массу фосфорной кислоты, если известно, что соотношение атомов водорода, фосфора и кислорода в молекуле равно соответственно 3:1:4.
4. Найди отношения масс элемента сульфате натрия, хлориде магния, оксиде алюминия, гидроксиде бария.
5. Определите массовые доли химических элементов в С2Н4,С6Н6, Са(ОН)2 и выразите их в процентах.
Решение задач по химическим уравнениям.
Химическим уравнением (уравнением химической реакции) называют условную запись химической реакции с помощью химических формул, числовых коэффициентов и математических символов. В уравнении химической реакции в левой части пишутся формулы взятых для реакции веществ, а вправой части уравнения реакции - формулы продуктов реакции. В правильно составленном уравнении реакции число атомов каждого элемента в левой и правой части уравнения реакции от знака равенства должно быть одинаковым. Для составления уравнения реакции, необходимо знать, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в результате реакции.
При составлении уравнений необходимо помнить, что, уравнивая число атомов в левой и правой половинах равенства, мы не имеем права изменять формулы веществ. Уравнивание достигается только правильным подбором коэффициентов.
В уравнении химической реакции каждая формула изображает один моль соответствующего вещества. Поэтому, зная молярные массы элементов в уравнении реакции, можно найти соотношение между массами веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате ее протекания. Если в уравнении реакции участвуют вещества в газообразном состоянии, то уравнение реакции позволяет найти их объемные отношения.
При решении задач по уравнениям химических реакций рекомендуется соблюдать последовательность:
1. Если даны вещества с примесями, то сначала вычисляют массу чистого вещества, содержащегося в примеси.
2. Составляют уравнение химической реакции.
3. В уравнении одной чертой подчеркивают химические формулы веществ, данные которых (m, V, v) указаны в условиях задачи, а двумя чертами формулы тех веществ, данные которых требуется вычислить.
4. По уравнению реакции определяют: количество (моль) тех веществ, формулы которых подчеркнуты (одной или двумя чертами). Коэффициент, стоящий перед формулами подчеркнутых (в данном случае) веществ, будет показывать количества данных веществ (v): Мп М, V, Vm.
5. Найденные значения пишут под соответствующими химическими формулами и производят вычисления. Расчеты по уравнениям
Пример решения задач:
Задача №1: Сколько меди можно получить из 16г сернокислой меди при действии необходимого количества железа?
1. Записать условие задачи:
Дано: m (CuS04)=16 г
Найти: m (Cu)-?
Решение:
1) Напишем уравнение химической реакции. Данные из условий задачи напишем над уравнением реакции
16г хг
CuS04 + Fe = FeS04+Сu
1моль 1 моль
Под формулами написать n,V, m вещества
2) Вычисляем относительную молекулярную массу сернокислой меди:
Mr (CuS04) = 64 + 32 + 16 4 = 160
3) Находим молярную массу сернокислой меди:
М (CuS04) = 1601 г/моль =160 г/моль
4) Находим относительную атомную массу меди:
Аr(Сu) = 64 г/моль
5) Массу вещества находим исходя из формулы:
m=M*n
m (CuS04)= 160 г/моль*1моль=160 г
m(Cu)= 64 г/моль*1моль=64 г
3) Вычисляем массу меди, содержащейся 16 г сернокислой меди
Составляем пропорцию. Пишем уравнения реакции и проводим вычисления:
16г хг
CuS04 + Fe = FeS04+Сu
160г 64г
16г CuSO4 - Х г Сu
160г CuSO4 - 64г Сu
16 г
· 64 г/моль
Х = ------------ = 6,4г
160 г/моль
Ответ: масса меди = 6.4 г
Задача №2: Найти массу алюминия, необходимого для получения оксида алюминия количеством вещества 8 моль.
Записать условие задачи:
Дано:
·(Al2O3)=8моль
Найти: m(Al)=?
Решение:
1)Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты. Данные из условий задачи напишем над уравнением реакции:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
2)Для вычисления искомого количества вещества, составим соотношение
По уравнению реакции cоставляем пропорцию:
n(Al)/4моль=8 моль/2 моль, отсюда
n(Al)=4 моль *8моль/2 моль=16 моль
3) Вычисляем массу вещества, которую требуется найти:
m=
·
·M,
m(Al)=
·(Al)
·M(Al)=16моль
·27г/моль=432г
Ответ: m (Al)=432 г
Задачи для самостоятельного решения:
1. Вычислите количество вещества оксида алюминия, образовавшегося в результате взаимодействия алюминия количеством вещества 0,27 моль с достаточным количеством кислорода (4Al +3O2=2Al2O3).
2. Вычислите количество вещества оксида натрия, образовавшегося в результате взаимодействия натрия количеством вещества 2,3 моль с достаточным количеством кислорода (4Na+O2=2Na2O).
3. Вычислите массу серы, необходимую для получения оксида серы (IV) количеством вещества 4 моль (S+O2=SO2).
4. Вычислите массу лития, необходимого для получения хлорида лития количеством вещества 0,6 моль (2Li+Cl2=2LiCl).
5. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натрием вступает сера массой 12,8 г (2Na+S=Na2S).
6. Вычислите количество вещества образующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди (II) массой 64 г (CuO + H2 = Cu + H2O).
7. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натрием вступает сера массой 12,8 г (2Na+S=Na2S).
8. Вычислите количество вещества образующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди (II) массой 64 г (CuO + H2 = Cu + H2O).
Решение расчетных задач на определения молярной концентрации.
Молярная концентрация (объемная) количество моль вещества находящееся в единице объема раствора.
Где,
См молярная концентрация вещества (молярность),
n количество моль вещества,
V13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 объем раствора.
Единицы измерения моль/л
Например, m(HCl)= 5 моль/кг (H2O), означает, что на 1 кг воды приходится 5 моль HCl. Растворителем не обязательно является вода (это зависит от условий поставленной задачи), количество вещества можно рассчитать при температуре моляльная концентрация не изменяется.
Пример задач:
Задача: В 120 мл раствора сульфата алюминия содержится 3,42 г соли. Определите молярную концентрацию раствора.
Дано:
V (раствор Al2 (SO4)3) = 120 мл. =0,120л.
m (соли) =3, 42 г
Найти:
См-?
Решение:
1) Запишем выражение для нахождения молярной
С (Al2 (SO4)3) = n ((Al2 (SO4)3)/V ра-ра
Найти количества вещества соли n ((Al2 (SO4)3) =m ((Al2 (SO4)3)/M((Al2 (SO4)3)
Вычисляем относительную молекулярную массу сульфата алюминия:
Mr ((Al2 (SO4)3) = 2 27 + 332 + 16 12 = 342
Находим молярную массу сульфата алюминия:
М ((Al2 (SO4)3) = 3421 г/моль =342 г/моль
n ((Al2 (SO4)3) =3.42 г/342 г/моль=0,01моль
7) Вычисляем молярную концентрацию по формуле:
C_M = m((Al2 (SO4)3)/V раствора
С ((Al2 (SO4)3) =0,01моль/0,12 л=0,083 моль/литр
Ответ: Молярная концентрация раствора ровна 0,0083 моль/литр
Задача: Определить молярную концентрацию NaOH в растворе при его массовой доле, равной 25,5%, и плотности 1,25 г/мл.
Дано:
w (раствора) = 25,5%,
Р(раствора)= 1,25 г/мл.
Найти:
С(NaOH)-?
Решение:
1) Нужно найти молярную концентрацию по формуле
Cv(NaOH)=n/V
2) Нам нужно найти количество моль n(NaOH)
n = m /M
Принимаем в качестве образца раствор объемом в 1 литр и определяем его массу:
m (раствора) = V (раствора)
· р (раствора) = 1000
· 1,25 = 1250 грамм.
3) Рассчитываем, сколько в образце щелочи по массе:
w= m (NaOH)/ m (раствора) *100%
Из этой формуле можно найти массу щелочи по формуле
m (NaOH) = (w
· m (раствора))/100% = (25,5
· 1250)/100 = 319 грамм.
4) Вычисляем относительную молекулярную массу гидроксида натрия:
Mr (NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40
5) Находим молярную массу гидроксида натрия:
М ((NaOH) = 401 г/моль =40 г/моль
6) Рассчитываем, сколько гидроксида натрия содержится в образце:
v(NaOH) = m /M = 319/40 = 8 моль.
7)Определяем молярную концентрацию щелочи:
Cv(NaOH)= 8 моль/1литр = 8 моль/литр.
Ответ: Молярная концентрация гидроксида натрия ровна 8 л/моль
Задачи для самостоятельного решения:
1) В 500 мл раствора содержится 56 г гидроксида калия. Определите молярную концентрацию раствора.
2) В 100 мл раствора содержится 0,98 г серной кислоты. Определите молярную концентрацию данного раствора.
3) Из 2, 65 г карбоната натрия приготовили 250 мл раствора. Какова его молярная концентрация?
4) Какая масса уксусной кислоты СН3СООН содержится в 250 мл 0,2 М раствора?
5) Какая масса хлорида железа (III) содержится в 150 мл 2М раствора?
6) Слили 300 мл 2 М и 200 мл 8 М раствора серной кислоты. Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора.
7) Какую массу нитрата аммония NН4NО3 надо взять для приготовления 5 л 2 М раствора?
8) Какой объем 38 % - го раствора HCL (р = 1,19 г/мл) надо взять, чтобы приготовить из него 2 л 2 М раствора?
9) Раствор серной кислоты с массовой долей H2SO4 30 % имеет плотность 1,219 г/мл. Какова молярная концентрация этого раствора? (3б)
10) Сульфат натрия массой 21,3 г растворили в 150 г воды, плотность полученного раствора 1,12 г/мл. Какова его молярная концентрация?
11) Какова молярная концентрация 10 % раствора гидроксида калия, плотность которого равна 1,09 г/мл?
12) Какое количество вещества нитрата натрия содержится в растворе объемом 1 л с массовой долей NaNO3 40 %, плотность которого 1,32 г/мл?
13) К воде массой 200 г прилили раствор 2М KCL объемом 40 мл и плотностью 1,09 г/мл. Определите молярную концентрацию и массовую долю KCL в полученном растворе, если его плотность равна 1,015 г/мл.
Решение расчетных задач с использованием понятия «моль»
В химии наряду с единицами массы и объема пользуются единицей количества вещества, называемой молем.
Моль количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов, электронов и других частиц), сколько содержится атомов в 12 г изотопа атома углерода 12С (обозначается буквой v (ню)).
В одном моле любого вещества содержится одинаковое количество, равное 6,02 1023, структурных единиц. Эта величина носит название постоянной Авогадро (обозначение Na, размерность 1/моль).
Молярная масса (М) (грамм-молекула) данного вещества это величина, равная отношению массы вещества (т, г) к количеству вещества (v, моль).
М = m/n (г/моль)
Молярная масса (Мг) численно равна относительной молекулярной массе или относительной атомной массе (Аг) вещества.
Формулу М= m/V можно преобразовывать в зависимости от условия данной задачи.
Например: М= m/n; n=m/M; m = М *n. (1)
где М – молярная масса вещества, m – масса вещества,
· – количество вещества.
Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг.
Единица СИ количества вещества n – моль.
Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу:
n(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA, (2)
где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро= 6.022 *10Іі моль-№.
Относительная атомная масса обозначается Аг Это безразмерная величина. Современные значения относительных атомных масс приведены в периодической системе элементов Д.И. Менделеева (например: Ar(О)=16).
Относительная молекулярная масса обозначается Мг. Это безразмерная величина. Относительная молекулярная масса простых и сложных веществ численно равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы.
Пример задач
Задача №1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.
Дано: n (NaI)= 0,6 моль.
Найти: m(NaI) =?
Решение.
1) Найти массу можно используя формулу n=m/M и преобразуем ее m=n(NaI)M(NaI). Количества вещества n(NaI)= 0,6 моль.
2) Неизвестно молярная масса NaI. Её можно вычислить.
Молярная масса иодида натрия составляет:
Mr(NaI) = Ar(Na) + Ar(I) = 23 + 127 = 150
M(NaI)= 150 *1 г/моль = 150 г/моль
3) Определяем массу NaI: m(NaI) = = 0,6 моль 150 г/моль = 90 г.
Задача №2. Вычислите n, m углекислого газа, полученного при действии на 50 г карбоната кальция избытком раствора соляной кислоты.
Дано: m (CaCO3) = 50 г.
HCl -избыток
Найти: m(СО2) -?
n (CO2)- ?
Решение:
1) Пишем уравнения реакций
CaCO3+2HCl=CaCL+H2O+CO2
1 моль 2 моль 1 моль 1 моль 1 моль
2) Найти количества вещества можно используя формулу:
n (СаСО3) =m(СаСО3) /M (СаСО3)
Нам уже известна масса нужна найти молярную массу она числена равна относительно молекулярной массе:
Мr(CaCO3) = 40+12+16*3=100
М(CaCO3)= 100*1 г/моль= 100 г/моль
n (СаСО3)= 50 г./100г/моль=0,5 моль
3) Из уравнения реакции видно, что n (СаСО3) = n (СО2) = 0,5 моль
4) Вычисляем массу СО2 по формуле m(CO2) =M(CO2) *n(CO2)
5) Вычисляем молярную массу оксида углерода II она числена равна относительно молекулярной массе:
Мr(CO2) = 12+16*2=44
М(CaCO3) = 44*1 г/моль= 44 г/моль
m(CO2) = 0,5 моль *44 г/моль= 22 г.
Ответ: n (СО2) = 0,5 моль, m(CO2) = 22 г.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Какова масса 5,6 л (н.у) углекислого газа?
2. Каков объем 128г сернистого газа SO2 при н.у.?
3.Сколько молекул содержится в 32 г сернистого газа SO2?
4.Какова масса в граммах 1.2 *10Іі молекул аммиакаNH3?
5) В каком объеме содержится 12,04 ·1023 молекул углекислого газа - СО2 при н.у.?
6) В каком объеме содержится 3,01·1023 молекул кислорода - О2 при н.у.?
7) Какой объем водорода (н.у.) выделится при реакции цинка химическим количеством 0,5 моля с избытком раствора соляной кислоты?
Решение расчетных задач с использованием плотностей, относительных плотностей и молярным объёма газа
Прежде чем приступить к решению задач, связанных с плотностью, относительными плотностями, молярным объемом, следует вспомнить некоторый теоретический материал, касающийся этих понятий.
1. Закон Авогадро.
Одинаковые объемы различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержат одинаковое число молекул.
Следствие из закона Авогадро.
При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем.
При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа (обозначается Vm).
2. Молярный объем газа это отношение объема вещества к количеству этого вещества.
Vm= V(X)/ n(x),
где Vm – молярный объем газа - постоянная величина для любого газа при данных условиях = 22.4 л/моль; V(X) – объем газа Х; n(x) – количество вещества газа Х.
3. На основании закона Авогадро определяют молекулярные массы газообразных веществ по их плотности.
Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа, взятого при таких же условиях (объем, температура, давление), называется плотностью первого газа по второму.
D= M1/M2
D относительная плотность газа (безразмерная величина), М1,М2 - молярные массы газов.
Плотность газа по водороду рассчитывается по формуле:
D(H2)=M/2
Плотность газа по воздуху по формуле:
D(возд)=M/29
4. Закон объемных отношений.
При одинаковых условиях (при постоянной температуре и давлении) объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу, а также к объемам газообразных продуктов как небольшие целые числа. Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов, реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.
Например:
1)1 объем водорода и 1 один объем хлора дают два объема хлористого водорода
Н2 + С12=2НС1
2)2 объема водорода и 1 объем кислорода дают два объема водяного пара
2Н2 + 02=2Н20
5. В расчетах следует учесть, что объем
одного миллимоля (мМ) 22,4 мл,
одного киломоля (кМ) 22,4 м3,
одного мегамоля (ММ) 22400 м3.
6. Значение закона Авогадро.
Так как 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, то, зная массу 1 л данного газа (при нормальных условиях), можно вычислить молярную массу этого газа.
М= 22,4* р; р = m/V
р плотность, то есть масса 1 л газа при нормальных условиях.
7. Отношения объемов реагирующих газов позволяют произвести ряд расчетов, не прибегая к вычислению относительных молекулярных масс.
8. Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Менделеева Клапейрона или уравнение Клапейрона) формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа.
Уравнение имеет вид:
pV = nRT или PV=(m/M)RT
где n – число молей газа;
p – давление газа (например, в Па);
V – объем газа (в литрах);
T – температура газа (в кельвинах);
R – газовая постоянная=8,314Дж/(моль*К).
Пример задачи:
Задача №1. Какой объем займет при температуре 20оС и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?
Дано: m(NH3)=51 г;
p=250 кПа;
t=20oC
R=8,314Дж/(моль*К).
Найти: V(NH3) =?
Решение:
Объем аммиака можно определить по формуле:
pV= nRT (1)
Из этой формуле можно вывести формулу объема:
V (NH3) = nRT/p (2)
определяем количество вещества аммиака по формуле:
n(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) (3)
Нам известна масса аммиака, но не известна молярная масса.
Mr(NH3) =14+1*3=17
M(NH3)= 17*1 г/моль=17г/моль
n(NH3) = 51/17 = 3 моль.
Найдём температуру Т=t+273єC= 20+273=293К
V(NH3) =3 моль293К8,314Дж/(моль*К) /250000Па= 0,0292 л
Ответ: V(NH3) =0,0292 л
Задача №2. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.
Дано: m(N2)=5,6 г; m(H2)=1,4 ; н.у.
Найти: V(смеси)=?
Решение:
Находим объём по формуле:
V(смеси)=V(N2) + V(H2)=Vm
·(N2) + Vm
·(H2)
Находим количества вещества водорода и азота:
·(N2) = m(N2)/ М(N2) = 5,6/28 = 0,2 моль
·(H2) = m(H2)/ М(H2) = 1,4/ 2 = 0,7 моль
Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е.
V(смеси)= = 22,40,2 + 22,40,7 = 20,16 л.
Ответ: V(смеси)= 20,16 л
Задача №3. Относительная плотность хлора по воздуху равна 2,448. Определить молярную массу хлора
Дано: D(воздуху)=2,448
Найти: М(Cl2)
Решение:
1) Плотность хлора по воздуху можно определит по формуле:
D(возд)=M(/29 (1)
2) Из формулы ( 1) можно вывести формулу для определения молярной массы хлора:
М(Cl2)= D(возд)*29
М(Cl2) = 29 г/моль
· 2,448 = 71 г/моль
Ответ: М (Cl2) = 71 г/моль
Задачи для самостоятельного решения:
Найдите массу кислорода, содержащегося в баллоне объемом 50л при Т = 250С давлении 790 кПа.
Рассчитайте относительную плотность по водороду следующих газов: сероводорода, хлора, аммиака, озона, углекислого газа.
При н.у. 22.4 л чистого воздуха имеют массу 29 г. Эта масса считается средней молярной массой воздуха. Рассчитайте относительную плотность по воздуху следующих газов: Н2; N2; CO.
Рассчитайте относительную плотность сероводорода по водороду.
Относительная плотность хлора по воздуху равна 2,448. Рассчитайте молекулярную массу хлора.
Вычислить молекулярные массы трех веществ в газообразном состоянии, плотность которых по водороду 13, 23, 39.
7. Вычислить молекулярные массы трех веществ в газообразном состоянии, исходя из плотности по воздуху: 1,586; 4,117; 2,69.
Расчеты по термохимическим уравнениям
Химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Соотношение между количеством энергии и количеством вещества выражается термохимическими уравнениями. В них, кроме формул и коэффициентов, записывается количество выделяемой или поглощаемой энергии, которое относится к числу молей веществ, соответствующему коэффициентам в уравнении реакции. Это количество носит название теплота реакций.
Теплоту реакции записывают обычно в конце уравнения.
Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак «плюс», значит, энергии выделяется. Такая реакция называется экзотермической
Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак «минус» энергия поглощается. Такая реакция называется эндотермической.
Теплоту реакции называют тепловым эффектом химической реакции (обозначается буквой Q, выражается в Дж, кДж и т.д.).
2Н2 + 02 - 2Н20 - 571,6 кДж
эндотермическая реакция
S + 02 = S02 + 297 кДж
экзотермическая реакция
Пример задачи:
Задача 1.По термохимическому уравнению 2Cu + O2 = 2CuO + 310 кДж
вычислите количество теплоты, выделившейся в результате окисления 4 моль меди.
Дано: n(Cu)=4 моль
Найти: =?
Решение:
Над формулами веществ надпишем сведения, взятые из условия задачи, а под формулой – соотношение, отображаемое уравнением реакции
4моль X кДж
2Cu + O2 = 2CuO + 310 кДж
2 моль
2. Находим выделившееся количество теплоты, решая пропорцию:
X= 4 моль *310/2 моль=620 кДж
Ответ: Количество выделившейся теплоты 620 кДж.
Задача №2. По термохимическому уравнению С + О2 = СО2 + 412 кДж вычислите массу сгоревшего угля, если количество теплоты, выделившееся в результате реакции, составляет 82,4 кДж.
Дано: Q = 82,4 кДж
Q р-ции = 412кДж
Найти: m =?
Решение:
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. Вычислим количество вещества, массу которого требуется найти.
? моль 82,4 кДж
С + О2 = СО2 + 412 кДж
1 моль
Для этого составим пропорцию
х/1=82,4/412, откуда х= 0,2.
Следовательно, n(С)=0,2 моль
Перейдем от количества вещества к массе вещества. Для этого используем молярную массу вещества
m=nМ
m(С)=n(C)М(С)
m(C)=0,2моль12г/моль=2,4
Запишем ответ
Ответ: m(С) = 2,4 г
Задачи для самостоятельного решения:
1. Согласно термохимическому уравнению реакции CH4+ 2O2 = CO2 +2H2O + 802 кДж определите количество теплоты, выделившейся при сжигании 24 г метана.
2. Тепловой эффект реакции горения серы равен 297 кДж. Какая масса серы сгорела, если выделилось 742,5 кДж теплоты.
3. По термохимическому уравнению H2+ Cl2 = 2HCl + 184,36 кДж рассчитайте, какой объем затрачен на образование хлороводорода (при н.у.), если при этом выделилось 921,8 кДж теплоты.
4. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения. 2 Mq + O2 = 2MqO + 1204 кДж
5. Какой объем кислорода (при н.у.) выделится в результате реакции, термохимическое уравнение которой 2KClO3 = 2KCl + 3O2 – 91 кДж, если на разложение бертолетовой соли было затрачено 182 кДж теплоты.
Решение задач на определения скорости химической реакции.
Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства В зависимости от типа химической реакции (гомогенная или гетерогенная) меняется характер реакционного пространства.
Скорость реакции определяется изменением молярной концентрации одного из реагирующих веществ:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где С1 – начальная концентрация одного из реагирующих веществ в момент времени t1, С2 – концентрация в момент времени t2, t1 – начальное время, t2 – время окончания реакции. Поскольку значение скорости реакции не может быть отрицательным, то в случае получения отрицательного значения берем его математический модуль.
Единицы измерения величин: С – моль/л, t – с (секунда), u – моль/(лс).
Скорость химической реакции зависит: от природы реагирующих веществ; от концентрации реагентов; от температуры; от поверхности соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных систем); от участия катализатора или ингибитора.
Для реакции А + В = С
u = k[A][B],
где k – константа скорости, [A] – концентрация вещества А, [В] – концентрация вещества В.
Если в реакции в отдельном столкновении участвуют, а молекул А и b молекул В, т. е. аА + bВ = С, то выражение u = k[A]а [B]b называют законом действующих масс. (Показатели степени, а и b часто не равны стехиометрическим коэффициентам вследствие сложного механизма реакции.)
При повышении температуры на каждые 10° скорость реакции возрастает в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа):
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где u2 – скорость реакции при температуре t2, 1 – скорость реакции при температуре t1, g – температурный коэффициент, он принимает значения от 2 до 4.
Пример задачи:
Задача 1. Вычислите среднюю скорость химической реакции, если через 20 с от начала реакции концентрация веществ составляла 0,05 моль/л, а через 40 с – 0,04 моль/л.
Дано: c1= 0,05 моль/л
С2= 0,215 моль/л
t 1= 20 с
t 2= 40 с
Найти:
·=?
Решение:
Запишем формулу для вычисления скорости реакций:
· =(с2-с1) / (t1 – t2)
2) Подставим данные в формулу и найти скорость химической реакции, взяв её математический модуль
· = (0,05 – 0,04) / (40 -20) =0,0005 моль/(л*с)
Ответ:
· = 0,0005 моль/(л*с)
Задача №2. Как изменится скорость химической реакции 2СО + О2 2СО2, если уменьшить объем газовой смеси в 2 раза?
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Задача№3. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры от 300 до 350 °С, если температурный коэффициент равен 2?
Дано: t1= 300°С, t2 = 330°С
·=2
Найти:
·2=?
Решение:
1) Запишем выражение зависимости скорости реакции от температуры:
·2=
·1
·
· (t2-t1) /10
2) Подставим данные в формулу и производим вычисления:
· 350=
·300
·2 (330-300) /10= 2і=8
Ответ: скорость реакции возросла в 8 раз.
Задачи для самоконтроля:
1. Как изменится скорость реакции 2Fe + 3Cl2 2FeCl3, если давление системы увеличить в 5 раз?
2. Скорость реакции при охлаждении от 80 до 60 °С уменьшилась в 4 раза. Найти температурный коэффициент скорости реакции.
3. Реакция при 50 °С протекает за 2 мин 15 с. За какое время закончится эта реакция при t = 70 °C, если температурный коэффициент равен 3?
Решение задач на избыток и недостаток.
Вычисление количества продукта реакции при известных количествах двух исходных веществ, одно из которых взято в избытке.
Помните:
1. Задача состоит из 3-ёх частей:
I - химическая – краткая запись данных, составление уравнения реакции;
II - аналитическая – анализ данных в условии и уравнения реакции;
III - математическая – расчеты по уравнению реакции.
2. Данный тип задач предполагает дополнительное действие: определение реагента, который взят в избытке.
3. Массу (количество, объем) продукта определяют по веществу, полностью израсходованному в реакции.
Запомни: Если даны вещества, то одно из них полностью расходуется, а другое дано в избытке.
Схема решения задач
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415 13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Порядок решения задач
1. Запишите кратко условие задачи.
2. Запишите уравнение реакции.
3. Над формулами веществ запишите данные по условию, приняв одно из известных за неизвестное.
4. Найдите, какое из данных веществ расходуется полностью.
5. По полностью израсходованному веществу найдите продукт реакции.
6. Запишите ответ.
Пример решения:
Задача №1: Сколько образуется оксида серы (IV) при взаимодействии 71 г сульфита натрия с 0,5 моль серной кислоты?
Дано:
m (Na2SO3) = 71г
n (H2SO4) = 0,5моль
Найти: V(SO2)
Решение:
1.Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче. Данные из условия задачи запишите над формулами соответствующих веществ в уравнении.
71г 0,5 моль Х
Na2SO3 + H2SO4 = Na2 SO4 + SO2 + Н2О
Чтобы решить, по какому из реагентов можно определить продукт, обозначьте один из них переменной (например, Х) и составьте пропорцию относительно него.
М (H2SO4) = 106г/моль
m(H2SO4) = M (H2SO4)/n (H2SO4)=106г/моль/1 моль=106г
71г 106
Na2SO3 + H2SO4 = Na2 SO4 + SO2 + Н2О
n = 1 моль Х моль
Помните: единицы измерения количеств веществ по условию и по уравнению должны совпадать!
2. Составим и решим пропорцию: 71г: Х моль = 106г: 1 моль
Х = 71г * 1 моль / 106г Х = 0,67 моль
Сравните полученный результат с данным по условию задачи:
если Х <, чем дано в условии, то этот реагент дан в избытке
если Х>, чем дано в условии, то этот реагент дан в недостатке.
Расчет ведём по веществу, данному в недостатке!
Для реакции необходимо 0, 67 моль H2SO4, а по условию её 0,5 моль, следовательно, она расходуется полностью и дальнейший расчет ведем по H2SO4:
3. 71г Хл
Na2SO3 + H2SO4 = Na2 SO4 + SO2 + Н2О
n = 1 моль n = 1 моль
М = 106г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 106 г V = 22,4 л
4. Составим и решим пропорцию: 71г: 106г = Х л : 22,4л
Х = 71 * 22, 4 / 106 Х = 15,08л
5. Запишем ответ: 15,08 л SO2
Задача№2: Определите массу сульфата бария, полученного при сливании 20мл 60-процентной серной кислоты (плотность 1,14) с раствором, содержащим 29,03 хлорида бария.
Дано: V(H2SO4) = 20 мл, W(H2SO4) = 60% = 0,6
·((H2SO4) = 1.14 г/мл m(BaCl2) = 29,03 г
Найти: m(BaSO4)
Решение:
1. Найдем массу раствора H2SO4:
m (р-ра H2SO4) =
· * V = 1,14 г/мл *20 мл = 22,8 г
2. Найдем массу химически чистой H2SO4:
m(H2SO4) = 22,8 г * 0,6 = 13,68 г
3. Запишем уравнение реакции:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
4. Найдем вещество, расходованное полностью:
13,68 г Х г
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
n = 1 моль n = 1 моль
M=98г/моль M=208г/моль
m = 98 г m = 208 г
5. Составим и решим пропорцию: 13,68 г: 98 г = Х: 208 г Х = 29,035 г
Для реакции с 13,68 г H2SO4 необходимо 29,035 г BaCl2, а по условию его всего 29,03 г, следовательно, это вещество расходуется полностью. Дальнейший расчет ведем по нему.
6. 29,03 г Х г
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
n = 1 моль n = 1 моль
M=208г/моль M=233г/моль
m = 208 г m = 233 г
Составляем и решаем пропорцию: 29,03 г: 208 г = Х: 233 г Х = 32,5 г
7. Запишем ответ: m(BaSO4) = 32,5 г
Задача№3. Сколько нитробензола образуется при взаимодействии бензола массой 15,6 г и 200 г раствора азотной кислоты с массовой долей вещества 0,35 (35%)?
Дано:
m (С6Н6) =15, 6 г
m(HN03) =200 г
w(HN03) =35%
Найти:
m(С6Н5N02) -?
Решение:
1) Найдем массу раствора HN03:
m (HN03) =200 35%/100%=70 (г)
2) Запишем уравнение реакции:
15,6 г 70 г х г
C6H6 + HONO = C6H5NO2 + НСO г
1 моль I моль 1 моль
78 г/моль 63 г/моль 123 г/моль
63 г 123 г
3) Найдем избыток и недостаток. Для этого найдем количество вещества C6H6, HN03
v(C6H6) =15.6 г/78г/моль=0,2 моль
v(HN03) =70 г/63 г/моль=l, l моль
Следовательно, HNO3 в избытке, расчет ведем по С6Н6:
15,6/78=x/123
Х= 15.6г*123г/78г=24.6 г
Ответ: w(C6H5N02) =24,6 г.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Смешали 7,3 г хлороводорода с 4 г аммиака. Какая масса соли при этом образуется?
Ответ. 10,7 г.
2. К 250 г 12%-го раствора нитрата серебра добавили 300 г 4%-го раствора хлорида натрия. Вычислить массу образовавшегося осадка.
Ответ. 25,3 г.
3. Раствор, содержащий 26,1 г нитрата бария, смешали с 52 мл 26%-го раствора сульфата натрия (= 1,3 г/мл). Какие вещества и в каких количествах остались в растворе после того, как осадок был отфильтрован?
Ответ. 0,2 моль NaNO3 и 0,02 моль Na2SO4.
4. Смешали 100 мл 20%-го раствора серной кислоты (= 1,14 г/мл) и 400 г 5,2%-го раствора хлорида бария. Определить количество осадка и концентрации веществ, находящихся в растворе после отделения осадка.
Ответ. 0,1 моль BaSO4; 2,6%-й р-р Н2SO4 и 1,5%-й р-р HCl.
Решение расчетных задач на определение объемной доли газа, массовой доли примесей
Объемная доля газов в смеси
В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.
Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, т.е. количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.
Объемную долю газа в смеси обозначают греческой буквой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] – «фи».
Объемной долей газа в смеси называют отношение объема данного газа к общему объему смеси:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Что же показывает объемная доля газа в смеси или, как говорят, какой физический смысл этой величины? Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.
Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота, 21 л кислорода, 30 мл углекислого газа, в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон) и некоторые другие (рис).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. Состав атмосферного воздуха
Рассчитаем объемные доли этих газов в воздухе:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Нетрудно заметить, что сумма объемных долей всех газов в смеси всегда равна 1, или 100%:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](азота) + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](кисл.) + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](угл. газа) + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](др. газов) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.
Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4%. Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.
В химии на производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле.
Пример задач:
Задача №1. Вычислите объем кислорода, содержащегося в 500 л воздуха.
Из определения объемной доли газа в смеси выразим объем кислорода:
V(кисл.) = V(возд.)[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](кисл.).
Подставим в уравнение числа и рассчитаем объем кислорода:
V(кисл.) = 500 (л)0,21 = 105 л.
Кстати, для приближенных расчетов объемную долю кислорода в воздухе можно принять равной 0,2, или 20%.
При расчете объемных долей газов в смеси можно воспользоваться маленькой хитростью. Зная, что сумма объемных долей равна 100%, для «последнего» газа в смеси эту величину можно рассчитать по-другому.
Задачи№2: Анализ атмосферы Венеры показал, что в 50 мл венерианского «воздуха» содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота. Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере планеты.
Дано:
V(смеси) = 50 мл,
V(угл. газа) = 48,5 мл,
V(азота) = 1,5 мл.
Найти:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](угл. газа),
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](азота).
Решение
Рассчитаем объемную долю углекислого газа в смеси. По определению:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Вычислим объемную долю азота в смеси, зная, что сумма объемных долей газов в смеси равна 100%:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](угл. газа) + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](азота) = 100%,
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](азота) = 100% – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](угл. газа) = 100% – 97% = 3%.
Ответ. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](угл. газа) = 97%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](азота) = 3%.
Массовая доля примесей
В некоторых областях техники использование недостаточно «чистых» материалов недопустимо. Микросхему компьютера не сделать без особо чистого кристалла кремния, в атомной энергетике предъявляются повышенные требования к очистке ядерного топлива, световой сигнал «погаснет» в стекловолоконном кабеле, наткнувшись на посторонние вкрапления.
Если главное (основное) вещество содержит посторонние загрязнения – это тоже смесь, только в этом случае все ненужные, а порой и вредные ее компоненты называют одним словом – примеси. Чем меньше примесей, тем чище вещество.
Иногда вещество, содержащее примеси, называют техническим образцом или просто образцом. Следовательно, любой такой образец включает основное вещество и примеси.
Степень чистоты вещества принято выражать массовой долей основного компонента или массовой долей примесей.
Массовой долей примесей называется отношение массы примесей к массе образца:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Предположим, вам нужно вычислить массовую долю основного вещества в образце. Тогда можно воспользоваться формулой:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Следует не забывать, что сумма массовых долей основного вещества и примесей всегда равна 1, или 100%:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](осн. в-ва) + [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](примесей) = 1, или 100%.
Также справедливо утверждение, что масса образца складывается из массы основного вещества и массы примесей:
m(образца) = m(осн. в-ва) + m(примесей).
Разберем несколько задач с использованием понятия «массовая доля примесей».
Пример задачи :
Задача№1.Природная самородная сера содержит 8% примесей. Какая масса чистой серы содержится в 2 т природного образца?
Дано:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](примесей) = 0,08,
m(образца) = 2 т.
Найти:
m(серы).
Решение:
Вычислим массу примесей в 2 т самородной серы:
m(примесей) = m(образца)[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](примесей) = 2 (т) 0,08 = 0,16 т.
Рассчитаем массу чистой серы, содержащейся в природном образце:
m(серы) = m(образца) – m(примесей) = 2 (т) – 0,16 (т) = 1,84 т.
Ответ: m(серы) = 1,84 т.
Задачи 2: В пищевой отрасли промышленности можно использовать лимонную кислоту, содержащую не более 1% посторонних примесей. В аналитической лаборатории установлено, что в 2,345 г продукта содержится 2,312 г кислоты. Можно ли использовать продукт в пищевых целях?
Дано:
m(образца) = 2,345 г,
m(кислоты) = 2,312 г.
Найти:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](примесей).
Решение:
Вычислим массовую долю лимонной кислоты в образце:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рассчитаем массовую долю примесей в образце:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](примесей) = 1 – [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](кислоты) = 1 – 0,986 = 0,014, или 1,4%.
Ответ: Данный образец лимонной кислоты не может быть использован в пищевой отрасли промышленности.
Задачи для самостоятельного решения:
1. В промышленности используются вещества с маркировкой «ч», что означает «чистое вещество». Содержание примесей в них может составлять, например, 0,01%. Найдите максимально допустимую массу примесей в 120 г образца сажи с маркировкой «ч».
2. Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?
3. При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?
4. Объемная доля метана в природном газе составляет 92%. Какой объем этой газовой смеси будет содержать 4,6 мл метана?
5. Смешали 6 л кислорода и 2 л углекислого газа. Найдите объемную долю каждого газа в полученной смеси.
6. Массовая доля примесей в известняке составляет 5%. Рассчитайте массу основного вещества (карбоната кальция), содержащегося в 300 кг природного известняка.
7. При очистке медного купороса получилось 150 мг примесей, что составило 2% от массы образца. Определите массу технического медного купороса, который подвергли очистке.
8. Для изготовления полупроводниковых батарей используется сверхчистый кремний. Массовая доля примесей в нем не должна превышать 0,000 000 0001%. Годится ли для данных целей кремний, в 30 кг которого содержится 0,03 мг примесей?
Решение расчетных задач на определение массовой доли растворенного вещества
– Сколько ложечек сахара ты кладешь в чай?
– Дома – две, в гостях – восемь.
Шутка известная, но давайте посмотрим на нее глазами химика. Вряд ли вам понравится такой «чай в гостях». Уж очень сладкий он будет из-за неумеренного содержания сахара! Содержание растворенного вещества в растворе химики называют концентрацией.
Концентрацию вещества можно выражать различными способами. Кстати, число ложечек на чашку воды – способ вполне приемлемый, но только для кухни. Трудно представить себе химика, приготавливающего раствор таким образом.
Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.
Массовой долей[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] вещества в растворе называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Не правда ли, очень похоже на объемную долю? Так оно и есть, ведь любая доля, как вы уже знаете, – это отношение какой-то части к целому. Как и массовая доля элемента в сложном веществе, массовая доля вещества в растворе обозначается греческой буквой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] («омега») и может принимать значения от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Она показывает, какая часть массы раствора приходится на растворенное вещество. И еще: массовая доля вещества в процентах численно равна массе растворенного вещества в 100 г раствора. К примеру, в 100 г 3%-го раствора уксуса содержится 3 г чистой уксусной кислоты.
Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.
Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.
Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е. верно выражение:
m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного вещества).
Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Значит, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.
Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. В качестве иллюстрации к сказанному рассмотрим решение некоторых задач прикладного характера.
Пример задач:
Задача №1. Перед посадкой семена томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого раствора можно приготовить из 0,25 г марганцовки?
Дано:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](марганцовки) = 0,01 г,
m(марганцовки) = 0,25 г.
Найти:
m(раствора).
Решение:
Зная массу растворенного вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу раствора:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Ответ: m(раствора) = 25 г.
Задачи №2: В медицине широко применяют так называемые физиологические растворы, в частности раствор поваренной соли с массовой долей соли 0,9%. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 1500 г физиологического раствора.
Дано:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](соли) = 0,9%,
m(раствора) = 1500 г.
Найти:
m(соли),
m(воды).
Решение:
Вычислим массу соли, необходимой для приготовления 1500 г физиологического раствора:
m(соли) = m(раствора)[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ](соли)/100% = 1500 (г)0,9 /100%= 13,5 г.
Определим массу воды, необходимой для приготовления раствора:
m(воды) = m(раствора) – m(соли) = 1500 – 13,5 = 1486,5 г.
Ответ: m(соли) = 13,5 г, m(воды) = 1486,5 г.
Задачи для самостоятельного решения:
1. Что такое массовая доля растворенного вещества? Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.
2. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?
3. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
4. В 200 г столового уксуса содержится 6 г уксусной кислоты. Определите массовую долю кислоты в столовом уксусе.
5. Найдите массу воды и лимонной кислоты, необходимую для приготовления 50 г 5%-го раствора.
6. Из 240 г 3%-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдите массовую долю соды в полученном растворе.
7. К 150 г 20%-го раствора сахара добавили 30 г сахара. Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.
8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.
9. Пять чайных ложек поваренной соли (с горкой) растворите в 450 г (450 мл) воды. Учитывая, что масса соли в каждой ложке примерно 10 г, рассчитайте массовую долю соли в растворе. В две одинаковые пластиковые бутылки объемом 0,5 л налейте полученный раствор и водопроводную воду. Поместите бутылки в морозильную камеру холодильника. Загляните в холодильник примерно через час. Какая жидкость начнет замерзать раньше? В какой бутылке содержимое раньше превратится в лед? Сделайте вывод.
Решение задач на вычисления при разбавлении и концентрировании раствора
Процентная концентрация раствора это отношение массы растворённого вещества к массе раствора. Если станем разбавлять раствор с прибавлением к нему растворителя, масса растворенного вещества останется без изменения, а масса раствора увеличится. Отношение этих масс (концентрация раствора) уменьшится и во столько раз, во сколько увеличится масса раствора. Если же мы станем концентрировать раствор путем испарения растворителя, масса раствора будет уменьшаться, а масса растворенного вещества останется без изменения.
Отношения масс концентрированного раствора увеличится во столько раз. Во сколько уменьшится масса раствора. Отсюда следует, что масса раствора и процентная концентрация обратно пропорционально друг другу, что можно выразить формулой:
w1/w2=m1/m2
Это закономерность лежит в основе вычислений при разбавлении и концентрировании раствора.
Если количества раствора даны в объёмных единицах, , их нужно перечислить на массу.
Пример задач:
Задача №1 Имеется 90%- ный раствор. Какое количество его нужно взять, чтобы приготовить 500 кг 20% раствора?
Дано: w1(раствора) -90%
m 220% р-ра= 500кг
w2(раствора) -20%
Найти: m1 р-ра –? m растворителя-?
Решение:
Согласно зависимость между массой и концентрацией раствора:
m90%/m20%= w1/w2
m90%/500= 20/90
m90%= 500*20/90=111кг
Следовательно, надо взять 111 кг 90% -ного раствора и прибавить к нему столько растворителя, чтобы масса раствора стало равной 500 кг.
m растворителя= 500кг – 111 кг= 389 кг
Ответ: m1 р-ра = 111 кг, m растворителя=389 кг
Задача №2 Имеется раствор гидроксида натрия с массовой долей растворённого вещества 40% и плотностью 1,43 г/см3. Определить, какой объём этого раствора нужно взять для приготовления 10 л раствора с массовой долей едкого натра 15% и плотностью 1,16 г/см3?
Дано: w1(раствораNaOH) -40%
p1=1,43 кг/л
V(раствора)=10 л
w2(раствора NaOH) -15%
P2=1,16 кг/л
Найти: V (раствора который нужно добавить) -?
Решение:
1) Вычислить массу 15% раствора:
m15%= V2*p2
m15%= 1,16 кг/л *10 л= 11,6 кг
2) Вычислим массу 40% раствора:
m40%/m15%= w15%/w40%
m40%/11,6=15/40
m40%= 11.6кг*15%/40%= 4,35кг
Определим объем раствора с массовой долей 40%, который нужно добавить для получения 10 л раствора с массовой долей
V40%= m/p
V= 4,35/1,43=3.04л
Ответ: V=3.04л
Решение расчетных задач на определение массовой доли выхода продукта реакции от теоретически возможного
Признак:
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой
Доля выхода продукта реакции ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]- “этта”) - это отношение массы полученного вещества к массе, которая должна была бы получиться в соответствии с расчетом по уравнению реакции измеряется в процентах или долях.
Массовая доля выхода продукта.
m практическая продукта
· = ------------------------------ * 100 %
m теоретическая продукта
Объёмная доля выхода продукта.
V практический продукта
· = ----------------------------- * 100 %
V теоретический продукта
Примеры задач:
Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
Дано:
m (Mg) = 1,2 г
m практическая (MgSO4) = 5,5 г
_____________________
Найти:
·-?
Решение:
1) Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
Mg + H2SO4 MgSO4+H2
1моль 1моль
2) Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ:
M(Mg) = 24 г/моль
M(MgSO4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль
3) Находим количество вещества реагента по формулам: n=m/M
n (Mg)= 1,2г/24г/моль=0,05 моль
4) По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (
· теор) и теоретическую массу (m теор) продукта реакции.
0,05 моль n моль
Mg + H2SO413 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415MgSO4+H2
1моль 1моль
n теор (MgSO4)=0.05*1/1=0.05 моль
m теор (MgSO4) = M(MgSO4)
·теор (MgSO4)
m теор (MgSO4) = 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г
5) Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле:
m практ (MgSO4)
· = ---------- * 100 %
m теор. (MgSO4)
· (MgSO4)=(5,5г ·100%)/6г=91,7%
Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим
Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
Дано:
m(CaO) = 16,8 г
· =80% или 0,8
Найти:
m практ (CaC2) = ?
Решение:
1) Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
CaO + 3CCaC2 +CO
1моль 1 моль
2) Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ
M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль
M(CaC2) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль
3) Находим количество вещества реагента по формулам: n=m/M
n(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль
4) По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (
· теор)
0,3 моль n моль
CaO + 3CCaC2 +CO
1моль 1 моль
n(CaC2) = 0.3моль*1моль/1моль= 0.3 моль
5) Вычислим теоретическую массу (mтеор) продукта реакции по формуле: m теор (CaC2) = M(CaC2)
· теор (CaC2)
m теор (CaC2) = 64 г/моль 0,3 моль = 19.2 г
6) Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
m практич (CaC2) = 80% · 19,2 г/100% = 15,36 г
Ответ: m практич (CaC2) = 15,36 г
Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.
Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
Дано: н. у.
Vm = 22,4 л/моль
Vпрактич(CO2) = 28,56 л
· = 85% или 0,85
Найти:
m(Na2CO3) =?
Решение:
1) Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо
M (Na2CO3) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль
2) Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы:
·(NH4NO3) =V практич. /Vтеор * 100%
Vтеоретич (CO2) = 28,56 л / 0,85 = 33,6 л
n(CO2) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль
3) Напишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
4) Находим количество вещества реагента по УХР
1.5 моль nмоль
n (СО2)= 1.5 моль*1 моль/1 моль=1.5 моль
5)Определяем массу (объём) реагента по формуле: m =
· M
m(Na2CO3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г
Ответ: m (Na2CO3) = 159г
Задачи для самостоятельного решения:
1. При пропускании 170г аммиака через раствор соляной кислоты получили 500г хлорида аммония. Сколько % это составляет от теоретически возможного выхода.
2. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).
3. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.
4. Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.
5. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
Решение задач на вывод формулы углеводорода
Теория: Этот вид расчетов чрезвычайно важен для химической практики, т.к. позволяет на основании экспериментальных данных определить формулу вещества (простейшую и молекулярную). На основании данных качественного и количественного анализов вы находите сначала соотношение атомов в молекуле (или другой структурной единице вещества), т.е. его простейшую формулу.
Алгоритм решения задач на нахождение формулы вещества по продуктам сгорания вещества, если дана относительная плотность
1. Вычисляем молярную массу вещества.
М(в) = D(x)*М(х) (1)
2. Вычисляем количество атомов С:
а) если СО2 дано по массе:
n(C) = (2)
б) если СО2 дано в объеме:
n(C) = (3)
3. Вычисляем количество атомов Н:
Так как в молекуле Н2О 2 моля Н, тогда формулу умножаем на 2 (это применимо и к N)
n(Н) = 2 (4)
4. Вычисляем молярную массу полученного вещества.
5. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.
Пример задачи №1 : При сгорании органического вещества массой 2, 37 г образовалось 3,36 г оксида углерода(IV) (н.у.), 1,35 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по воздуху равна 2,724. Выведите молекулярную формулу вещества.
Дано:
m ( в-ва) = 2,37г V (CO2) = 3,36 л m (H2O) = 1,35 г D (возд.) = 2,724.
М(возд) = 29 г/моль
М(Н2О) = 18 г/моль
Vm = 22,4л/моль _________________
Найти:
CxHyNz-? Решение:
1. Применяем формулу (1)
M(в-ва) = 29 г/моль * 2,724 =79 г/моль.
Находим количество атомов С по формуле (3)
n(C) = = 5
2. Находим количество атомов Н по формуле (4)
n(Н) = 2 = 5
3. Вычисляем молярную массу С5Н5.
М(С5Н5) = 12 * 5 + 1 * 5 = 65г/моль
4. Вычисляем количество атомов азота (5)
79 – 65 = 14. т.к. атомная масса азота – 14, значит в данной формулу один атом N.
Ответ: С5Н5N
Алгоритм на нахождение молекулярной формулы вещества по его относительной плотности и массовой доле элементов в соединении.
1. Вычисляем молярную массу вещества.
М(в) = D(x)*М(х) (1)
2. Вычисляем количество атомов элемента:
а) если w дана в процентах:
n(Э) = (2)
б) если w дана в долях:
n(Э) = (3)
3. Вычисляем молярную массу полученного вещества.
4. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.
Пример задачи № 2: Выведите формулу вещества, содержащего 82,75% углерода и 17,25 % водорода. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 2.
Дано:
w(C) = 82,75% w(H) = 17,25% D(возд) = 2
M(воздуха) = 29г/моль
М(С4Н10) =58г/моль ______________
Найти:
СхНу-? Решение:
1. Применяем формулу (1)
M(в-ва) = 29 г/моль * 2 =58 г/моль.
2. Находим количество атомов С по формуле (2)
n(С) = = 4
3. Находим количество атомов Н по формуле (2)
n(Н) = = 1
4. Вычисляем молярную массу С4Н10
М(С4Н10) = 12 * 4 + 1 * 10 = 58г/моль
5. Вычисленная молярная масса совпадает с (1), задача решена.
Ответ: С4Н10
Пример задачи № 3: При сгорании 2.3 г вещества образуется 4.4 г оксида углерода IV и 2.7 г воды. Плотность паров этого вещества по воздуху равна 1. 59. Определите молекулярную формулу данного вещества
Дано:
m ( в-ва) = 2,3г
m (CO2) = 4,4 г
m (H2O) = 2.7 г
D (возд.) = 1,59.
М(возд) = 29 г/моль
М(Н2О) = 18 г/моль
М(СО2) = 44 г/моль
________________
Найти:
CxHyОz-?
Решение:
При сгорании данного вещества образуется оксид углерода IV и вода, то из чего следует, что в состав данного вещество входит углерод и водород.
1) Находим массу атома углерода по оксиду углерода IV:
44 г. СО2 содержит 12 г С
4,4 г - х г
44/4.4=12/х
х(С)=4.4 г*12 г/44г=1.2 г m(С)=1.2 г
2) Находим массу атомов водорода по молекуле воды:
18 г Н2О содержит 2 г Н2
2.7 г. - y г
18/2.7=2/y
y(Н)=2.7*2/18=0,3 г m(Н)=0.3 г
3) Если в исследуемом веществе содержится кислород, то его находим по разности масс вещества и суммы масс атомов углерода и водорода:
m(О)= m(СхНyОz)- m(С)+ m(Н)
m(О)=2.3-1.2+0.3=0.8 г
4) Находим отношение числа атомов элементов:
C: H: O=x: y: z
x: y : z = m(С)/Аr(С): m(Н)/Аr(Н) ): m(О)/Аr(О)=1.2/12:0.3/1:0.8/16=0.1:0.3:0.05
Приводим это отношение к целым числам
0.1:0.3:0.05=2:6:1
Простейшая формула данного вещества – С2Н6О
5) Находим молекулярную массу вещества по простейшей формуле и по относительной плотности его паров по воздуху:
М()=46г /моль
М(СxНyОz)=29*D(возд)=29*1.59=46
Следовательно, в данной случае простейшая формула С2Н6О является истинной
Ответ: С2Н6О
Задачи для самостоятельного решения:
1.Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля водорода в котором составляет 15,79%. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху составляет 3,93.
2. Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 81,8% Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57.
3. Массовая доля углерода в циклоалкане составляет 85,71%. Относительная плотность его паров по воздуху равна 1,931. Найдите молекулярную формулу циклоалкана. Напишите структурную формулу.
4. При сгорании 11,2 г. Углеводорода получили оксид углерода массой 35,2 г и воду массой 14,4 г. Относительная плотность этого углеводорода по воздуху равна 1,93. Выведите молекулярную формулу.
5. При сжигании 2.2 г. вещества получили 4,4 г оксида углерода и 1,8 г. воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 44. Определите молекулярную формулу вещества.
Рекомендуемая литература
1. Габриелян О. С. Задачи по химии и способы их решения. 1011 кл. / О. С. Габриелян, П. В. Решетов, И. Г. Остроумов. М.: , «Дрофа» 2014г. 160 с.
2. Дьякович С.В. Князева Р.Н. «Профориентация учащихся при обучении химии», М., 1992 , 157 с
3. Кузьменко Н.Е. Сборник задач по химии с решениями. М.: , Издательский дом «Оникс – 21 век» 2003.- 640 с ил.
4. Лидин Р.А. «Химия.8-9 классы», учебное пособие, Москва, «Дрофа», 2000.
5. Слета Л.А., Холин Ю.В., Черный А.В. «Конкурсные задачи по химии с решениями», Москва-Харьков, «Илекса» «Гимназия», 1998.
6. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. «Химия. Сборник задач». Учебное пособие. Москва, «АСТ-ПРЕСС», 2001.
7.Сергеева О.Ю. «Домашняя работа по химии за 11 класс», М., «Экзамен», 2003г.
8.Цитович И.К., Протасов П.Н. «Методика решения расчетных задач по химии», М., «Просвещение», 1983, 127 с.
13PAGE 15
13PAGE 145215
Формула молярной концентрацииРисунок 1Формула молярной концентрацииРис. 62. Состав атмосферного воздухаРисунок 2Рисунок 2Рисунок 3Рисунок 6Рисунок 9Рисунок 10 Заголовок 1 Заголовок 2 Заголовок 3 Заголовок 5 Заголовок 615