Программа элективного курса по химии « Решение расчетных задач»
Тема: «Расчеты по химическим уравнениям»
Задача 1 . Какой объем водорода (н.у.) выделится при взаимодействии 6,5 г цинка с избытком соляной кислоты?
Решение.
Составим уравнение реакции:
0,1 моль 0,1 моль
Zn + 2HCl Zn Cl2 + H2
изб.
Находим количество известного вещества, т.е. цинка:
· = m / M
· (Zn) = 6,5г / 65г/моль= 0,1моль
По уравнению реакции определяем
· выделившегося водорода.
· (H2 ) =
·(Zn) = 0,1 моль
Находим объем водорода:
V =
· Vm V (H2 )= 0,1моль 22,4л/моль = 2,24л
Ответ: 2,24 л.
Задача 2 . Рассчитайте массу известняка (массовая доля карбоната кальция равна 80%), который нужно взять для получения углекислого газа, объемом 112 л.
Решение.
Составляем уравнение реакции:
5 моль 5моль
CaCO3 CaO + CO2
Найдем количество вещ- ва углекислого газа:
· = V / Vm
· (CO2 ) = 112л / 22,4л/моль = 5моль
Проставим значение над химической формулой.
· (CaCO3 ) =
·(CO2 ) = 5моль
Находим массу карбоната кальция:
m=
· M
M (CaCO3 ) = 100г/моль
m= (CaCO3 ) = 5моль х 100г/моль = 500г
· (вещ-ва) = m (вещ-ва) / m (смеси)
m (смеси) = m (вещ-ва) /
· (вещ-ва) = 500г / 0,8 = 625г
Ответ: 625 г Задача 3 .При действии избытка концентрированной серной кислоты на кристаллический хлорид натрия массой 11,7 г выделился хлороводород объемом 4 л (н.у.). Определите выход продукта (в процентах) реакции.
Решение.
Рассчитываем количество хлорида натрия вступившего в реакцию:
v(NaCl) = m(NaCl)/M(NaCl);
v(NaCl) = 11,7/58,5 = 0,2 моль. Записываем уравнение реакции:
NaCl + H2S04 = NaHS04 + HCl
Согласно уравнению реакции
v(HCl) = v(NaCl); v(HCl) = 0,2 моль.
Находим объем хлороводорода (н.у.) при количественном (100 %) выходе:
v(HCl)Teop= v(HCl) 22,4 л/моль; v(НС1)теор= 0,2 22,4 = 4,48 л.
Определяем выход продукта реакции, если объем практический равен 4 л:
·(HCl) = Vпракт./ Vтеорет. 100%
·(HCl) = 4/4,48100% =89%
Ответ: 89%.
Задача 4. Определите объем (н.у.) сероводорода, который образуется при взаимодействии 44 г сульфида железа (II) с избытком серной кислоты, если известно, что выход продукта реакции равен 95 %.
Решение.
Составим уравнение реакции:
0,5моль 0,5 моль
FeS + 2HCl FeCl2 + H2 S
изб
Найдем количество сульфида железа (ІІ).
· = m / M
· (FeS) = 44г / 88г/моль = 0,5моль
По уравнению реакции находим
· (H2 S) =
· (FeS) = 0,5моль
Найдем теоретический объем выделившегося сероводорода.
V =
· Vm V (H2 S) = 0,5 22,4л/моль = 11,2л
· = Vпракт./ Vтеорет. Vпракт =
· Vтеорет.
V(H2 S)практ. = 11,2л 0,95 = 10,64л
Ответ: 10,64 л.
Задача 5. Рассчитайте массу цинка, который нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить водород, необходимый для восстановления оксида меди (II) массой 32 г.
Решение.
Составим уравнение реакции:
0,4моль 0,4моль
1) Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
0,4моль 0,4моль
2) CuO + H2 Cu + H2O
Найдем количество оксида меди – ll/
· = m / M M (CuO) = 80 г/моль
· ( CuO) = 32г / 80г/моль = 0,4моль
По уравнению № 2 определяем количество вещ- ва водорода.
· (H2 ) =
· ( CuO) = 0,4моль
Для восстановления оксида меди ( II) использовался водород полученный в 1-ой реакции, значит
· (H2 ) в 1- ой реакции тоже равно 0,4 моль. По уравнению реакции №1 находим
· (Zn ) =
· (H2 ) = 0,4моль
Находим массу цинка:
m=
· M М (Zn) = 65г/моль
m (Zn) = 0,4моль 65г/моль = 26г
Ответ: 26 г.
Задача 6. Над нагретой серой массой 12,8 г пропустили водород. Образовавшийся сероводород пропустили через раствор гидроксида натрия (взят избытке). Определите массу образовавшегося сульфида натрия, если выход продукта реакции на первой стадии равен 80 % на второй 95 %.
Составляем уравнение реакции:
0,4моль 0,4моль
1). H2 + S H2S
3,2моль
2). 2NaOH + H2S Na2S + 2 H2O
Изб
Решение.
Находим количество вещ- ва серы:
· = m / M
· (S) = 12,8г / 32г/моль = 0,4моль
По уравнению реакции №1 находим
· (H2S) =
· (S) = 0,4моль (теорет.)
· (H2S) практ. =
· теорет.
·
· (H2S) практ. = 0,4 моль 0,8 = 3,2моль
По уравнению №2 находим:
· (Na2S) теорет =
· (H2S) = 3,2моль
· (Na2S) практ. = 3,2моль 0,95 = 3,04моль
Определяем массу образовавшегося сульфида натрия.
m=
· M М (Na2S) = 78г/моль
m (Na2S) = 3,4моль 78г/моль = 23,7г
Ответ: 23,7 г.
Задача 7. В закрытом сосуде, содержащем 3,36 л кислорода ( н. у.) сожгли 3,2 г серы. Какие газы и в каком объеме будут находиться в сосуде после реакции?
Составим уравнение реакции:
0,1моль 0,15моль 0,1моль
S + O2 SO2
Решение.
Находим моли реагирующих веществ:
· = V / Vm
·
· (O2 ) = 3,36л / 22,4л/моль = 0,15моль
· = m / M
· (S) = 3,2г / 32г/моль = 0,1моль
По уравнению реакции находим, сколько молей кислорода нужно взять для реакции.
· (O2 ) =
· (S) = 0,1моль, а взято 0,15моль, значит кислород взят в избытке.
· (O2) избыток = 0,15моль 0,1моль = 0,05моль
V = Vm
· V (O2) избыток = 0,05моль 22,4 л/моль = 1,12л
Такой объем кислорода останется реакции. Как мы выяснили, кислород взят в избытке, следовательно сера в недостатке.
Расчет образовавшихся продуктов всегда ведется по недостатку, т.к. это вещ –во прореагировало полностью.
По уравнению реакции находим:
· (SO2 ) =
· (S) = 0,1моль
Находим V оксида серы (lV)
V = Vm
· V (SO2) = 22,4 л/моль 0,1моль = 2,24л
Ответ: 2,24 л (SO2) и 1,12 л (О2)-избыток
Задача 8. Цинковую пластинку массой 20 г опустили в раствор соляной кислоты массой 100 г с массовой долей НСl 10 %. Выделившийся водород сожгли. Какую массу воды получили, если ее выход составил 90 %?
Решение. Находим массу хлороводорода в растворе:
m (HCI) =
·(HCl) m(p-pa))/100 %;
m(HCl) = (10 100)/100 = 10 г.
Вычисляем количество цинка и хлороводорода:
·(Zn) = m(Zn)/M(Zn);
· (Zn) = 20/65 = 0,31 моль;
· (HCl) = m(HCl)/М(HCl);
· (HCl) = 10/36,5 = 0,27 моль.
Записываем реакцию взаимодействия цинка и поляной кислоты:
Zn + 2НС1 ZnCl2 + Н2.
Определяем вещество, взятое в избытке. Согласно уравнению реакции
· (HCl) = 2
· (Zn).
Следовательно, с 0,27 моль соляной кислоты прореагирует 0,135 моль цинка. Таким образом, цинк находится в избытке. Расчеты проводим по хлороводороду.
Рассчитываем количество выделившегося вoдopoда. Согласно уравнению реакции
· (H2) = 0,5
· (HCl); v(H2)= 0,5 0,27 = 0,135 моль
Записываем уравнение реакции горения водорода;
2Н2 + О2 2Н2О.
Согласно уравнению реакции
· тeop(H20) = v(H2);
· тeop(H20) = 0,135 моль.
Вычисляем теоретически возможную массу воды
mтеор(Н20) = 0,135 18 = 2,43 г. Определяем практически полученную массу воды mпракт(Н20) = 2,43 90)/100 = 2,2.
Ответ: 2,2 г.
Задача 9. Определите массу фенолята калия, образующегося при взаимодействии 9,4 г фенола с 20 мл раствора КОН с массовой долей гидроксида калия 40 % (плотность 1,4 г/мл).
Решение
Составим уравнение реакции:
0,1моль 0,2моль
C6H5OH + KOH C6H5OK + H2O
Найдем кол- во вещества фенола.
· = m / M М(фенола) = 94г/моль
· (фенола) = 9,4г / 94г/моль = 0,1моль
Найдем массу раствора гидроксида калия.
· = m / V m =
· V
m (KOH) = 20л 1,4г/моль = 28г
р-р
m (KOH) =
· m (р-ра)
m (KOH) = 28г 0,4 = 11,2г
М (КОН) = 56г/моль
· (КОН) = 11,2г / 56г/моль = 0,2моль (взят в избытке)
· (C6H5OK) =
· (C6H5OН)
· (C6H5OK) = 0,1моль
m =
· M М (C6H5OK) = 132г/моль
m (C6H5OK) =0,1моль 132г/моль = 13,2г
Ответ: 13,2 г.
Задача 10 . Бутен-2, полученный при дегидратации бутанола-2 массой 3,7 г, обесцветил 180 г бромной воды с массовой долей брома 4 %. Определите выход бутена-2, если выход второй реакции 100 %.
Решение.
Составим уравнение реакции:
0,05моль t, H2SO4
1). С4Н9ОН С4Н8 + Н2О
0,045моль
2). C4H8 + Br2 (р-р ) C4H8Br2
1. Найдем количество вещ- ва бутанола- 2.
М (С4Н9ОН ) = 74г/моль
· (С4Н9ОН ) = 3,7г / 74г/моль = 0,05моль
По уравнению реакции №1 определяем
· (C4H8 ) тeop =
· (С4Н9ОН)
· (C4H8 ) тeop = 0,05моль
2. Найдем массу брома в растворе бромной воды.
m =
· m (р-ра)
m (Br2) = 0,04 180г = 7,2
Определяем кол- во вещества брома.
· (Br2) = 7,2г / 160г/моль = 0,045моль
По уравнению №2 находим
· (C4H8 ) практ =
· (Br2) = 0,045моль
Так как массы веществ пропорциональны количествам этих же веществ, определяем практический выход.
W (C4H8) = 0,045моль / 0,05моль 100% = 90%
Ответ: 90 %.
Задача 11 . Какой объем (н.у.) водорода выделится при взаимодействии 19,5 г калия со 100 мл метанола, содержащего 5 % (по массе) воды при плотности раствора 0,8 г/мл.
Решение.
Составляем уравнение реакции:
0,5моль 0,25 моль
2СН3ОН + 2К 2СН3ОК + Н2
Найдем количество вещ- ва калия.
· ( К) = 19,5г / 39г/моль = 0,5моль
,,,,,,,,,рассчитываем, массу раствора метанола m =
· V
m (СН3ОН) = 0,8г/моль 100моль = 80г
Массовая доля метанола равна 100% - 5% = 95% или 0,95
Определяем массу метанола:
m =
· m (р-ра)
m (СН3ОН) = 0,95 80г = 76г
Находим кол- во вещества метанола:
· = m / M М(СН3ОН) = 32г/моль
· (СН3ОН) = 76г / 32г/моль = 2,37моль
По уравнению реакции понятно, что метанол взят в избытке.
Находим количество вещ- ва водорода.
· (Н2) = Ѕ
· (К) = Ѕ 0,5моль = 0,25моль
Рассчитываем объем выделившегося водорода:
V = Vm
·
V (H2) = 0,25моль 22,4л/моль = 5,6л
Ответ: 5,6 л.
15