Программа элективного курса по химии « Решение расчетных задач»
10 класс Тема: « Молярная масса, количество вещества, постоянная Авогадро, молярный объем газов, закон сохранения массы веществ». Задача №1. Определите количество атомов водорода в составе образца воды массой 9 г.
Дано:
m(H2O)=9г
Найти: v (H)
Решение: Рассчитываем молярную массу воды:
М(Н20) = 2 + 16 = 18 г/моль.
Определяем количество воды по формуле
v (H20) = m(H20)/M(H20), или v (H20) = 9/18 = 0,5 моль.
Из формулы воды следует, что 1 моль Н20 содержит 2 моль атомов водорода, т.е.
v (H) = 2 v (H20); v (H) = 2 0,5 = 1 моль.
Ответ: 1 моль
Задача №2. Смесь состоит из 6 г уксусной (СН3СООН) и 9,2 г муравьиной (НСООН) кислот. Определите количество атомарного кислорода в смеси.
Дано:
m(CH3COOH)=6г
m(HCOOH)=9,2г
Найти: v(O)
Решение:
Находим молярную массу уксусной кислоты
M(CH3COOH)=122+162+4=60г/моль
Определяем количество уксусной кислоты по формуле
v =m/M
v(CH3COOH)=6г/60г/моль=0,1 моль
Так как в одной молекуле число атомов кислорода в 2 раза больше, значит
v(O)=2 v(CH3COOH)
v(O)=0,2 моль
Аналогично рассчитываем количество муравьиной кислоты
M(HCOOH)=46г/моль
v(HCOOH)=9,2/46г/моль=0,2 моль
v(O)=2 v(HCOOH)=20,2=0,4моль
v(O)суммарное = 0,2+0,4=0,6моль
Ответ: 0,6 моль.
Задача №3. Определите массу раствора сульфата натрия в воде, содержащего 30,10 1022 атомов натрия и 6,02 1024 атомов водорода.
Дано:
N(Na)=30,101022 атомов
N(H)=6,021024 атомов
Найти: m(Na2SO4) водн. р-ра
Решение:
Определяем количество атомов натрия по формуле
v (Na) = N(Na)/NA, или
v (Na) = (30,10 1022)/(6,02 1023) = 0,5 моль.
Из формулы сульфата натрия следует, что 1 моль Na2S04 содержит 2 моль атомов натрия, т.е.
v (Na2S04) = 1/2 v (Na);
v (Na2S04) = 0,5/2 = 0,25 моль.
Рассчитываем массу сульфата натрия, учитывая, что молярная масса Na2S04 равна 142 г/моль: m(Na2S04) = v (Na2S04) M(Na2S04),
или
m (Na2S04) = 0,25 142 = 35,5 г.
Определяем количество атомов водорода но формуле
v (H) = N(H)/NA;
v (H) = (6,02 1024)/ (6,02 1023) = 10 моль.
Из формулы воды следует, что 1 моль Н20 содержит 2 моль атомов водорода, т.е.
v (H20) = 1/2 v(H); v (H20) = 10/2 = 5 моль.
Находим массу воды в растворе:
т(Н20) = v (H20) M(H20), пли
m(H20) = 5 18 = 90 г.
Масса раствора равна сумме масс воды и сульфата натрия:
m(p-pa) = m (H20) + m(Na2S04);
m (р-ра) = 90 + 35,5 = 125,5 г.
Ответ: 125,5г
Задача № 4. Определите молярную массу газовой смеси, состоящей из 3 г водорода и 16 г кислорода.
Дано:
m(H2)=3г
m(O2)=16г
Найти: M( смеси)
Решение: Определяем количества водорода и кислорода в смеси:
v (H2) = m(Н2)/М(Н2); v (H2) = 3/2 = 1,5 моль;
v (02) = m(O2)/M(O2); v (O2) = 16/32 = 0,5 моль.
Количество газовой смеси равно сумме количеств водорода и кислорода:
v (смеси) = v (H2) + v (O2);
v (смеси) = 1,5 +0,5 = 2 моль.
Масса газовой смеси равна сумме масс водорода и кислорода:
то(смеси) = т (Н2) + т (O2) = 3 + 16 = 19 г
Рассчитываем молярную массу газовой смеси как отношение массы смеси к количеству вещества смеси:
М(смеси) = m (смеси)/ v (смеси);
М(смеси) = 19/2 = 9,5 г/моль.
Ответ: 9,5г/моль
Задача №5. Молярная масса газовой смеси, состоящей из аргона и гелия, равна 13 г/моль. Определите массу гелия в смеси объемом 11,2 л (н.у.).
Дано:
M(смеси Ar + He) = 13г/моль
V (смеси)=11,2л
Найти: m(He)
Решение. Вычисляем количество газовой смеси: v (смеси) = V(смеси)/22,4 л/моль; v (смеси) = 11,2/22,4 = 0,5 моль.
Рассчитываем массу газовой смеси:
m(смеси)=v (смеси) М(смеси); т(смеси) = 0,5 13 = 6,5 г.
Масса аргона равна разнице масс газовой смеси и гелия:
т(Аr) = т(смеси) - m (Не); т(Аr) = 6,5 - m(Не).
Выразим количества веществ гелия и аргона:
v (He) = m (He)/M (He); v (He) = m (He)/4;
v (Ar) = m(Ar)/M(Ar); v (Ar) = (6,5 - m(He))/40.
Известно, что количество газовой смеси равно 0,5 моль:
v (He) + v (Ar)= 0,5 моль.
Подставляем в последнее уравнение значение количеств гелия и аргона:
m(Не)/4 + (6,5 - m(Не))/40 = 0,5
и решаем уравнение
Ответ:m(Не) = 1,5 г.
Задача №6. Газовая смесь, состоящая из фтора и гелия имеет молярную массу 21 г/моль. Определите объем гелия при н.у. в смеси массой 4,2 г.
Дано:
M(cмеси F2 + He) = 21г/моль
m(смеси) = 4,2г
Найти: V(He)
Решение:
Находим количество вещества смеси по формуле
v = m/M
v (смеси) = 4,2г/21г/моль=0,2 моль
Пусть v (He) в смеси равно х моль. Тогда v (F2) =0,2-х
Выразим массы гелия и фтора по формуле
m= M v
M (He) =4г/моль
m (He)=4x
M (F2) =38г/моль
m (F2) = 38(0,2 – x)
m (cмеси)=m(He) + m(F2)
4,2=4x + 38(0,2 – x)
3,4x=34
X=0, 1 моль
Находим объем гелия по формуле
V=Vm v
V (He) = 22, 4 л/моль 0, 1 моль=2,24л
Ответ: 2,24л
Задача №7. Найти массу 6 л (н.у.) газовой смеси состоящей из азота и кислорода. Известно, что объем азота в смеси в 4 раза больше объема кислорода.
Дано:
V(смеси N2 + O2 ) = 6л
V( N2) = 4V(O2)
Найти: m(смеси)
Решение:
Пусть V(O2) равен х л
Тогда V(H2) = 4x
Vсмеси = х + 4х = 5х
6л = 5х
х= 1,2л
V(H2) = 4,8л
Находим массы кислорода и азота
m=M v
v = V/Vm
Преобразуем формулу
m= M V/Vm
М(O2) = 32 г/моль
m (O2) = 32 г/моль 1, 2л/ 22, 4л/моль = 1, 7 г
M (N2) = 28 г/моль
m (N2) = 28 г/моль 4, 8л/22, 4л/моль = 6г
m (смеси) = 1, 7г + 6г = 7, 7 г
Ответ: 7,7 г.
Задача № 8. Образец мела массой 10 г прокалили. В результате прокаливания выделился оксид углерода (IV) объемом 1,12 л. Определите массу остатка.
Дано:
m (CaCO3) = 10г
V (CO2) = 1, 12л
Найти: m(остатка)
Решение:
При разложении карбоната кальция образуются оксид кальция и оксид углерода 4
CaCO3 CaO + CO2
Согласно закону сохранения массы веществ, масса образовавшихся веществ равна массе исходных.
Найдем количество углекислого газа
v = V/Vm
v(Ca) = 1, 12л/ 22, 4л/моль = 0, 05 моль
Вычисляем массу CO2
m= M v
M(CO2) = 44 г/моль
m= 44 г/моль 0, 005 моль = 2, 2г
Тогда масса остатка (СаО) = 10г – 2, 2г = 7, 8
Ответ: 7,8 г.
Задача № 9 . Определите относительную плотность по водороду газовой смеси, состоящей из 8 г метана (СН4), 30 г этана (С2Н6) и 22 г пропана (C3H8).
Дано:
m(CH4) = 8г
m(C2H6) = 30г
m(C3H8) = 22г
Найти: D(H2) смеси
Решение:
Найдем количество и массу каждого вещества
v = m/M
M(CH4) = 16г/моль
v (CH4) = 8г/16г/моль = 0,5 моль
M(C2H6) = 30г/моль
v (C2H6) = 30г/30г/моль = 1 моль
M(C3H8) = 44г/моль
v (C3H8) = 22г/44/моль = 0,5 моль
М(смеси) = М(смеси) / v(смеси)
М(смеси) = 8г+30г +22г / 0,5моль+1моль+ 0,5моль = 60г 2моль = 30 г/моль
М (смеси) = Mr (смеси)
D(H2) = Mr (смеси) / Mr(H2) = 30 /2 = 15
Ответ: 15.
Задача № 10 . Относительная плотность газа по водороду равна 8. Определите, какой объем займет этот газ (н.у.), если его масса равна 32 г.
Дано:
D(H2) газа = 8
m(газа) = 32г
Найти: V газа
Решение:
Найдем Mr(газа)
Mr(газа) = D(H2) 2
Mr(газа) = 8 2 = 16
Найдем v (газа)
v = m/M
v (газа) = 32г / 16г/моль = 2моль
Находим объем газа
V = Vm v
V(газа) = 22, 4 л/моль 2 моль = 44, 8 л
Ответ: 44,8 л.
15