4. Задачи на избыток и недостаток

Задачи на «избыток» и «недостаток»- самые распространенные, их предлагают в любой контрольной, проверочной работе. В заданиях ЕГЭ они также прописаны. В-первую очередь, необходимо уяснить себе, почему именно надо находить «избыток» и «недостаток». А, если их не учитывать? Оказывается, в обязательном порядке это надо знать, учитывать, так как, от этого зависит, правильный ли ответ мы получим. Сколько продукта получится в ходе реакции зависит от количества вещества, которое дано в «недостатке» - в недостаточном количестве. По той простой причине, как только вещество в «недостатке» полностью вступит в реакцию, сразу, в этот же момент химическая реакция полностью прекращается, так как второму веществу не с чем реагировать, этого вещества уже нет. Поэтому и надо каждый раз находить «избыток» и «недостаток».

Если в условии задачи указаны количества веществ, массы, объемы обоих исходных веществ, то эта задача на «избыток» и «недостаток». Рассмотрим примеры.

Пример 1. Определите массу соли, образующейся при взаимодействии растворов, содержащих 12 г серной кислоты и 22 г гидроксида кальция.

Анализ. Даны массы обоих исходных веществ – кислоты и щелочи, значит, задача на «избыток» и «недостаток».

Дано:

m(H₂SO₄) = 12 г Решение. Напишем уравнение реакции

m(Ca(OH)₂ = 22 г 12 г 22 г х г

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ = CaSO₄ + 2H₂O

m(CaSO₄) - ? ν 1 моль 1 моль 1 моль

М 98 г/моль 74 г/моль 136 г/моль

По формуле: ν= m/M; ν₁= 12/98=0,12моль; 22/74=0,3 моль

в недост. в избыт.

m 98 г 74 г 136 г

Решая уравнение, находим: х = 12 ^. 136 / 98 = 16,65 г

Ответ: m(CaSO₄) = 16,65 г, осталось некоторое количество Ca(OH)₂, это вещество дано в избытке.

Пример 2. К раствору соляной кислоты массой 340 г с массовой долей 14% добавили 240 г 10% раствора гидроксида натрия. Какую массу имеет полученная соль?

Анализ. Задача на «избыток и недостаток», т.к., даны массы обоих исходных веществ; также даны массы растворов, значит, сначала необходимо найти массы безводных веществ.

Дано:

m(p-pa HCl) = 340 г Решение

ω (HCl) = 14% 47,6 г 24 г х г

m(p-pa NaOH) = 240 г HCl + NaOH = NaCl + Н₂О

ω (NaOHl) = 10% υ = 1 моль 1 моль 1 моль

m(NaCl) - ? M = 36,5г/моль 40г/моль 58,5г/моль

По формуле: υ₁=m/M; υ₁=47,6/36,5=1,3моль; 24/40=0,6моль

«избыток» «недостаток»

40 г 58,5г

Чтобы не было путаницы, над формулами надо вставить только массы безводных веществ, так как, когда даются растворы веществ, в реакцию вступает только само вещество, а вода (в ней и вещества растворены) в реакцию не вступает.

1) m(HCl) = m(p-pa HCl) ^. ω (HCl)/100% = 340 ^.14/100 = 47,6 г

2) m(NaOH) = m(p-pa NaOH) ^. ω (NaOHl) / 100% = 240 ^. 10 /100 = 24 г

Решая по «недостатку», находим: х = 24 ^. 58,5 / 40 = 35,1 г.

Ответ: m(NaCl) = 35,1 г.

Пример 2. В раствор гидроксида бария массой 342 г и массовой долей Ва(ОН)₂ 10% пропустили 6,72 л (н. у.) углекислого газа. Какова масса осадка, выделившегося в результате реакции.

Дано:

m(p-pa Ва(ОН)₂) = 342 г Решение. Напишем уравнения реакций

ω (Ва(ОН)₂) = 10% 34,2 г 6,72 л

V(СО₂) = 6,72 л Ва(ОН)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + Н₂О

V_m = 22,4 л/моль 171 г/моль 22,4 л/моль 197 г/моль

υ₁= 0,2моль; υ₁= 0,3 моль 0,2моль

m(ВаСО₃) - ? «недостаток» «избыток»

В избытке находится СО₂, значит количества вещества υ (ВаСО₃) = 0,2 моль.

Происходит и вторая реакция, так как СО₂ в избытке (его осталось 0,3 – 0,2 = 0,1 моль) и реагирует с ВаСО₃ по реакции:

0,1моль 0,1 моль

ВаСО₃ + Н₂О + СО₂ = Ва(НСО₃)₂

0,1 моль СО₂ полностью реагирует с 0,1 моль ВаСО₃. Таким образом, из 0,2 моль ВаСО₃ останется: 0,2 - 0,1 = 0,1 моль ВаСО₃.

На основании этих рассуждений находим массу осадка:

m(ВаСО₃) = 0,1 моль ^. 197 г/моль = 19,7 г.

Ответ: m(ВаСО₃) = 19,7 г.