1.3 Примеры решения задач

Пример 1.1. Вычислить массу 6,72 л кислорода при нормальных условиях (н.у.). Решение: V(O₂) = 6,72 л 1) Вычисляем количество вещества кислорода по уравнению 2: m(O₂) = ?

2) Молярную массу кислорода вычисляем как сумму молярных масс двух атомов кислорода до десятых долей: М(О₂) = 16,0 +16,0 = 32,0 г/моль. 3) Находим массу кислорода по уравнению 1:

Пример 1.2. Какой объем (н.у.) займут 51 г аммиака? Решение: m(NH₃) = 51 г 1) Вычисляем молярную массу аммиака: V(NH₃) = ? M(NH₃) = 14,0 + 1,0 · 3 = 17,0 г/моль. 2) Находим количество вещества:

3) Определяем объем газа: V(NH)₃ = n(NH)₃ · V_m; V(NH)₃= 3,0 · 22,4 = 67,2 л.

Пример 1.3. Относительная плотность газа по воздуху равна 1,517. Вычислите молярную массу этого газа. Решение: D_возд.(газа) = 1,58 Средняя молярная масса воздуха равна 29 г/моль. Молярную массу газа вычисляем по M(газа) = ? уравнению:

Пример 1.4. Какую массу и какой объем диоксида углерода можно получить при термическом разложении 50 г гидрокарбоната калия? Решение: m(KHСО₃) = 50 г 1) Рассчитываем молярную массу гидрокарбоната калия и m(CO₂) = ? и количество вещества: V(CO₂) = ? M(KНСО₃) = 39,1 +1,0 + 12,0 + 16,0 · 3 = 100,1 г/моль 2)Составляем уравнение реакции: 2KНСО₃ = К₂СО₃ + СО₂ + Н₂O. Из уравнения реакции видим, что при разложении 2 моль гидрокарбоната калия выделяется 1 моль диоксида углерода, т.е. количество вещества образовавшегося СО₂ в два раза меньше, чем количество вещества разложившегося гидрокарбоната калия: n(СО₂) = ½ n(KНCO₃);

3) Для расчета массы образовавшегося диоксида углерода воспользуемся молярной массой этого вещества: m(СО₂) = n(CO₂) · M(CO₂); m(СО₂) = 0,25 · 44 = 11 г. 4) Объем вычисляем с использованием молярного объема газов: V(СО₂) = n(CO₂) · V_m; V(СО₂) = 0,25 · 22,4 = 5,6 л.

Вычисление массовой доли химического элемента в соединении

Вычисления массовой доли элемента в соединении удобно производить с использованием уравнения:

В данном случае массовая доля выражена в долях единицы. Чтобы получить массовую долю в процентах, следует пользоваться уравнением:

Пример 1.5. Вычислите массовую долю калия (%) в ортофосфате калия. Решение: K₃РО₄ 1) Вычисляем молярную массу ортофосфата калия: М(K₃РО₄) = 39,1 · 3 + 31,0 + 16,0 · 4 = 212,3 г/моль. ω(K) = ? 2) Из химической формулы ортофосфата калия следует, что 1 моль K₃РО₄ содержит 3 моль атомов калия. Массовую долю калия в ортофосфате калия вычисляем по уравнению:

Пример 1.6. Рассчитайте массовую долю калия (%) в пересчете на K₂O в калийной селитре. Решение: KNO₃ Калийная селитра или нитрат калия – это сложное удобрение, содержащее два элемента питания растений (калий и ω(K₂O) = ? азот). В агрохимии принято выражать массовую долю элемента в пересчете на его оксид. Чтобы произвести такой пересчет, составим схему превращения оксида калия в нитрат калия и уравняем при помощи коэффициентов число атомов калия в левой и правой частях этой схемы: K₂O → 2KNO₃. Из этой схемы, следует, что одинаковое число атомов калия содержится в 1 моль оксида калия и 2 моль нитрата калия, поэтому расчет производим по уравнению:

Расчеты эквивалента, фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента.

Пример 1.7. Какая частица является эквивалентом ортофосфорной кислоты, если она нейтрализована гидроксидом калия до гидроортофосфата калия? Решение: 1) Составляем уравнение кислотно-основной реакции Н₃РО₄ + 2KОН = K₂НРО₄ + 2Н₂О 2) Так как в реакцию вступило 2 катиона водорода из состава молекулы ортофосфорной кислоты, эквивалентом ее является условная частица ½ молекулы.

Пример 1.8. Рассчитайте молярную массу эквивалента гидроксида алюминия в реакции его полной нейтрализации азотной кислотой. Решение: 1) Составляем уравнение кислотно-основной реакции Al(ОН)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3Н₂О 2) Определяем фактор эквивалентности. Из состава каждой формульной единицы Al(NO₃)₃ в реакцию вступают три гидроксид-иона OH^-. Так как каждый гидроксид-ион взаимодействует с одним катионом водорода, эквивалентом гидроксида алюминия является условная частица 1/3 формульной единицы Al(OH)₃, а фактор эквивалентности равен 1/3. 3) Рассчитываем молярную массу эквивалента по уравнению: М[1/3(Al(OH)₃)] = f_экв.[Al(OH)₃] · M_.[Al(OH)₃]; М[1/3(Al(OH)₃)] = 1/3 · 78,0 г/моль = 26,0 г/моль.

Пример 1.9. Вычислить молярную массу эквивалента цинка в реакции взаимодействия его с серной кислотой. Решение: 1) Составляем уравнение реакции: Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + Н₂ 2) Данная реакция окислительно-восстановительная, поэтому составляем электронное уравнение окисления цинка Zn⁰ – 2 ē → Zn⁺² . 3) Так как атом цинка отдает 2 электрона, его фактор эквивалентности равен ½, а молярная масса эквивалента равна М(1/2Zn) = f_экв.(Zn) ·M(Zn); М(1/2Zn) = 1/2· 65,4 = 32,7 г/моль.