Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Алгоритм решения задач по химии. Часть 1. Практикум. Учебное пособие
.pdf
12. Вычислите массу молекулы сероводорода.
Ответ: 5,67∙10
13. Масса 600 см
-23
г.
3
газа при н. у. равна 0,75 г. Какова мо-
лярная масса этого газа ?
Ответ: 28 г/моль.
14. Какова молекулярная масса газа, если масса 1 л его
при н. у. равна 2,86 г ?
Ответ: 64 а. е. м.
15. Одинаковое ли число молекул в 1 г хлора и 1 г водорода. Если нет, то молекул какого газа больше, во сколько раз?
16. Масса одной молекулы вещества равна 1,2 ∙10
-22
г.
Определите относительную молекулярную массу этого вещества.
Ответ: 72,2 а. е. м.
17. Определите плотность углекислого газа: а) по водороду, б) по воздуху.
Ответ: 22; 1,5.
18. Плотность газа по водороду равна 13. Какова относительная молекулярная масса этого газа?
Ответ: 26 а. е. м.
19. Какова относительная молекулярная масса газа, если
известно, что плотность его по воздуху равна 1,586?
Ответ: 46 а. е. м.
20. Вычислите относительную плотность газа по воздуху,
если масса 300 мл его при н. у. равна 0,375 г.
Ответ: 0,965.
21. Определите плотность по воздуху и массу 1 дм3 аммиака при н. у.
Ответ: 0,586; 0,759 г.
22. Плотность газа по водороду равна 23. Определите массу 1 дм
3
этого газа при н. у. и его плотность по воздуху.
Ответ: 2,05 г; 1,59.
23. Плотность газа по кислороду равна 0,875. Определите
молекулярную массу газа.
Ответ: 28 а. е. м.
24. При некоторой температуре плотность паров серы по
азоту равна 9,14. Из скольких атомов состоит молекула серы
при этой температуре?
Ответ: из 8 атомов.
11
2. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
Химическая формула - это запись состава молекулы веще-
ства с помощью химических знаков и цифр (индексов).
Индекс показывает число атомов каждого элемента в мо-
лекуле вещества или число молей атомов элемента в моле молекул вещества.
Записав химическую формулу, можно:
- описать качественный и количественный состав вещества,
- рассчитать относительную молекулярную массу,
- записать молярную массу,
- найти молярные соотношения между элементами, образую-
щими вещество,
- записать массовые соотношения между элементами, образую-
щими вещество,
- вычислить массовую долю каждого элемента в веществе.
Массовая доля элемента (обозначается - ω) показывает, ка-
кую долю (часть) составляет масса элемента от массы вещества.
Массовая доля, выраженная в процентах, называется еще
процентным содержанием элемента в веществе.
Например, углекислый газ имеет химическую формулу
СО
. Записав формулу, можно сказать, что вещество образовано
2
двумя элементами - углеродом и кислородом; молекула состоит
из одного атома углерода и двух атомов кислорода; относительная молекулярная масса – Mr(CO2) = 44 а. е. м.; молярная
масса М = 44 г/моль:
1 моль СО
содержит 1 моль (С) и 2 моль (О);
2
44 г СO2 одержит 12 г (С) и 32 г (O).
Из формулы следуют постоянные соотношения для данно-
го вещества:
1 моль СО
– 44 г СО2 - 22,4 л СО2 – 6,02 ∙ 1023 СО2;
2
1 моль (С) и 2 моль (О) содержат 12 г (С) и 32 г (О).
Эти соотношения можно по необходимости использовать
при решении задач.
12
Алгоритм решения задач
1. Запишите формулу вещества, указанного в условии задачи.
2. Найдите относительную молекулярную и молярную массы
этого вещества.
3. Составьте пропорцию, записав первую строчку ее согласно
условию задачи, а вторую - используя постоянные соотношения, вытекающие из формулы этого вещества.
4. Решите пропорцию и проанализируйте ответ.
Задача 1.
На участок надо внести 39 кг калия. Сколько хлорида калия
надо внести для этого в почву?
Решение.
Мr(KCl) = 74,5 а. е. м.; М(KCl) = 74,5 г/моль,
X г КCl - 39 ∙ 103 г ( К ),
74, 5 г KCl - 39 г ( К ),
X = 74,5 ∙ 103 (г) – масса KCl.
Ответ: 74,5 кг хлорида калия.
Задача 2.
Образец красного железняка содержит 70 г железа. Какому количеству Fe2O3 это соответствует?
Решение. Mr(Fe2O3) = 160 а. е. м., М(Fe2O3) = 160 г/моль,
70 г Fe - X моль Fe2O3,
112 г Fe - 1 моль Fe2O3,
X = 0,6 (моль) – количество вещества Fe2O
3.
Ответ: 0,6 моль Fe2O3.
Задача 3.
Кукуруза на площади одного гектара в сутки усваивает около
3
25 м
углекислого газа. Сколько углерода усваивается при этом
растениями?
13
Решение.
X г C - 25 ∙ 103 дм3 СO2,
Мr(СO2)= 44 а. е. м., 12 г С - 22,4 дм3 CO2,
M(СO2) = 44 г/моль,
X = 13,4 ∙ 103 (г) масса С.
Ответ: 13,4 кг углерода.
Задача 4.
Какова массовая доля (в %) железа в оксиде железа (III)?
Решение.
Mr(Fe2O3) = 160 а. е. м.; М(Fe2O3) = 160 г/моль.
160 г Fe2O3 содержат 112 г Fe,
ω(Fe)= (112/160) ∙ 100 = 70 (%).
Ответ: 70 %.
Задача 5.
Вычислить массовые доли натрия, кислорода и водорода в гидроксиде натрия.
Решение.
Мr(NaОН) = 23 + 16 + 1 = 40 а. е. м.,
М(NaОН) = 40 г/моль,
Ar(Na) =23, Ar(О) =16, Ar(H) =1,
ω(Nа) = (23/40) ∙ 100 = 57,5 (%);
ω(O) = (16/40) ∙ 100 = 40 (%);
ω(H) = (1/40) ∙ 100 = 2,5 (%).
Ответ: ω(Nа)=7,5 %, ω(O)=40 %, ω(H) = 2,5 %.
14
Задачи для самостоятельного решения
1. На завод была доставлена руда, содержащая 4640 т
магнитного железняка Fe3O4. Какая масса железа содержится в
этой руде?
Ответ: 3360 т.
2. Состав обычного стекла часто выражают формулой
Na2O∙CaO∙6SiO
. Какое количество оксида кремния необходимо
2
для получения 1 кг стекла?
Ответ: 12,5 моль.
3. Руда содержит 90 % FeS2 и 10 % FeAsS. Вычислите
массу серы, содержащейся в 1 т руды?
Ответ: 499,6 кг.
4. Внесение 0,5 кг бора на гектар полностью излечивает
лен от бактериоза и повышает урожай семян и волокна льна.
Вычислите, какое количество буры Na2B4O7 ∙ 10H2O необходи-
мо для внесения в почву такого количества бора.
Ответ: 2,7 кг.
5. Какая масса меди содержится в 500 г медного купороса
CuSO4 ∙ 5H2O.
Ответ: 128 г.
6. Какая масса фосфора содержится в 1 кг костей с массо-
вой долей P2O5 60 %?
Ответ: 262 г.
7. В каком из оксидов железа: оксиде железа (II) или оксиде железа (III) большее содержание железа?
8. Найдите массовую долю азота и фосфора в аммофосе
(NH4)2 HPО4.
Ответ: 21,2 %; 23,5 %.
9. Вычислите массовую долю металла и кристаллизацион-
ной воды в гипсе CaSO4 ∙ 2H2O.
Ответ: 23,2 %; 20,93 %.
10. Порошок частично окисленного цинка содержит
0,5 % мас. кислорода. Какую массовую долю (%) в этом порошке имеет металлический цинк?
Ответ: 97,5 %.
15
11. В железной руде содержится 62 % мас. минерала магнетита Fe3O
. Остальное составляет пустая порода, не содержа-
4
щая железа. Рассчитайте массовую долю железа в данной руде.
Ответ: 44,89 % мас.
12. Раствор содержит 0,02 % медного купороса
CuSO4 ∙ 5H2O. Вычислите, сколько (в массовых долях) это со-
ставляет в пересчете на медь.
Ответ: 0,005 %.
3. ВЫВОД ХИМИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЫ ВЕЩЕСТВА
ПО ЕГО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ СОСТАВУ
Задача нахождения химической формулы по количественному составу вещества является обратной задаче нахождения
процентного состава или массовой доли каждого элемента в веществе.
Различают два вида формул при решении таких задач:
а) простейшая формула вещества показывает только со-
отношения между числом атомов каждого элемента в молекуле
вещества; для вывода простейшей формулы достаточно знать
лишь количественный состав вещества и атомные массы элементов, его образующих;
б) молекулярная (истинная) формула вещества показывает
действительное число атомов каждого элемента в молекуле вещества; для вывода молекулярной формулы вещества, кроме его
количественного состава, надо знать и относительную молекулярную массу этого вещества.
Алгоритм решения задач
1. Исходя из условия задачи, запишите качественный состав мо-
лекул вещества.
2. Обозначьте индексы каждого элемента соответственно x, у, z
и т. д.
3. Зная, что количество атомов каждого элемента в молекуле
вещества относится как частное от деления массовой доли
16
или массы элемента на его атомную массу, запишите эти от-
3
12
1 2 3
ω
ωω
x : y : z = : :
A A A
2
2
H
2
M(NO )
D = ;
М(H )
ношения и вычислите их:
.
4. Замените отношения дробных чисел отношениями целых.
5. Запишите простейшую формулу.
6. Для нахождения молекулярной формулы надо по условию за-
дачи определить молярную массу искомого вещества.
7. Разделите молярную массу искомого вещества на молярную
массу найденной простейшей формулы, определите, во
сколько раз следует увеличить каждый индекс в простейшей
формуле.
8. Запишите искомую молекулярную формулу.
Задача 1.
Вывести формулу вещества, в котором массовая доля водорода 1,58 %, азота - 22,22 % и кислорода - 76,20 %.
Решение. Условно формулу искомого вещества запишем
HxNyOz. Найдем соотношения:
х : y : z = (1,58/1 ): (22,22/14) : (76,20/16) = 1,58 : 1,58 : 4,76.
x: y: z = 1 : 1 : 3.
Ответ: HNO3 - простейшая формула.
Задача 2.
Определить молекулярную формулу соединения, содержащего
30,43 % мас. азота и 69,57 % мас. кислорода. Плотность этого
вещества по водороду равна 46.
Решение. Условно формула вещества запишем NxOy.
x : y = (30,43/14) : (69,57/16) = 2,17 : 4,34 = 1 : 2.
NO2 – простейшая формула, M(NO2) = 46 г/моль.
17
2
х у H 2
M(N О ) = D М(Н ) = 46 2 г/моль = 96 г/моль.
M(N
) /M(NO2) = 2.
хОу
Ответ: N2O4 – молекулярная формула.
Задачи для самостоятельного решения
1. Какова простейшая и молекулярная формулы газооб-
разного вещества, если в нем содержится 81,82 % мас. углерода
и 18,18 % мас. водород, а 1 дм3 этого вещества при н. у.
имеет массу 2,6 г ?
Ответ: С2Н
; C4H10.
5
2. Вещество имеет следующий состав: 37,71 % мас. натрия, 22,95 % мас. - кремния, 39,34 % мас. - кислорода. Выведите простейшую формулу этого соединения.
Ответ: Na2SiO3.
3. Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность паров этого вещества по водороду равна
67,5, а состав вещества следующий (% мас.): 23,7 - серы, 23,7 кислорода, 52,6 - хлора.
Ответ: SCl2O2.
4. Выведите простейшую формулу соединения, имеющего
следующий состав (% мас.): 25,48 - меди, 12,82 - серы, 25,64 кислорода и 36,06 - кристаллизационной воды.
Ответ: CuSO4 ∙ 5Н2О.
5. Массовые доли магния, фосфора и кислорода в соли составляют: 21,83; 27,85 и 50,32 %. Выведите формулу соли.
Ответ: Mg2P2O7.
6. Выведите формулу вещества, в котором массовая доля
алюминия 0,75, углерода - 0,25.
Ответ: Al4C3.
7. 1 дм3 газа при нормальных условиях имеет массу
0,77 г. Массовые доли азота и водорода составляют соответственно 82,35 и 17,65 %. Выведите молекулярную формулу газа.
Ответ: NН
.
3
18
4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО УРАВНЕНИЯМ РЕАКЦИЙ
Уравнение реакции - это запись химической реакции с по-
мощью химических формул и цифр (коэффициентов).
Уравнение реакции показывает:
- какие вещества вступили в реакцию, и какие получились
в результате реакции;
- массовые соотношения реагирующих веществ;
- молярные соотношения реагирующих веществ (количе-
ство реагирующих веществ определяет коэффициент);
- объемные соотношения газообразных реагирующих ве-
ществ.
Например: 2H2 + O2 = 2H2O.
Следовательно, в реакцию вступают кислород и водород, в результате получается вода; 2 моля водорода реагируют с 1 молем
кислорода с получением 2 молей воды:
Зная, что m = М ∙ , определим, что 4 г водорода
(2 моль ∙ 2 г/моль) реагирует с 32 г кислорода (1 моль∙ 32 г/моль)
и получается 36 г воды (2 моль ∙ 13 г/моль):
m(H2) : m(O2) : m(H2O) = 4 : 32 : 36 = 1 : 8 : 9.
1 моль любого газа при н. у. занимает объем 22,4 дм
3
, опреде-
лим, что 2 ∙ 22,4 = 44,8 дм3 водорода реагирует с 22,4 дм3 кислорода, то есть V(H2) : V(O2) = 2 : 1.
Таким образом: 2H2 + O2 = 2H2O.
2 моль 1моль 2 моль
4 г 32 г 26 г
44,8 дм3 22,4 дм
3
Все эти данные о реагирующих веществах считаются известными, если записано химическое уравнение. Ими необходимо пользоваться при решении задач, соблюдая при этом
размерность: m – масса (г, кг); – количество в-ва (моль
или кмоль); V – объем (дм3, (л), м3); M – молярная масса
(г/моль, кг/моль).
19
Алгоритм решения задач
1. Запишите уравнение реакции. Над формулами веществ запи-
шите, что дано и что нужно определить согласно условию задачи.
2. Под формулами соответствующих веществ запишите их ко-
личество согласно уравнению реакции в соответствующих
единицах измерения.
3. Составьте пропорцию и, решив ее, проанализируйте ответ.
П р и м е ч а н и е: В реакциях участвуют только химические индивидуумы, поэтому все вычисления ведутся в расчете на абсолютно чистое вещество, не содержащее примесей.
Задача 1.
Какова масса карбоната кальция, полученного при взаимодействии раствора, содержащего 148 г гидроксида кальция с достаточным количеством оксида углерода (IV)?
148 г Х г
Решение. Са(OН)2 + СO2 = СаСO3 + H2O,
74 г/моль 100 г/моль
m Са(OН)2 = 1 моль ∙ 74 г/моль = 74 г,
m СаСO3 = 1 моль ∙ 100 г/моль = 100 г.
Так как вещества реагируют в строго определенных соотношениях, то из 74 г Са(ОН)2 получается 100 г CaСO3, а из 148 г
Са(ОН)
получается X г СаСО3:
2
Х = (148 ∙ 100)/74 = 200 (г) масса CaCO3.
Ответ: 200 г.
Задача 2.
Какой объем оксида углерода (IV) можно получить из 1 т известняка, с массовой долей карбоната кальция 90 %?
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]