Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Алгоритм решения задач по химии. Часть 1. Практикум. Учебное пособие
.pdf
Решение.
3
3
3
3
(СaCO )
(СaCO ) = 100,
(известняка)
(СaCO ) (известняка)
90 1000 кг
(СaCO ) = = = 900 кг.
100 100
m
ω
m
ωm
m
СаСO3 = СO2 + СаО.
Так как в реакции участвует карбонат кальция, а дана масса известняка с массовой долей СаСО3 90 %, то для решения задачи
нaxодим массу чистого вещества:
Эту цифру записываем над формулой СаСО
пишем массу 1 моль СаСО
900 кг Х м
и объем 1 моль СО2:
3
3
СаСО3 = СаО + СО2.
100 г 22,4 дм
. Под формулой
3
3
Составляем пропорцию:
100 г СаСО
900 кг СаСО3 - X м
Х = 201,6 (м
- 22,4 дм3 СО2,
3
3
3
) объем СО
СО2,
2
.
Ответ: 201,6 м3.
Задача 3.
10 г смеси цинка и меди обработали необходимым количеством
раствора серной кислоты. При этом выделилось 2,24 дм
рода. Каков состав этой смеси (% мас.) (н. у.) ?
Решение.
С u + H2SO4 ( р -р )
Zn + H2SO4 (р -р ) = ZnSO4+H2↑ .
3
водо-
21
Так как медь не взаимодействует с разбавленной серной кисло-
(СaO) 5,6 кг
(СaO) = = = 0,1 кмоль,
(СaO) 56 г/моль
m
ν
M
той, то по данному объему водорода можно вычислить массу
цинка в смеси:
Х г 2,24 дм3
Zn + H2SO
65 г/моль 22,4 дм
=Z nSO4+H2↑ ,
4 (р- р)
3
/моль
65 г Zn – 22,4 дм3 H2, X = (65 ∙ 2,24)/22,4 = 6,5 (г) масса Zn.
X г Zn – 2,24 дм3 H2,
Определим состав смеси:
10 г смеси - 100 %
6,5 г Zn - X %
X = 65 (%) – массовая доля Zn
ω(Cu) = 100 - 65 = 35 (%).
Ответ: ω(Zn) = 6,5 %, ω(Cu) = 35 %.
Задача 4.
Сколько известняка, содержащего 80 % мас. карбоната кальция,
надо использовать для получения 5,6 кг негашеной извести
(СаО) путем разложения известняка?
Решение.
СаСO3 = СO2 + СаО.
Так как в реакции участвует карбонат кальция, входящий в состав известняка, то по уравнению реакции определяем количество карбоната кальция:
X кг 5,6 кг
СаСO3 = СO2 + СаО,
100 г/моль 56 г/моль
22
3
3 3 3
СаСO = СаO = 0,1 кмоль;
СаСO = СаСO СаСO =
νν
m νM
=0,1 кмоль 100 г/моль=10 кг.
3
3
3
3
(СaCO )
(СaCO ) = 100,
(известняка)
(СaCO ) 100
10 кг 100
(известняка) = = = 12,5 кг.
(СaCO ) 80
m
ω
m
m
m
ω
Зная, что найденное количество СаСО
составляет 80 % в из-
3
вестняке, найдем его массу:
Ответ: 12,5 кг.
Задачи для самостоятельного решения
1. Какая масса водорода потребуется для полного восстановления 0,3 моль оксида меди (II)?
Ответ: 0,6 г.
2. Какая масса соляной кислоты расходуется на взаимодействие с 2 г оксида магния?
Ответ: 3,6 г.
3. Какая масса карбоната кальция разложилась, и сколько
оксида кальция получили, если в результате реакции выделилось 112 дм
3
углекислого газа (н. у.)?
Ответ: 500 г; 280 г.
4. Какова масса сульфата натрия, полученного при взаимодействии серной кислоты массой 10 г с достаточным количеством гидроксида натрия?
Ответ: 14,5 г.
5. Какой объем водорода (н. у.) выделится при взаимодействии 260 г цинка с избытком серной кислоты?
Ответ: 89,6 дм
6. При действии раствора серной кислоты на алюминий
выделилось 11,2 дм
3
3
водорода (н. у.). Какие массы алюминия и
кислоты вступили в реакцию?
Ответ: 9 г; 49 г.
23
7. При сжигании 3 г кокса образовалось 9 г оксида углеро-
да (IV). Какова массовая доля углерода в этой образце кокса?
Ответ: 81 %.
8. 5,1 г порошка частично окисленного магния обработали
хлороводородной (соляной) кислотой. При этом выделилось
3,74 дм3 водорода, измеренного при н. у. Какова массовая доля
магния в этом порошке?
Ответ: 0,78.
9. Чему равна массовая доля примесей, нереагирующих с
кислотой, в образцe цинка, если при взаимодействии 16 г этого
цинка с избытком кислоты получено 1,48 дм
3
водорода (н. у.)?
Ответ: 18,75 %.
10. При действии избытка серной кислоты на 620 кг при-
родного фосфорита получили 390 кг фосфорной кислоты. Вычислите массовую долю фосфата кальция в исходном фосфорите.
Ответ: 0,99 или 99 %.
11. 10 г сплава меди с алюминием обработали избытком
соляной кислоты. При этом выделилось 5,6 дм
3
водорода (н. у.).
Вычислите массовые доли меди и алюминия в сплаве?
Ответ: 45 %; 55 %.
12. При растворении в избытке серной кислоты 8,9 г сплава цинка с магнием выделилось 4, 48 дм
3
водорода (н. у.). Опре-
делите массовые доли (в процентах) компонентов сплава.
Ответ: 73 %; 27 %.
5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО УРАВНЕНИЮ РЕАКЦИИ,
ЕСЛИ ОДНО ИЗ ВСТУПАЮЩИХ В РЕАКЦИЮ
ВЕЩЕСТВ ДАНО В ИЗБЫТКЕ
Если в условии задачи дано количество обоих вступаю-
щих в реакцию веществ, а требуется определить количество
продуктов реакции, то прежде чем вести вычисления, необходимо выяснить, в каких соотношениях даны исходные вещества.
Эти соотношения могут быть следующими:
а) вещества даны в эквивалентных отношениях; в этом
случае расчет можно вести по любому из двух данных веществ;
24
б) вещества даны В неэквивалентных количествах; в этом
2
2
2
(СuCl )
27 г
(СuCl ) = = = 0,2 моль,
(СuCl ) 135 г/моль
m
ν
M
(Fe) 12 г
(Fe) = = = 0,214 моль,
(Fe) 56 г/моль
m
ν
M
случае расчет надо вести по веществу, данному в недостатке по
отношению к другому, так как оно полностью прореагирует.
Алгоритм решения задач
1. Запишите уравнение реакции согласно условию задачи.
2. Над формулами веществ запишите, что дано и что следует
определить.
3. Под формулами соответствующих веществ запишите их ко-
личество по уравнению реакции.
4. Найдите отношение данного в условии задачи количества
каждого исходного вещества к его количеству по уравнению реакции.
5. Сравните эти отношения, определить избыток и недостаток.
6. Составьте пропорцию, используя вещество, данное в недо-
статке, и решить ее.
7. Проанализируйте ответ.
Задача 1.
К раствору, содержащему 27 г хлорида меди (II) добавили 12 г
железных опилок. Какая масса меди выделилось при этом?
Решение.
27 г 12 г Х г
С uСl2 + Fe = FeСl2 + Сu.
135 г/моль 56 г/моль 64 г/моль
Так как в левой части уравнения даны массы двух реагирующих
веществ, определим соотношения этих веществ.
25
0,2 < 0,214.
(Сu) = 0,2 моль,
(Cu) = 0,2 моль 64 г/моль = 12,8 г.
ν
m
2
2
m
Н
22,4 л
Н = = =1 моль
22,4 л/моль
V
ν
V
2
2
2
О
16 г
О = = = 1 моль
О 16 г/моль
m
ν
M
22
2 2 2
Н О = Н =1 моль;
Н О = Н O Н О = 1моль 18 г/моль = 18 г.
νν
m νM
Из этого следует, что железо дано в избытке и вычисление массы меди надо вести по массе хлорида меди (II):
Ответ: 12,8 г масса меди.
Задача 2.
Какая масса воды может образоваться при взрыве смеси 22,4 дм3
водорода и 16 г кислорода?
22,4 дм
Решение. 2 Н
32г 36г
3
16г Х г
+ O2 = 2 Н2О.
2
Найдем количество вещества водорода и кислорода:
;
.
По уравнению реакции взаимодействуют с 2 молями водорода и
1 молем кислорода. В нашем случае кислород находится в избытке, т.к. на реакцию с 1 молем Н2 необходимо 0,5 моля О2.
Расчет массы воды ведем по водороду:
Ответ: масса воды 18 г.
26
Задача 3.
4
4
4
CuSO
1,25 г
CuSO = = = 0,0078 моль;
CuSO 160 г/моль
m
ν
M
2
2
2
Na S
1 г
Na S = = = 0,013 моль,
Na S 78 г/моль
m
ν
M
24
2 2 2
Na S = СuSO = 0,0078 моль;
Na S = Na S Na S = 0,0078 моль 78 г/моль = 0,61 г.
νν
m νM
Для реакции были взяты два раствора. Один содержал 1,25 г
сульфата меди (II), а другой 1 г сульфида натрия. Какое из этих
веществ взято в избытке и каков этот избыток?
1,25 г 1 г
Решение. CuSO4 + Na2S = CuS↓ + Na2SO4,
160 г/моль 78 г/моль
0,0078 < 0,013 → Na2S – в избытке.
Определим количество Na2S, которое вступит во взаимодействие с 1,25 г (0,0078 моль) CuSO4:
После реакции останется 1 – 0,61 = 0,39 (г) Na2S.
Ответ: в избытке Na2S, после реакции останется 0,39 г соли.
Задачи для самостоятельного решения
1. Для реакции взяты растворы хлорида натрия и нитрата
серебра. Первый раствор содержит 2 г хлорида натрия, а второй
- 3 г нитрата серебра. Какое из веществ взято в избытке? Каков
этот избыток?
Ответ: 0,97 г.
2. При смешении раствора, содержащего 1,25 г сульфата
железа (II), и раствора, содержащего 1 г сульфида натрия, образовался осадок. Вычислите массу осадка с точностью до сотых.
Ответ: 0,73 г.
27
3. Какова масса гидроксида алюминия, выпавшего в осадок при взаимодействии двух растворов, первый из которых содержал 30 г хлорида алюминия, а второй 15 г гидроксида калия?
Ответ: 6,96 г.
4. Смешали 7, 3 г хлорида водорода и 4 г аммиака. Какая
масса хлорида аммония образуется? Каков объем оставшегося
после реакции газа (н.у.)?
Ответ: 10,7 г; 0,79 дм3.
5. К раствору, содержащему 10 г серной кислоты, добавили 9 г гидроксида натрия. Какая масса соли образовалось в результате реакции?
Ответ: 14,5 г.
6. Какая масса сульфата меди (II) образуется при растворении 20 г оксида меди (II) в растворе, содержащем 100 г серной
кислоты?
Ответ: 40 г.
7. Раствор, содержащий 34 г нитрата серебра, смешали с
раствором, содержащим такую же массу хлорида натрия. Какая
масса соли выпала в осадок?
Ответ: 28,7 г.
6. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ПОНЯТИЯ "ПРОЦЕНТ ВЫХОДА" ПРОДУКТА
Эти вычисления связаны с тем, что на производстве образу-
ется продукта меньше (практический выход), чем должно было
бы получиться по теоретическому расчету, то есть вычислением
по уравнению реакции.
Алгоритм решения задач
на вычисление процента выхода продуктов реакции
1. Выделите из условия задачи практический выход продукта
реакции.
2. По уравнению реакции рассчитайте количество продукта реакции - это теоретический выход. Он всегда принимается за
100 %.
28
3. Вычислите процент выхода продукта, решив пропорцию:
практический выход
% = 100;
теоретический выход
η
прак
теор
η % = ×100;
m
m
прак
теор
% = 100.
V
η
V
S 450 кг
S = = = 14,06 кмоль;
S 32 г/моль
m
ν
M
2
2 2 2
SO = S = 14,06 кмоль;
SO = SO SO = 14,06 кмоль 64 г/моль = 900 кг.
νν
m νM
теоретический выход - 100 %
практический выход - X %
Можно использовать и формулу для расчета практического выхода:
Задача 1.
При обжиге 450 кг серы получено 880 кг сернистого газа. Вычислить выход сернистого газа в процентах по отношению к
теоретическому.
450 кг Х кг
Решение. 2 S + O2 = 2SO2.
32 г/моль 64 г/моль
Парактический выход сернистого газа – 880 кг. По уравнению
реакции определим теоретическое значение массы сернистого
газа, которое можно получить из 450 кг серы:
Определим выход сернистого газа:
29
прак
теор
880 кг
= 100 = 100 = 97,7 (%).
900 кг
m
η
m
прак 4 3
теор 4 3
прак 4 3
теор 4 3
NH NO
= 100,
NH NO
NH NO 100
240 г 100
NH NO = = = 252,6 г.
95
m
η
m
m
m
η
Ответ: выход SO2 составляет 97,7 %.
Алгоритм решения задач на расчет количества исходных
веществ, если известен процент выхода продукта реакции
1. Зная процент выхода и практический выход, определите теоретический выход этого продукта.
2. По найденному теоретическому выходу определите по уравнению реакции количества исходных веществ.
Задача 2.
Определить массу азотной кислоты, необходимой для получения 240 г нитрата аммония, при взаимодействии с необходимым количеством аммиака, если потери в производстве составляют 5 %.
Решение.
Так как потери в производстве составляют 5%, то процент выхода нитрата аммония равен 95.
1) Определяем теоретический выход нитрата аммония:
2) Определяем массу азотной кислоты по уравнению реакции:
X г 253 г
NH3 + HNO3 = NH4NO3,
63 г/моль 80 г/моль
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]