Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая химия сборник упражнений. Для студентов-иностранцев. Учебное пособие
.pdf
21
1.9. Расчеты по химическим формулам и уравнениям
2. На основании формулы вещества
При расчетах по химическим формулам нужно помнить, что
химическая формула обозначает не только одну молекулу вещества, но и один моль этого вещества.
Коэффициенты в химических уравнениях показывают не
только число молекул веществ, но и число моль этих веществ.
В уравнении реакции коэффициенты, которые стоят перед
газообразными веществами, показывают не только отношения
молей, но и отношения их объемов.
Уравнения реакций показывают, что исходные вещества
вступают в реакции в определенных количественных соотношениях. Если одно из исходных веществ находится в большем
количестве, чем необходимо по уравнению реакции, то говорят,
это вещество находится в избытке.
Избыток – это количество вещества, которое остается после
реакции, так как не вступает в реакцию. Расчет количества продукта реакции следует проводить по другому исходному веществу.
Пример 1. Определите массу оксида железа (III) Fe2O3, в
котором содержится 224 г железа.
Дано:
m(Fe) = 224 г
1. Определяют количество вещества
Решение
железа по формуле
Найти:
n(Fe) = m(Fe) / M(Fe) = 224 / 56 = 4 моль.
m(Fe2О3)
составляют пропорцию:
1 моль Fe2O3– 2 моль Fe;
x моль Fe2O3– 4 моль Fe; x = 2 моль.
3. Затем рассчитывают массу оксида железа:
m(Fe2О3) = M(Fe2О3) · n(Fe2О3) = 160 · 2 = 320 г.
Ответ: m (Fe2О3) = 320 г.
Пример 2. Определите массу оксида алюминия Al2O3, который
образуется при сгорании алюминия массой 0,3375 кг, и объем
кислорода, который при этом расходуется: 4 Al + 3O2 = 2 Al2O3.
22
Дано:
моль. На основании уравнения реакции составляют
m(Al) = 0,324 кг
1. Определяют количество вещества алю-
Решение
миния по формуле
Найти:
n(Al) = m(Al) / M(Al) = 0,324 / 0,027 = 12 моль.
m(Al2O3)
V(O2)
2. Рассчитывают количество вещества оксида алюминия,
который образуется в результате реакции согласно пропорции:
по уравнению: 4 моль Al – 2 моль Al2O3;
по условию: 12 моль Al – x моль Al2O3;
x = 6 моль Al2O3.
3. Переходят от количества вещества алюминия к его массе
по формуле
m(Al2O3) = n(Al2O3) ∙ M(Al2O3) = 6 ∙ 0,102 = 0,612 кг.
4. Определяют количество вещества кислорода, который
расходуется на горение алюминия, количеством вещества 12
пропорцию: по уравнению: 4 моль Al – 3 моль O2;
по условию: 12 моль Al – x моль O2;
x = 9 моль O2.
5. Объем кислорода определяют по формуле
V(O2) = n(O2) · Vm = 9 · 0,0224 = 0,202 м3.
Ответ: m(Al2O3) = 0,612 кг;
V(О2) = 0,202 м3.
Пример 3. К карбонату кальция СаСО3 массой 0,05 кг при-
бавили хлороводородную кислоту HCl массой 0,1095 кг. Определите объем образующегося при реакции углекислого газа:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑.
Дано:
m(CaCO3) = 0,05 кг
Решение
m(HCl) = 0,1095 кг
1. Определяют количество вещества
Найти:
V(CO2)
карбоната кальция и хлороводородной
кислоты по формулам
23
0,05
2. Определяют, какое вещество реагирует полностью, а какое
реагирует с 2 молями
полностью вступает в реакцию, а хлороводородная кислота взята в
3. Рассчитывают количество углекислого газа, который
, что составляет
)HCl(
)HCl(
)CaCO(
3
)CaCO(
3
10950,
0,0365
0,1
моль;0,5
===
моль.3,0
m
)HCl( ===
)CaCO(
3
M
m
n
n
M
взято в избытке. По уравнению 1 моль СаСО
3
HCl (отношение равно 1/2). По условию задачи к 0,5 молям CaCO
прибавили 3 моля HCl или 1/6. Значит, карбонат кальция CaCO
избытке и часть кислоты в реакцию не вступает.
образовался в результате реакции, по количеству вещества, которое полностью вступает в реакцию, т. е. по карбонату кальция.
По уравнению из 1 моля CaCO3 образуется 1 моль CO2, зна-
чит, из 0,5 моля CaCO3 образуется 0,5 моль CO
2
22,4 · 0,5 = 11,2 дм3.
Ответ: V(CO2) = 11,2 дм3.
Контрольные задания
1. Определите массу кальция, фосфора и кислорода, кото-
рые содержатся в фосфате кальция Ca3(PO4)2 массой 620 г.
2. Определите массу оксида фосфора (V) P2O5, в котором
содержится 15,5 г фосфора.
3. Найдите массу серной кислоты H2SO4, необходимую для
полной нейтрализации 20 г гидроксида натрия NaOH.
4. Какой объем этина С2Н2 (н. у.) можно получить взаимо-
действием воды с 0,80 кг карбида кальция СаС2?
5. Определите массу гидроксида алюминия Al(OH)3, кото-
рый образуется при взаимодействии 6,8 г хлорида алюминия AlCl
c 5,0 г гидроксида калия KOH.
6. Определите массу нитрата кальция Ca(NO3)2, который об-
разуется при взаимодействии 14 г оксида кальция с 94,5 г азотной
кислоты HNO3.
3
3
3
24
1.10. Практическое применение химических расчетов
который должен получиться согласно уравнению реакции. Из
)
(SO
m
Отношение массы продуктов, получаемых в производстве
(m
практическая
реакции (m
), к массе продуктов, рассчитанных по уравнению
теоретическая
), называют массовой долей выхода продукта
от теоретически возможного:
m
=
w
m
аяпрактическ
.
каятеоретичес
Например, согласно расчету по уравнению реакции должны
были получить 100 кг продукта. На практике получили 93 кг.
Массовая доля выхода продукта от теоретически возможного
равна (93 кг/100 кг) = 0,93 и в процентах: 0,93·100 = 93 %.
Пример 1. Рассчитайте выход оксида серы (VI) SO3, если из
оксида серы (IV) SO2 массой 320 т и избытка кислорода (О2)
получили оксид серы (VI) массой 392 т.
2SO2 + O2 = 2SO3.
Дано:
m(SO2) =320 т
m(SO3) =392 т
1. Рассчитывают количество вещества оксида
серы (IV) SO2, который вступает в реакцию:
Решение
Найти:
ω(SO3)
==
10320
×
0,064
6
моль.105
×=
)SO(
m
M
2
)(SO
2
)SO(
n
2
3
2. Рассчитывают количество вещества оксида серы (VI) S O3,
2 моль SO2 получается 2 моль SO3, следовательно, из 5·106 моль
SO2 должно образоваться 5·106 моль SO3.
3. Переходят от количества вещества SO3 к его массе:
m(SO3) = (SO3)·n(SO3)=0,08 ·5·106 = 4·105 = 400 т.
4. Рассчитывают массовую долю выхода оксида серы (VI):
w
m
практ.3
)(SO
теорет.3
392
400
.
98,0
===
Ответ. ω(SO3) = 0,98 или 98 %.
25
Пример 2. Рассчитайте массу оксида азота (II), который по-
)
(NH
m
лучается при сжигании 34 кг аммиака, если выход оксида азота(II)
равен 98 %.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.
Дано:
m(NH3) = 34 кг
ω(NO) = 98 %
Найти:
m(NO)
1. Рассчитывают количество вещества аммиака (NH3), который вступает в реакцию:
n
M
Решение
3
0,017
)(NH
3
34
3
×===
.моль102
2. Определяют количество вещества оксида азота (II), кото-
рый должен получиться согласно уравнению реакции:
из 4 моль NH3 получают 4 моль оксида азота NO
из 2·103 моль NH3 получают х моль оксида азота NO.
x = 2·103 моль.
3. Затем рассчитывают массу NO:
m(NO) = n(NO) ∙ M(NO) = 2∙103 ∙ 0,030 = 60 кг.
4. Определяют массу оксида азота (II), который получается
практически:
m(NO)
практ.
= m(NO)
∙ ω(NO) = 60 ∙ 0,98 = 58,8.
теорет.
Ответ: масса оксида азота (II) равна 58,8 кг.
Контрольные задания
1. Рассчитайте массу серной кислоты H2SO4, которая получается из 40 кг оксида серы (VI) SO3 при его взаимодействии с
водой, если выход H2SO4 составляет 92 %.
2. Определите выход гидроксида кальция Ca(OH)2, если из
28 кг оксида кальция CaO при взаимодействии с водой получается
36,3 кг Ca(OH)2.
3. Определите выход йода, если в результате реакции 332 кг
йодида калия KI с пероксидом водорода Н2О2 получается 241,3 кг I2.
4. Рассчитайте массу оксида алюминия Al2O3, который получается в результате реакции алюминия массой 81 кг с кислородом массой 48 кг. Выход Al2O3 составляет 96 %.
26
Оценочные материалы рубежного контроля
1) испарение спирта;
3) наименьшая частица химического элемента, которая сохраняет
(тестовые задания)
1. Укажите физическое явление:
1) горение серы; 2) растворение цинка в кислоте;
3) плавление свинца; 4) нагревание сахара до черного
цвета.
2. Укажите химическое явление:
2) превращение мела в порошок;
3) плавление меди; 4) горение магния.
3. Изменение какого параметра соответствует химической
реакции?
1) агрегатное состояние; 2) форма вещества;
3) цвет вещества; 4) объем вещества.
4. Молекула – это …
1) наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химиче-
ские свойства;
2) наименьшая частица вещества, которая сохраняет его физиче-
ские свойства;
его химические свойства;
4) наибольшая частица вещества, которая не сохраняет его
химические свойства.
5. Укажите группу простых веществ:
1) He, S, O3, CO2; 2) H2O, P, Cl2, CaСl2;
3) Au, N2, Ar, C; 4) Br2, As, HgO, HNO3.
6. Укажите формулу оксида хлора (III):
1) Cl2O; 2) Cl2O3;
3) Cl2O5; 4) Cl2O7.
7. Сколько молекул содержится в воде массой 18 г?
1) 6,02 ∙ 1023; 2) 3,01 ∙ 1023;
3) 9,03 ∙1023; 4) 12,04 ∙1023.
8. Укажите правильное прочтение формулы Н2СО3:
1) Водород – Два – Це – О – Три;
2) Аш – Два – Углерод – Кислород – Три;
3) Водород – Два – Углерод – О – Три;
4) Аш – Два – Це – О – Три.
27
9. Атом – это …
ет
2) частица молекулы, которая разрушается при химических
3) наименьшая частица химического элемента, которая сохраняет
Найдите массу атома натрия, если масса атома углерода
1) наименьшая частица химического элемента, которая сохраня
его химические свойства;
реакциях;
его физические свойства;
4) наименьшая частица химического элемента, которая не сохра-
няет его химические свойства.
10. Определите относительную атомную массу железа, если
его масса 9,313. 10
-26
кг, а масса атома углерода 1,993∙10
-26
кг:
1) 4,7; 2) 56;
3) 0,21; 4) 112.
11.
равна 19,93∙10
1) 3,820∙ 10
3) 1,993 ∙ 10
-27
кг.
-26
кг; 2) 4,58 ∙10
-26
кг; 4) 2,391∙10
-25
-25
кг;
кг.
12. Как взаимосвязаны между собой молярная масса (М),
масса (m) и количество (n) вещества?
1) М = m ∙ n; 2) M = m / n;
3) M = n / m; 4) M = m + n.
13. Укажите вещество, в котором валентность атома азота
равна трем:
1) N2O; 2) NO;
3) N2O3; 4) N2O5.
14. Определите массовые доли железа и кислорода
соответственно в оксиде железа (III) Fe2O3:
1) 0,30 и 0,70; 2) 0,60 и 0,40;
3) 0,70 и 0,30; 4) 0,40 и 0,60.
15. Определите формулу вещества, которое содержит
26 % азота и 74 % кислорода:
1) N2O; 2) NO;
3) N2O3; 4) N2O5.
16. Количество вещества – это физическая величина,
которая определяется …
1) числом частиц; 2) объемом частиц;
3) размером частиц; 4) массой частиц.
28
17. Определите массу 3 моль уксусной кислоты (СН3СООН):
1) 20 г; 2) 90 г;
3) 63 г; 4) 180 г.
18. Укажите группу оксидов:
1) SO2, KOH, CO2, Al2O3; 2) H2O2, P2 O2, K2O, CaO;
3) Na2O, SO2, BaO, Fe2O3; 4) Na2O2, CaCl2, HNO3, CO2.
19. Сколько молей содержится в карбонате кальция
(СаСО3) массой 50 г?
1) 0,2 моль; 2) 1 моль;
3) 5 моль; 4) 0,5 моль.
20. Чему равна масса 9,03 ∙ 1023 молекул кислорода?
1) 48 г; 2) 16 г;
3) 32 г; 4) 64 г.
21. Определите число атомов кислорода в 3 моль оксида
углерода (IV) CO2:
1) 3,01 ∙ 1023; 2) 36,12 ∙ 1023;
3) 9,03 ∙ 1023; 4) 18,06 ∙ 10
23.
22. Определите число атомов азота в 2 моль оксида азота (V)
N2O5:
1) 6,02 ∙ 1023; 2) 3,01 ∙ 1023;
3) 24,08 ∙ 10
23
4) 12,04 ∙ 1023.
23. Определите количество вещества 1,806 ∙1024 атомов азота:
1) 3 моль; 2) 2 моль;
3) 4 моль; 4) 5 моль.
24. Какое количество вещества атомарного кислорода
содержит 1 моль серной кислоты H2SO4?
1) 4 моль; 2) 1 моль;
3) 2 моль; 4) 8 моль.
25. Для какого газа относительная плотность по воздуху
равна 1,586?
1) N2O; 2) NO;
3) NO2; 4) N2O5.
26. Выберите реакцию соединения:
1) Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;
2) NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O;
3) SO2 + H2O = H2SO3;
4) 2HgO = 2Hg + O2.
29
27. Выберите реакцию разложения:
1) Mg + Cl2 = MgCl2;
2) NaBr + Cl2 = 2NaCl + Br2;
3) NaCl + AgNO3 = NaNO3 + AgCl;
4) 2H2O2 = 2H2O + O2.
28. Выберите реакцию замещения:
1) HCl + NH3 = NH4Cl;
2) Al2O3 + HCl = 2AlCl3 + 3H2O;
3) Zn + Pb(NO3)2 = Zn(NO3)2 + Pb;
4) 2KClO3 = 2KCl + 3O2.
29. Выберите реакцию обмена:
1) Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4 + 2H2O;
2) 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2;
3) 2H2 + O2 = 2H2O;
4) CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.
30. Какова относительная молекулярная масса газа, если
этот газ тяжелее воздуха в 2,2 раза?
1) 66,6; 2) 63,8;
3) 58,4; 4) 26,1.
31. Относительная плотность газа по водороду равна 15.
Какой это газ?
1) NH3; 2) O2;
3) CO2; 4) C2H6.
32. Какой объем занимают 6,02.1023 молекул водорода?
1) 22,4 дм3; 2) 1,0 дм3;
3) 11,2 дм3; 4) 44,8 дм3.
33. Определите плотность аммиака (NH3) при нормальных
условиях:
1) 1,52 кг/м3; 2) 0,76 кг/м3;
3) 0,38 кг/ м3; 4) 3,04 кг/м3.
34. Вычислите массу 3,01.1023 молекул оксида азота (II) NO:
1) 15 г; 2) 45 г;
3) 60 г; 4) 30 г.
35. Какой объем занимают 7 г молекулярного азота (н.у.):
1) 22,4 дм3; 2) 11,2 дм3;
3) 5,6 дм3; 4) 33,6 дм3?
30
36. Определите относительную плотность кислорода по
водороду:
1) 8; 2) 24;
3) 16; 4) 32.
37. Чему равна масса 1 дм3 аммиака (NH3) при нормальных
условиях?
1) 1,52 г; 2) 0,76 г;
3) 3,04 г; 4) 0,38 г.
38. Чему равна относительная молекулярная масса 2 дм
газа массой 5 г (н.у.)?
1) 56; 2) 18;
3) 9; 4) 28.
39. Определите массу серной кислоты, необходимую для
полной нейтрализации 20 г гидроксида натрия:
1) 98,0 г; 2) 49,0 г;
3) 24,5 г. 4) 12,3 г.
40. Какой объем этина С2H2 (н.у.) можно получить при
взаимодействии 36 г воды и 32 г карбида кальция CaC2?
1) 5,6 дм3; 2) 11,2 дм3;
3) 22,4 дм3; 4) 44,8 дм3.
41. Вычислите массу железа, которое содержится в сульфи-
де железа (II) массой 22 кг:
1) 7 кг; 2) 14 кг;
3) 28 кг; 4) 56 кг.
42. Сколько граммов Ca(CO3)2 можно получить из 20 г
гидроксида натрия и 11,2 дм3 оксида углерода (IV) при н.у.?
1) 3,06 г; 2) 6,12 г;
3) 13,25 г; 4) 26,50 г.
43. Сколько граммов сульфида серебра (I) можно получить,
если в реакцию вступает 10 г серебра и 1 г серы?
1) 7,75 г; 2) 15,50 г;
3) 3,88 г; 4) 1,94 г.
44. Дано 10 г NaOH и 10 г Fe2(SO4)3.Во сколько раз число
молекул NaOH больше числа молекул Fe2(SO4)3?
1) 2; 2) 4;
3) 6; 4) 10.
3
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]