Решаем задачи

Химическое уравнение – краткое описание химической реакции с помощью формул веществ и специальных знаков.

Специальные знаки и их значение

Знак	Значение
+	взаимодействует, реагирует, союз «и»
→	превращение веществ (коэффициенты не расставлены)
=	превращение веществ (коэффициенты расставлены)
↑	выделение газа
↓	выпадение осадка
+Q	выделение теплоты
-Q	поглощение теплоты
t	нагревание

Закон сохранения массы вещества при химических реакциях: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

Количество вещества υ(ню) – число структурных единиц, содержащихся в данном образце вещества (моль).

1 моль – это такое количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов и т.д.), сколько атомов содержится в 12г углерода.

56г

вода

железо

все газы

22,4л

18г

N_A = 6,02∙10²³ моль^-1 постоянная Авогадро

V_M = 22,4 л/моль (t=0°С, Р=10⁵ Па – нормальные условия)

υ = N/N_A

Молярная масса – отношение массы вещества к его количеству: M (г/моль) = m (г)/υ(моль)

Молярный объем – отношение объема газа к его количеству: V_M (л/моль) = V(л)/υ(моль)

Схема 1.

Для того чтобы найти количество продукта реакции, необходимо:

1. записать уравнение реакции;

2. по коэффициентам перед формулами соответствующих веществ выяснить, какое количество продукта образуется и как соотносится с исходным веществом;

3. записать математическое выражение, связывающее эти две величины;

4. провести расчет;

5. записать ответ.

Например: какое количество оксида серы (IV) образуется при обжиге 3 моль пирита?

Дано:

υ (FeS₂) = 3 моль

___________

υ (SO₂) - ?

Решение:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

υ (FeS₂) = 2υ (SO₂) по уравнению реакции

υ (SO₂) = 2∙3 моль = 6 моль

Ответ: υ (SO₂) = 6 моль

Схема 2.

Для того чтобы найти массу продукта реакции, необходимо:

1. записать уравнение реакции;

2. рассчитать количество исходного вещества по его массе υ = m/M;

3. рассчитать количество продукта по уравнению реакции → Схема 1;

4. рассчитать массу продукта реакции по его количеству m = υ∙M;

5. записать ответ.

Например: какая масса оксида серы (IV) образуется при обжиге 360 г пирита?

Дано:

m (FeS₂) = 360г

___________

m (SO₂) - ?

Решение:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

υ (FeS₂) = m(FeS₂) /M(FeS₂) = 360/120 = 3моль

υ (FeS₂) = 2υ (SO₂) по уравнению реакции

υ (SO₂) = 2∙3моль = 6моль

m (SO₂) = υ (SO₂)∙M(SO₂) = 6 ∙ 64 = 384г

Ответ: m (SO₂) = 384г

Схема 3.

Чтобы найти объем газа – продукта реакции, необходимо:

1. записать уравнение реакции

2. рассчитать количество исходного вещества по его массе υ = m/M;

3. рассчитать количество продукта по уравнению реакции → Схема 1;

4. рассчитать объем продукта реакции по его количеству V = υ∙V_M;

5. записать ответ.

Например: какой объем оксида серы (IV) образуется при обжиге 360 г пирита?

Дано:

m (FeS₂) = 360г

___________

V (SO₂) - ?

Решение:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

υ (FeS₂) = m(FeS₂) /M(FeS₂) = 360/120 = 3моль

υ (FeS₂) = 2υ (SO₂) по уравнению реакции

υ (SO₂) = 2∙3моль = 6моль

V (SO₂) = υ (SO₂)∙V_M = 6 ∙ 22,4 = 134,4л

Ответ: V (SO₂) = 134,4л

Схема 4.

Чтобы найти массу исходного вещества по объему продукта реакции, необходимо:

1. записать уравнение реакции

2. рассчитать количество продукта по его объему υ = V/V_M;

3. рассчитать количество исходного вещества по уравнению реакции → Схема 1;

4. рассчитать массу исходного вещества по его количеству m = υ∙M;

5. записать ответ.

Например: какую массу пирита сожгли, если получили 134,4л оксида серы (IV)?

Дано:

V (SO₂) =134,4л

___________

m (FeS₂) = ?

Решение:

4FeS₂ + 11O₂ = 2Fe₂O₃ + 8SO₂

υ (SO₂) = V (SO₂)/ V_M = 134,4/22,4 = 6моль

υ (FeS₂) = 2υ (SO₂) по уравнению реакции

υ (FeS₂) = 0,5 ∙ 6 = 3моль

m (FeS₂) = υ (FeS₂)∙M(FeS₂) = 3 ∙ 120 = 360г

Ответ: m (FeS₂) = 360г

Схема 5.

Если все вещества газы – все значительно проще! Чтобы найти объем одного газа по объему другого газа, необходимо:

1. записать уравнение реакции;

2. найти соотношение коэффициентов перед формулами соответствующих газов;

3. найти отношение объемов этих же газов;

4. составить и решить пропорцию;

5. записать ответ.

Например: какой объем аммиака можно получить из 7 л азота?

Дано:

V (N₂) = 7л

___________

V (NH₃) = ?

Решение:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Соотношение коэффициентов в уравнении реакции перед формулами азота и аммиака 1:2.

Соотношение объемов такое же. Поэтому:

1:2 = 7:x, следовательно, x = 7 ∙ 2 = 14л

Ответ: V (NH₃) = 14л

Схема 6.

Чтобы найти тепловой эффект реакции, необходимо:

1. записать уравнение реакции;

2. найти количество теплоты в расчете на 1 моль вещества, о котором идет речь в задаче. Для этого разделить тепловой эффект, данный в уравнении реакции, на коэффициент перед формулой этого вещества;

3. найти количество этого вещества;

4. рассчитать тепловой эффект, соответствующий условию задачи. Для этого умножить тепловой эффект, найденный в п.2, на количество вещества, рассчитанное в п3;

5. записать ответ.

Например: какое количество теплоты выделится при сжигании 5,6л оксида углерода (II), если реакция протекает в соответствии с уравнением:

2CO + O₂ = 2CO₂ + 564кДж

2 моль СO → 564 кДж

1 моль CO → 564:2 = 282кДж.

υ (CO) = V (CO)/ V_M = 5,6/22,4 = 0,25 моль

1 моль CO → 282 кДж

0,25 моль CO → 282 · 0,25 = 70,5 кДж

Ответ: при сгорании 5,6л оксида углерода(II) выделяется 70,5 кДж теплоты.

Схема 7.

Чтобы найти массу (объем) продукта, если даны массы (объемы) двух исходных веществ:

1. записать уравнение реакции;

2. найти количество каждого из исходных веществ;

3. сравнить найденные величины с коэффициентами в уравнении реакции;

4. определить, какое вещество не израсходуется полностью (избыток) и исключить его из условия задачи;

5. решить задачу по схеме 2-6 .

Например: для реакции взяли два раствора. Первый содержал 0,8г гидроксида натрия, второй – 1,5г азотной кислоты. Какая масса соли образовалась в результате реакции?

Дано:

m (NaOH) = 0,8г

m (HNO₃) = 1,5г

m(NaNO₃) - ?

Решение:

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

υ(NaOH)=m(NaOH)/M(NaOH)=0,8/40=0,02моль

υ(HNO₃)=m(HNO₃)/M(HNO₃)=1,5/63=0,024моль

по уравнению реакции количество веществ азотной кислоты и гидроксида натрия соотносятся как 1:1, по условию – азотная кислота в избытке; расчет ведется по количеству вещества гидроксида натрия.