4 Расчеты по химическим формулам

Формула показывает стехиометрический состав вещества.

(например - Н₂О означает, что это вещество образовано из

2 молей атомов водорода и 1 моля атом а кислорода)

Математическая запись закона сохранения массы вещества

А + В = С +Д

т. е. масса компонентов сырья (А и В) равна массе продуктов

(пусть, например, С – целевой пой продукт, Д – побочный)

Пример 1.15. Рассчитать содержание компонентов (в %)

в а)Н₂О; б) Na₂О; в) NaОН.

Дано: М_(Н) = 1 г; М_(О) = 16 г, М_(Na) = 23 г.

Найти: Н – ? %; О – ? %; Na – ? %.

Решение:

Определяем молярную массу:

М_В(Н2О) =12+16 = 18 г; М_(Na2O) =232+16 = 62 г; М_(NaOH) =23+16+1= 40 г.

	а) Н2О			б) Na2О			в) NaОН
	18 г	 100%		62 г	 100%		40 г	 100%
Н	12г	Х1					1 г	Х5
O	16г	Х2		16г	Х3		16 г	Х6
Na				232г	Х4		23 г	Х7

а) Н₂О: масса водорода – Х₁ = (2100)/18 = 11,11 %;

масса кислорода – Х₂ = (16100)/18 = 88,89 %.

б) Na₂О: масса кислорода – Х₃ = (16100)/62 = 25,81 %;

масса натрия – Х₄ = (232100)/62 = 74,19 %.

в) NaОН: масса водорода – Х₅ = (1100)/40 = 2,5 %;

масса кислорода – Х₆ = (16100)/40 = 40 %;

масса натрия – Х₇ = (23100)/40 = 57,5 %.

Ответ: Соcтав Н₂О: Н – 11,11 %, О – 88,89 %;

Na₂О: Na –74,19 %, О – 25,81 %,

NaОН: Na – 57,5%, О – 40 %, Н – 2,5%.

Пример 1.16. Рассчитать содержание условного Na₂О (в %):

а) NaОН; б) Na₂СО₃; в) Na₂СО₃10Н₂О;

Дано: М_(Na) = 23 г; М_(С) = 12 г, М_(О) = 16 г.

Найти: С_(Na2О) NaОН = ? %; С_(Na2О) Na₂СО₃ = ? %;

С_(Na2О) Na₂СО₃10Н₂О = ? %

Решение:

Определяем молярную массу, NaОН: М_NaОН =23+16+1=40 г

(в NaОН находится 1 моль натрий-ионов, а в Na₂О – 2 моля)

Тогда: 40 г – 100 %

в т.ч масса Na₂О 62/2 г – Х₁ отсюда Х₁ = (31100)/40 = 77,5 %;

Молярная масса Na₂СО₃: М_Na2СО3 =23·2+12+16·3=106 г

Тогда: 106 г – 100 %

в т.ч масса Na₂О 62 г – Х₂ отсюда Х₂ = (62100)/106 = 58,49 %;

Молярная масса Na₂СО₃10Н₂О: М_{Na2СО310Н2О} =106+10·18 =286 г

Тогда: 286 г – 100 %

в т.ч масса Na₂О 62 г – Х₃ отсюда Х₃ = (62100)/286 = 21,68 %;

Ответ: Содержание Na₂О:

С_(Na2О) NaОН = 77,5 %; С_(Na2О) Na₂СО₃ = 58,49 %;

С_(Na2О) Na₂СО₃10Н₂О = 21,68 %.

Пример 1.17. Рассчитать содержание в Na₂СО₃10Н₂О:

Na₂СО₃ и Н₂О, а также условного Na₂О и СО₂

Дано: М_{(Na2СО310Н2О)} = 286; М_(Na2СО3) = 106 г;

М_(Н2О) = 18 г; М_(Na2О) = 62 г; М_(СО2) = 44 г;

Найти: С_(Na2СО3) Na₂СО₃10Н₂О = ? %; С_(Н2О) Na₂СО₃10Н₂О = ? %;

С_(Na2О) Na₂СО₃10Н₂О = ? %; С_(СО2) Na₂СО₃10Н₂О = ? %;

Решение:

Молярная масса Na₂СО₃10Н₂О: М_{Na2СО310Н2О} =106+10·18 =286 г

Тогда: 286 г – 100 %

в т.ч масса Na₂СО₃ 106 г – Х₁ отсюда Х₁ =(106100)/286=37,06 %;

в т.ч масса Н₂О 180 г – Х₂ отсюда Х₂ =(180100)/286=62,94 %;

в т.ч масса Na₂О 62 г – Х₃ отсюда Х₃ =(62100)/286=21,68 %;

в т.ч масса СО₂ 44 г – Х₄ отсюда Х₄ =(44100)/286=15,38 %;

Ответ: Состав Na₂СО₃10Н₂О:

С_(Na2СО3) Na₂СО₃10Н₂О = 37,06 %; С_(Н2О) Na₂СО₃10Н₂О = 62,94 %;

С_(Na2О) Na₂СО₃10Н₂О = 21,68 %; С_(СО2) Na₂СО₃10Н₂О = 15,38 %.

Пример 1.18. Рассчитать в доломите [СаMg(СО₃)₂] (Д) содержание СаСО₃ и MgСО₃ (условно доломит содержит 30% СаО и 20% MgО).

Дано: M_(СаО) = 56 г; M_(MgО) = 40 г.

Найти: С_(СаСО3) (Д) = ? %; С_(MgСО3) (Д) = ? %;

Решение:

Молярная масса СаСО₃: М_СaСО3 = 40+12+16·3 =100 г

Молярная масса MgСО₃: М_MgСО3 = 24+12+16·3 =84 г

	а) СаО			б) MgО
	56 г	30%		40 г	 20%
CаСО3	40+12+16·3	Х1
MgСО3				24+12+16·3	Х2

Тогда: Х₁ = М_СaСО3  30 %/ М_СaО =100 г  30 %)/56 г = 53,57 %;

Х₁ = М_MgСО3  20 %/ М_MgО =84 г  20 %)/40 г = 42 %;

Сумма СаСО₃ и MgСО₃ – Х₁ + Х₂ = 53,57 +42 = 95,57 %

Содержание других примесей: 100 – (Х₁ + Х₂ ) = 100 – 95,57 = 4,43 %

Ответ: С_(СаСО3) (Д)= 53,57 %; С_(MgСО3) (Д)= 42 %; (примеси – 4,43%) .

Пример 1.19. Рассчитать в апатито-нефелиновой породе (АНП) содержание апатита [3Са₃(РО₄)₂∙СаF₂] и нефелина [Nа₂О∙Аl₂О₃∙4SiО₂] (условно порода содержит 20 % Р₂О₅ и 8% Аl₂О₃).

Дано: M_{[3Са3(РО4)2∙СаF2]} = 1008 г; М_{[Nа2О∙Аl2О3∙4SiО2]} = 404 г;

Найти: С_{[3Са3(РО4)2∙СаF2]} (АНП) = ? %; С _{[Nа2О∙Аl2О3∙4SiО2]} (АНП) = ? %;

Решение:

Молярная масса M_{[3Са3(РО4)2∙СаF2]} = 1008 г;

(в апатите находится 3 моля Р₂О₅)

следовательно: 1008 г – 100 %

в т.ч. Р₂О₅ : 3∙142 г –Х₁ отсюда Х₁=(3·142100)/1008=42,26 %;

тогда: 42,26 % Р₂О₅ – 100% апатит

20 % Р₂О₅ –Х₂ апатит, т.е. Х₂ = (20100)/42,26=47,32 %;

Молярная масса М_{[Nа2О∙Аl2О3∙4SiО2]} = 404 г;

(в нефелине находится 1 моль Аl₂О₃)

следовательно: 404 г – 100 %

в т.ч. Аl₂О₃: 102 г –Х₃ отсюда Х₃=(102100)/404=25,25 %;

тогда: 25,25 % Аl₂О₃ – 100% нефелин

8 % Аl₂О₃ –Х₄ нефелин, т.е.Х₄ =(8100)/25,25=31,68 %.

Содержание других примесей: 100 – (47,32 +31,68) = 21 %.

Ответ: С_{[3Са3(РО4)2∙СаF2]} (АНП) = 47,32 %; С _{[Nа2О∙Аl2О3∙4SiО2]} (АНП) = 31,68 %; (примеси – 21%) .