Практичне заняття № 4

Тема: Розрахункові задачі на обчислення маси або об’єму продукту реакції за відомою масою або об'ємом вихідної речовини, що містить домішки.

Мета: навчитися рішати задачі на обчислення маси або об'єму продукту реакції за відомою масою або об'ємом вихідної речовини, що містить домішки.

Стислі теоретичні відомості

На практиці часто виникає необхідність робити розрахунки: речовинами, які містять домішки та іншими системами, які складаються з кількох компонентів. Кількісною характеристикою подібних систем є масова частка та об'ємна частка компоненту системи.

Масова частка розчиненої речовини - це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину.

 = т _р._р / т _р-ну

де  - масова частка речовини; т _Р -_Р - маса розчиненої речовини; т _р-ну — маса розчину.

Оскільки т _р-.р < т _р-ну , то  < 1. Отже, масова частка виражається в частках від одиниці і є величиною безрозмірною, тому що маси розчиненої речовини і розчину вимірюються в грамах (кілограмах).

Масову частку речовинну розчині найчастіше виражають у відсотках.

 = т_р._р / т_р-ну  100%,

Об'ємну частку газу в суміші визначаємо за формулою:

 = V_газу / V_сум  100%

де - об'ємна частка газу;

V_газу - об’єм газу, що входить до складу суміші;

V_сум - об'єм газової суміші.

Об'ємну частку можна одержати в частках від одиниці або у відсотках.

Задача 1. Який об'єм ацетилену (н. у.) можна одержати взаємодією води з 1 кг технічного карбіду кальцію (СаС₂), масова частка домішок в якому складає 20%.

Д ано: Рішення:

т(СаС₂)=1 кг СаС₂ +2Н₂О  Са(ОН)₂ +С₂Н₂

_{домішок} = 20% = 1 : 1

V - ?

М = 64 г/моль = 0,064 кг/моль.

Масу карбіду кальцію обчисляємо, скориставшись формулою частки компоненту суміші.

 = т_р._р / т_р-ну

Звідси: т_р-р =   т_р-ну

= 100% - _{домішок} = 100% - 20% = 80% або 0,8

= 0,8  1 кг = 0,8 кг.

= = 12,5 моль

V =   V_m

V_m = 22,4 л/моль

V = 12,5 моль  22,4 л/моль = 280 л.

Відповідь: можна отримати 280 л ацетилену.

Задача 2. Визначте масову частку домішок у зразку кальцій карбіду, якщо з 100 г його було одержано 56 л ацетилену, виробничі втрати не враховувати.

Д ано: Рішення:

т(СаС₂)=200г СаС₂ +2Н₂О  Са(ОН)₂ +С₂Н₂

V ^{= 56л}

 _{домішок} = ? _{домішок} = 100% - , 100%

= = 2,5 моль

т =   М

М = 64 г/моль

т(СаС₂) = 2,5 моль  64 г/моль = 160 г

_{домішок} = 100% - 80% = 20%

Відповідь: масова частка домішок у зразку карбіду кальцію дорівнює 20%.

Задача № 3. Який об'єм повітря витратиться на згорання 30 м³ природного газу, який має склад: метан - 98%, етан - 0,5%, пропан - 0,1%, азот і вуглекислий газ -1 ;4% (за об'єм ом)?

Д ано: Рішення:

V_газу = 30м³ , V_пов =

= 98% Відомо, що об'єм на частка кисню у повітрі дорівнює 21 %.

= 0 5% Об'єми кисню розраховуємо за рівняннями реакцій горіння

= 0,1% окремих компонентів природного газу.

= 1,4% СН₄ + 2О₂  СО₂ + 2Н₂О

2С₂Н₆ +7О₂  4СО₂ +6Н₂О

V_пов - ? СзН₈ +5О₂  3СО₂ +4Н₂О

V_газу =   V_{су м}

= 0,98  30 м³ = 29,4 м³

= 0,005  30 м³ = 0,15 м³

= 0,001  ЗО м³ = 0,03 м³

, моль

моль

моль

: = 1 : 2

= 1312,5  2 = 2625 моль

: = 2 : 7

= = 23,45 моль

: =1:5

= 0,04  5 = 0,2 моль

= 2625 + 23,45 + 0,2 = 2648,65 моль

V =  V_m = 2648,65  0,0224 = 59,33 м³

V_пов = =2 82,5 м³

Відповідь: для згорання 30 м ³ природного газу витрачається 282,5 м³ повітря.