Расчет массы или объёма по известному количеству, массе, объёму одного из участников реакции

Расчет массы или объёма по известному количеству, массе, объёму одного из участников реакции.

Основой для проведения расчетов является закон сохранения массы. Отсюда следует, что для любой реакции массы реагентов и продуктов относятся между собой как молярные массы веществ, умноженные на коэффициенты. При решении следует действовать по алгоритму:

Составление уравнения и расстановка коэффициентов. Определение молярной массы (численно совпадает с молекулярной) и количество известных и определяемых веществ. Над формулами в уравнении записать известные величины и Х, над определяемым веществом. Под формулами записать молярную массу или молярный объем (22,4 л), в зависимости от данных записанных вверху. По уравнению составляем пропорцию: верх/низ=верх/низ. При этом в каждом столбце единицы размерности должны быть одинаковыми: под массой молярная масса, под объёмом молярный объем с учетом коэффициентов.

Пример: Какую массу оксида кальция и объем углекислого газа можно получить при разложении карбоната кальция массой 500г?

Решение: Составить уравнение:  СаСО3=СаО+СО2

Под формулами записать М, п, V, над формулами данные по задаче

500г  Х г  У л

СаСО3  =  СаО  +  СО2

100г/моль  56г/моль  22,4 л

1моль  1 моль  1моль

1 способ. Найти Х и У по уравнению, составляя пропорции:

500/100 = х/56, отсюда х = 500*56/100  х = 280г

500/100 = у/22,4,  отсюда у = 500*22,4/100  у = 112л

Записать ответ.

2 способ. Найти х и у по уравнению через количества вещества:

п(СаСО3)= m/М  п=500/100=5моль

по уравнению п(СаСО3)= п(СаО)= п (СО2), определяется по коэффициентам в уравнении. Отсюда

m(СаО)=п*М=5*56=280г,  V(СО2)=п* Vm= 5*22,4=112л

Расчет массы, объема, количества продуктов реакции, если известны данные сразу на два реагента (задачи на избыток и недостаток).

При решении данного типа задач следует действовать по алгоритму 1(см. выше), но вначале необходимо определить какой из реагентов дан в избытке. Для этого необходимо определить п реагентов, расчет продукта ведется по недостатку, т. к это вещество прореагирует полностью. Если же по задаче известны величины п, то для определения избытка и недостатка проводится расчет: количество по условию разделить на коэффициент этого вещества в уравнении.

Пример: Чему равна масса осадка, выделившегося при взаимодействии 0,2 моль нитрата серебра и 0,8 моль хлорида кальция.

Решение: Составить и оформить уравнение:

0,2 моль  0,8 моль  Хг

2AgNO3  +  CaCl2  = Ca(NO3)2 + 2AgCl

170г/моль  111  143,5

2 моль  1 моль  2 моль

Т. к. даны количества вещества, то находим избыток и недостаток по формуле=п/коэффициент, следовательно AgNO3=0,2/2=0,1  CaCl2=0,8/1=0,8. Отсюда видно, что в недостатке нитрат серебра, поэтому находим Х по недостатку. Решать можно по пропорции, либо через количества вещества.  0,2/170*2=х/143,5*2  х=0,2*143,5*2/170*2  х=14,35г  либо

п (AgNO3)= п (AgCl)=0,1 моль (рассчитали выше), следовательно m(AgCl)=0,1*143,5=14,35г

Записать ответ.

Расчет по уравнению, если исходное вещество содержит примеси.

При решении данного типа задач вначале производят расчет чистого вещества без примесей, т. к. только такие данные можно подставлять в уравнение. Расчет чистого вещества проводится по формуле массовой доли: m(ч. в.)= m(образца)*ᴡ(в-ва), если ᴡ дана в %, то необходимо еще разделить на 100%. Далее решается по алгоритму (см. выше).

Пример: Какой объём углекислого газа можно получить из 800г угля, содержащего в своем составе 10% негорючих примесей?

Решение: % содержания чистого углерода составляет 100%-10%=90%( или 0,9), следовательно m(С)= m(образца)*ᴡ(в-ва)=800*0,9=720г

Составляем и оформляем уравнение:

720г  Хл

С  +  О2 = СО2

12г/моль  22,4 л

1 моль  1 моль

Х=720*22,4/12=1344л

Ответ: V(СО2)=1344л

Расчет по уравнению с использованием величины практического выхода.

Выход химической реакции (ŋ) – это отношение практического количества вещества от теоретически возможного (т. е.найденного по уравнению), находится по формуле: ŋ= m(пр) /m(теор), при необходимости можно выразить в %, если помножить на 100%.

Пример 1: Какую массу сернистого газа можно получить при сжигании в избытке кислорода 16г серы, если выход продукта составляет 90% (0,9).

Решение: Составляем и оформляем уравнение:

16г  хг

S  +  O2 =  SO2

32г/моль  64г/моль

1 моль  1 моль

Находим х по уравнению (теоретический выход):  х=16*64/32=32г

Определяем ŋ по формуле: ŋ= m(пр) /m(теор), следовательно m(пр)= m(теор)*ŋ=32*0,9=28,8г

Ответ.

Пример 2: Какая масса нитрата калия потребуется для получения 22,4 л кислорода, если выход продукта составляет 80% от теоретически возможного.

Решение: Определить V(О2) теоретический, т. к. данные по задаче составляют всего 80% (0,8), а в уравнение можно подставлять только теоретический выход. Расчет по формуле: V(теор)=V(пр)/ŋ=22,4/0,8=28л

Составляем и оформляем уравнение:

Хг  28л

2KNO3  = 2KNO2 + O2

2*101г/моль  22,4 л

2 моль  1 моль

Составляя пропорцию, выражаем х=2*101*28/22,4=252,5г

Ответ.

Запомни: единицы измерения должны быть соразмерны

грамм  моль  литр

кг  кмоль  м3

мг  ммоль  мл

Самостоятельная работа.

Прокаливанием 192 грамм карбоната аммония получена смесь двух газов и вода. Определите суммарный объем (л) этой смеси. В избыток воды внесли 3,75 моль оксида фосфора (V). Определите массу продукта реакции. При сплавлении диоксида кремния с гидроксидом натрия получено 3 моль силиката натрия. Определите массу щелочи, необходимой для этой реакции. Рассчитайте объем бензола с плотностью 0,879г/мл, который получен из 33,6 л этина. Смесь алюминия и меди общей массой 9г ввели в раствор соляной кислоты. По окончании реакции был получен газ объемом 5,6 л. Определите массовую долю (%) меди в исходной смеси. Титановая руда массой 40кг, содержащая 93% диоксида титана, восстанавливается гидридом кальция. Был получен металл, оксид кальция и водород. Рассчитайте объем полученного газа (м3). Смешали горячие растворы, содержащие по 33 г хлорида алюминия и сульфида калия. Установите массу полученного осадка. Установите массу технического алюминия (степень чистоты 98%), требуемую для получения 64,22 кг хрома из оксида хрома (ІІІ). Смешали 20г уксусной кислоты и 8,4 пищевой соды. Определите объем выделившегося газа. К 285 г нитрата натрия, содержащего примесь хлорид магния, добавили раствор избытка нитрата серебра. Выпал осадок массой86,1 г. Вычислите степень чистоты (%) нитрата натрия.