Методические рекомендации для студентов по выполнению самостоятельных работ по химии (стр. 8 )

Помните: первым действием в решении задачи является определение массы (объема, количества  вещества) продукта реакции по уравнению и исходным данным.

Порядок действий (пошаговый):	Пример: Определите выход продукта реакции синтеза  аммиака, если при взаимодействии 6,72 л азота с избытком водорода получено 6,72 л аммиака.
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение  химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче. Переведите массу (объем) известного исходного вещества (реагента) в количество (моли): n = m :M (n = V :Vm)	Д а н о :  Решение: V(N2) = 6.72 л  N2 + 3 H2 =  2 NH3 Vпракт.(NH3)=6.72 л  1 моль  2 моль  ц (NH3) = ? n (N2) = 6.72 л : 22.4 л/моль = 0,3 моль
II. Определите количество продукта по уравнению  реакции.  Т. е. теоретически возможное (если бы выход реакции составлял бы 100%) .	По уравнению:  1 моль  (N2)  →  2 моль (NH3) Следовательно:  0,3 моль  (N2)  →  0,6 моль(NH3) nтеорет.  (NH3)  = 0.6 моль  (или 13,44 л)
III. Определите, какую часть от теоретически возможного составляет практически полученная по условию   масса (объем, количество) продукта.   Воспользуйтесь формулой: з = mпракт. / mтеор.  или  ц = Vпракт./ Vтеор.   Запишите ответ.	Vпракт./Vтеор = nпракт. / nтеорет. = ц nпракт.(NH3) = 6.72 л : 22.4 л/моль = 0,3 моль ц (NH3) = 0,3моль (6,72 л) : 0,6моль (13,44л) = 0,5 (50%)   Ответ: ц (NH3) = 50%.

Расчёт массы (объема, количества) исходного вещества по известному выходу продукта.

Помните: первым действием в решении задачи является определение теоретической массы (объема, количества)продукта по известному выходу. 

Порядок действий (пошаговый):	Пример: Определите массу карбоната кальция, необходимую  для получения 7 л углекислого газа реакцией разложения, если его выход составляет 0,8 (80%).
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение  химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче.	Д а н о :  Решение: Vпракт. (СО2) = 7 л  СаСО3  →  СаО  +  СО2 ц (СО2) = 0,8  m (СаСО3) = ?
II. Определите теоретическую массу (объем) продукта по формуле: mтеор. =  mпракт. / з(Vтеор. = Vпракт./ ц  )	Vтеор. (СО2) = 7 : 0,8 = 8,75 л
III. Подставьте данные в уравнение реакции и  определите массу (объем) исходного вещества любым известным вам способом.   Запишите ответ.	Х г  8,75 л СаСО3  →  СаО  +  СО2   1 моль  1 моль   М = 100г/моль  Vm=22.4л/моль m = 100г  V = 22,4л Х  ‗8,75  Х = 39 г   100  22,4    Ответ: m (СаСО3) = 39 г.

Задачи на выход продукта

1.Из 13,44 л ацетилена получили 12 г бензола (н. у.). Сколько процентов это составляет от теоретически возможного выхода?

2.Какой объем метана (н. у.) потребуется, чтобы синтезировать 30 г муравьиной кислоты, если её выход составляет 90 %?

3.Какой объем метана (н. у) может быть получен синтезом простых веществ в присутствии катализатора, если в реакции использовано 27г углерода, а практический выход продукта реакции составляет 0,97?

4.Из 40л природного газа метана (н. у.) получили 30,3г хлорметана. Вычислите объемную долю метана в природном газе, если выход хлорметана составляет 40% от теоретически возможного.

5.При реакции тримеризации 56л ацетилена (н. у.) получили 60г бензола. Вычислите массовую долю выхода продукта реакции от теоретически возможного.

6.В результате каталитической гидрогенизации бензола получено 840кг циклогексана. Рассчитайте количество вещества и массу затраченного бензола, если массовая доля выхода продукта реакции составляет 80% от теоретически возможного.

7.Ацетилен получают путем пиролиза метана. Рассчитайте объем ацетилена, полученного из 2800м3 метана. Объемная доля выхода ацетилена от теоретически возможного составляет 8,8%.

8.При нагревании 2,4г метанола и 3,6г уксусной кислоты получили метил ацетат массой 3,7г. определите массовую долю выхода продукта реакции.

9.Сколько получится этилового спирта, если через соответствующий катализатор пропустить пары воды объемом 1,8л и этилен объемом 11,2л. выход спирта составляет 60% от теоретического.

10.Этиловый спирт в больших количествах получают в результате брожения глюкозы. Определите массу спирта, который может быть получен из 30кг глюкозы, если массовая доля выхода продукта реакции составляет 14%.

Алгоритм  решения задач на примеси.

Определение массы (объема) вещества по известной массе другого вещества, содержащего определенную долю примесей.

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

  2. В условии задачи в роли смеси может выступать руда, технический  образец вещества, раствор.

Порядок решения задачи:

Прочитайте задачу, запишите краткое условие. Определите массу чистого вещества по формуле: mв-ва= mсмеси*щв-ва. Напишите уравнение реакции. Найдите количества веществ, данных в задаче, по уравнению и по условию. Произведите необходимые расчёты и запишите ответ.

Образец решения:

Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии с соляной кислотой 325 г цинка, содержащего 20% примесей.

Д а н о:  Р е ш е н и е:

mтехнич.(Zn)= 325 г  1) mтехнич.(Zn)= 325 г  щ (Zn)= 100%-20%=80% (0,8);

щприм.= 20% (0,2)  щприм.= 20% (0,2)  m (Zn)= 325 * 0,8 = 260 г 

V(Н2)= ?  n (Zn) = 260г : 65 г/моль = 4 моль.

по условию:  4 моль  Х моль

  2) Zn  +  2HCl  =  ZnCl2  + H2

по уравнению:  1 моль  1 моль

  Х= 4 моль 

V(Н2) = Vm*n(Н2);  V(Н2) = 22,4 л/моль * 4 моль = 89,6 л.

  Ответ: V(Н2) =89,6 л.

Алгоритм

решения задач на примеси

Определение массовой доли примесей (или массовой доли чистого вещества в смеси) по массе (объёму) продуктов реакции.

Помните: 1) сначала выполняются действия по уравнению реакции;

  2) для определения массовой доли примесей применяем формулу:

щприм. = mприм./mсмеси.

Порядок решения задачи:

Прочитайте задачу, запишите краткое условие. Составьте уравнение химической реакции. Рассчитайте массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции. Вычислите массу примесей в образце по условию. Вычислите массовую долю примесей по формуле: щприм. = mприм./mсмеси

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

Д а н о:  Р е ш е н и е:  пусть х г – масса чистого вещества CaC2.

mтехнич.(CaC2)=200г  1)по условию:  х г  56л 

V(С2Н2) = 56 л  CaC2+ 2Н2О = С2Н2  + Са(ОН)2

щприм = ?  1 моль  1 моль

  М=64г/моль  Vm=22.4л/моль 

  по уравнению:  m=64 г  V= 22,4 л,

  тогда х г/64 г= 56 л/22,4 л;  х = 160 г.

  2) определяем массу примесей в образце:

mприм.= 200 – 160 = 40 г.

  3) определяем массовую долю примесей:

щприм = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

  Ответ: щприм = 20%.

Задачи на примеси

Сколько оксида углерода IV выделится (в л.) при обжиге 250г известняка, содержащего 20% примесей? Сколько оксида углерода IV может быть получено (в л.) при взаимодействии соляной кислоты с 5г мрамора, содержащего 10% примесей? Сколько оксида углерода II может быть получено (в л.) при взаимодействии оксида углерода IV с 15г кокса, содержащего 98% углерода? Сколько оксида углерода IV выделится (в л.) при сплавлении карбоната натрия с 62г кремнезема (оксид кремния IV), содержащего 3% примесей? Какой объем оксида углерода IV при н. у. может быть поглощен гидроксидом кальция массой 80г,  содержащим 8% примесей? Какой объем ацетилена (н. у.) может быть получен при взаимодействии воды с 1кг технического карбида кальция, массовая доля примесей в котором 20%. Определите массовую долю примесей в образце карбида кальция, если из 200г его получили 56л ацетилена (н. у.). Сколько потребуется этилена (массовая доля примесей в нем 2%) для производства этилового спирта массой 10т?

9.Достаточно ли 200мл раствора этанола (с=0,94 г/см3), в котором массовая доля спирта 96%, для полной реакции с 92г металлического натрия?

10.Сколько этанола можно получить при брожении 22,5кг глюкозы, содержащей 15% не сахаристых примесей?

Вычисление относительной плотности газа по другому газу

Относительная плотность обозначается большой буквой D. Она показывает во сколько раз масса одного газа легче или тяжелее другого. Данные вычисления необходимы для решения задач на вывод формул.

Пример. Вычислите плотность кислорода а) по водороду  б) по воздуху.

Последовательность выполнения действий	Оформление решения задачи
Найдем относительные молекулярные массы газов, о которых говорится в условии задачи	Мr(О2) = 32 Мr(Н2) = 2 Мr(воздух) = 29 (условно)
Относительная масса газа X по газу Y соответствует отношению относительной молекулярной массы X к относительной молекулярной массе Y. Вычислим это отношение
Запишем ответ	Ответ:

Примечание. Понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух не индивидуальное вещество, а смесь газов. Относительная молекулярная масса воздуха равна 29.