Как найти чистую массу вещества без примесей

Каждое вещёство наряду с основным компонентом включает то или иное количество примесей. Именно поэтому абсолютно чистых веществ в природе не существует.

Образец (вещество, навеску), содержащий примеси, принято называть техническим (технически чистым). Его массу обозначают  mтехн, массу примесей — mприм, а массу основного (чистого) вещества —  mчист.

Содержание примесей в техническом образце обычно указывается с помощью массовой доли, которую выражают в долях от единицы или в процентах:

При проведении расчётов по уравнениям химических реакций, если исходное вещество содержит определённую долю примесей, придерживаются алгоритма: 

1. если необходимо, записывают уравнение химической реакции.

2. Находят массу чистого вещества.

Её можно рассчитать по формуле:

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (=) mтехн (·) ((1 -) ωприм )

— либо используя пропорцию. При этом mтехн соответствует (100) %, а mчист — (x) %.

3. Определяют химическое количество чистого вещества по формуле:

 n=mM.

4. Подчёркивают формулы интересующих веществ в уравнении реакции.

Под этими формулами записывают химические количества вступивших в реакцию и образовавшихся веществ (коэффициенты перед веществами в уравнении реакции). Над формулами веществ указывают известную величину (найденное по формуле химическое количество чистого вещества), а также неизвестную, которую обозначают за (x) — (химическое количество образующегося продукта реакции или вступившего в реакцию исходного вещества).

5. Составляют пропорцию и находят неизвестную величину.

1. Запиши уравнение химической реакции:

2. Определи массовую долю чистого карбоната кальция в известняке и найди массу соли:

ωчист  (=)  (1) (-)  ωприм   (=  1 – 0,08 = 0,92).

(0,92) — массовая доля (в долях от единицы) карбоната кальция в известняке.

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (= 300 · 0,92 = 276) г.

(276) г —  масса чистого карбоната кальция в известняке.

3. Определи химическое количество чистого вещества:

4. (2,76) моль  (x) моль

(1) моль        (1) моль

5. Составь пропорцию и найди неизвестную величину:

(2,76) моль —  химическое количество образовавшейся негашёной извести.

6. Определи массу негашёной извести:

Ответ: (m()CaO()) (=) (154,56)  г.

Как найти массу чистого вещества

Абсолютно чистых веществ не бывает, любое всегда содержит какое-то количество примесей. Это содержание может быть весьма большим, может быть очень малым, но примеси все равно есть. А можно ли найти массу чистого вещества?

Инструкция

Согласно принятым нормам, любая химическая продукция, выпущенная на государственных или частных предприятиях, должна иметь сертификат качества, в котором указано процентное содержание основного вещества и наиболее значимых примесей. Это определяется лабораторным путем с помощью методов качественного и количественного анализа. Сертификат прилагается к любой конкретной партии продукции, а его основные показатели должны быть отражены на каждой единице упаковки.

Например, хорошо известная поваренная соль — хлористый натрий. Покупая упаковку марки «Экстра» массой 1 килограмм, сколько чистой соли вы приобретаете? Посмотрите на информацию с упаковки. Если содержание основного вещества 99,7%, это очень хороший показатель, что неудивительно, поскольку «экстра» означает высокую степень очистки. Следовательно, чистого вещества в единице упаковки содержится: 1000*0,997=997 грамм. Остальные три грамма распределятся между различными примесями. Разумеется, в других, менее очищенных сортах поваренной соли, содержание чистого вещества будет ниже.

Или вот задача, которая наверняка заинтересует прекрасный пол. Предположим, имеется золотое кольцо 585-й пробы, массой 20 грамм. Сколько чистого золота оно содержит? Дать ответ на этот вопрос очень просто, достаточно лишь вспомнить, каков смысл понятия «проба». В России ее величина указывает, какова доля чистого благородного металла в 1000 весовых долей изделия. Следовательно, 585-я проба соответствует концентрации, равной 58,5%. Произведите вычисление в одно действие: 20*0,585=11,7 грамма. Именно столько чистого золота содержится в кольце.

А как быть, к примеру, если кольцо работы английского мастера, и весит те же 20 грамм, но на клейме вместо пробы указано что-то непонятное — «18К»? Как в таком случае найти количество чистого золота в изделии? И тут нет абсолютно ничего сложного. Дело в том, что в Великобритании принята «каратная» шкала чистоты благородных металлов. Наивысшей теоретически, 100% концентрации, соответствует 24 карата. Тогда изделие было бы промаркировано «24К». Раз стоит клеймо «18К», это значит, что в изделии 18 весовых частей золота, и 6 весовых частей примесей. Разделите: 18/24=0,75. Изделие соответствует вашей 750-й пробе. Произведите вычисление: 20*0,75=15 грамм. Вот сколько чистого золота содержится в этом кольце.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

СЛУШАТЕЛЯ ПРОГРАММЫ
ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ
«МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ РАСЧЁТНЫХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ДЛЯ
ПОДГОТОВКИ К ОГЭ И ЕГЭ ПО ХИМИИ»

По теме «Методика
решения химических задач по уравнениям реакций  по известным параметрам
исходного вещества без примесей и с примесями.

 в формате ОГЭ и ЕГЭ»

Учителя
МБОУ Нахабинская СОШ № 3

Г.о.
Красногорск п. Нахабино

Московской
области

Новиковой
Татьяны Юрьевны

ГОРОД КРАСНОГОРСК

2018

Расчётные задачи по химии учащиеся решают с начала VIII класса и
до конца обучения в школе. Решение задач позволяет:

• расширять
  кругозор учащихся;
• развивать
  умение логически мыслить;
• воспитывать
  самостоятельность, внимательность, умение анализировать, делать правильные
  выводы;
• устанавливать
  связь химии с другими науками: физикой, математикой, биологией, экологией
  и др.;
• способствует
  политехнической подготовке учащихся, готовиться к успешной аттестации по
  предмету (в том числе в форме ОГЭ и ЕГЭ).

Решая задачи, учащиеся более глубоко усваивают учебный материал,
учатся применять приобретённые теоретические знания на практике.

Использование задач в школе позволяет решать основные функции
обучения и воспитания.

• Обучающие функции обеспечиваются
  формированием важных структурных элементов знаний, осмыслением химической
  сущности явлению, умением применять усвоенные знания в конкретно заданной
  ситуации. Решение задач – это активный познавательный процесс.
• Воспитывающие функции реализуются
  формированием мировоззрения, расширением кругозора. Учебные задачи
  являются действенным средством воспитания трудолюбия, настойчивости, воли,
  характера.
• Развивающиеся функции проявляются
  в результате формирования логического, творческого мышления, развитие
  смекалки учащихся. Решение задач – это мыслительный процесс.

Традиционная методика обучения решения химических задач (чаще
всего – это решение задач методом составления пропорций) имеет ряд недостатков.
В результате лишь немногие учащиеся сознательно и творчески овладевают общим
подходом к решению, умеют оценивать свои действия в процессе решения, самостоятельно
составлять условия задач, умеют выбирать рациональные способы решения и др.

Представленная методика обучения решения задач от общих приёмов
к частным позволяет решить недостатки традиционных способов обучения. В данной
работе показываются приёмы решения задач с использованием основных физических
величин. Среди них величина n (или ν) – количество вещества – позволяет связать
все основные физические величины друг с другом. Это даёт возможность составлять
логические схемы решения задач с использованием этих физических величин.

Задача учителя состоит в том, чтобы научить учащихся понимать
смысл этих физических величин и применять физические формулы при решении
расчётных задач различных типов, научить анализировать условия задач, через
составление логической схемы решения конкретной задачи на основе знания общего
подхода к решению. Составление логической схемы задачи предотвращает многие
ошибки, которые допускают учащиеся.

При решении задач необходимо
руководствоваться несколькими простыми правилами:
Порядок решения задачи:

1)    
Прочитайте
задачу, запишите краткое условие.

2)    
Составьте
уравнение химической реакции.

3)    
Рассчитайте
массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции.

4)    
Вычислите
массу примесей в образце по условию.

5)    
Вычислите
массовую долю примесей по формуле: ω_прим. = m_прим./m_смеси.

Образец
решения:

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

Р
е ш е н и е:       

1.    
Записываем
уравнение химической реакции:

                                             
CaC₂
+ 2Н₂О = С₂Н₂  
+ Са(ОН)₂

       
Определяем количество
вещества ацетилена:

                           
n=
V/Vm               
n=
56/22,4 =2,5 моль,

следовательно,
по уравнении химической реакции чистого CaC₂    
вступило в реакцию 2,5 моль

            
m(CaC₂)  
=n× M (CaC₂)   

m(CaC₂)  
= 2,5 ×64  = 160г

m примесей = 200-160=40 г

3)
определяем массовую долю примесей:

                                      
ω_прим  = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

                                                                                                  
Ответ: ω_прим  = 20%.                                         

Решение
расчетных задач «на примеси» и определение массовой доли вещества в растворе
после реакции.

 При решении задач такого типа считается,
что примеси – это вещества, не способные вступать в реакцию по составленному
для решения уравнению.

 Пример 1. 10 г железа, содержащего
16 % примесей, растворили в 150 мл 10 % раствора соляной кислоты (плотностью 1,05
г/мл). Вычислите объем выделяющегося газа (н. у.) и массовую долю хлороводорода
в полученном растворе.

Алгоритм решения:

1.     Составляем
уравнение реакции по условию задачи, расставляем коэффициенты.

 Fe
+ 2HCl = FeCl₂ + H₂

16%
от 10 г – примеси, которые не реагируют по составленному уравнению. Находим
массу чистого вещества железа. m(Fe) = 10 . (1 – 0,16) = 8,4

Находим
количество вещества железа по формуле n = m/M,

(n(Fe)
= 8,4/56 = 0,15 моль

2.     Учитываем,
что коэффициенты в любом химическом уравнении указывают на соотношение
количеств веществ участников реакции. Следовательно, количество вещества
израсходованной HCl будет в два раза больше, чем количество вещества железа
(коэффициенты 2 и 1, соответственно), а количество вещества водорода будет
равно количеству вещества железа (коэффициенты 1 и 1, соответственно).

Находим
массу израсходованного хлороводорода m(HCl) = 0,3 . 36,5 = 10,95 г

Объем
образующегося водорода (н. у.) рассчитываем по формуле V = n . 22,4, что
составит V(HCl) = 0,15 . 22,4 = 3,36 л.

3.     По
условию задачи требуется найти массовую долю хлороводорода в растворе после
прохождения реакции (соляная кислота – это раствор хлороводорода в воде).
Массовую долю находим по формуле w
= m части/mцелого.

В
данном случае часть – это масса оставшегося после прохождения реакции
хлороводорода, целое – масса раствора после реакции.

 Очень
важно понимать, что в состав раствора входит растворитель (вода в данном
случае) и вещества, растворенные в этом растворителе. Образующийся
нерастворимый в воде газ и осадки не входят в состав раствора.

Находим
массу исходного раствора соляной кислоты по формуле:

mраствора
= Vраствора . p(плотность раствора)

После
чего массу вещества хлороводорода в растворе рассчитываем по формуле

m
= mраствора × массовую долю вещества (выраженную десятичным числом).

Соединяем
две последние формулы и получаем m(HCl) = 150 × 1,05 ×0.1 = 15,75 г.  

Из
этой массы израсходовано на растворение железа 10,95 г хлороводорода,
следовательно осталось 15,75 – 10,95 = 4,8 г.

Находим
массу раствора после реакции. Для этого надо сложить массу исходных железа (оно
растворилось в кислоте полностью) и раствора соляной кислоты, затем вычесть из
полученной суммы массу улетевшего из раствора водорода

 m(раствора
после реакции) = 8,4 + 150 . 1,05 – 0,15 . 2 = 166,2 г

Определяем
массовую долю хлороводорода в растворе после прохождения реакции

w
= 4,8/166,2 = 0,0289 или 2,89 %.

Пример
2. 11,2 г мрамора растворили в избытке соляной кислоты
и получили 2, 24 л газа (н.у.). Рассчитайте массовую долю примесей в
израсходованном образце мрамора.

Алгоритм
решения

1.     Мрамор
– это минерал, основу которого составляет карбонат кальция. Составляем
уравнение реакции, расставляем коэффициенты

CaCO₃
+ 2HCl = CaCl₂ + CO₂ + H₂O

Рассчитываем
количество вещества газа (газ – это углекислый газ)

n
(CO2) = 2,24/22,4 = 0,1 моль

Исходя
из соотношения количеств веществ в уравнении (1 к 1 при формуле карбоната
кальция и углекислого газа), количество вещества карбоната кальция такое же,
0,1 моль. 2. Находим массу чистого карбоната кальция в образце мрамора.

 m(CaCO3)
= 0,1 . 100 = 10 г

Следовательно,
масса примесей составит 11,2 – 10 = 1,2 г

Массовая
доля примесей w(примесей) = 1,2/11,2 =
0,1071 или 10,71%.

Пример 3.
Технический карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, получив
ацетилен, при пропускании которого через избыток бромной воды образовался
1,1,2,2 –тетрабромэтан массой 86,5 г.  Определите массовую долю СаС2 в
техническом карбиде.

Дано: m = 20 г; m(C2H2Br4)=86,5 г.

Найти: ω(СаC2) =?

Решение: записываем уравнения взаимодействия карбида кальция с водой и
ацетилена с бромной водой и расставляем стехиометрические коэффициенты.

CaC₂ +2 H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂

C₂H₂ +2 Br₂ = C₂H₂Br₄

Находим количество вещества тетрабромэтана.

n(C2H2Br4)
= m(C2H2Br4)/ М(C2H2Br4) = 86,5/ 346 = 0,25 моль.

Из уравнений реакций следует, что

n(C2H2Br4)
=n(C2H2)
= n(СаC2)
=0,25 моль. Отсюда мы можем найти массу чистого карбида кальция (без примесей).

m(СаC2) =

n(СаC2) • М(СаC2) = 0,25•
64 = 16 г.

Определяем массовую долю СаC₂ в техническом карбиде.

ω(СаC2) =m(СаC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%.

Пример 4. В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г.
Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определите массовую долю серы в растворе.

Дано: V(C₆H₆) =170 мл;

m(S) = 1,8 г;

ρ(C₆H₆)=0,88 г/мл.

Найти: ω(S) =?

Решение: для нахождения массовой доли серы в растворе необходимо рассчитать
массу раствора. Определяем массу бензола.

m(C₆H₆) = ρ(C₆H₆) •V(C₆H₆)
= 0,88•170 = 149,6 г.

Находим общую массу раствора.

m(р-ра) = m(С6C6) + m(S) =149,6 + 1,8 = 151,4 г.

Рассчитаем массовую долю серы.

ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19 %.

Задачи для самостоятельного решения 9
класс

1.Какая масса азотной кислоты образуется
при взаимодействии серной кислоты  с 200г нитрата натрия, содержащего 10%
примесей?

2.Какой объем газа выделится при разложении
300г нитрата лития, содержащего 20% примесей?

3. Какая масса азотной кислоты образуется
при взаимодействии 196г серной кислоты и 100г нитрата калия, сод.20% примесей?

4.При разложении 250г нитрата натрия
выделился газ объемом 22,4л. Найдите долю чистого вещества нитрата натрия 
в исходном образце?