Как найти исходное количество вещества

Вычисление количества вещества, массы или объема вещества по количеству веществ, массе или объему одного из реагентов или продуктов реакции

Основой для проведения количественных расчётов в химии является закон сохранения массы. Согласно этому закону масса реагентов равна массе продуктов реакции.

Отсюда следует, что для любой химической реакции массы реагентов и продуктов реакции относятся между собой как молярные массы веществ, умноженные на их стехиометрические коэффициенты.

Для расчёта по химическим уравнениям можно использовать два эквивалентных способа: через количество вещества или через пропорцию. Подчеркнём ещё раз: официального запрета на использование метода пропорций при решении задач на ОГЭ и ЕГЭ нет!

Для определения массы (или количества вещества) продуктов реакции или исходных веществ по уравнениям химических реакций вначале составляют уравнение химической реакции и устанавливают стехиометрические коэффициенты; затем определяют молярную массу, массу и количество вещества известных реагентов химической реакции; составляют и решают пропорцию, в которую в зависимости от условий задачи вводят числовые значение величин: молярные массы, массы, количества веществ или их объёмы (для газов).

При этом в одном столбце пропорций должны находиться одинаковые характеристики вещества с одной и той же размерностью.

Пример 1. Масса железа, вступившего в реакцию с 6 моль хлора, равна _________ г. (Ответ запишите с точностью до целого числа.)

Решение. Составляем уравнение химической реакции:

Из этого уравнения следует, что 3 моль Cl₂ реагируют с 2 моль Fe, т. е.:

Определяем массу железа:

Пример 2. Масса нитрида лития, образовавшегося в результате его реакции с азотом объёмом 8,96 л, равна_______________ г.

Решение. Составляем уравнение химической реакции:

Определяем количество вещества азота, вступившего в реакцию:

Из уравнения реакции следует, что из 1 моль N₂ образуется 2 моль Li₃N, т. е.:

Определим массу Li₃N:

Пример 3. Объём углекислого газа, образовавшегося в результате разложения карбоната магния количеством вещества 4 моль избытком соляной кислоты, равен________ л.

Решение. Составляем уравнение химической реакции:

Из этого уравнения следует, что количество вещества углекислого газа и карбоната магния равны между собой, т. е. n(CO₂) = 4 моль.

Определим V(CO₂):

Пример 4. Объём водорода, который выделится при растворении 16,8 г железа в избытке разбавленной соляной кислоты, равен _________ л.

Решение. Составляем уравнение химической реакции:

Определим количество вещества железа:

Количество вещества железа и водорода в данном уравнении реакции равны между собой. Следовательно, количество вещества водорода также равно 0,3 моль.

Вычислим объём водорода:

Пример 5. Масса осадка, который образуется в результате взаимодействия 40,0 г хлорида кальция с избытком карбоната натрия, равна _________г.

Решение. Составляем уравнение реакции:

Согласно уравнению химической реакции составим пропорцию и решим её:

Пример 6. 250 г раствора нитрата серебра смешали с избытком раствора йодида калия. Выпал осадок массой 11,75 г. Вычислите массовую долю нитрата серебра в исходном растворе.

Элементы ответа (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла)

1) Составлено уравнение химической реакции:

2) По массе осадка йодида серебра рассчитано его количество вещества, а затем в соответствии с уравнением реакции — количество вещества и масса нитрата серебра, содержащегося в исходном растворе:

Из уравнения реакции следует, что n(AgI) = n(AgNO₃) = 0,05 моль, тогда:

3) Вычислена массовая доля нитрата серебра в исходном растворе:

Критерии оценивания	Баллы
Ответ правильный и полный, включает все названные элементы	3
Правильно записаны два первых элемента из названных выше	2
Правильно записан один из названных выше элементов (1-й или 2-й)	1
Все элементы ответа записаны неверно	0
Максимальный балл	3

Тренировочные задания

1. К 300 г раствора нитрата бария прибавили избыток раствора сульфата натрия. Масса выпавшего осадка составила 23,3 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

2. К 150 г раствора сульфата натрия прибавили избыток раствора хлорида бария. Масса выпавшего осадка составила 23,3 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

3. К 300 г раствора силиката натрия прибавили избыток раствора нитрата кальция. Масса выпавшего осадка составила 12,0 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

4. К 150 г раствора карбоната калия прибавили избыток раствора соляной кислоты. При этом выделился газ объёмом 3,36 л (н. у.). Определите концентрацию соли в исходном растворе.

5. К 250 г раствора гидрокарбоната натрия прибавили избыток раствора бромоводородной кислоты. При этом выделился газ объёмом 5,6 л. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

6. К 50 г раствора карбоната натрия прибавили избыток раствора хлорида бария. Масса выпавшего осадка составила 7,88 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

7. К 200 г раствора хлорида бария прибавили избыток раствора карбоната калия. Масса выпавшего осадка составила 7,88 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

8. К 200 г раствора хлорида железа (II) прибавили избыток раствора гидроксида калия. Масса выпавшего осадка составила 18,0 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

9. К 400 г раствора нитрата свинца прибавили избыток раствора йодида натрия. Масса выпавшего осадка составила 23,05 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

10. К 300 г раствора йодида натрия прибавили избыток раствора нитрата свинца. Масса выпавшего осадка составила 23,05 г. Определите концентрацию соли в исходном растворе.

11. Определите массу осадка, который выпадет при взаимодействии 150 г 14,8%-ного раствора хлорида кальция с избытком раствора карбоната натрия.

12. Определите объём газа (н. у.), который выделится при взаимодействии 120 г 8,8%-ного раствора карбоната натрия с избытком раствора соляной кислоты.

13. Определите массу соли, которая выпадет в осадок при взаимодействии 140 г 13,5%-ного раствора нитрата цинка с избытком раствора сульфида натрия.

14. Определите массу осадка, который выделится при взаимодействии 200 г 18,8%-ного раствора нитрата меди с избытком раствора сульфида натрия.

15. Определите массу осадка, который выпадет при взаимодействии 200 г 6,1%-ного раствора силиката натрия с избытком раствора хлорида цинка.

16. Определите массу осадка, который выделится при взаимодействии 200 г 12,7%-ного раствора хлорида железа (II) с избытком раствора сульфида натрия.

17. Определите массу осадка, который выделится при взаимодействии 50 г 17%-ного раствора нитрата серебра с избытком раствора бромида калия.

18. Определите массу осадка, который образуется при взаимодействии 200 г 6,1%-ного раствора силиката натрия с избытком раствора нитрата кальция.

19. Определите массу осадка, который образуется при взаимодействии 50 г 5,8%-ного раствора хлорида магния с избытком раствора фосфата натрия.

20. Определите объём газа, который выделится при взаимодействии 200 г 6,9%-ного раствора карбоната калия с избытком раствора соляной кислоты.

21. Оксид фосфора (V) массой 21,3 г растворили в растворе гидроксида калия, в результате чего был получен раствор средней соли массой 500 г. Определите концентрацию фосфата калия в конечном растворе.

22. Раствор хлорида железа (II) полностью прореагировал со 120 г раствора гидроксида натрия, в результате чего образовалось 6,0 г осадка. Определите массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.

23. Какой объём аммиака (н. у.) может полностью прореагировать со 150 г 20%-ного раствора серной кислоты с образованием средней соли?

24. В 200 г 20%-ного раствора соляной кислоты растворили магний до прекращения выделения газа. Определите объём выделившегося при этом водорода (н. у.).

25. Аммиак объёмом 10 л (н. у.) пропустили через раствор серной кислоты с массовой долей 8% до образования средней соли. Определите массу исходного раствора.

26. Определите объём сероводорода (н. у.), который необходимо пропустить через 130 г 6%-ного раствора хлорида меди (II) до полного осаждения сульфида меди (II).

27. Сероводород объёмом 3,36 л (н. у.) пропустили через раствор гидроксида натрия, в результате чего получили 180 г раствора сульфида натрия. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

28. Алюминий массой 8,1 г может нацело прореагировать с 250 г раствора серной кислоты. Определите массовую долю серной кислоты в исходном растворе.

29. К 250 г раствора нитрата серебра добавили раствор хлорида калия до прекращения выделения осадка, масса которого составила 14,35 г. Определите массовую долю нитрата серебра в исходном растворе.

30. К 300 г 5%-ного раствора хлорида магния добавили избыток раствора фосфата калия. Вычислите массу выпавшего при этом осадка.

Ответы

Задачи на количества исходных веществ
и продуктов реакции (ответы и решения)

Ключевые слова конспекта: задачи на количества исходных веществ, задачи на количества продуктов реакции,

---

По химическим уравнениям можно рассчитать количество вещества, массу и объем реагирующих веществ и продуктов реакции. Для этого прежде всего необходимо составить уравнение химической реакции и верно расставить коэффициенты.

Расчеты по химическим уравнениям удобнее всего вести с использованием количеств веществ реагирующих и образующихся веществ. Количества вещества соединений, вступающих в химическую реакцию и образующихся в ее результате, пропорциональны друг другу и относятся друг к другу как коэффициенты перед формулами этих веществ в количественном уравнении. Например, реакции, которая описывается уравнением 2Fe + 3Сl₂ = 2FeCl₃, соответствует следующее соотношение между количествами веществ железа, хлора и хлорида железа (III):

 v(Fe) : v(Cl₂): v(FeCl₃) = 2 : 3 : 2.

Таким образом, зная количество вещества одного из реагирующих веществ или продуктов реакции, можно найти количества вещества других участников данной реакции, а по количеству вещества нетрудно рассчитать их массу или объем.

Следует отметить, что объемы вступивших в реакцию газообразных веществ и объемы газообразных продуктов реакции, измеренные при одинаковых условиях, также относятся друг к другу, как коэффициенты перед соответствующими формулами в уравнении химической реакции. Например, в реакции, уравнение которой 3Н₂ + N₂ = 2NH₃, объемы реагирующих азота и водорода и объем образовавшегося аммиака связаны следующим соотношением:

 V(Н2): F(N2): F(NH3) = 3:2:1.

 Однако эти соотношения выполняются только между веществами, участвующими в одной и той же химической реакции. Если реагент участвует в двух параллельных реакциях, то его количества веществ в этих реакциях никак не связаны друг с другом и могут находиться в любых соотношениях.

Цитаты из пособия «Задачи по химии 8-9 кл.» (авт. О.С. Габриелян и др.) использованы в учебных целях. Ссылка на покупку книги указана в конце конспекта.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1.
Какой объем кислорода (н. у.) потребуется для сжигания 22,4 г серы?

Ответ. V(O₂) = 15,68 л.

Задача № 2.
Какую массу оксида фосфора (V) требуется растворить в воде для получения 117,6 г фосфорной кислоты?

Ответ. m(Р₂O₅) = 85,2 г.

Задача № 3.
Вычислите массу осадка, образующегося при добавлении 100 мл 10%-ного раствора хлорида меди (II) (р = 1,08 г/мл) к избытку раствора гидроксида калия.

Ответ. m(Cu(OH)₂) = 7,84 г.

Задача № 4.
Какой объем соляной кислоты с массовой долей НС1 20% (р = 1,1 г/мл) потребуется для растворения 42,5 г оксида алюминия, содержащего 4% примесей?

Ответ. V_p-pa(HCl) = 398,2 мл.

Задача № 5.
Какой объем хлора (н. у.) прореагирует с 112 г смеси железа и меди, массовая доля железа в которой 65% ?

Ответ. V(C1₂) = 57,34 л.

Задача № 6.
80 г смеси оксидов железа (II) и (III) восстановили водородом. Вычислите массу образовавшегося металла, если массовая доля оксида железа (III) в исходной смеси равна 70%.

О т в е т. m(Fe) = 57,68 г.

Задача № 7.
Газ, образовавшийся при сгорании 18,6 г угля в избытке кислорода, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция. Какова масса образовавшегося при этом осадка?

Ответ. m(CaCO₃) = 155 г.

Задача № 8.
Смесь оксида и сульфида цинка массой 114,9 г обработали избытком соляной кислоты. При этом выделилось 13,44 л (н. у.) газа. Определите массовую долю оксида цинка в смеси (в %).

Ответ. ω(ZnO) = 49,3%.

Задача № 9.
На растворение смеси оксида и карбоната магния было затрачено 520,65 мл 15%-ного раствора хлороводорода (р = 1,075 г/мл). При этом выделилось 8,96 л (н. у.) газа. Какова масса исходной смеси?

Ответ. m(смеси) = 63,6 г.

Задача № 10.
При взаимодействии 200 г раствора, содержащего карбонаты натрия и аммония, с избытком раствора гидроксида калия выделяется 6,72 л газа (н. у.), а при взаимодействии такой же массы раствора солей с избытком соляной кислоты — 8,96 л газа (н. у.). Вычислите массовые доли каждой из солей в растворе.

Ответ. ω((NH₄)₂CO₃) = 7,2%, ω(Na₂CO₃) = 13,25%.

---

Задачи на количества исходных веществ и продуктов реакции (ответы и решения). Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующей теме: Решение задач, когда одно из веществ в избытке
• Вернуться к списку конспектов по Химии.
• Проверить знания по Химии.
• Купить книгу Задачи по химии и способы их решения. 8-9 кл. / О.С. Габриелян и др. — М.: Дрофа.

РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ УРАВНЕНИЯМ, или Как вычислить массу вещества (или объем газа) по известному количеству вещества одного из вступающих в реакцию или образующихся в результате нее веществ

Расчеты по химическим уравнениям являются одними из самых широко используемых в химии.

Это самый простой тип расчетных задач, в основе которых лежит химическое уравнение.

Содержание

Особенности задач с расчетами по химическим уравнениям

Основной алгоритм расчетов с использованием химических уравнений

Расчеты по химическим уравнениям: примеры

Особенности задач с расчетами по химическим уравнениям

В задачах с расчетами по химическим уравнениям речь идет о каком-либо химическом превращении (например, разложении) одного какого-то вещества или химическом взаимодействии двух или нескольких веществ. Причем:

• Масса или объем одного из них известны. Требуется найти массу или объем продукта реакции – вещества (или одного из веществ), образующегося в результате взаимодействия.
• Либо, наоборот, известны масса или объем образовавшегося вещества, требуется найти массу или объем исходного вещества.
• Либо известны масса или объем одного из реагентов, необходимо вычислить массу или объем второго реагента.

Прежде, чем приступить к вычислениям, важно составить уравнение реакции взаимодействия и правильно расставить коэффициенты.

Необходимо помнить, что коэффициенты, стоящие перед формулами веществ в уравнении реакции, показывают, в каких эквивалентных (достаточных, необходимых, пропорциональных) количествах реагируют вещества. Эти количества называют «количествами вещества по уравнению реакции» и записывают под формулами соответствующих веществ в уравнении.

Те количества вещества, которые находят, используя данные задачи, называют «количествами вещества по условию задачи» и в уравнение не записывают.

В ходе решения сравнивают «количества вещества по уравнению реакции» для того, чтобы узнать, в каком соотношении находятся вещества, о которых идет речь в задаче. Используя данные об этом соотношении, определяют «количества вещества по условию задачи». А затем, применяя основную расчетную формулу, вычисляют искомые массу или объем вещества.

Основной алгоритм расчетов с использованием химических уравнений

Основные шаги, которые необходимо сделать при решении задач с использованием химических уравнений, можно отобразить в виде схемы:

Расчеты по химическим уравнениям: примеры

Приведем несколько примеров с расчетами по химическим уравнениям.

Пример 1. В избытке воды растворили 11,5 г металлического натрия. Какой объем водорода выделился при этом?  

• Так как в задаче говорится о химическом процессе: натрий реагирует с водой, — то запишем уравнение реакции.
• Над формулами веществ в уравнении реакции расставим данные условия задачи.
• Под формулами веществ в уравнении реакции расставим количества вещества (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярную массу натрия (смотрим по таблице Менделеева) и молярный объем для водорода (так как требуется найти объем этого газа, а не массу).
• В условии говорится, что натрий реагирует с избытком воды. Это означает только то, что её будет достаточно для взаимодействия с металлом.

Пример 2. Кальций массой 2 г прореагировал с кислородом. Какая масса кислорода вступила в реакцию?  

• Так как в задаче говорится о химическом процессе: кальций реагирует с кислородом, — то запишем уравнение реакции.
• Над формулами веществ в уравнении реакции расставим данные условия задачи.
• Под формулами веществ в уравнении реакции расставим количества вещества (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярные массы (смотрим и считаем по таблице Менделеева).

Пример 3. Смесь, состоящую из 3 г магния и 3,9 г цинка, сплавили с серой, которая находилась в избытке. Рассчитайте массу полученной смеси сульфидов металлов.  

• В составе смеси два металла: магний и цинк. Однако каждый из них прореагирует с серой самостоятельно. Поэтому запишем два уравнения реакции и решим фактически две задачи в одной.
• Над формулами веществ в уравнениях реакций расставим данные условия задачи.
• Под формулами веществ в уравнениях реакций расставим количества веществ (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярные массы (смотрим и считаем по таблице Менделеева).
• Поскольку требуется найти массу смеси образовавшихся сульфидов, то рассчитаем массу каждого из них из соответствующего уравнения. Укажем это в уравнениях над формулами сульфидов.
• Избыток серы говорит только о том, что ее будет достаточно для полного реагирования как магния, так и цинка.

Итак, при расчетах по химическим уравнениям важно правильно записать уравнение реакции и расставить коэффициенты.

Чтобы самыми первыми узнавать о новых публикациях на сайте, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте.

С помощью стехиометрических
коэффициентов схема химической реакции
переходит в ее уравнение, которое в
явном виде отражает закон сохранения
количества атомов каждого вида при
переходе от исходных веществ (реагентов)
к продуктам реакции.

Стехиометрические коэффициенты позволяют
установить связь между количествами
участвующих в реакции веществ на основе
следующего правила:

коэффициенты в химическом уравнении
задают молярные пропорции
(отношения), в которых вступают в реакцию
исходные вещества (реагенты) и образуются
продукты реакции.

Рассмотрим в качестве примера реакцию
синтеза аммиака:

3H₂+ N₂= 2NH₃ ,

для которой согласно приведенному
правилу можно записать

,

где индексы
«пр.» и «обр.» соответствуют количествам
прореагировавших и образовавшихся
веществ. Последнее соотношение можно
представить в ином виде:

а) для веществ H₂и N₂:

или в другой форме

;

б) для веществ H₂и NH₃:или;

в) для веществ N₂и NH₃:или.

Легко видеть,
что все пропорции можно объединить и
записать в виде:

=.

Последнее
равенство является основным расчетным
уравнением, связывающим количества
прореагировавших веществ и образовавшихся
продуктов реакции. При необходимости
в это уравнение можно из условия задачи
ввести массы и объемы участников реакции,
используя обычные соотношения.

Например, для реакции

4FeS₂(т) + 11О₂= 2Fe₂O₃(т)
+ 8SO₂(г)

основное расчетное
уравнение имеет вид:

и если в него
ввести обычно задаваемые в задачах для
твердых веществ их массы, а для газов –
объемы, то оно примет следующую форму:

Методика вычислений
с использованием основного расчетного
уравнения химической реакции включает
в себя несколько общих моментов:

1) Прежде
всего определяют опорное вещество, по
количеству которого проводят весь
последующий расчет. В условии задачи
для него задана или масса, или объем,
или концентрация, которые, в свою очередь,
позволяют вычислить число молей опорного
вещества. Как правило, это не составляет
большого труда, а исключение относится
к так называемым задачам на избыток и
недостаток, когдаопорное вещество
нужно выбрать издвух исходных.Дело в том, что при приготовлении
реакционной смеси исходные вещества
можно смешивать в любых пропорциях, но
реагировать друг с другом они будут
всегда в строго определенных пропорциях,
которые устанавливают для них
стехиометрические коэффициенты в
уравнении химической реакции. В этих
условиях вполне возможна ситуация,
когда одно из исходных веществ прореагирует
полностью, а часть другого останется
не прореагировавшей и тогда говорят,
что первое вещество взято в недостатке
по отношению ко второму и, наоборот,
второе вещество находится в избытке по
отношению к первому. В данном случае в
качестве опорного вещества следует
выбрать исходное вещество, взятое в
недостатке, поскольку именно его
количество будет определять как окончание
реакции, так и количества образующихся
продуктов.

Как
определить опорное вещество, если в
задаче указаны данные (массы, объемы и
др.) для обоих исходных веществ? Пусть
в реакцию вступают два вещества А и В

аА
+ вВ → продукты реакции ,

а
исходные количества этих веществ ₀
(А) и ₀
(В) можно
вычислить из условия задачи.

Для
ответа на поставленный вопрос нужно
сравнить два числа
,
где возможны три варианта:

I
вар.
,
тогда исходная реакционная смесь
называется стехиометрической и в
качестве опорного вещества может быть
выбрано любое из них – А или В;

II
вар.
,
тогда вещество А взято в избытке и
опорным будет вещество В;

III
вар.
,
тогда вещество В будет в избытке и
опорным является вещество А.

Окончание необратимых химических
реакций в первом варианте происходит
в момент одновременного исчезновения
обоих исходных веществ, а в двух других
– в момент исчезновения вещества,
взятого в недостатке, причем в конечной
смеси веществ, наряду с продуктами
реакции, будет присутствовать не
прореагировавший остаток вещества,
взятого в избытке.

2)
Из основного расчетного уравнения
вытекает простое
правило определения числа молей
вступивших
в реакцию исходных веществ и образовавшихся
продуктов по числу молей опорного
вещества:

для
определения числа молей прореагировавшего
или образовавшегося в реакции вещества
необходимо число молей опорного вещества
разделить на его стехиометрический
коэффициент и этот результат умножить
на стехиометрический коэффициент
определяемого вещества.

Для
реакции 2Al + 6HCl = 2AlCl₃
+ H₂,

где
опорным веществом, например, является
алюминий можно записать:

Определив
количества интересующих нас веществ,
легко рассчитать их массы, объемы и
концентрации, то есть те характеристики
участников химической реакции, которые
фигурируют в условии задачи.

Таким
образом, общая схема расчета по уравнению
химической реакции может быть представлена
в виде:

1. Необратимая
   реакция.

Пусть
иначальные количества реагентов А и В и,
т.е. вещество А взято в избытке, тогда

a
A
+ в
В
= с
С
+
d
D

	начало реакции:	моль (избыток)	моль (недостаток)	0	0
окончание реакции:		0

1. Обратимая
   реакция.

В
этом случае реакция заканчивается
установлением химического равновесия
и равновесная смесь содержит как продукты
реакции, так и остаток исходных веществ.
Пусть к моменту установления равновесия
образовалось, например, х
моль продукта С – это опорное вещество,
то

a
A
+ в
В


с
С
+
d
D

Начало реакции:	моль	моль	0	0
Равновесие:

Пример 1. Раствор, содержащий 20,0 г
гидроксида натрия поглотил 6,72 л
углекислого газа (н. у.). Определите
продукты реакции и их количества.

При
поглощении раствором щелочи кислотных
оксидов (СО₂ ,SO₂
,P₂O₅и др.) или водородных соединений (H₂Sи др.), которым соответствуют многоосновные
кислоты, на первом этапе при избытке
щелочи всегда образуются средние соли,
которые на втором этапе при наличии
избытка поглощаемого реагента частично
или полностью переходят в кислые соли:

СО_2
(газ)
+ 2
NaOH =
Na₂CO₃
+
Н₂О

начало реакции:			0
углекислый газ в избытке
окончание реакции:		0

Остаток
углекислого газа реагирует с карбонатом
натрия:

Na₂CO₃
+ СО_2
(газ)
+
Н₂О
=
2
NaHСО₃

начало реакции:

0,25 моль (избыток)

0,05 моль (недостаток)

0

окончание реакции:

0

Итак,
в растворе присутствует смесь солей:
0,1 моль NaHCO₃
и 0,2 моль Na₂CO₃.

Пример
2. В стакан
с 200 мл раствора фосфорной кислоты с
молярной концентрацией 0,5 моль/л внесли
6 г гидроксида натрия. Определите состав
раствора после окончания реакции.

При
нейтрализации щелочью (NaOH,
KOH,
NH₃
и др.) многоосновных кислот происходит
последовательное замещение атомов
водорода на металл или аммонийную группу
и состав продуктов реакции зависит от
соотношения количеств реагентов. В
нашем случае, если
–
образуетсяNaH₂PO₄
; если 1: 2 , то Na₂HPO₄
и если 1:
3 , то Na₃PO₄.
В промежуточных вариантах возникает
смесь солей.

Найдем
исходные количества реагентов:
;,
– имеет место промежуточный вариант
между 1: 1 и 1: 2 , поэтому реакция идет в
два этапа:

H₃PO₄
+ NaOH = NaH₂PO₄
+ H₂O

начало реакции:	0,1 моль (недостаток)	0,15 моль (избыток)	0
окончание реакции:	0		0,1 моль

далее
остаток щелочи реагирует с NaH₂PO₄

NaH₂PO₄
+ NaOH = Na₂HPO₄
+ H₂O

начало реакции:	0,1 моль (избыток)	0,05 моль (недостаток)	0
окончание реакции:		0	0,05 моль

Итак,
в растворе после реакции присутствует
смесь солей – по 0,05 моль NaH₂PO₄
и Na₂HPO₄
.

Успех в проведении расчетов по цепочкам
химических уравненийв случае, когда
продукт одной реакции является исходным
веществом для другой, зависит от
правильного выбора последовательности
переходов от одного уравнения к другому.
Выбрав согласно условию задачи опорное
вещество, стрелками удобно указать
последовательность расчета, помня при
этом, что вещество, полученное в предыдущей
реакции, в том же количестве используется
в последующей если, естественно, в ходе
всего многостадийного процесса нет
потерь и выход каждой реакции 100 %.

Пример 3.
Сколько литров хлора и водорода (н.у.)
необходимо для получения хлороводорода,
способного нейтрализовать раствор
щелочи, образующийся при растворении
в воде 13,7 г бария.

Составим уравнения
всех реакций и стрелками укажем
последовательность расчета:

Опорное вещество барий
и его количество

(Ва) =
.

Цепочка расчетов:

уравнение (I) – (Ba(OH)₂/
I) ==>

уравнение (II) – (HCl
/ II)=> уравнение (III) –

(Cl₂) =(H₂) =,

тогда V(H₂)
= V(Cl₂) = 0,1 моль· 22,4 л/моль = 2,24 л.

При решении
задач на смеси веществнеобходимо
прежде всего для каждого компонента
смеси отдельно записать все химические
реакции, в которых он может участвовать
в соответствии с условием задачи. В
качестве опорных веществ обычно выбирают
вещества исходной смеси и их количества
(число молей) обозначают как неизвестные
– x, y, z, …., а затем составляют уравнения
материального баланса по количеству,
массе или объему ( для газов) участников
химических реакций, где два последних
необходимо выразить через неизвестные.
Число балансовых уравнений должно быть
равно числу неизвестных. На последнем
этапе решается полученная система
алгебраических уравнений.

Пример 4.При сгорании 13,44 л (н. у.)
смеси водорода, метана и угарного газа
образовалось 8,96 л углекислого газа и
14,4 г воды. Определить количества газов
в смеси.

Уравнения реакций:

2H₂+ O₂= 2H₂O
(I)

CH₄
+ 2O₂
= CO₂
+ 2H₂O
(II)

2CO
+ O₂ =
2CO₂
(III)

Опорные вещества –
CH₄, H₂и CO; обозначим их
количества

ν(H₂)
= x; ν(СH₄)
= y; ν(CO) = z.

Составим три
балансовых уравнения по числу неизвестных:

а) баланс по объему
смеси:

V (H₂) +
V(CH₄) + V(CO) = 13,44 л, введем в него
неизвестные:

xV_m+ yV_m+ zV_m= 13,44 или x + y + z =0,6
моль;

б) баланс по количеству
CO₂:

ν(CO₂/
II) + ν(CO₂/
III) = ν_общ.(CO₂),
но

;

ν(CO₂/
II) = ν(CH₄)
= y; ν(CO₂/
III) = z,
тогда
y + z = 0,4.

в) баланс по количеству
H₂O:

ν(H₂O/
I) + ν(H₂O/
II) = ν_общ.(H₂O),
но

,

;,

тогда
x + 2y = 0,8.

Итак, получаем систему
уравнений вида

,

которая легко решается
устно

x = 0,2 моль; y =
0,3 моль; z = 0,1 моль.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #