“Я не сдам ЕГЭ, потому что у меня нет таланта! У Кати талант есть, у Паши – тоже есть, а у меня нет!” Сколько раз каждый из вас так думал? Много? Ха-Ха и еще раз Ха-Ха! Марк Твен говорил: «Существует тысяча причин для того, чтобы себя оправдать, но ни одной реальной». Секрет таланта и успеха на ЕГЭ я раскрою в конце статьи, а пока продолжаем изучать Стехиометрию. Сегодня разберемся с деликатной темой: избыток-недостаток в расчетах по уравнениям реакций.
В ряде задач представлены данные для обоих реагентов. Как в таких случаях выполнять расчеты по уравнения реакций? Что брать в качестве точки расчета? Давайте разбираться. Вначале определимся с понятиями.
Эквимолярное соотношение – равные количества веществ
Стехиометрическое соотношение – количества веществ в соответствии с коэффициентами в уравнении реакции
Для того, чтобы понять, в каких соотношениях представлены количества веществ-реагентов в конкретной задаче, необходимо начать анализ задачи по уже известным Четырем Заповедям. После выполнения Предварительных Расчетов (Третья Заповедь), следует выписать количества веществ над формулами реагентов в уравнении реакции и произвести пересчет количества одного вещества через количество другого. После определения избытка-недостатка дальнейшие расчеты в задаче производим по недостатку.
ПОМНИ!!!
Расчеты по уравнению реакции производятся по НЕДОСТАТКУ!
Как определить избыток-недостаток и провести дальнейшие расчеты, лучше разобрать на конкретной задаче. Читайте внимательно и попробуйте записать решение задачи на отдельном листе бумаги.
Задача 1
На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”.
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции.
Немного теории химии. Оксиды щелочных металлов проявляют ярко выраженные основные свойства. Они легко реагируют с кислотами с образованием солей.
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи
В условии задачи представлены данные по обоим реагентам – оксиду калия и азотной кислоте, поэтому определяем количество вещества каждого участника процесса.
На этой стадии необходимо определить, кто из реагентов в избытке, а кто в недостатке. Для этого следует провести пересчет количества одного вещества через количество другого. Покажу два способа пересчета и анализа. Можете пользоваться любым, какой понятней.
1) Считаем количество вещества азотной кислоты по количеству вещества оксида калия (обычный расчет по уравнению реакции). Читайте внимательно! Я мысленно произношу: “Пусть весь оксид калия вступил в реакцию. Сколько тогда прореагирует азотной кислоты?” И делаю расчет по уравнению реакции. Азотной кислоты, по расчетам, требуется больше, чем дано, значит, азотная кислота – в недостатке.
2) Считаем количество вещества оксида калия по количеству вещества азотной кислоты (обычный расчет по уравнению реакции). Я мысленно произношу: “Пусть вся азотная кислота вступила в реакцию. Сколько тогда прореагирует оксида калия?” Оксида калия, по расчетам, требуется меньше, чем дано, значит, оксид калия в избытке.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи “Найдите массу образовавшегося нитрата калия”, т.е. записываем формулу расчета массы, которая для нас, как для химиков, должна быть представлена произведением количества вещества на молярную массу. Анализируем компоненты формулы: молярную массу нитрата калия определяем по таблице Менделеева, количество вещества нитрата калия рассчитываем по уравнению реакции исключительно по недостатку!
Задача 2
Смешали 7,3 г хлороводорода и 4 г аммиака. Какая масса соли при этом образуется?
Немного теории. При смешивании хлороводорода и аммиака образуется густой белый дым (“дым без огня”) – кристаллики соли хлорида аммония.
Последовательность действия, выполняемых при решении задачи:
1) Выписать данные в разделе “Дано”
2) Написать уравнение реакции
3) Сделать предварительные расчеты.
4) Определить избыток-недостаток
5) Сделать расчет по уравнению реакции (по недостатку!)
6) Составить алгоритм решения
7) Сделать окончательный расчет
Задача 3
На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшегося сульфида алюминия.
При поджигании смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с образованием сульфида алюминия, который полностью гидролизуется водой, поэтому не может быть получен обменными реакциями в водных растворах.
Последовательность действия, выполняемых при решении задачи:
1) Выписать данные в разделе “Дано”
2) Написать уравнение реакции
3) Сделать предварительные расчеты.
4) Определить избыток-недостаток
5) Сделать расчет по уравнению реакции (по недостатку!)
6) Составить алгоритм решения
7) Сделать окончательный расчет
Секрет таланта и успеха на ЕГЭ
Талант не дается от природы, он создается самим человеком. Это определенные способности, которые раскрываются с приобретением навыков и опыта. Успех на ЕГЭ зависит от ежедневного упорного труда и достижения мастерства в выбранном деле. Думаю, вывод не трудно сделать. Хотите добиться успеха – принимайтесь за работу!
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Решение задач, когда одно из веществ в избытке
(ответы и решения)
Ключевые слова конспекта: расчет массы, объема продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке; решение задач, когда одно из веществ в избытке.
Вещества реагируют друг с другом в строго определенных количествах. Однако исходные вещества для проведения реакции могут быть взяты в любых количествах. Таким образом, одно из реагирующих веществ может оказаться в избытке, а другое — в недостатке. В этом случае необходимо определить, какое из реагирующих веществ находится в избытке, а какое — в недостатке, и дальнейшие расчеты производить по веществу, находящемуся в недостатке. Это обусловлено тем, что вещество, находящееся в недостатке, прореагирует полностью, таким образом, количество вещества данного реагента нам будет точно известно.
Для того чтобы определить, какое из реагирующих веществ находится в избытке, а какое — в недостатке, необходимо вычислить количества вещества реагентов и сравнить их. Если количества вещества реагентов, участвующих в химической реакции, одинаковы, то в избытке будет то вещество, количество которого больше в соответствии с условиями задачи. Например, если в реакцию, уравнение которой Н2 + Сl2 = 2НСl, взять 0,2 моль водорода и 0,15 моль хлора, то в избытке будет водород, а в недостатке — хлор, так как v(H2) > v(Cl2). Расчет количества образовавшегося водорода в этом случае следует вести по количеству вещества хлора.
Если же вещества реагируют в неравных количествах, то для расчета избытка и недостатка следует учитывать коэффициенты в уравнении реакции. Например, для реакции, уравнение которой 2Н2 + O2 = 2Н2O, отношение количества веществ водорода и кислорода, реагирующих друг с другом, имеет следующий вид:
При использовании количеств веществ, соответствующих условию задачи, это выражение превращается в неравенство, которое и показывает, какое из веществ взято в реакции в избытке. Например, если в рассматриваемой реакции использовать 0,2 моль водорода и 0,15 моль кислорода, в недостатке будет водород, несмотря на то что количество вещества его больше. Это следует из соотношения: 1 • v(H2) < 2 • v(O2), или 1 • 0,2 < 2 • 0,15, учитывающего коэффициенты в уравнении реакции.
Таким образом, расчет количества образовавшейся воды в данном случае следует вести по количеству вещества водорода.
Особые трудности возникают в тех случаях, когда в зависимости от того, какой из реагентов в избытке, образуются различные продукты реакции. Например, если углекислый газ взаимодействует с избытком гидроксида кальция, образуется средняя соль — карбонат кальция:
Са(ОН)2 + СO2 = CaCO3 ↓ + Н2O.
Если же в избытке углекислый газ, то в результате реакции образуется кислая соль — гидрокарбонат кальция:
Са(ОН)2 + 2СO2 = Са(НСO3)2.
Поэтому в ряде случаев определение избытка и недостатка следует проводить еще до составления уравнения химической реакции.
В некоторых случаях вещество, взятое в избытке, взаимодействует с одним из продуктов реакции, например при восстановлении магнием оксида кремния (IV) по реакции:
взятый в избытке магний будет взаимодействовать с образовавшимся кремнием:
Такие превращения нужно также учитывать при решении задач.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1.
Сколько граммов поваренной соли образуется при сливании растворов, содержащих 24 г гидроксида натрия и 14,6 г хлороводорода?
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. m(NaCl) = 23,4 г.
Задача № 2.
Вычислите массу хлорида железа (III), образующегося при взаимодействии 14 г железа и 5,6 л (н. у.) хлора.
Посмотреть РЕШЕНИЕ
О т в е т. m(FeCl3) = 27,08 г.
Задача № 3.
Водород, полученный при разложении 12,6 г гидрида кальция водой, пропустили над 40 г нагретого оксида меди (II). Определите массу образовавшегося металла.
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. m(Cu) = 32 г.
Задача № 4.
Газ, полученный при взаимодействии 19,8 г сульфата аммония и 32 г 25% -ного раствора гидроксида натрия, смешали с газом, полученным при разложении 24,5 г бертолетовой соли. Газовую смесь пропустили через 73г 5%-ного раствора соляной кислоты. Определите состав смеси газов после прохождения через раствор.
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. V(O2) = 6,72 л, V(NH3) = 2,24 л.
Задача № 5.
Каков состав и какова масса соли, которая образуется при пропускании 26,88 л (н. у.) углекислого газа через 210 г раствора с массовой долей гидроксида калия 24% ?
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. m(КНСO3) = 90 г.
Задача № 6.
Смешали 200 г 14% -ного раствора гидроксида натрия и 392 г 10% -ного раствора серной кислоты. Определите массовые доли солей в образовавшемся растворе.
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. ω(NaHSO4) = 2,03%; ω(Na2SO4) = 7,2%.
Задача № 7.
Вычислите массу осадка, который образуется при прибавлении 280 г 20% -ного раствора гидроксида калия к 160,2 г 25%-ного раствора хлорида алюминия.
Посмотреть РЕШЕНИЕ
Ответ. m(А1(ОН)3) = 15,6 г.
ЗАДАЧИ с КРАТКИМ ОТВЕТОМ
- Сколько граммов осадка образуется при взаимодействии 340 г 17,5%-ного раствора нитрата серебра и 109,5 г 20% -ной соляной кислоты?
Ответ. m(AgCl) = 50,2 г.
- 29,12 л аммиака (н. у.) пропустили через 160,17мл раствора 30%-ной азотной кислоты (р = 1,18 г/мл). Определите массу образовавшейся соли.
Ответ. m(NH4NO3) = 72 г.
- Сколько граммов воды образуется при сжигании смеси, содержащей 56 л водорода (н. у.) и 56 г кислорода?
Ответ. m(Н2O) = 45 г.
- Какой объем газа (н. у.) выделится при взаимодействии 24 г смеси алюминия с кремнием, массовая доля алюминия в которой 45%, с 506,1 мл 10% -ного раствора серной кислоты (р = 1,065 г/мл)?
Ответ. V(H2) = 12,32 л.
- К 280 г 10%-ного раствора гидроксида натрия добавили 75 г медного купороса. Выпавший осадок отделили и прокалили. Определите массу образовавшегося продукта и назовите его.
Ответ. m(CuO) = 24 г, оксид меди (II).
- Через 68 г 4%-ного раствора сероводородной кислоты H2S пропустили газ, образовавшийся при сжигании 0,96 г серы в избытке кислорода. Какова масса образовавшегося осадка?
Ответ. m(S) = 2,88 г.
- Нагрели смесь, содержащую 32,5 г цинка и 11,2 г серы. После этого смесь обработали избытком соляной кислоты. Определите объем выделившегося газа (н. у.).
Ответ. V(газа) = 11,2 л.
- Газ, образовавшийся при обработке 19,2 г меди 22,79мл 94%-ной серной кислотой (р = 1,83 г/мл), пропустили через 1200 г бромной воды с массовой долей брома 4% . Будет ли раствор бесцветным после пропускания газа?
Ответ. Раствор останется окрашенным.
- 10,8 г серебра обработали 72,41 мл 30%-ной азотной кислоты (р = 1,48 г/мл). К полученному раствору добавили 18,72 г 25%-ного раствора хлорида натрия. Найдите массу образовавшегося осадка.
Ответ. m(осадка) = 11,48 г.
- Газ, полученный при обработке 26,4 г сульфида железа (II) 73 г 20%-ной соляной кислоты, пропустили через 198,6 г 25% -ного раствора нитрата свинца (II). Определите массу образовавшегося осадка.
Ответ. m(осадка) = 35,85 г.
- Определите массу и состав соли, которая образуется при пропускании 15,68 л аммиака (н. у.) через 61,25 г 40% -ного раствора серной кислоты.
Ответ. m((NH4)2SO4) = 33 г.
- Какая соль образуется при сливании 177 мл 12%-ного раствора гидроксида натрия (р = 1,13 г/мл) и 194,44 мл 14%-ного раствора фосфорной кислоты (р = 1,08 г/мл)? Какова ее масса?
Ответ. m(Na2HPO4) = 42,6 г.
- В 588 г раствора 10%-ной серной кислоты опустили кусочек цинка массой 52 г. Выделившийся водород пропустили при нагревании над 90 г оксида кобальта (II). Найдите массу образовавшегося металла.
Ответ. m(Со) 35,4 г.
- Через 224 г 20%-ного раствора гидроксида калия пропустили 13,44 л (н. у.) оксида серы (IV). Вычислите массы солей в полученном растворе.
Ответ. m(K2SO3) = 31,6 г, m(KHSO3) = 48 г.
- Какова масса осадка, выделившегося при пропускании 5,6 л (н. у.) углекислого газа через известковую воду, содержащую 11,1 г гидроксида кальция?
Ответ. m(осадка) = 5 г.
- В 200 мл воды растворили 56,8 г оксида фосфора (V). К полученному раствору прибавили
76,9 мл раствора с массовой долей NaOH 40% (р = = 1,43 г/мл). Найдите массовые доли солей в полученном растворе.
Ответ. ω(Na2HPO4) — 11,61%, ω(NaH2PO4) = 10,36%.
- Каковы объемные доли газов, образующихся при прокаливании 28,8 г углерода в присутствии 33,6 л кислорода (н. у.)?
Ответ. φ(СО) = 75%, φ(СO2) = 25%.
- После прокаливания смеси, содержащей 32,4 г алюминия и 64 г оксида железа (III), ее обработали избытком соляной кислоты. Определите объем выделившегося при этом газа (н. у.).
Ответ. V(газа) = 31,36 л.
- Какую массу кремния можно получить, прокаливая 21 г оксида кремния (IV) с 32 г кальция?
Ответ. m(Si) = 8,4 г.
- 32,5 г цинка растворили в 240 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. К полученному раствору добавили 204,4 г 25% -ной соляной кислоты. Определите массу полученного осадка.
Ответ. m(осадка) = 39,6 г.
Задачи на количества исходных веществ и продуктов реакции (ответы и решения). Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к следующей теме:
- 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.
Задачи на избыток и недостаток
22-Фев-2014 | комментариев 16 | Лолита Окольнова
Задачи такого типа (точнее, это может быть даже не самой задачей, а частью задачи) есть в части С ГИА, они входят в часть С ЕГЭ, теперь они появились и в части B.
Задачи на избыток и недостаток
Классический пример задачи на избыток и недостаток.
Этапы решения задачи:
1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:
Cu + Hg(NO3)2 → Hg + Cu(NO3)2
2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:
n(Cu) = mAr =3.2 г 63.5 гмоль = 0,05 моль
m(Hg(NO3)2) = mMr = 20 324 = 0,06 моль
3. Сравниваем количество моль веществ и определяем недостаток:
Cu + Hg(NO3)2 → Hg + Cu(NO3)2
0,05 моль 0,06 моль
по уравнению реакции меди и нитрат ртути реагируют 1:1, значит, их количество моль тоже должно быть одинаковым
0,05 моль < 0,06 моль — медь в недостатке
Задачи на избыток и недостаток всегда решаются ПО НЕДОСТАТКУ
Почему по недостатку? Это аналогично вопросу — «сколько целых яблок можно сложить из 5 половинок? «
4. Вычисляем массу продукта по количеству моль, соответствующему недостатку:
Cu + Hg(NO3)2 → Hg + Cu(NO3)2
0,05 моль ——> 0,05 моль
m(Hg)= n*Ar = 0,05 моль * 200 гмоль = 10 г
______________________________________________________________________________________
Пример задачи на избыток и недостаток,
где вещества в другом соотношении:
те же самые этапы решения:
1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:
2N2 + 5O2 = 2N2O5
2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:
n(N2 ) = mMr = 1428=0.5 моль
n(O2) = mMr =1632=0.5 моль
3. Сравниваем количество моль веществ и определяем недостаток:
2N2 + 5O2 = 2N2O5
0.5 моль 0.5 моль
в этом уравнении все не так очевидно, как в предыдущем, поэтому нужно просто прикинуть:
- если считать по азоту (0.5 моль), то по соотношению коэффициентов (2:5) кислорода должно быть в 2.5 раза больше, т.е. (0.5*2.5) 1,25 моль, а у нас только 0.5, значит, O2 в недостатке;
- если бы количество моль азота оказалось бы меньше, значит, считали бы по азоту
4. Вычисляем массу продукта по количеству моль, соответствующему недостатку:
m(N2O5) = n*Mr = 2* 0.55 моль * 108 гмоль = 21 г
______________________________________________________________________________________
Есть задачи, очень похожие на задачи избыток-недостаток,
но это задачи на кислые и основные соли:
1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:
здесь у нас возможно 2 варианта — образование средней и кислой соли:
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH → NaHCO3
2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:
n(CO2 ) = V22.4 лмоль = 24.9 22.4 = 1,11 моль
n(NaOH)= mMr = 44.440 = 1,11 моль
т.к. количество моль веществ одинаково, то делаем вывод, что реакция протекает по схеме образования кислой соли:
CO2 + NaOH → NaHCO3
4. Вычисляем массу продукта по количеству моль:
m ( NaHCO3) = n*Mr = 1,11 * 84 = 93,24 г
______________________________________________________________________________________
Задачи на избыток и недостаток не трудные, зачастую они являются частью более сложных задач, поэтому все, что нужно сделать, это натренироваться — порешать как можно больше таких примеров, внимательно уравнивая и работая с коэффициентами.
Обсуждение: “Задачи на избыток и недостаток”
(Правила комментирования)
4.3.5. Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).
Очень часто при проведении реакции между веществами оказывается, что один реагент прореагировал полностью, а другой нет. В таком случае говорят, что вещество, которое полностью израсходовалось, было в недостатке, а то вещество, которое осталось – в избытке. Поскольку избыток реагента не участвует в реакции, количество продукта зависит только от количества вещества, которое было в недостатке.
Предположим, что осуществляется реакция между веществами А и B, которая протекает в соответствии с уравнением:
aA + bB = cC + dD
Для осуществления этой реакции было взято количество вещества A, равное nA, и количество вещества B, равное nB. Определить то, какое вещество в избытке, а какое в недостатке, можно, сравнив выражения:
В зависимости от того, какое выражение окажется меньше, то вещество соответственно и будет в недостатке.
Примечание: распространенной ошибкой является то, что вместо выражений (1) сравнивают просто количества веществ. Так делать категорически не допускается! Если n(A) > n(B), то это еще не значит, что вещество A в избытке!
После того, как будет установлено то, какое вещество было в недостатке, расчеты ведутся по его количеству аналогично рассмотренным в главе 4.3.3.
Пример задачи на избыток и недостаток
Нагрели смесь 54 г алюминия и 80 г серы. Вычислите массу образовавшегося сульфида алюминия.
Решение
Запишем уравнение реакции:
2Al + 3S = Al2S3
Рассчитаем количества веществ алюминия и серы:
n(Al) = m(Al)/M(Al) = 54/27 = 2 моль;
n(S) = m(S)/M(S) = 80/32 = 2,5 моль
Для того чтобы выяснить, какое из исходных веществ в недостатке, разделим количества молей веществ на коэффициенты перед этими веществами в уравнении и сравним рассчитанные выражения:
n(Al)/k(Al) = 2/2 = 1
и n(S)/k(S) = 2,5/3 ≈ 0,833
т.е. n(Al)/k(Al) > n(S)/k(S)
Значит сера в недостатке. Расчеты далее ведем по количеству вещества серы.
Исходя из уравнения реакции
2Al + 3S = Al2S3
следует, что количество прореагировавшей серы и образовавшегося в результате реакции сульфида алюминия связаны выражением:
где 3 и 1 – коэффициенты перед S и Al2S3 соответственно. Отсюда:
n(Al2S3) = n(S)/3 = 2,5/3 ≈ 0,8333 моль
Следовательно, масса сульфида алюминия будет равна:
m(Al2S3) = M(Al2S3) ∙ n(Al2S3) = 150 ∙ 0,8333 = 125 г
Ответ: m(Al2S3) = 125 г
В случае, если в задаче дается масса реагента, содержащего примеси (mр-та с прим.), прежде всего следует рассчитать массу чистого реагента без примесей (mр-та ). Если дается масса реагента с примесями и указана массовая доля этого реагента ωр-та , то масса чистого реагента рассчитывается по формуле:
В случае, если вместо массовой доли чистого вещества дается массовая доля примесей, то учитывая, что:
ωр-та + ωприм. = 100%
мы можем записать, что:
Пример задачи на расчет количества продукта, зная массу реагента с примесями
Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при действии избытка соляной кислоты на технический карбонат кальция массой 150 г, содержащий 10% некарбонатных примесей.
Решение:
Запишем уравнение взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
Массовая доля примесей в техническом карбонате кальция составляет 10%, значит массовая доля чистого карбоната кальция будет составлять:
ω(CaCO3) = 100% — ω(прим.) = 100% — 10% = 90%.
Масса чистого карбоната кальция будет равна:
m(CaCO3) = ω(CaCO3) ∙ m(CaCO3 техн.)/100% = 90% ∙ 150 г/100% = 135 г,
Следовательно, количество вещества карбоната кальция равно:
n(CaCO3) = m(CaCO3)/M(CaCO3) = 135 г / 100 г/моль = 1,35 моль
В соответствии с уравнением реакции:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
Количества веществ карбоната кальция и углекислого газа равны (одинаковые коэффициенты в уравнении), следовательно:
n(CO2) = n(CaCO3) = 1,35 моль
Тогда, зная, что один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, мы можем рассчитать объем выделившегося CO2:
V(CO2) = n(CO2) ∙ Vm = 1,35 моль ∙ 22,4 л/моль = 30,24 л
Алгоритм решения задач по химическому уравнению, если один из реагентов взят в избытке.
(Задачи на избыток – недостаток).
Помните: 1. Задача состоит из 3-ёх частей:
I – химическая – краткая запись данных, составление уравнения реакции;
II – аналитическая – анализ данных в условии и уравнения реакции;
III – математическая – расчеты по уравнению реакции.
2. Данный тип задач предполагает дополнительное действие: определение реагента, который взят в избытке.
3. Массу (количество, объем) продукта определяют по веществу, полностью израсходованному в реакции..
1. Метод пропорции.
Порядок действий (пошаговый): |
Пример: Какой объём газа выделится при взаимодействии 6,5 г цинка с 19,6 г серной кислоты? |
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче. |
Д а н о: Решение: m(H2SO4)=19.6г m (Zn) = 6,5г Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 V (H2) ? |
II – 1. Данные из условия задачи запишите над формулами соответствующих веществ в уравнении. Чтобы решить, по какому из реагентов можно определить продукт, обозначьте один из них переменной (например, y) и составьте пропорцию относительно него. |
6,5г 19.6 г Хл Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 Пусть масса H2SO4 – У г, тогда уравнение имеет вид: 6,5г У г Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 |
II – 2. Под этими же формулами запишите данные из уравнения реакции в следующей последовательности: а) количество вещества по уравнению перемножь- б) молярную массу (или объем) вещества; те их (воспользуйтесь формулой: m= M * n или V = Vm * n) в) массу (объем) вещества по уравнению |
6,5г Уг Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 х 1 моль х 1 моль М=65г/моль М=98г/моль m = 65г m=98 г Помните: единицы измерения количеств веществ по условию и по уравнению должны совпадать! |
III -1. Составьте пропорцию и решите её. (крест-накрест) ( Для этого впишите в неё самую верхнюю и самую нижнюю цифры, которые у Вас получились.) Сравните полученный результат с данным по усло- вию задачи: если У , чем дано в условии, то этот реагент дан в
в избытке если У , чем дано в условии, то этот реагент дан в недостатке. Расчет ведём по веществу, данному в недостатке!
|
6,5г ‗ Уг 65г 98г У‗ 6,5г * 98г ‗ 9,8 г 65г
по условию масса серной кислоты = 19,6г 9,8 19,6
по уравнению на 6,5г цинка необходимо 9,8г Серная кислота дана в избытке. Расчет продукта реакции будем проводить по массе цинка.
|
III -2. Составьте пропорцию относительно реагента, данного в недостатке и продукта реакции. Определите массу (объем, количество) продукта реакции и запишите ответ. |
6,5г Хл Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 6,5 г ‗ Хл . х 1 моль х 1 моль 65г 22,4л М=65г/моль Vm=22,4л/моль m = 65г V = 22,4 л Х = 2,24 л. |
Алгоритм решения задач по химическому уравнению, если один из реагентов взят в избытке.
(Задачи на избыток – недостаток).
2. Метод сравнения количеств веществ реагентов.
Порядок действий (пошаговый): |
Пример: Какой объём газа выделится при взаимодействии 6,5 г цинка с 19,6 г серной кислоты? |
I. Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества-реагенты, о которых идет речь в задаче. а А + b B = c C С помощью формулы n = m/ M (n = V/ Vm) переведите все данные в условии единицы в моль. |
Д а н о: Решение: m(H2SO4)=19.6г m (Zn) = 6,5г Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 V (H2) – ? 1 моль 1 моль М(H2SO4) = 98г/моль; n = 19,6г : 98г/моль = 0,2 моль М(Zn) = 65г/моль; n = 6.5г : 65г/моль = 0,1 моль |
II. Над формулами веществ-реагентов надпишите количество молей по условию задачи. nпо условию Сравните отношения nпо уравнению реагентов: По условию: n(A) n(B) а А + b B = c C по уравнению: a моль b моль а) n(A) n(B) Вещество А – в избытке, a моль b моль расчёт n(С) ведём по веществу В. б) ) n(A) n(B) Вещество В – в избытке,
a моль b моль расчёт n(С) ведём по веществу А.
|
0,1моль 0,2моль Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 1 моль 1 моль
0,1 0,2 »
1 1 Вещество H2SO4 – в избытке, расчёт по веществу Zn.
|
III. Определите количество вещества продукта реакции по количеству вещества , данного в недостатке и переведите его в массу (объём), если это необходимо по заданию условия задачи. Запишите ответ. |
0,1моль Х моль Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 1 моль 1 моль Х = 0,1 моль; V (Н2) = 0,1 моль * 22,4л/моль = 2,24 л Ответ: объём выделившегося водорода 2,24 л. |
Алгоритм решения задач, если одно из веществ дано в избытке
Запомни: Если даны вещества, то одно из них полностью расходуется, а другое дано в избытке.
Схема решения задач
Расчет по уравнению реакции израсходованное вещество
Расчет по израсходованному веществу продукта реакции
Ответ
Условие задачи
Порядок решения задач
-
Запишите кратко условие задачи.
-
Запишите уравнение реакции.
-
Над формулами веществ запишите данные по условию, приняв одно из известных за неизвестное.
-
Найдите, какое из данных веществ расходуется полностью.
-
По полностью израсходованному веществу найдите продукт реакции.
-
Запишите ответ.
Пример решения задачи: Сколько образуется оксида серы (IV) при взаимодействии 71 г сульфита натрия с 0,5 моль серной кислоты?
Дано: Решение
m (Na2SO3) = 71г 1. 71г Х моль
n (H2SO4) = 0,5моль Na2SO3 + H2SO4 = Na2 SO4 + SO2 + Н2О
Найти: V(SO2) n = 1 моль n = 1 моль
М = 106г/моль
M = 106
2. Составим и решим пропорцию: 71г : Х моль = 106г : 1 моль
Х = 71г * 1 моль / 106г Х = 0,67 моль
Для реакции необходимо 0, 67 моль H2SO4 , а по условию её 0,5 моль, следовательно, она расходуется полностью и дальнейший расчет ведем
по H2SO4:
3. 71г Хл
Na2SO3 + H2SO4 = Na2 SO4 + SO2 + Н2О
n = 1 моль n = 1 моль
М = 106г/моль Vm = 22,4 л/моль
m = 106 г V = 22,4 л
4. Составим и решим пропорцию: 71г : 106г = Хл : 22,4л
Х = 71 * 22, 4 / 106 Х = 15,08л
4. Запишем ответ: 15,08 л SO2
Пример усложненной задачи: Определите массу сульфата бария, полученного при сливании 20мл 60-процентной серной кислоты (плотность 1,14) с раствором, содержащим 29,03 хлорида бария.
Дано: Решение
V(H2SO4) = 20 мл 1. Найдем массу раствора H2SO4
W(H2SO4) = 60% = 0,6 m(р-ра H2SO4) = ρ * V = 1,14 г/мл * 20 мл = 22,8 г
ρ((H2SO4) = 1.14 г/мл 2. Найдем массу химически чистой H2SO4
m(BaCl2) = 29,03 г m(H2SO4) = 22,8 г * 0,6 = 13,68 г
Найти: m(BaSO4) 3. Запишем уравнение реакции:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
4. Найдем вещество расходованное полностью:
13,68 г Х г
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
n = 1 моль n = 1 моль
M=98г/моль M=208г/моль
m = 98 г m = 208 г
Составим и решим пропорцию: 13,68 г : 98 г = Х : 208 г Х = 29,035 г
Для реакции с 13,68 г H2SO4 необходимо 29,035 г BaCl2 , а по условию его всего 29,03 г , следовательно это вещество расходуется полностью. Дальнейший расчет ведем по нему.
5. 29,03 г Х г
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2НСl
n = 1 моль n = 1 моль
M=208г/моль M=233г/моль
m = 208 г m = 233 г
Составляем и решаем пропорцию: 29,03 г : 208 г = Х : 233 г Х = 32,5 г
6. Запишем ответ: m(BaSO4) = 32,5 г