Алгоритм 12
Вычисление массы реагента по известной массе продукта реакции, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного
Пример. Вычислите массу оксида серы(IV), который потребуется для получения 180г оксида серы(VI), если выход продукта реакции составит 90 % от теоретически возможного.
С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи
Дано:
m(SO3)=180г
?=90%
—————-
mnp(S02)=?г
М(SО2)=64г/моль
M(SO3)=80г/моль
Найдем количество вещества, которое требуется получить в результате реакции
Решение:
n(SO3)=2,25моль
Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты
2SO2 + O2 = 2SO3
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами — стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции
? моль 2,25 моль
2SO2 + О2 = 2SO3
2 моль 2 моль
Вычислим количество вещества реагента. Для этого составим пропорцию
=
откуда х=2,25моль.
Следовательно, n(SO2)=2,25 моль
Найдем массу исходного вещества при 100%-м выходе продукта теоретически требуемую массу)
m(SO2)= n(SO2)•M(SO2)
m(SO2)=2,25моль•64г/моль=144г
Найдем массу исходного вещества с учетом выхода (mnp). Для этого составим пропорцию и решим уравнение
144г SO2 соответствует 90 %,
а г SO2 соответствует 100 %.
а•90%=144•100%, а=160г.
Следовательно, mnp(SO2)=160г
Запишем ответ
Ответ: mnp(SO2)=160г
Как найти массу вещества
Массу вещества требуется найти во многих задачах. Это можно сделать с помощью специальных формул. Обычно в условии задачи присутствует реакция, с помощью которой находятся некоторые величины.
Инструкция
При данном в условии задачи объеме и плотности вычисляйте массу следующим образом: m = V*p, где m – масса, V – объем, p – плотность.
В других случаях рассчитывайте массу так: m = n*M, где m – масса, n – количество вещества, M – молярная масса. Молярную массу не трудно подсчитать, для этого нужно сложить все атомные массы простых веществ, входящих в состав сложного (атомные массы указаны в таблице Д.И. Менделеева по обозначение элемента).
Выражайте значение массы из формулы массовой доли вещества: w = m(x)*100%/m, где w – массовая доля вещества, m(x) – масса вещества, m – масса раствора, в котором растворено данное вещество. Чтобы найти массу вещества необходимо: m(x) = w*m/100%.
Из формулы выхода продукта вычисляйте нужную вам массу: выход продукта = mp(x)*100%/m(x), где mp(x) – масса продукта x, полученного в реальном процессе, m(x) – рассчитанная масса вещества x. Выводите: mp(x ) = выход продукта* m(x)/100% или m(x) = mp(x)*100%/ выход продукта. При данном в условии задачи выходе продукта эта формула будет необходима. Если выход продукта не дан, то следует считать, что он равен 100%.
Если в условии присутствует уравнение реакции, то решайте задачу по нему. Для этого сначала составьте уравнение реакции, затем вычислите из него количества вещества полученного или затраченного для данной реакции и уже это количество вещества подставьте в нужные формулы. Например, Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl. Известно, что масса BaCl2 равна 10,4 г, нужно найти массу NaCl. Рассчитайте количество вещества хлорида бария: n = m/M. M (BaCl2) = 208 г/моль. n(BaCl2) = 10,4/208 = 0,05 моль. Из уравнения реакции следует, что из 1 моля BaCl2 образовалось 2 моль NaCl. Вычислите какое количество вещества образуется из 0,05 моль BaCl2. n(NaCl) = 0,05*2/1 = 0,1 моль. В задаче же требовалось найти массу хлорида натрия, найдите, предварительно рассчитав молярную массу хлорида натрия. M(NaCl) = 23+35,5 = 58,5 г/моль. m(NaCl) = 0,1*58,5 = 5,85 г. Задача решена.
Обратите внимание
Единицами измерения массы могут быть миллиграммы, граммы, килограммы.
Источники:
- “Пособие по химии”, Г.П. Хомченко, 2005.
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Вычисление массовой или объемной доли выхода продукта
(в процентах) от теоретически возможного
Массовая (мольная, объемная) доля выхода продукта () – это
отношение массы, количества вещества или объема практически
полученного вещества к теоретически возможным:
практ.)
m
m
(теор.)
%100
практ.)
%100
(теор.)
V
V
практ.)
100
(теор.)
%,
=
m (ν, V) (практ.) показывает массу (количество вещества, объем), реально
где
полученные;
m (ν, V) (теор.) показывает массу (количество вещества, объем), которые
могли бы получить, если бы не было потерь.
Задачи на выход продукта реакции от теоретически возможного можно
разделить на три вида.
1. Известны масса (объем) исходного вещества и масса (объем)
продукта реакции. Определить массовую (объемную) долю выхода
продукта реакции.
П р и м е р. В лаборатории восстановлением нитробензола массой 61,5 г
получили анилин массой 44 г. Определите массовую долю (в %) выхода
анилина.
х моль
Решение.
0,5 моль
C6H5NO2 + 6[H] = C6H5NH2 + 2H2O
1 моль
1. Рассчитываем ν (C6H5NO2):
1 моль
= 0,5 (моль)
5,61
ν (C6H5NO2) = 123
2. По уравнению реакции определяем теоретическое ν (C6H5NН2):
ν (C6H5NO2) = ν (C6H5NН2) = 0,5 моль
3. Определяем теоретическую массу анилина:
m (C6H5NН2)теор. = ν (C6H5NН2) ∙ М (C6H5NН2) =
= 0,5 ∙ 93 = 46,5 (г).
4. Определяем массовую долю выхода анилина:
практ.)
m
m
(теор.)
44
5,46
=
= 0,946, или 94,6 %.
2. Известны масса (объем) исходного вещества и доля (в %) выхода
продукта реакции. Определить практическую массу (объем) продукта
реакции.
П р и м е р. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при
действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если массовая доля выхода
составляет 80 % (или 0,8).
Решение.
0,3 моль
CaO + 3C
1 моль
х моль
t
CaC2 + CO
1 моль
)CaO(m
)CaO(M
8,16
56
= 0,3 (моль).
1. ν (CaO) =
2. По уравнению реакции определяем теоретическое ν (CaС2):
ν (CaO) практ. = ν (CaС2) теор. ν (CaС2) теор. = 0,3 (моль).
3. Вычисляем практически полученное ν (CaС2):
ν (CaС2) практ. = ν (CaС2) теор. ∙ = 0,3 ∙ 0,8 = 0,24 (моль).
4. Вычисляем практически полученную массу карбида кальция:
m (CaС2) практ. = ν (CaС2) практ. ∙ M = 0,24 ∙ 64 = 15,36 (г).
3. Известны масса (объем) практически полученного вещества и доля
выхода этого продукта реакции. Вычислить массу (объем) исходного
вещества.
П р и м е р. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для
получения оксида углерода (IV) объемом 28,56 л (н. у.) при массовой доле
выхода 85 %.
Решение.
х моль
Na2CO3 + 2HC = 2NaC + H
1 моль
1. Вычисляем теоретически полученный объем и количество вещества
2O + CO2
1,5 моль
1 моль
ℓ
ℓ
оксида углерода (IV):
V (CO2)теор. =
)CO(V
2
практ.
56,28
85,0
= 33,6 (л).
)CO(V
2
6,33
4,22
V
M
= 1,5 (моль).
ν (CO2) =
2. По уравнению реакции определяем ν (Na2CO3):
ν (Na2CO3) = ν (CO2) ν (Na2CO3) = 1,5 (моль).
3. Определяем массу Na2CO3:
m (Na2CO3) = ν (Na2CO3) ∙ M (Na2CO3) = 1,5 ∙ 106 = 159 (г).
Реши самостоятельно:
1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты
получили соль массой 5,5 г. Определите массовую долю (%) выхода продукта
реакции. (91,67 %.)
2. При взаимодействии натрия количеством вещества 0,5 моль с водой
получили водород объемом 4,2 л. Вычислите объемную долю (%) выхода газа.
(75%.)
3. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3
металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно
получить восстановлением его оксида массой 228 кг, если массовая доля
выхода хрома составляет 95 %. (148,2 кг.)
4. При сплавлении гидроксида натрия массой 60 г и оксида кремния (IV)
образовалось 13 г водяных паров. Определите массовую долю (%) выхода
воды. (96,3 %.)
5. Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной
серной кислотой для получения оксида серы (IV) объемом 3,0 л (н. у.), если
объемная доля выхода оксида серы (IV) составляет 90 %. (9,51 г.)
6. Вычислите объем аммиака, который можно получить, нагревая хлорид
аммония массой 20 г с избытком гидроксида кальция, если объемная доля
выхода аммиака составляет 98 %. (8,2 л.)
7. При пропускании аммиака объемом 672 л (н. у.) через раствор массой
900 г с массовой долей азотной кислоты 40 % получен нитрат аммония массой
440,68 г. Определите массовую долю (%) выхода соли. (96 %.)
8. Из фосфора массой 15,5 кг получили фосфорную кислоту массой
41,6 кг. Вычислите массовую долю (%) выхода продукта. (85 %.)
9. Какое количество серной кислоты можно получить из элементарной
серы массой 192 г, если массовая доля выхода последней стадии 95 %.
(5,7 моль.)
10. При пропускании сероводорода объемом 2,8 л (н. у.) через избыток
раствора сульфата меди (II) образовался осадок массой 11,4 г. Определите
выход продукта реакции. (95 %.)
11. Через раствор массой 50 г с массовой долей иодида натрия 15 %
пропустили избыток хлора. Выделился йод массой 5,6 г. Определите выход
продукта реакции. (88,2 %.)
12. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,5 г, прилили
раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу
полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %. (3,41 г.)
13. Вычислите, какой объем раствора с массовой долей гидроксида калия
26 % ( = 1,24 г/мл) необходим для реакции с алюминием, чтобы получить
водород объемом 10,64 л, если объемная доля выхода водорода составляет
95 %. (41,35 мл.)
14. Определите количество вещества и объем (н. у.) хлора, который
потребуется для получения хлорида железа (III) массой 150 г при массовой
доле выхода соли 92,3 %. (1,5 моль; 33,6 л.)
15. При пропускании смеси, состоящей из оксида серы (IV) объемом 5 л и
кислорода объемом 15 л, через контактный аппарат, объем изменился на 2 л.
Определите объемную долю (%) выхода продукта реакции. (80 %.)
16. При термическом разложении метана количеством 14 моль получен
ацетилен, объем которого при н. у. составил 120,96 л. Вычислите массовую
долю (%) выхода продукта. (77 %.)
17. Вычислите массу ацетата натрия, затраченную на получение метана
массой 80 г при массовой доле выхода продукта 70 %. (586 г.)
18. Определите массу уксусной кислоты, которая расходуется для синтеза
уксусноэтилового эфира, если полученная масса 70,4 г составляет 80 % от
теоретического. (60 г.)
19. Рассчитайте массу тетрахлорида углерода, который можно получить
при хлорировании метана объемом 11,2 л молекулярным хлором, объем
которого равен 56 л (н. у.). Выход продукта составляет 70 % от теоретически
возможного. (53,9 г.)
20. При каталитическом гидрировании формальдегида получили спирт,
при взаимодействии которого с металлическим натрием образовался водород
объемом 8,96 л (н. у.) Выход продукта на каждой из стадий синтеза составил
80 %. Определите исходную массу формальдегида. (37,5 г.)
21. При конверсии равных объемов оксида углерода (IV) и метана объем
смеси увеличился в 1,8 раза. Определите степень конверсии. (90 %.)
В химии никак не обойтись без массы веществ. Ведь это один из важнейших параметров химического элемента. О том, как найти массу вещества различными способами, мы расскажем Вам в этой статье.
В первую очередь, необходимо найти нужный элемент, воспользовавшись таблицей Менделеева, которую можно скачать в Интернете или купить. Дробные числа под знаком элемента – это его атомная масса. Ее нужно умножить на индекс. Индекс же показывает, какое количество молекул элемента содержится в данном веществе.
- Когда Вы имеете сложное вещество, то нужно умножить атомную массу каждого элемента вещества на его индекс. Теперь необходимо сложить полученные Вами атомные массы. Измеряется такая масса в единицах грамм/моль (г/моль). Как найти молярную массу вещества, мы покажем на примере вычисления молекулярной массы серной кислоты и воды:
H2SO4 = (H)*2 + (S) + (O)*4 = 1*2 + 32 + 16*4 = 98г/моль;
Н2О = (H)*2 + (O) = 1*2 + 16 = 18г/моль.
Молярная масса простых веществ, которые состоят из одного элемента, рассчитывается таим же способом.
- Можно вычислить молекулярную массу по существующей таблице молекулярных масс, которую можно скачать в сети Интернет или приобрести в книжном магазине
- Можно рассчитать молярную массу при помощи формул и приравнять ее к молекулярной массе. Единицы измерения при этом необходимо сменить с «г/моль» на «а.е.м.».
Когда, например, Вам известны объем, давление, масса и температура по шкале Кельвина (если Цельсия, то необходимо перевести), то узнать, как найти молекулярную массу вещества можно, воспользовавшись уравнением Менделеева-Клайперона:
M = (m*R*T)/(P*V),
где R – это универсальная газовая постоянная; M – это молекулярная (молярная масса), а.е.м.
- Высчитать молярную массу можно при помощи формулы:
где n – это количество вещества; m – это масса данного вещества. Тут нужно выразить количество вещества при помощи объема (n = V/VM) или числа Авогадро (n = N/NA).
- Если дано значение объема газа, то найти его молекулярную массу можно, взяв герметичный баллон с известным объемом и откачав из него воздух. Теперь нужно взвесить баллон на весах. Далее, закачать в него газ и снова взвесить. Разность масс пустого баллона и баллона с газом – это масса нужного нам газа.
- Когда Вам нужно провести процесс криоскопии, то необходимо высчитать молекулярную массу по формуле:
M = P1*Ek*(1000/Р2*Δtk),
где P1 – это масса растворенного вещества, г; P2 – это масса растворителя, г; Ek – это криоскопическая постоянная растворителя, узнать которую можно из соответствующей таблицы. Эта постоянная разная для разных жидкостей; Δtk – это разность температур, которую измеряют при помощи термометра.
Теперь Вы знаете, как найти массу вещества, будь оно простым или сложным, в любом агрегатном состоянии.
Признак
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём»
могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой
(эта), измеряется в процентах или долях.
Также для расчётов может использоваться количественный выход:
Первый тип задач
– Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При
взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили
соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
|
Дано: m m _____________________ Найти: |
|
|
M M |
|
|
ν(Mg |
|
|
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν теор) и теоретическую массу (m |
m = ν · M m 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г |
|
(MgSO Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим |
Второй тип задач
– Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %)
продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта
реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
|
1. Записываем краткое условие задачи |
Дано: m 80% или 0,8 ____________________ Найти: m |
|
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. |
|
|
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ |
M M |
|
4. Находим количество вещества реагента по формулам
|
ν(CaO |
|
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν теор) и теоретическую массу (m |
|
|
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле
|
m Ответ: |
Третий типзадач
– Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого
продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного
вещества.
Задача
3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую
массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (
IV
) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
|
1. Записываем краткое условие задачи |
Дано: н. у. V m = V 85% или 0,85 _____________________ Найти: m(Na 2 CO 3) =? |
|
2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо |
M (Na 2 CO 3) = |
|
3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы: m = ν · M V = ν · V m |
m = ν · M m |
РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
№1.
При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой
получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход
газа (%).
Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr 2 O 3
металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить
при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход
хрома составляет 95 %.
№3.
Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной
серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если
выход оксида серы (IV) составляет 90%.
№4.
К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор,
содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного
осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
Для этого нужно сложить массы всех атомов в этой молекуле.
Пример 1. В молекуле воды Н 2 О 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Атомная масса водорода = 1, а кислорода = 16. Поэтому молекулярная масса воды равна 1 + 1 + 16 = 18 атомных единиц массы, а молярная масса воды =18 г/моль.
Пример 2. В молекуле серной кислоты Н 2 SO 4 2 атома водорода, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Поэтому молекулярная масса этого вещества составит 1 2 + 32 + 4 16 = 98 а.е.м, а молярная масса – 98 г/моль.
Пример 3. В молекуле сульфата алюминия Al 2 (SO 4) 3 2 атома алюминия, 3 атома серы и 12 атомов кислорода. Молекулярная масса этого вещества равна 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 а.е.м., а молярная масса – 342г/моль.
Моль, молярная масса
Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е. М(х) = m(x)/n(x), (1)
где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, n(x) – количество вещества Х.
Единица СИ молярной массы – кг/моль,однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг.
Единица СИ количества вещества – моль.
Моль – это такое количество вещества, в котором содержится 6,02·10 23 молекул этого вещества.
Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основные формулы:
n(x) =m(x)/ М(х)
или общую формулу: n(x) =m(x)/М(х) = V(x)/Vm = N/N A , (2)
где V(x) – объем вещества Х(л), V m – молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль), N – число частиц, N A – постоянная Авогадро (6,02·10 23).
Пример 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.
Пример 2. Определите количество вещества атомного бора,содержащегося в тетраборате натрия Na 2 B 4 O 7 массой 40,4 г.
|
m(Na 2 B 4 O 7) = 40,4 г. |
Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na 2 B 4 O 7: n(Na 2 B 4 O 7) = m(Na 2 B 4 O 7)/М(Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: n(B)= 4 · n(Na 2 B 4 O 7) = 4 · 0,2 = 0,8 моль. |
Окружающее нас пространство наполнено разными физическими телами, которые состоят из разных веществ с различной массой. Школьные курсы химии и физики, ознакомляющие с понятием и методом нахождения массы вещества, прослушали и благополучно забыли все, кто учился в школе. Но между тем теоретические знания, приобретенные когда-то, могут понадобиться в самый неожиданный момент.
Вычисление массы вещества с помощью удельной плотности вещества. Пример – имеется бочка на 200 литров. Нужно заполнить бочку любой жидкостью, скажем, светлым пивом. Как найти массу наполненной бочки? Используя формулу плотности вещества p=m/V, где p – удельная плотность вещества, m – масса, V – занимаемый объем, найти массу полной бочки очень просто:
- Меры объемов – кубические сантиметры, метры. То есть бочка на 200 литров имеет объем 2 м³.
- Мера удельной плотности находится с помощью таблиц и является постоянной величиной для каждого вещества. Измеряется плотность в кг/м³, г/см³, т/м³. Плотность пива светлого и других алкогольных напитков можно посмотреть на сайте . Она составляет 1025,0 кг/м³.
- Из формулы плотности p=m/V => m=p*V: m = 1025,0 кг/м³* 2 м³=2050 кг.
Бочка объемом 200 литров, полностью наполненная светлым пивом, будет иметь массу 2050 кг.
Нахождение массы вещества с помощью молярной массы. M (x)=m (x)/v (x) – это отношение массы вещества к его количеству, где M (x) – это молярная масса X, m (x) – масса X, v (x) – количество вещества X. Если в условии задачи прописывается только 1 известный параметр – молярная масса заданного вещества, то нахождение массы этого вещества не составит труда. Например, необходимо найти массу йодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.
- Молярная масса исчисляется в единой системе измерений СИ и измеряется в кг/моль, г/моль. Молярная масса йодида натрия – это сумма молярных масс каждого элемента: M (NaI)=M (Na)+M (I). Значение молярной массы каждого элемента можно вычислить по таблице, а можно с помощью онлайн-калькулятора на сайте : M (NaI)=M (Na)+M (I)=23+127=150 (г/моль).
- Из общей формулы M (NaI)=m (NaI)/v (NaI) => m (NaI)=v (NaI)*M (NaI)= 0,6 моль*150 г/моль=90 грамм.
Масса йодида натрия (NaI) с массовой долей вещества 0,6 моль составляет 90 грамм.
Нахождение массы вещества по его массовой доле в растворе. Формула массовой доли вещества ω=*100%, где ω – массовая доля вещества, а m (вещества) и m (раствора) – массы, измеряемые в граммах, килограммах. Общая доля раствора всегда принимается за 100%, иначе будут погрешности в вычислении. Несложно из формулы массовой доли вещества вывести формулу массы вещества: m (вещества)=[ω*m (раствора)] /100%. Однако есть некоторые особенности изменения состава раствора, которые нужно учитывать при решении задач на эту тему:
- Разбавление раствора водой. Масса вещества растворенного X не изменяется m (X)=m’(X). Масса раствора увеличивается на массу добавленной воды m’ (р)=m (р)+m (H 2 O).
- Выпаривание воды из раствора. Масса растворенного вещества X не изменяется m (X)=m’ (X). Масса раствора уменьшается на массу выпаренной воды m’ (р)=m (р)-m (H 2 O).
- Сливание двух растворов. Массы растворов, а также массы растворенного вещества X при смешивании складываются: m’’ (X)=m (X)+m’ (X). m’’ (р)=m (р)+m’ (р).
- Выпадение кристаллов. Массы растворенного вещества X и раствора уменьшаются на массу выпавших кристаллов: m’ (X)=m (X)-m (осадка), m’ (р)=m (р)-m (осадка).
Алгоритм нахождения массы продукта реакции (вещества), если известен выход продукта реакции. Выход продукта находится по формуле η=*100%, где m (x практическая) – масса продукта х, которая получена в результате практического процесса реакции, m (x теоретическая) – рассчитанная масса вещества х. Отсюда m (x практическая)=[η*m (x теоретическая)]/100% и m (x теоретическая)=/η. Теоретическая масса получаемого продукта всегда больше практической, в связи с погрешностью реакции, и составляет 100%. Если в задаче не дается масса продукта, полученного в практической реакции, значит, она принимается за абсолютную и равна 100%.
Варианты нахождение массы вещества – небесполезный курс школьного обучения, а вполне применяемые на практике способы. Каждый сможет без труда найти массу необходимого вещества, применяя вышеперечисленные формулы и пользуясь предлагаемыми таблицами. Для облегчения задания прописывайте все реакции, их коэффициенты.
Признак
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём»
могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой
(эта), измеряется в процентах или долях.
Также для расчётов может использоваться количественный выход:
Первый тип задач
– Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При
взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили
соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
|
Дано: m m _____________________ Найти: |
|
|
M M |
|
|
ν(Mg |
|
|
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν теор) и теоретическую массу (m |
m = ν · M m 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г |
|
(MgSO Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим |
Второй тип задач
– Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %)
продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта
реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
|
1. Записываем краткое условие задачи |
Дано: m 80% или 0,8 ____________________ Найти: m |
|
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. |
|
|
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ |
M M |
|
4. Находим количество вещества реагента по формулам
|
ν(CaO |
|
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν теор) и теоретическую массу (m |
|
|
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле
|
m Ответ: |
Третий типзадач
– Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого
продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного
вещества.
Задача
3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую
массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (
IV
) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
|
1. Записываем краткое условие задачи |
Дано: н. у. V m = V 85% или 0,85 _____________________ Найти: m(Na 2 CO 3) =? |
|
2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо |
M (Na 2 CO 3) = |
|
3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы: m = ν · M V = ν · V m |
m = ν · M m |
РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
№1.
При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой
получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход
газа (%).
Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr 2 O 3
металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить
при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход
хрома составляет 95 %.
№3.
Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной
серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если
выход оксида серы (IV) составляет 90%.
№4.
К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор,
содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного
осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
Назад
Вперёд
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
При обучении учащихся решению расчётных задач
по химии учителя сталкиваются с рядом проблем
- решая задачу, учащиеся не понимают сущности
задач и хода их решения; - не анализируют содержание задачи;
- не определяют последовательность действий;
- неправильно используют химический язык,
математические действия и обозначение
физических величин и др.;
Преодоление этих недостатков является одной из
главных целей, который ставит перед собой
учитель, приступая к обучению решению расчетных
задач.
Задача учителя состоит в том, чтобы научить
учащихся анализировать условия задач, через
составление логической схемы решения конкретной
задачи. Составление логической схемы задачи
предотвращает многие ошибки, которые допускают
учащиеся.
Цели урока:
- формирование умения анализировать условие
задачи; - формирование умения определять тип расчетной
задачи, порядок действий при ее решении; - развитие познавательных, интеллектуальных и
творческих способностей.
Задачи урока:
- овладеть способами решения химических задач с
использованием понятия “массовая доля выхода
продукта реакции от теоретического”; - отработать навыки решения расчетных задач;
- способствовать усвоению материала, имеющего
отношение к производственным процессам; - стимулировать углубленное изучение
теоретических вопросов, интерес к решению
творческих задач.
Ход урока
Определяем причину и сущность ситуации,
которые описываются в задачах “на выход
продукта от теоретического”.
В реальных химических реакциях масса продукта
всегда оказывается меньше расчетной. Почему?
- Многие химические реакции обратимы и не доходят
до конца. - При взаимодействии органических веществ часто
образуются побочные продукты. - При гетерогенных реакциях вещества плохо
перемешиваются, и часть веществ просто не
вступает в реакции. - Часть газообразных веществ может улетучиться.
- При получении осадков часть вещества может
остаться в растворе.
Вывод:
- масса теоретическая всегда больше
практической; - объём теоретический всегда больше объёма
практического.
Теоретический выход составляет 100%,
практический выход всегда меньше 100%.
Количество продукта, рассчитанное по уравнению
реакции, – теоретический выход, соответствует 100%.
Доля выхода продукта реакции ( – “этта”) – это отношение
массы полученного вещества к массе, которая
должна была бы получиться в соответствии с
расчетом по уравнению реакции.
Три типа задач с понятием “выход продукта”:
1. Даны массы исходного вещества
и продукта
реакции
. Определить выход продукта.
2. Даны массы исходного вещества
и выход продукта
реакции.
Определить массу продукта.
3. Даны массы продукта
и выход продукта.
Определить массу исходного вещества.
Задачи.
1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г
хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III).
Рассчитайте выход продукта реакции.
2. Над 16 г серы пропустили водород при
нагревании. Определите объем (н.у.) полученного
сероводорода, если выход продукта реакции
составляет 85% от теоретически возможного.
3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для
восстановления оксида железа (III), если получено
11,2г железа с выходом 80% от теоретически
возможного.
Анализ задач.
Каждая задача складывается из совокупности
данных (известные вещества) – условия задачи
(“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры
которых требуется найти). Кроме этого, в ней есть
система зависимостей, которые связывают искомое
с данными и данные между собой.
Задачи анализа:
1) выявить все данные;
2) выявить зависимости между данными и
условиями;
3) выявить зависимости между данным и искомым.
Итак, выясняем:
1. О каких веществах идет речь?
2. Какие изменения произошли с веществами?
3. Какие величины названы в условии задачи?
4. Какие данные – практические или
теоретические, названы в условии задачи?
5. Какие из данных можно непосредственно
использовать для расчётов по уравнениям реакций,
а какие необходимо преобразовать, используя
массовую долю выхода?
Алгоритмы решения задач трёх типов:
Определение выхода продукта в % от теоретически
возможного.
1. Запишите уравнение химической реакции и
расставьте коэффициенты.
2. Под формулами веществ напишите количество
вещества согласно коэффициентам.
3. Практически полученная масса известна.
4. Определите теоретическую массу.
5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся
практическую массу к теоретической и умножив на
100%.
6. Запишите ответ.
Расчет массы продукта реакции, если известен
выход продукта.
1. Запишите “дано” и “найти”, запишите
уравнение, расставьте коэффициенты.
2. Найдите теоретическое количество вещества
для исходных веществ. n =
3. Найдите теоретическое количество вещества
продукта реакции, согласно коэффициентам.
4. Вычислите теоретические массу или объем
продукта реакции.
m = M * n или V = V m * n
5. Вычислите практические массу или объем
продукта реакции (умножьте массу теоретическую
или объем теоретический на долю выхода).
Расчет массы исходного вещества, если известны
масса продукта реакции и выход продукта.
1. По известному практическому объёму или массе,
найдите теоретический объём или массу (используя
долю выхода продукта).
2. Найдите теоретическое количество вещества
для продукта.
3. Найдите теоретическое количество вещества
для исходного вещества, согласно коэффициентам.
4. С помощью теоретического количества вещества
найдите массу или объем исходных веществ в
реакции.
Домашнее задание.
Решите задачи:
1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112 л (н.у.)
кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему
равен выход продукта в процентах от теоретически
возможного?
2. При взаимодействии азота и водорода получили
95 г аммиака NH 3 с выходом 35%. Какие объёмы
азота и водорода были взяты для реакции?
3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком
углерода. Определите массу образовавшегося
металла, если выход продукта реакции равен 65%.
Урок №20. Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического».
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой h (эта), измеряется в процентах или долях.
m практическая х100%
h = m теоретичееская
V практический х100%
h = V теоретичееский
m практическая (MgSO4) = 5,5 г
_____________________
M(Mg) = 24 г/моль
M(MgSO4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль
ν(Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль
mтеор (MgSO4) = M(MgSO4) · νтеор (MgSO4) =
120 г/моль · 0,05 моль = 6 г
(MgSO4)=(5,5г ·100%)/6г=91,7%
Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим
реакции.
1. Записываем краткое условие задачи
m(CaO) = 16,8 г
h =80% или 0,8
_________________
m практ (CaC2) = ?
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.
Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ
M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль
M(CaC2) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль
4. Находим количество вещества реагента по формулам
ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле
m практич (CaC2) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г
Ответ: m практич (CaC2) = 15,36 г
1. Записываем краткое условие задачи
Дано: н. у.
Vm = 22,4 л/моль
Vпрактич(CO2) = 28,56 л
h = 85% или 0,85
____________________
2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо
M (Na2CO3) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль
3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы:
Vтеоретич(CO2) =
28,56 л / 0,85 = 33,6 л
ν(CO2) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль
4. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.
Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
5. Находим количество вещества реагента по УХР
Следовательно
ν(Na2CO3) = ν(CO2) = 1,5 моль
5. Определяем массу (объём) реагента по формуле:
V = ν · Vm m = ν · M m(Na2CO3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г
Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции.
Необходимо найти практическую массу (объём) продукта
реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.
Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
№1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).
№2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием . Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.
Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
Второй тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции.
Необходимо найти практическую массу (объём) продукта
реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
Третий тип задач – Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.
Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
№1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).
№2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.
№3. Определите, какая масса мели вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н. у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.
№4. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
В химии термин “теоретический выход” используется для описания максимального количества продукта, которое может получиться в результате химической реакции. Сначала следует записать сбалансированное химическое уравнение и определить ключевой компонент реакции. После того как вы измерите количество этого компонента, можно будет рассчитать количество продукта реакции. Это и будет теоретический выход продукта реакции. В реальных экспериментах часть продукта обычно теряется из-за неидеальных условий.
Шаги
Часть 1
Найдите ключевой компонент реакции
-
Начните со сбалансированного уравнения химической реакции.
Уравнение реакции подобно рецепту. С левой стороны в нем приведены реагенты, а с правой – продукты реакции. В правильно сбалансированном уравнении химической реакции слева и справа стоит одинаковое число атомов каждого элемента.- В качестве примера рассмотрим простое уравнение → . Слева и справа стоит по два атома водорода. Однако со стороны реагентов находятся два атома кислорода, и лишь один атом кислорода представлен в виде продукта реакции.
- Чтобы сбалансировать уравнение, умножим на два продукт реакции: H 2 + O 2 {displaystyle H_{2}+O_{2}}
→ . - Проверим баланс. Теперь у нас правильное количество атомов кислорода, по два атома с каждой стороны. Однако на этот раз мы имеем два атома водорода слева и четыре атома водорода справа.
- Умножим на два водород в части реагентов. В результате у нас получится 2 H 2 + O 2 {displaystyle 2H_{2}+O_{2}}
→ 2 H 2 O {displaystyle 2H_{2}O}
. Теперь мы имеем по четыре атома водорода и по два атома кислорода с каждой стороны уравнения. Таким образом, уравнение сбалансировано. - В качестве более сложного примера рассмотрим реакцию кислорода и глюкозы с образованием углекислого газа и воды: → . В этом уравнении с каждой стороны стоит 6 атомов углерода (C), 12 атомов водорода (H) и 18 атомов кислорода (O). Уравнение сбалансировано.
- Чтобы узнать более подробно, как балансировать химические уравнения, прочтите .
-
Переведите количество каждого реагента из граммов в моли.
В реальном эксперименте известны массы реагентов в граммах. Чтобы перевести их в количество молей, поделите массу каждого реагента на его молярную массу.- Предположим, в реакцию вступают 40 граммов кислорода и 25 граммов глюкозы.
- 40 г O 2 {displaystyle O_{2}} / (32 г/моль) = 1,25 моля кислорода.
- 25 г / (180 г/моль) = примерно 0,139 моля глюкозы.
-
Определите соотношение реагентов.
Моль используется в химии для того, чтобы по массе вещества определить количество его молекул. Определив количество молей кислорода и глюкозы, вы узнаете, сколько молекул каждого вещества вступает в реакцию. Чтобы найти соотношение между двумя реагентами, поделите число молей одного реагента на количество молей другого реагента.- В рассматриваемом примере в начале реакции имеется 1,25 моля кислорода и 0,139 моля глюкозы. Таким образом, отношение количества молекул кислорода к числу молекул глюкозы составляет 1,25 / 0,139 = 9,0. Это означает, что молекул кислорода в 9 раз больше, чем молекул глюкозы.
-
Найдите стехиометрическое соотношение реагентов.
Посмотрите на сбалансированное уравнение химической реакции. Коэффициенты перед каждой молекулой показывают относительное количество данного вида молекул, необходимое для протекания реакции. Уравнение химической реакции дает так называемое стехиометрическое соотношение реагентов, при котором они будут расходоваться полностью.- Для данной реакции имеем 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
. Коэффициенты указывают на то, что на каждую молекулу глюкозы требуется 6 молекул кислорода. Таким образом, стехиометрическое соотношение для этой реакции составляет 6 молекул кислорода / 1 молекула глюкозы = 6,0.
- Для данной реакции имеем 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
-
Сравните соотношения, чтобы найти ключевой компонент реакции.
В большинстве химических реакций один из реагентов расходуется раньше остальных. Этот реагент называют ключевым компонентом реакции. Он определяет, как долго будет продолжаться данная реакция и каким будет теоретический выход продукта реакции. Сравните два рассчитанных соотношения, чтобы определить ключевой компонент реакции:- В рассматриваемом примере начальное количество молей кислорода в 9 раз превышает число молей глюкозы. Согласно уравнению, стехиометрическое отношение кислорода к глюкозе составляет 6:1. Следовательно, у нас имеется больше кислорода, чем требуется, поэтому второй реагент, глюкоза, является ключевым компонентом реакции.
Часть 2
Определите теоретический выход реакции
-
Посмотрите на уравнение и определите ожидаемый продукт реакции.
Правая часть уравнения содержит продукты реакции. Если уравнение сбалансировано, коэффициенты перед каждым продуктом реакции показывают его относительное количество в молях. Они соответствуют теоретическому выходу продуктов реакции в том случае, если взять стехиометрическое соотношение реагентов.- Вернемся к приведенному выше примеру: 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
→ 6 C O 2 + 6 H 2 O {displaystyle 6CO_{2}+6H_{2}O}
. Справа стоят два продукта реакции: углекислый газ и вода. - Чтобы вычислить теоретический выход, можно начать с любого продукта реакции. Бывает так, что интересен только определенный продукт. В этом случае лучше начать с него.
- Вернемся к приведенному выше примеру: 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
-
Запишите количество молей ключевого компонента реакции.
Всегда следует сравнивать число молей реагента с количеством молей продукта реакции. Сравнение их масс не даст правильного результата.- В рассматриваемом примере ключевым компонентом реакции является глюкоза. Расчеты молярной массы показали, что 25 граммов глюкозы соответствуют 0,139 моля.
-
Сравните соотношение молекул продукта и реагента.
Вернитесь к сбалансированному уравнению и поделите количество молекул ожидаемого продукта на число молекул ключевого компонента реакции.- В нашем случае сбалансированное уравнение реакции имеет следующий вид: 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
→ 6 C O 2 + 6 H 2 O {displaystyle 6CO_{2}+6H_{2}O}
. Согласно этому уравнению, на 6 молекул ожидаемого продукта реакции, углекислого газа ( C O 2 {displaystyle CO_{2}} ), приходится 1 молекула глюкозы ( C 6 H 12 O 6 {displaystyle C_{6}H_{12}O_{6}}
). - Отношение углекислого газа к глюкозе составляет 6/1 = 6. Иными словами, в данной реакции из одной молекулы глюкозы получается 6 молекул углекислого газа.
- В нашем примере молярная масса CO 2 составляет около 44 г/моль (молярная масса углерода ~12 г/моль, кислорода ~16 г/моль, в итоге имеем 12 + 16 + 16 = 44).
- Умножьте 0,834 моля CO 2 x 44 г/моль CO 2 = ~36,7 грамма. Таким образом, теоретический выход продукта реакции равен 36,7 грамма CO 2 .
- В нашем случае сбалансированное уравнение реакции имеет следующий вид: 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 {displaystyle 6O_{2}+C_{6}H_{12}O_{6}}
-
При желании проделайте такие же вычисления для других продуктов реакции.
Во многих экспериментах интерес представляет лишь один продукт реакции. Однако если вы хотите найти теоретический выход второго продукта, просто повторите вычисления.- В нашем примере вторым продуктом реакции является вода, H 2 O {displaystyle H_{2}O} . Согласно сбалансированному уравнению реакции, из 6 молекул глюкозы получается 6 молекул воды. Это соответствует соотношению 1:1. Таким образом, если в начале реакции имеется 0,139 моля глюкозы, в конце должно получиться 0,139 моля воды.
- Умножьте количество молей воды на ее молярную массу. Молярная масса воды составляет 2 + 16 = 18 г/моль. В результате получаем 0,139 моля H 2 O x 18 г/моль H 2 O = ~2,50 грамма. Таким образом, в данном эксперименте теоретический выход воды составит 2,50 грамма.
Для этого нужно сложить массы всех атомов в этой молекуле.
Пример 1. В молекуле воды Н 2 О 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Атомная масса водорода = 1, а кислорода = 16. Поэтому молекулярная масса воды равна 1 + 1 + 16 = 18 атомных единиц массы, а молярная масса воды =18 г/моль.
Пример 2. В молекуле серной кислоты Н 2 SO 4 2 атома водорода, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Поэтому молекулярная масса этого вещества составит 1 2 + 32 + 4 16 = 98 а.е.м, а молярная масса – 98 г/моль.
Пример 3. В молекуле сульфата алюминия Al 2 (SO 4) 3 2 атома алюминия, 3 атома серы и 12 атомов кислорода. Молекулярная масса этого вещества равна 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 а.е.м., а молярная масса – 342г/моль.
Моль, молярная масса
Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е. М(х) = m(x)/n(x), (1)
где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, n(x) – количество вещества Х.
Единица СИ молярной массы – кг/моль,однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг.
Единица СИ количества вещества – моль.
Моль – это такое количество вещества, в котором содержится 6,02·10 23 молекул этого вещества.
Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основные формулы:
n(x) =m(x)/ М(х)
или общую формулу: n(x) =m(x)/М(х) = V(x)/Vm = N/N A , (2)
где V(x) – объем вещества Х(л), V m – молярный объем газа при н.у. (22,4 л/моль), N – число частиц, N A – постоянная Авогадро (6,02·10 23).
Пример 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.
Пример 2. Определите количество вещества атомного бора,содержащегося в тетраборате натрия Na 2 B 4 O 7 массой 40,4 г.
|
m(Na 2 B 4 O 7) = 40,4 г. |
Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na 2 B 4 O 7: n(Na 2 B 4 O 7) = m(Na 2 B 4 O 7)/М(Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: n(B)= 4 · n(Na 2 B 4 O 7) = 4 · 0,2 = 0,8 моль. |
Утром меня разбудил телефонный звонок. Звонила моя ученица Лена Д. Со слезами в голосе она начала говорить, что ЕГЭ по химии точно завалит, потому как даже “такая простая и понятная 35 задача” может включать фишку на выход реакции, не считая кучи других “садистских приколов”. Лена скинула мне ВК условие злополучной 35-й задачи: “При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ”
В своей практике я, действительно, столкнулась с парадоксом, когда очень толковые ребята, хорошо знающие химию, жутко боятся элементарных расчетов на степень превращения вещества и выход продукта реакции. Их начинает терзать сомнение: “А справлюсь ли я на ЕГЭ?!” Такие переживания могут зайти далеко и перерасти в никому не нужную депрессию. Думаю, вы тоже сталкивались с аналогичными проблемами. Что делать? Я предлагаю все трудности преодолевать вместе. Вначале мы повторим тему “Выход продукта реакции”, поучимся решать задачи, обязательно разберем 35-ю задачу, предложенную моей ученицей, а в конце статьи я расскажу вам секретное упражнение, которое нужно выполнять всякий раз, когда вы начинаете сомневаться в собственных силах и способностях. Упражнение так и называется “У меня все получится!”. Итак, поехали!
Выход продукта реакции (выход реакции) – это коэффициент, определяющий полноту протекания химической реакции. Он численно равен отношению количества (массы, объема) реально полученного продукта к его количеству (массе, объему), которое может быть получено по стехиометрическим расчетам (по уравнению реакции).
Решим задачи на выход продукта реакции, используя Четыре Заповеди. Каждое действие обводится зеленым овалом. Читайте внимательно и обязательно записывайте решение каждой задачи. После проработки статьи попробуйте самостоятельно решить все разобранные задачи.
Задача 1
При действии алюминия на оксид цинка массой 32,4 г получили 24 г цинка. Определите выход продукта реакции
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции
Повторим теорию химии. Способ восстановления металлов алюминием – алюмотермия. Следует помнить: металлы, стоящие в ряду активности левее (более активные) восстанавливают металлы, стоящие правее, из расплавов оксидов или растворов солей
Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→Zn→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→(H)→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
В условии задачи представлены данные по одному из реагентов (оксиду цинка) и по одному из реально полученных продуктов (цинку). Составляем два досье, в каждом – масса, молярная масса, количество вещества (моль). Для цинка (продукт), масса и количество вещества – практические, т.к. продукт был получен реально.
Теоретическое значение продукта рассчитываем по уравнению реакции. Точка расчета – количество вещества реагента (оксида цинка). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат. Выписывать отдельно пропорцию для расчетов не обязательно. Это – Легкие Расчеты по уравнениям реакций, которые не противоречат закону кратных отношений, но значительно упрощают решение задач по химии.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи “Определите выход продукта реакции”, – записываем соответствующую формулу и анализируем ее компоненты.
Подробно разберем решение обратной задачи: по известному выходу реакции определим неизвестное значение реагента или продукта.
Задача 2
Определите массу оксида алюминия, которая может быть получена из 23,4 г гидроксида алюминия, если выход реакции составляет 92% от теоретически возможного.
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”.
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции.
Небольшой экскурс в теорию химии. Многие нерастворимые в воде гидроксиды разлагаются при нагревании. Продукты разложения – оксиды соответствующих металлов и вода.
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
Составляем досье на реагент (гидроксид алюминия) – определяем его молярную массу и количество вещества (моль). По уравнению реакции рассчитываем теоретическое количество продукта (оксида алюминия). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи “Определите массу оксида алюминия”, 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 определяем по таблице Менделеева, количество вещества (практическое) рассчитываем по формуле выхода реакции.
Решим на закрепление еще несколько обратных задач с выходом реакции.
Задача 3
Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите массу карбоната натрия для получения оксида углерода (IV) массой 56,1 г. Практический выход продукта 85%.
Задача 4
При действии оксида углерода (II) на оксид железа (III) получено железо массой 11,2 г. Найдите массу использованного оксида железа (III), если выход реакции составляет 80%.
Задача 5
При взаимодействии железа с хлором получено 10 г соли, что составляет 85% от теоретически возможного. Сколько граммов железа было взято для реакции с хлором?
В этой статье я не буду разбирать пошагово 35-ю задачу ЕГЭ, предложенную моей ученицей. На фото – подробное решение. Тот, кто уже решал аналогичные задачи, поймет без дополнительных объяснений. Для всех остальных – обязательно будем наслаждаться анализом этой задачи (и не только этой) в следующей статье. Обещаю ДРАЙВ!
Задача 35 ЕГЭ (восстановлена по памяти моей ученицы)
При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ
Вернемся к проблеме, которую я затронула в начале статьи. Что делать, если резко упала самооценка, ты чувствуешь себя полным идиотом и боишься не справиться с трудными заданиями ЕГЭ? Все очень просто – выполни секретное упражнение “У меня все получится!” Я подсмотрела его на просторах Интернета (автора не знаю) и модифицировала это упражнение под себя и своих учеников:
1. Сядь в спокойной обстановке, закрой глаза, успокой дыхание. Сосредоточься на своей цели. Представь, что у тебя уже все получилось и ты достиг всего, к чему стремился.
2. Сожми ладони вместе перед собой и прижми их к груди. Обратись к Высшему Разуму (как ты его себе представляешь – Бог, Вселенная, Космос, Мир, Природа) с просьбой реализовать твою цель и мечты.
3. Побудь в таком состоянии несколько минут, затем встань, расправь плечи и стряхни с себя все плохое.
В конце статьи хочу привести цитату из стихотворения американского поэта Эдгара Геста, который был очень популярен 100 лет назад:
“И ты не верь тому, кто скажет: “Это слишком сложно!”
Не слушай тех, кто будет утверждать, что это невозможно,
Не бойся трудностей – скорей берись за дело,
Гони сомненья прочь – к мечте иди решительно и смело!”
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
