Как найти массу вещества через примеси

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

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

Обрати внимание!

mтехн

 (=) mчист (+) 

mприм

.

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

 Сумма массовых долей примесей 

ωприм 

 и основного вещества 

ωчист 

 равна (1) ((100) %):

  ωприм 

 (+) ωчист  (=) (1) ((100) %).

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

1. если необходимо, записывают уравнение химической реакции.

2. Находят массу чистого вещества.

Её можно рассчитать по формуле:

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

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

3. Определяют химическое количество чистого вещества по формуле:

 n=mM.

4. Подчёркивают формулы интересующих веществ в уравнении реакции.

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

5. Составляют пропорцию и находят неизвестную величину.

6. Если необходимо, рассчитывают по формуле массу продукта реакции или массу вступившего в реакцию вещества:

 m=n⋅M.

Обрати внимание!

Если необходимо найти объём газообразного вещества ( при н. у.) — используют  формулу:  V(вещ)=Vm⋅n(вещ);    Vm=22,4 л/моль.

Вычисли массу негашёной извести

CaO

, которую получили при обжиге известняка массой (300) г, если массовая доля примесей в нём равна (0,08) ((8) %).

1. Запиши уравнение химической реакции:

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

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

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

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

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

3. Определи химическое количество чистого вещества:

n(CaCO3)=m(CaCO3)M(CaCO3)=276100=2,76

 моль.

4. (2,76) моль  (x) моль

(1) моль        (1) моль

5. Составь пропорцию и найди неизвестную величину:

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

6. Определи массу негашёной извести:

m(CaO)=n(CaO)⋅M(CaO)=2,76⋅56=154,56

 г.

Ответ: (m()CaO()) (=) (154,56)  г.

Вычисление массы или
объема продукта реакции по известной массе или объему исходного вещества,
содержащего определенную массовую долю примесей (в %)

При
решении задач этого типа необходимо вначале рассчитать массу или объем чистого
вещества, которое содержится в исходной смеси, а потом решать как обычную
задачу по химическому уравнению. Массу чистого вещества (как и объем) можно
вычислить двумя способами.

С
п о с о б 1. Массу чистого вещества (или объем) определяют по формуле:

w (чист.
в-ва) = 100 % –
w (примеси),

w (чист.
в-ва) =

m (чист.
в-ва) = m (смеси) ·
w (чист. в-ва)

Способ 2. Вначале определяют массу примеси:

m (примеси)
= m (смеси) ·
w (примеси), а затем вычитают ее из
массы смеси: m (чист. в-ва) = m (смеси) – m (примеси).

П р и м е р 1. На завод было
доставлено 50 т фосфорита, содержащего 35 % пустой породы. Определите
массу фосфата кальция в природном фосфорите.

Решение.

С п о с о б  1. Массовая доля фосфата
кальция в руде составляет:

w (Ca3(PO4)2)
= 100 % – 35 % = 65 %,

m (Ca3(PO4)2)
= 50 · 0,65 = 32,5 (
т).

Способ
2. m (примеси) = 50 т · 0,35 = 17,5 т, тогда

m (Ca3(PO4)2)
= 50 т – 17,5 т = 32,5 т.

П р и м е р  2. Определите, какой
объем ацетилена можно получить из карбида кальция массой 10 кг, массовая
доля примесей в котором 15 %.

Решение.

1.
Определяем массу примесей:

m (примеси)
= 10 · 0,15 = 1,5 (кг)

2.
Масса чистого карбида кальция равна

m (CaC2)
= 10 – 1,5 = 8,5 (кг).

3.
Составляем уравнение реакции:

0,133 моль  х моль

CaC2
+ 2H2O = C2H2
­­
+ Ca(OH)2

1 моль         1 моль

4.
Рассчитываем
ν (CaC2):

ν (CaC2)
=
=
0,133 моль

5.
По уравнению реакции определяем
ν (C2Н2):

ν (CaC2)
= ν (
C2Н2) Þ
ν (
C2Н2) = 0,133 моль

6.
Определяем объем ацетилена:

V (C2Н2)
= ν (
C2Н2) · VM
= 0,133 моль · 22,4 м3/моль = 2,979 м3.

П р и м е р 3. Вычислите, какая масса
фосфорита с массовой долей примесей 12 % необходима для получения фосфора
массой 200 кг.

Решение.

х моль                                6,452 моль

Ca3(PO4)2
+ 3SiO2 + 5C
 3CaSiO3 + 2P
+ 5CO
­­

1 моль                               2 моль

1.
Определяем
ν (P)
: ν (
P) = =
6,452 (моль).

2.
По уравнению реакции определяем
ν (Ca3(PO4)2)
чистого:

ν (Ca3(PO4)2)
: ν (
P) = 1 : 2 Þ
ν (
Ca3(PO4)2) = =
3,226 (моль).

3.
Находим массу чистого фосфата кальция, необходимую для получения фосфора массой
200 кг:

m (Ca3(PO4)2)
=
ν (Ca3(PO4)2)
·
М
= 3,226 · 310 = 1000 (
кг).

4.
Находим массовую долю чистого фосфата кальция:

w (Ca3(PO4)2) =
100 % –
w (примесей) = 100 % – 12 % = 88 %.

5.
Определяем массу фосфорита, необходимую для получения фосфора массой
200 кг:

w (Ca3(PO4)2)
=

Þ
m (фосфорита) =
= 1136,4 (кг).

П р и м е р  4. При взаимодействии
кальцинированной соды массой 10,8 г с избытком соляной кислоты получили
оксид углерода (IV) объемом 2,24 л (н. у.). Вычислите массовую долю
(%) примесей в кальцинированной соде.

Решение.

х моль                              0,1 моль

Na2CO3
+ 2HCℓ = 2NaCℓ + H2O + CO2
­­

1 моль                              1 моль

1.
Находим количество вещества СО2:

ν (СО2)
=
=
0,1 (моль)

2.
Вычисляем массу Na2CO3 в кальцинированной соде.

Из
уравнения реакции следует:

ν (Na2CO3)
: ν (
СО2) = 1 : 1 Þ
ν (
Na2CO3) = 0,1 моль, тогда

m (Na2CO3)
=
ν (Na2CO3)
·
М (Na2CO3)
= 0,1 · 106 = 10,6 (
г).

3.
Находим массу примесей в кальцинированной соде:

m (прим.)
= m (кальц. сода) – m (Na2CO3) = 10,8 – 10,6 =
0,2 (г)

4.
Вычисляем массовую долю примесей:

w примесей
=
=
0,018, или 1,8 %.

Реши самостоятельно:

1. Определите массу NaOH, которую
можно получить при взаимодействии соды с известковым молоком, полученным из
5 кг известняка, содержащего 80 % CaCO3. (3,2 кг.)

2.
Вычислите объем (в м3) оксида углерода (IV) и массу жженой извести
(CaO), которые можно получить при обжиге 500 кг известняка, содержащего
92 % карбоната кальция. (257,6 кг CaO и 103 м3 СО2.)

3.
Какая масса раствора с массовой долей серной кислоты 70 % потребуется для
получения фосфорной кислоты из фосфорита массой 200 кг, содержащего
70 % Ca3(PO4)2? (189,7 кг.)

4.
При взаимодействии 5,0 г технического магния с избытком соляной кислоты
выделилось 3,36 л водорода (н. у.). Вычислите массовую долю (в %)
чистого магния в техническом магнии. (72,0 %.)

5.
Оксид углерода (IV), полученный при сжигании угля массой 50 г, пропустили
через раствор гидроксида бария. Какая масса осадка образовалась,  если 
массовая  доля  углерода в угле составляет 96 %? (788 г.)

6.
Песок массой 2 кг сплавили с избытком гидроксида калия, получив в
результате реакции силикат калия массой 3,82 кг. Определите выход продукта
реакции, если массовая доля оксида кремния (IV) в песке равна 90 %. (82,7 %.)

7.
При сгорании технической серы массой 10 г выделился газ, который
пропустили через избыток раствора гидроксида натрия. В реакцию вступил
гидроксид натрия массой 24 г. Определите массовую долю серы в техническом
продукте. (96 %.)

8.
Вычислите массу раствора кислоты с массовой долей HCℓ 30 %,
затраченную на растворение цинка массой 200 г с массовой долей примесей
35 %. (487 г.)

9.
Для обжига сульфида цинка массой 2 т с массовой долей негорючих веществ
3 % израсходовали 6000 м3 воздуха. Определите объемные
доли газов в образовавшейся газовой смеси. (83,1 % N2;
7,76 % SO2; 9,14 % О2
.)

10.
Вычислите, какая масса магнетита Fe3O4, содержащего
10 % примесей, необходима для получения железа массой 4 т. (6,134 т.)

11.
При действии на мрамор массой 10,5 г соляной кислотой выделился оксид
углерода (IV) объемом 2,24 л (н. у.). Определите массовую долю (%)
карбоната кальция в мраморе. (95,24 %.)

12.
При прокаливании на воздухе пирита массой 5 кг получен оксид серы    (IV) 
массой   5,12   кг. Определите   массовую  долю FeS2 в пирите.
(96 %.)

13.
Вычислите число атомов углерода и кислорода в карбонате кальция массой  
11 кг,   в   котором   находится   9,1 %   примесей,  не содержащих
углерод и кислород. (6 · 1022 атомов углерода; 1,8 · 1023
атомов кислорода
.)

14.
Вычислите число атомов цинка и хлора в хлориде цинка массой 42,5 г,   в  
котором находится 20 % примесей, не содержащих цинк и хлор. (1,5 · 1023
атомов цинка; 3 · 1023 атомов хлора
.)

15.
Массовая доля ZnS в цинковой обманке составляет 97 %. Определите, какой
объем сероводорода образуется из 500 кг цинковой обманки. (112 м3.)

16.
Какое количество бензола можно получить из ацетилена, выделившегося при
обработке водой карбида кальция массой 42,8 г с массовой долей примесей
18,4 %? Массовая доля выхода бензола составляет 30 %. (0,054 моль.)

17.
Из карбида кальция массой 7,5 г с массовой долей примесей 4 %
получили ацетилен, который был превращен в альдегид по реакции Кучерова. Какая
масса серебра выделится при взаимодействии всего полученного альдегида с
аммиачным раствором оксида серебра? (24,3 г.)

18.
Природный газ объемом 235,8 л (н. у.) использовали для получения
ацетилена. Объемная доля метана в газе составляет 95 %. Определите объем
образовавшегося ацетилена (н. у.), если его выход составил 60 %. (67,2 л.)

19. Вычислите
массу раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 %, необходимую для
полной нейтрализации продукта сгорания природного газа объемом 23,33 л
(н. у.). Объемная доля метана составляет 96 %. (800 г.)

20. Какой объем
природного газа (н. у.) потребуется для получения муравьиной  кислоты 
массой  69 г путем  каталитического  окисления метана?    Объемная  
доля   метана   в  природном  газе   составляет 98 %. (34,28 л.)

21. Образец технического карбида алюминия массой
16 г обработали избытком воды. Определите объем газа (н. у.), который
получили, если массовая доля примесей в карбиде составляет 10 %, а выход
продукта реакции равен 75 %. (5,04 л.)

Лучший ответ

Тыква ОО””

Ученик

(239)


12 лет назад

m чис. в-ва= W ч. в. *m смеси/100%

Остальные ответы

Соня Рома

Ученик

(109)


12 лет назад

Пример. Масса 98г ето 100 %. примеси 27% ето х г. Решение Х=(98*27)/100=26,46г (Масса примесей)
98-26,46=71.54( масса чистого вещества)

anna Panteleewa

Профи

(671)


12 лет назад

можно найти процент примесей, отнять от 100% общей массы, найдёшь процент чистого вещ-ва, потом процент этот умн на общ массу => массу ч вещ-ва

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:

Решение задач на избыток и недостаток

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:

n(S)/3 = n(Al2S3)/1

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:

4.3.5. Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).

В случае, если вместо массовой доли чистого вещества дается массовая доля примесей, то учитывая, что:

ωр-та + ωприм. = 100%

мы можем записать, что:

4.3.5. Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).

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(CaCOтехн.)/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

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/

В спецификацию (это документ ФИПИ, в котором расписано, о чем вас будут спрашивать в каждом вопросе) добавили пункты: Расчёты массовой или объёмной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного. Расчёты массовой доли (массы) химического соединения в смеси.

Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси

В этой статье разберем задачи на примеси, по выходу реакции тоже обязательно выложу статью.

Примеси – это сопутствующие основному вещества, которые остались из сырья или являются побочными продуктами реакции/оставшимися реагентами. Надо ли разделять и отделять примеси от основного вещества – решает производитель в зависимости от сферы применения продукта – чистота веществ, используемых в пищевой/фармацевтической промышленности, отличается от чистоты технических веществ.

Для квалификации «технически чистый» достаточно 70% действующего вещества, а квалификация «химические чистый» требует более 99% основного компонента.

Примеси определяют по формуле массовой доли. Смотрите, о чем вас спрашивают, о массовой доле примесей или массовой доле самого вещества и используйте формулы:

Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси
Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси

Разберем задание из Демо-версии ЕГЭ 2022:

Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси

Природный известняк – карбонат кальция CaCO₃ (для себя отмечаем, что учить тривиальные названия надо)

CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

Дано: 150 кг природного известняка – мы не можем использовать эту массу для расчета количества вещества карбоната кальция, потому что в природном известняке есть примеси. А 196,8 кг дано для чистого вещества нитрата кальция, через него можем проводить расчеты по уравнению реакции.

Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси

Ответ: 20

Потренируйся решать задачи на примеси – ответ и вопросы пиши в комментарии:

28.1. Вычислите массовую долю (%) примесей в техническом образце карбида кальция, массой 400 г, если при реакции с водой получили 84 л ацетилена.

Ответ: ______ %

28.2. Рассчитайте массу хлорида железа (III), который образуется при взаимодействии соляной кислоты с 60 граммами оксида железа (III), содержащего 20% примесей.

Ответ: _____ г

Новое задание 28 в ЕГЭ по химии 2022. Задачи на примеси

Добавить комментарий