Как найти объем смеси кислоты

Основные формулы для решения задач по химии

05-Авг-2012 | комментариев 450 | Лолита Окольнова

Все, все основные задачи по химии решаются с помощью

нескольких основных понятий и формул.

У всех веществ разная масса, плотность и объем. Кусочек металла одного элемента может весить во много раз больше, чем точно такого же размера кусочек другого металла.

Моль (количество моль)

обозначение: моль, международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится N_A частиц (молекул, атомов, ионов). Поэтому была введена универсальная величина — количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено… моль вещества»

N_A = 6,02 · 10²³ 

N_A — число Авогадро.  Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Несколько миллионов. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 10²³ частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества.

1 моль =  6,02 · 10²³ частиц 

Это была первая из основных формул для решения задач.

Молярная масса вещества

Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества. Обозначается как M

Есть еще молекулярная масса — Mr

Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.

Например, нам дана серная кислота — H₂SO₄. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.
Mr(H₂SO₄)=1•2+32+16•4=98 гмоль.

Вторая необходимая формула для решения задач —

формула массы вещества:

Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.

Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.

Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.

Третья формула для решения задач по химии —

объем вещества:

Откуда взялось число 22.4?  Из закона Авогадро:

в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём V_m = 22,413 996(39) л

Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.

Итак,  основные формулы для решения задач по химии

 Число Авогадро N_A

6,02 · 10²³ частиц

Количество вещества n (моль)

n=mM

n=V22.4 (лмоль)

Масса вещества m (г)

m=n•Mr

Объем вещества V(л)

V=n•22.4 (лмоль)

или вот еще удобная табличка:

 Это формулы. Часто для решения задач нужно сначала написать уравнение реакции и (обязательно!) расставить коэффициенты — их соотношение определяет соотношение молей в процессе.

---

В ОГЭ и ЕГЭ по химии задач , в которых нужно было бы найти только объем массу кол-во моль нет — это обычно ЧАСТЬ решения задачи. Однако, чтобы легко решать более сложные задачи, нужно тренироваться на таких вот небольших упражнениях.

Находим количество вещества по массе

 
1 Какое количество вещества алюминия содержится в образце металла массой 10.8 г?

2 Какое количество вещества содержится в оксиде серы (VI) массой 12 г?

3 Определите количество моль брома, содержащееся в массе 12.8 г.

Находим массу по количеству вещества:

4. Определите массу карбоната натрия количеством вещества 0.25 моль.

Объем по количеству вещества:

 
5. Какой объем будет иметь азот при н.у., если его количество вещества 1.34 моль?

6. Какой объем занимают при н.у. 2 моль любого газа?
 

Ответы:/p>
 

1. 0.4 моль
2. 0.15 моль
3. 0.08 моль
4. 26.5 г
5. 30 л
6. 44.8 л

---

Категории:
|

Обсуждение: “Основные формулы для решения задач по химии”

(Правила комментирования)

Алгоритм расчета объема исходного раствора кислоты

1. Найти,
сколько моль эквивалентов кислоты
необходимо для приготовления заданного
раствора по формуле:

_{экв.
(кислоты)}
= V_р-ра·С_N
,

где:
V_р-ра
– объем раствора, в литрах, который надо
приготовить;

С_N
– нормальная концентрация заданного
раствора.

2. Найти
массу данного количества эквивалентов
кислоты по формуле:

m
= _экв.·М_Э
,

где:
М_Э
– молярная масса эквивалента кислоты.

М_Э(HCl)
= M/1
= 36.5 г/моль; М_Э(H₂SO₄)
= M/2
= 49 г/моль.

3. Найти, в какой
массе исходного раствора содержится
нужная Вам масса кислоты:

где:

– массовая доля кислоты в исходном
растворе.

4. Найти
объем исходного раствора по формуле:

,

где:

– плотность, определенная экспериментально
с помощью ареометра.

Определение точной концентрации кислоты методом титрования

Определение
концентрации раствора кислоты, основанное
на реакции нейтрализации, выполняется
следующим образом:

1. Чисто вымытую бюретку
установите вертикально в зажиме штатива
и ополосните ее несколькими миллилитрами
того раствора кислоты, который будет
затем наливаться в бюретку.

2. Налейте
в бюретку приготовленный раствор кислоты
и установите уровень жидкости на нулевом
делении, считая по нижнему мениску,
уберите воронку из бюретки. Следите,
чтобы кончик бюретки был заполнен
раствором и не содержал пузырьков
воздуха.

3. Ополосните
чистую пипетку раствором щелочи известной
концентрации, отмерьте ею 10 мл раствора
и вылейте его в коническую колбочку,
прибавив туда 1-2 капли индикатора
метилоранжа.

4. Поместите
колбочку с раствором щелочи под бюретку
и приливайте постепенно раствор кислоты
из бюретки в колбочку до нейтрализации
раствора щелочи, то есть до изменения
цвета раствора от желтого до слаборозового.
Прибавляйте раствор в колбу небольшими
порциями при непрерывном перемешивании.
Изменение окраски раствора должно
произойти от прибавления одной лишней
капли раствора кислоты. После этого
отмерьте уровень жидкости в бюретке,
считая по нижнему
мениску. Титрование повторите 3 раза.
Отклонение результатов отдельных
титрований не должно превышать 0.2 мл
(данные с большим отклонением в расчет
не принимать).

Результаты
занесите в таблицу:

№ опыта

Объем раствора щелочи

Объем раствора кислоты

По
результатам титрования вычислите
нормальность кислоты. Для растворов
нормальной концентрации существует
соотношение, вытекающее из закона
эквивалентов:

,

где:
V₁ –
объем раствора щелочи известной
концентрации:

– нормальность раствора щелочи;

V₂ –
объем исследуемого раствора кислоты;

– нормальность исследуемого раствора
кислоты.

Из
приведенного равенства легко подсчитать
нормальную концентрацию исследуемого
раствора:

.

Лабораторная работа «Изучение зависимости скорости химических реакций от различных факторов. Химическое равновесие»

Опыт
№ 1 Зависимость скорости химической
реакции от концентрации реагирующих
веществ

Налейте
в четыре стаканчика следующие растворы:

1)
10 мл 0.1 М раствора тиосульфата
натрия + 30 мл воды;

2)
20 мл 0.1 М раствора тиосульфата
натрия + 20 мл воды;

3)
30 мл 0.1 М раствора тиосульфата
натрия + 10 мл воды;

4)
40 мл 0.1 М раствора тиосульфата
натрия.

Последовательно
в каждый стаканчик прилейте по 10 мл
0.05 М раствора кислоты. Отметьте с
помощью секундомера промежуток времени
от момента сливания растворов до
появления мути, вызванной началом
выпадения в осадок серы, в соответствии
с уравнением:

Na₂S₂O₃
+ H₂SO₄

Na₂SO₄
+ SO₂
+ S
+ H₂O.

Вычислите
относительную скорость реакции по
формуле:

,
где 
– время (по секундомеру), в секундах.

Результаты
занесите в таблицу:

№ опыта

Объем раствора серной кислоты (мл)

Объем раствора тиосульфата натрия (мл)

Объем воды (мл)

Общий объем (мл)

Молярная концентрация тиосульфата

Время в секундах 

Относительная скорость реакции Vотн.

Найденную
зависимость скорости от концентрации
изобразите графически, отложив по оси
абсцисс концентрацию тиосульфата, а по
оси ординат – относительную скорость.
Сделайте вывод.

Опыт
№ 2 Зависимость скорости реакции от
температуры.

Налейте
в стаканчик 10 мл 0.1 М раствора
тиосульфата натрия. Прилейте к нему при
комнатной температуре 10 мл 0.05 М
раствора серной кислоты. Определите с
помощью секундомера время прохождения
реакции (аналогично опыту 1). Второй
опыт проведите аналогично, но при
температуре, на 10С
выше комнатной. Для этого стаканчики с
растворами нагрейте на водяной бане,
контролируя температуру воды термометром
(следует выдержать растворы не менее 5
минут).

Сделайте
вывод о влиянии температуры на скорость
реакции.

Опыт
№ 3 Влияние катализатора на скорость
химической реакции.

В
две пробирки налейте по 5 мл 3%‑ного
раствора перекиси водорода. В одну из
них поместите несколько кристалликов
оксида марганца(IV). Качественно сравните
скорость реакции разложения перекиси
в этих пробирках:

2H₂O₂
= 2H₂O
+ O₂.

Какую
роль играет оксид марганца(IV)?

Опыт
№ 4 Влияние величины поверхности на
скорость гетерогенной химической
реакции.

Уравновесьте
на весах маленький кусочек мрамора и
порошкообразный мрамор. Приготовьте
две пробирки с равными объемами растворов
соляной кислоты (2-3 мл). Одновременно
стряхните с бумажек кусочек мрамора в
одну пробирку, порошок – в другую.
Отметьте с помощью секундомера время
окончания реакций в обеих пробирках.
Сделайте вывод о влиянии величины
поверхности на скорость реакции.

Опыт № 5
Смещение химического равновесия.

Налейте
в стакан 15 мл 0.1 N
раствора хлорида железа(III) и такой же
объем 0.1 N
раствора роданида калия. Обратите
внимание на появление красной окраски
при смешении растворов. Напишите
уравнение реакции.

Полученный
раствор разделите поровну в 4 пробирки.
В первую пробирку добавьте несколько
капель концентрированного раствора
хлорида железа(III), в другую – несколько
капель концентрированного раствор
роданида калия. В третью пробирку
добавьте щепотку кристаллического
хлорида калия. Четвертую пробирку
оставьте для сравнения.

Дайте
объяснение различной интенсивности
окраски растворов в пробирках. Напишите
выражения константы химического
равновесия данной реакции.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

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

Расчеты массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества

Для расчета массы (объема, количества вещества) продукта реакции, если данные по одному из веществ представлены в виде раствора с определенной массовой долей этого растворенного вещества, следует воспользоваться нижеследующим алгоритмом:

1) Прежде всего следует найти массу растворенного вещества. Возможны две ситуации:

* В условии даны масса раствора и массовая доля растворенного вещества (концентрация). В этом случае масса растворенного вещества рассчитывается по формуле:

* В условии даны объем раствора вещества, плотность этого раствора и массовая доля растворенного вещества в этом растворе. В таком случае следует воспользоваться формулой для расчета массы раствора:

После чего следует рассчитать массу растворенного вещества по формуле 1.

2) Рассчитать количество вещества (моль) участника реакции, масса которого стала известна из расчетов выше. Для этого воспользоваться формулой:

3) Записать уравнение реакции и убедиться в правильности расставленных коэффициентов.

4) Рассчитать количество моль интересующего участника реакции исходя из известного количества другого участника реакции, зная, что количества веществ любых двух участников реакции A и B относятся друг к другу как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции, то есть:

Если  в условии требовалось рассчитать количество вещества, то действия на этом заканчиваются. Если же требуется найти его массу или объем, следует переходить к следующему пункту.

5) Зная количество вещества, определенное в п.4, мы можем рассчитать его массу по формуле:

Также, если вещество является газообразным и речь идет о нормальных условиях (н.у.), его объем может быть рассчитан по формуле:

Рассмотрим пару примеров расчетных задач по этой теме.

Пример 1

Рассчитайте массу осадка, который образуется при добавлении к 147 г 20%-ного раствора серной кислоты избытка раствора нитрата бария.

Решение:

1) Рассчитаем массу чистой серной кислоты:

m(H₂SO₄) = w(H₂SO₄) ∙ m(р-ра H₂SO₄)/100% = 147 г ∙ 20% /100%  = 29,4 г

2) Рассчитаем количество вещества (моль) серной кислоты:

n(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) / M(H₂SO₄) = 29,4 г/98 г/моль =  0,3 моль.

3) Запишем уравнение взаимодействия серной кислоты с нитратом бария:

H₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + 2HNO₃

4) В результате расчетов стало известно количество вещества серной кислоты. Осадок представляет собой сульфат бария. Зная, что:

n(BaSO₄)/n(H₂SO₄) = k(BaSO₄)/k(H₂SO₄), где n — количество вещества, а k — коэффициент в уравнении реакции,

можем записать:

n(BaSO₄) = n(H₂SO₄) ∙ k(H₂SO₄)/k(BaSO₄) = 0,3 моль ∙ 1/1 = 0,3 моль

5) Тогда масса осадка, т.е. сульфата бария, может  быть рассчитана следующим образом:

m(BaSO₄) = M(BaSO₄) ∙ n(BaSO₄) = 233 г/моль ∙ 0,3 моль = 69,9 г

Пример 2

Какой объем газа (н.у.) выделится при растворении необходимого количества сульфида железа (II) в 20%-ном растворе соляной кислоты с плотностью 1,1 г/мл и объемом 83 мл.

Решение:

1) Рассчитаем массу раствора соляной кислоты:

m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) ∙ ρ(р-ра HCl) = 83 мл ∙ 1,1 г/мл = 91,3 г

Далее рассчитаем массу чистого хлороводорода, входящего в состав кислоты:

m(HCl) = m(р-ра HCl) ∙ w(HCl)/100% = 91,3 г ∙ 20%/100% = 18,26 г

2) Рассчитаем количество вещества хлороводорода:

n(HCl) = m(HCl)/M(HCl) = 18,26 г/36,5 г/моль = 0,5 моль;

3) Запишем уравнение реакции сульфида железа (II) с соляной кислотой:

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑

4) Исходя из уравнения реакции следует, что количество прореагировавшей соляной кислоты с количеством выделившегося сероводорода связано соотношением:

n(HCl)/n(H₂S) = 2/1, где 2 и 1 — коэффициенты перед HCl и и H₂S соответственно

Следовательно:

n(H₂S) = n(HCl)/2 = 0,5/2 = 0,25 моль

5) Объем любого газа, находящегося при нормальных условиях, можно рассчитать по формуле V(газа) = V_m ∙ n(газа), тогда:

V(H₂S) = V_m ∙ n(H₂S) = 22,4 л/моль ∙ 0,25 моль = 5,6 л

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