Как составить стехиометрическую схему - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Химия. 9 класс. Решение задач с использованием стехиометрических схем

Встречаются задачи, в которых описаны процессы, протекающие в несколько стадий. В таких случаях для расчетов требуется записать несколько уравнений реакций. Использование закона стехиометрии позволяет при решении таких задач не производить расчеты для промежуточных стадий.

Задача 1. Вычислите массу серного колчедана, необходимого для получения 100%-й серной кислоты массой 1 кг.

Дано: Решение

m(H2SO4)=1кг Получение серной кислоты из FeS2 протекает в 3 стадии:

Найти: 1) 4FeS2 + 11O2=2Fe2O3 +8SO2

M(FeS2) 2) 8SO2 + 4O2 = 8SO2

3) 8SO2 + 8H2O = 8H2SO4

Для решения этой задачи достаточно знать отношение количества исходного вещества FeS2 к количеству вещества конечного продукта H2SO4. Получение серной кислоты можно представить в виде стехиометрической схемы, и все расчеты проводить по этой схеме. 1.Записываем формулы исходного и конечного веществ:

FeS2 -> H2SO4

2. Сравниваем количество вещества атомов серы: число атомов серы в молекуле серной кислоты в 2 раза меньше, чем в серном колчедане, поэтому:

FeS2 -> 2H2SO4

Следовательно, из 1 моль колчедана образуется 2 моль серной кислоты.

3. Находим количество вещества серной кислоты:

n (H2S04)= m/M= 1000г/98г/моль= 10,2 моль

4.Определяем количество вещества FeS2

X моль 10.2 моль

FeS2 -> 2H2SO4

1моль 2 моль

n (FeS2)= n(H2S04)/2= 10.2/2=5.1моль

5. Определяем массу серного колчедана:

M(FeS2)=5.1*120г/моль= 612Г Ответ: 612г

Задача 2. Вычислите массу раствора с массовой долей серной кислоты 70%, который можно получить из200кг пирита, содержащего FeS2 и посторонние примеси. Массовая доля примесей в пирите составляет 10%, а выход серной кислоты – 80%.

Дано: Решение:

m(FeS2)=200кг 1.5моль xмоль

w (H2SO4)= 70% FeS2 –🡪2 H2SO4

wприм.= 10% 1 моль 2 моль

mпракт./m теор( H2SO4 )= 80% 1. m(чист) FeS2=0.9*200=180кг

Найти m(р-р) H2SO4 2. n(FeS2)= 180/120=1.5моль

3. n(H2SO4)= 1.5*2=3 моль

4. m(H2SO4)=3*98=294кг

5.m(практ) H2SO4)=294*0.8=235.2кг

6. m р/р H2SO4= 235.2кг/0/7=336кг

Ответ: 336кг

Задача 3. Какое количество ( в молях) и сколько (в граммах) получится каждого продукта при проведении следующих превращений: бензол ->хлорбензол ->фенол, если бензол был взят массой 156г?

Дано: Решение:

m( C6H6)=156г C6H6 -> C6H5Cl-> C6H5OH

Найти n(C6H6), m(C6H6), n(C6H6)=n(C6H5Cl)=n(C6H5OH)=156/78= 2моль

n(C6H5Cl), m(C6H5Cl), m(C6H5Cl)= 2*112.5= 225г

n(C6H5OH), m ((C6H5OH) m(C6H5OH)= 2*94= 188г

Ответ: 225г; 188г

Задачи для самостоятельного решения

В результате превращений P -> P2O5->H3PO4->CaHPO4 ->Ca3(PO4)2 получили 62 г фосфата кальция. Рассчитайте объем кислорода (н.у.) и массу фосфора, вступивших в реакцию. (11.2л О2; 12.4г Р)
Какое количество вещества (в молях) и сколько (в граммах) получится каждого продукта при проведении следующих превращений: хлорметан ->метанол-> метановая кислота, если хлорметан был взят массой 202г? ( 4 моль; 184г)

Источник

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Вычисление количества одного из участвующих в реакции веществ по количеству другого обычно производится по уравнениям реакций. Но эти вычисления становятся затруднительными, когда приходится иметь дело с большинством производственных химических процессов, в которых участвует ряд последовательно идущих химических реакций. Предположим, что нужно вычислить количество дву-сернистого железа FeS* которое требуется для произволстад заданного количества серной кислоты.

Если пользоваться для этого химическими уравнениями, то рэсчет пришлось бы вести через ряд промежуточных расчетов в соответствии с отдельными стадиями производства. Это повлекло бы за собой усложнение вычислений. Между тем такое усложнение не является необходимостью. В самом деле, для определения количества одного вещества по количеству другого нужно только знать отношение числа молекул исходного вещества и конечного продукта производственного процесса.

Это может быть найдено сравнением состава того и другого вещества, выраженного химическими формулами. Сравнивая формулы двусернистого железа FeS| и серной кислоты H3SO4, мы видим, что, каков бы ни был процесс превращения двусернистого железа в серную кислоту, из каждой молекулы исходного вещества будет получаться две молекулы серной кислоты HfSOj, что может быть кратко записано в ввде стехиометрической схемы: –

Для вычислений стехиометрические схемы используются так же, как и химические уравнения. В соответствии с этим-стехиометрическое отношение, по которому производится вычисление количества серной кислоты по количеству двусернистого железа, выражается следующим образом: Само собой разумеется, что стехиометрические схемы можно составлять только в том случае, когда известно, что элемент, по которому производится составление ее, целиком переходит из исходного вещества в конечное.

Подводя итоги изложенному о методике вычисления количества одного из участвующих в реакции веществ по количеству другого из них, можно его выразить следующими положениями: 1. Вычисление количества одного из участвующих в реакции веществ по количеству другого производится по химическому уравнению или стехиометрической схеме. ВЫЧИСЛЕНИЯ ПО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМ СХЕМАМ 2. Отправным действием при этих вычислениях является составление стехиометрического отношения искомой величины к известной.

По этому отношению вычисление искомой величины может производиться двумя методами: а) умножением известной величины на найденное стехио-меггрическое отношение.

При массовых стандартных вы- числениях умножением известной величины на стехнеметрический множитель; б) составлением геометрической пропорции, по которой производится вычисление искомой величины как неизвестного члена пропорции. Все это относится к тем случаям, когда имеют дело с химически чистыми веществами. На практике этого нет. Поэтому практические вычисления осложняются наложением на них других отношений.

Рассмотрим примеры важнейших типов подобных комбинированных вычислений. Пример 1. Сколько требуется фосфорита, содержащего, для получения 1000 т двойного суперфосфата, содержащего Решение. Составляем стехиометрическую схему, выражающую отношение числа молекул tРасчет ведем по числу атомов фосфора: Находим стехиометрическое отношение Определяем массу Ca(HaPOJ,, содержащегося в 1000 т суперфосфата: такого,).

Вычисляем массу фосфата кальции, требуемого для по-лучения 9 Находим количество фосфорита, содержащего вычисленное количество фосфата. Так как фосфат кальция в фосфорите составляет только часть, а именно 80% = 0,8, то для определения количества фосфорита надо количество фосфата разделить на дробь, выражающую эту часть: Пример 2. На получение 1,000 т извести, содержащей 85% окиси кальция СаО, израсходовано 1,700 /л известняка, содержащего 94 % карбоната кальция СаСОа.

Вычислить процент выхода продукта. ВЫЧИСЛЕНИЯ ПО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМ СХЕМАМ Решение. Составляем уравнение реакции: Составляем по нему стехнеметрическое отношение масс WCaCO, Вычисляем массу СаО, содержащейся в 1 т извести: Шсао Определяем количество карбоната кальция, требуемое для получения тсгсо. Находим количество известняка, соответствующее этому количеству Навестим в Вычисляем процент выхода, т. е. отношение теоретически требуемого количества известняка к фактически истраченному количеству, выраженному в процентах: процент выхода » Пример 3.

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Сколько требуется железного колчедана, содержащего 84% FeSf, для получения 1000 т 70-процент-ного раствора серной кислоты H|S04, считая, что потери в производстве составляют 7%? Решение. Определяем количество серной кислоты -процентного раствора: Находим стехиометрическое отношение масс двусернис-того железа FeS, и серной кислоты Н£04 по стехиометри-ческой схеме: Вычисляем массу двусернистого железа FeS* требуемого для получения 700 т серной кислоты:

Находим фактически расходуемое количество FeSa, учитывая потери в производстве (7%), что равноценно полезно используемому количеству FeS* равному 93%: Учитывая, что в колчедане содержится 8, вычисляем количество колчедана: ВЫЧИСЛЕНИЯ ПО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМ СХЕМАМ Пример 4. Для определения содержания сероуглерода CSa в техническом сероуглероде 0,422 г его были сожжены. Полученная в результате реакции двуокись серы была окислена н превращена в серную кислоту, которая с хлоридом бария дала осадок сульфата бария BaS04.

Масса его оказалась равной 2,334 г. Вычислить содержание сероуглерода CSj в анализированном техническом сероуглероде. Решение. По количеству полученного сульфата бария определяем количество серной кислоты: По этому уравнению выводим стехиометрическое отношение масс серной кислоты и сульфата бария: тндю4 Определяем количество серной кислоты: По количеству серной кислоты вычисляем количество сероуглерода. Стехиометрическая схема: Стехиометрическое отношение масс Отсюда Находим, сколько процентов CS, содержится в исследованном образце технического сероуглерода: процент Пример 5.

Один из известняков, имевший следующий состав: влаги — 0,6%, подвергся обжигу. Потеря массы при обжиге составила 38%. Вычислить теоретическую потерю массы и процент выхода. Особенность этой задачи заключается в том, что абсолютная величина массы компонентов смеси не указана. Однако для данного расчета это не имеет значения.

Предположим, что масса одного

из компонентов смеси составляла по отношению ко всей смеси 30%, а потеряна половина массы этого компонента, то по отношению к массе всей смеси это будет составлять 30% «0,5 = 15%. Подобным образом может быть вычислена потеря массы каждого компонента, выраженная в процентах по отношению к массе всей смеси. Решение. Вычисляем потерю массы вследствие разложения карбоната СаСО*

Стехиометрическое отношение масс Процент потери массы Вычисляем потерю массы вследствие разложения Стехиометрическое отношение масс Процент потери массы Прибавляя сюда потерю вследствие улетучивания влаги, находим общую потерю массы: Фактическая потеря меньше возможной теоретической потери. Отношение фактической потери массы к теорети- чески возможной, выраженное в процентах, показывает процент выхода: процент выхода Пример 6.

Четыреххлористый углерод СС14 получают хлорированием метана СН«. Какой объем (н. у.) природного газа, содержащего 95% метана, требуется для производства 10 т четыреххлористого углерода, считая выход 98,5%? Решение. Уравнение реакции хлорирования метана; Находим стбхиометрическое отношение объема метана и массы четыреххлористого углерода:/тмоль Вычисляем объем метана: ВЫЧИСЛЕНИЯ ПО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМ СХЕМАМ Определяем объем прилюдного газа.

Так как в природном газе содержалось 95% метана =0,95, то а с учетом производственных потерь: Пример 7. Какому количеству окиси калия К*0 соответствует 1 м калийного удобрения, содержащего 75% хлорида калия? Решение. Вычисляем, сколько хлорида калия КС1 содержится в 1 т удобрения: Составляем стехиометрическую схему: Находим стехиометр ическое отношение масс окиси калия и хлорида калия: , Вычисляем массу окисп калия: Пример 8.

Один из видов суперфосфата содержит 40% соли CafHaPOJ,. Какое количество его надо взять, чтобы в нем содержалась 1 т пятиокиси фосфора РаОБ? Решение. По схеме Са (Н аР04) з-*Ра06 выводим стехио-метрнческое отношение масс Ca(H,POj)2 н Р»Об: Находим массу однозамещенного фосфата кальция, содержащего 1,000 т Р405: Вычисляем количество суперфосфата, содержащее вычисленное количество соли Ca(H2POJ2. Содержание соли CatHgPOj! равнялось 40% = 0,40, поэтому

Источник

Пример 5. Какая частица является химическим эквивалентом гидроксида цинка в его реакции с избытком хлороводородной кислоты?

а)	1	б)	1	в)	1	г)	1
2	3	4	6

Решение: При взаимодействии Zn(OH)2 с избытком HCl происходит полная нейтрализация основания: Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl2 + 2H2O

При этом каждый из 2 – х гидроксид – ионов основания взаимодействует с одним катионом водорода, поэтому эквивалентом гидроксида цинка является условная частица, равная 1/2 молекулы Zn(OH)2 .

Ответ: «а».

2.2 Стехиометрические законы химии

Стехиометрия – это раздел химии, в котором изучают количественный состав веществ и количественные изменения, происходящие с ними при химических реакциях. В стехиометрии используют термины:

стехиометрические расчеты, количества, коэффициенты, индексы. В основе стехиометрии лежат фундаментальные количественные законы химии,

которые часто называют стехиометрическими: сохранения массы вещества,

кратных отношений, постоянства состава вещества и др.

Закон сохранения массы вещества (Ломоносов М.В. 1748, 1756,

Лавуазье А., 1777): Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате реакции.

На основании этого закона производят различные расчеты по уравнениям реакций в химическом производстве и в лабораторной практике.

Закон постоянства состава вещества (Ж.Пруст, 1808 г): Каждое химическое соединение имеет постоянный качественный и количественный состав, независимо от способа его получения.

Вещества с молекулярной структурой состоят из одинаковых молекул,

поэтому и состав таких веществ постоянен. На основании этого закона ведутся расчеты по химическим формулам веществ.

Закон эквивалентов (И.В. Рихтер, 1792г). Массы взаимодействующих веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

m(2)m(1) = M(fM(f(2)(1) ,

где m (1) и m (2) – массы реагирующих веществ

M (f(1) и M (f(2) – молярные массы их эквивалентов

Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803): Если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массы одного из элементов, приходящиеся в этих соединениях на одну и ту же массу другого,

относятся между собой как небольшие целые числа.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ

I. Расчеты по уравнениям реакций

Вычисление количества продукта по известному количеству

реагента Пример 1. Сколько молей фосфата кальция образуется при взаимодействии

6 моль CaCl2	с избытком K3PO4?
а) 2	б) 4	в) 6			г) 8
Решение: Составим уравнение реакции:
6 моль ——————-	Х моль
3CaCl2 + 2K3PO4 = Ca3(PO4)2 ↓+ 6 KCl
3 моль ——————–	1 моль	Х=	6 1	= 2 моль
3

Ответ: «а»

Вычисление массы продукта реакции при условии,

что одно из исходных веществ взято в избытке

Пример 2. Определите массу осадка, образовавшегося при добавлении к раствору хлорида калия, содержащего 7,45 г KCl раствора нитрата серебра,

содержащего 8,5 г AgNO3.

Дано:		Решение

m (KCl) = 7,45 г		Расчеты по уравнениям реакции ведут по тому
m (AgNO3	) = 8,5 г			веществу , которое в недостатке (расходуется
m(AgCl) – ?		полностью).
M(KCl) = 75,5 г/моль		1. Выясним, какой из реагентов взят в недостатке.
M(AgNO3) = 170 г/моль		=	m	;	(KCl) =	m(KCl )	=		7,45	= 0,1 моль

					M			M(KCl )	74,5
				( AgNO3) =	m(AgNO 3 )	8,5
M(AgCl) = 143,5 г/моль			=		= 0,05 моль
M(AgNO 3 )	170
				AgNO3 + KCl = AgCl↓ + KNO3

В соответствии с уравнением реакции 1 моль AgNO3 взаимодействует с 1

моль KCl. Следовательно, в недостатке AgNO3 (0,05 моль), а KCl – 0,1 моль.

2.	Расчет осадка произведем по AgNO3 (в недостатке):
1	моль AgNO3	образует	1 моль AgCl
0,05 моль ————————–Х	Х= 0,05 моль.
3. m = ∙M;	m(AgCl) = 0,05 ∙ 143,5 = 7,175 г
Ответ: 7,175 г AgCl

Вычисление массы продукта реакции, если известна масса исходного вещества с определенным содержанием примесей

Пример 3. Какая масса сульфата железа(II) образуется при взаимодействии

40 г железа с массовой долей примесей 5% с избытком серной кислотой ?

Дано: Решение

m (Fe) = 40 г

1. Найти массу чистого железа:

%(примесей) = 5%	40 г (Fe) ————–	100%

m (FeSO4) = ?	x———————	5%
		M (Fe) = 56 г/моль
		M (FeSO4) =	152 г/моль
		х =	40 5%	= 2 г

		100%
		2. m (Fe чистого) = 40 г – 2 г = 38 г.
		3. 38 г —————	х г
			Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
			56 г ————–	152 г

Х = 38г 152 = 103 г 56

Ответ: 103 г FeSO4

Вычисление выхода химической реакции

Пример 4. Из 140 т жженой извести получили 182 т гашеной извести,

сколько процентов это составляет от теоретически возможного?

Дано:	Решение
m (CaO) = 140 т
1. Найдем теоретически возможный выход продукта:
m (Ca(OH)2	) = 182 т		CaO+ Н2О → Ca(OH)2
выхода продукта = ?	56 т (CaO) дает	74 т Ca(OH)2
M (CaO) = 56 г/моль	140 т	——————-			Х
M (Ca(OH)2)= 74 г/моль	Х =	140т 74т	= 185 т Ca(OH)2 (теоретический выход)

						56т
			2. Найдем массовую долю выхода продукта:
			185	т Ca(OH)2 ———–	100%
			182	т ——————-	Х %,
			Х =	182т 100%	= 98,38%
Ответ: = 98,38 %.	185т

II. Расчеты по химическим формулам

Расчет массовой доли химического элемента в соединении

Массовая доля – безразмерная физическая величина, характеризующая содержание компонента в системе, например, в соединении, в растворе и т.д.

Она может быть выражена в долях единицы или в процентах:

(x)	m(x)	;	%(x)	m(x)	100%

m(соединения )	m(соединения )

Пример 5. Вычислите массовую долю азота (в%) в аммиачной селитре

NH4NO3.
Дано:				Решение
NH4NO3	__			Из химической формулы видно, что 1 моль NH4NO3

% (N) = ?				содержит 2 моль атомов азота, следовательно,
M (N) = 14 г/моль		массовую	долю азота можно вычислить по формуле:
						2M(N)
M (NH4NO3)=80 г/моль		%(N)					100% ;
M(NH 4 NO3 )
					%(N)	2 14	100% 35%

						80
Необходимо знать, что данная формула вытекает из пропорции:
80г (NH4NO3) —————–100%
14∙ 2 (N) ————————–х %		х =	14 2	100% 35%

						80
Ответ: 35%

Пример 6. Вычислите массовую долю калия (в %) в пересчете на К2О в хлориде калия.

Дано: KCl		Решение


% ( К2О) = ?		Содержание питательных элементов в удобрениях
M (KCl) = 74,5 г/моль		выражают в процентах N, P2O5 и K2O.
M (K2O) = 94 г/моль		Пересчеты из KCl в K2O и обратно производят

по общим правилам расчетов в химии.

Составим стехиометрическую схему:

	K2O	→ 2 KCl
, моль	1	2
М, г/моль	94	74,5
m, г	94	149

Из этой схемы видно, что одинаковое число атомов калия содержится в 1

моль K2O и 2 моль KCl.

I способ решения задачи. (по пропорции)

149	г (KCl) отвечает по содержанию калия 94 г (K2O)
100	г ————————————————х, г
х =	94 100	63,1%

	149
				II способ решения задачи. (по формуле)
% ( К2О) =	M(K 2 O)	% ( К2О) =	94г
	100% ;			63,1%
2M(KCl )	2 74,5

Ответ: 100 г хлорида калия содержат (точнее отвечают) 63% калия, (в

пересчете на К2О).

Определение массы химического элемента в известной массе вещества

Пример 7. Сколько граммов серы содержится в 100 г CuSO4?
а) 10	б) 20	в) 30	г) 40
Дано:		Решение

m (CuSO4	) = 100 г		160 г (CuSO4) содержат 32 г (S)
m (S) = ?		100 г ————-Х
M (S ) = 32 г/моль		Х =	100 32	20г

			160
M (CuSO4) = 160 г/моль
Ответ: «б»

Нахождение простейшей и молекулярной формулы вещества по массовым долям элементов и молекулярной массе

Пример 8. Вещество, массой 1,3 г состоит из углерода (1,2 г) и водорода (0,1 г). Вывести молекулярную формулу органического вещества, если его

относительная молекулярная масса равна 78.
Дано:	Решение:
m (C) = 1,2 г	1) Приняв число атомов углерода в данном веществе
m (H) = 0,1 г	за х, а число атомов водорода за у, составим формулу
M (CxPy) = 78 г /моль	вещества (СХРУ) и пропорцию:
CxPy = ?	х : у =	m(C)	:	m(H)	=	1,2	:	0,1	0,1: 0,1 1:1
M(C)	M(H)		1
			12

Следовательно, простейшая формула вещества CH, а Mr (CH) = 12+1 = 13. Значение молекулярной органического вещества 78, то есть в шесть раз больше молекулярной массы соответствующей простейшей формулы (13), поэтому молекулярная формула – С6Н6.

Ответ: Формула вещества С6Н6

Расчеты на закон эквивалентов Пример 9. При сгорании двухвалентного металла массой 4 г образуется 10 г

оксида металла. Вычислить молярную массу эквивалента металла и его

атомную массу. Назовите металл.

Дано:

Решение:

m (MeО) = 10 г

Математическое выражение закона эквивалентов

m (Me) = 4 г

m(1)

M(f (1)

Отсюда: M (f(Me) =

m(Me) M(f (0)

m(2)

M(f (2)

m(0)

В (Ме) = 2

1) M (f(O) = M (

O ) = 16 ∙

= 8 г/моль

________________

2) m (Me) = m (MeO) – m (Me) = 10 – 4 = 6 г

M (f (Me) – ?

Ar (Me) – ?

3) M (f(Me) =

4г 8г / моль

5,3г / моль

6г

4) M (f (Me) = M (

X )

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Методический материал по теме:
«Решение задач с использованием
стехиометрических схем»
П р и м е р 1. Вычислите массу серного колчедана, требуемого для
получения 100%ной кислоты массой 1 кг.
Решение. Получение серной кислоты из FeS2 протекает в три стадии:
1. 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2,
2. 8SO2 + 4O2
8SO3,
3. 8SO3 + 8H2O = 8H2SO4.
Для решения данной задачи достаточно знать отношение количества
исходного вещества (FeS2) к количеству конечного продукта (H2SO4).
Следовательно, расчеты промежуточных стадий не нужны, и получение
серной кислоты можно представить в виде стехиометрической
схемы:
10,2 моль
х моль
FeS2  2H2SO4
1 моль
2 моль
SOH(m
4
SOH(M
2
)
)

1000
98
Находим ν (H2SO4) =
Из стехиометрической схемы следует:
ν (FeS2) : ν (H2SO4) = 1 : 2 
4
2
= 10,2 (моль).

SOH(
)
4
2
2

2,10
2
ν (FeS2) =
= 5,1 (моль).
Определяем массу серного колчедана:
m (FeS2) = ν (FeS2) ∙ M (FeS2) = 5,1 ∙ 120 = 612 г, или 0,612 кг.
П р и м е р  2. Какую массу ледяной уксусной кислоты можно получить из
карбида кальция массой 100 кг с массовой долей примесей 4 %?
Решение. Получение уксусной кислоты из карбида кальция состоит из трех
стадий:
1. CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
2. CH
≡
CH + HOH
CH3–CHO
1
3. CH3–CHO + 2
Стехиометрическая схема получения уксусной кислоты:
CH3COOH
O2 х моль
1 моль
1,5 моль
CaC2  CH3 – COOH
1 моль
Массовая доля чистого карбида кальция составляет:
 (CaC2) = 100 % – 4 % = 96 %, или 0,96.
Масса чистого CaC2 равна:
m (CaC2) = 100 ∙ 0,96 = 96 (кг).
96
/кг
кг
моль
64
= 1,5 моль.
Находим ν (CaC2) =
Находим массу уксусной кислоты.
Из стехиометрической схемы следует:
ν (CaC2) = ν (CH3COOH) = 1,5 моль  m (CH3COOH) =  1,5 ∙ 60 = 90 (кг).
Реши самостоятельно:
1. Из 320 т серного колчедана, содержащего 45 % серы, было получено
405 т серной кислоты. Вычислите выход кислоты. (92 %.)
2. Вычислите массу серной кислоты, полученной при обжиге пирита
массой 15 кг с массовой долей примесей, равной 20 %. (19,6 кг.)
3. Цинковую обманку (ZnS) массой 97 г подвергли обжигу, получившийся
газ окислили, и продукт окисления растворили в 120 мл воды. Определите
массовую   долю   вещества   в   полученном растворе. (49 %.)
4. Сколько тонн 55%ной азотной кислоты получится из 1 т аммиака, если
выход продукта окисления в контактном аппарате достигает 98 %, а выход
кислоты – 94 %? (6,2 т.)
5. Сколько тонн аммиака нужно для получения 5 т 60%ной азотной
кислоты,   считая,   что  потери аммиака в производстве составляют 2,8 %?
(0,832 т.)
6. Из азота объемом 67,2 л и водорода объемом 224 л образовался аммиак
(н. у.). Используя этот аммиак, получили раствор объемом 400 мл с массовой
долей азотной кислоты 40 % и плотностью 1,25 г/мл. Определите выход
продукта реакции. (52,9 %.)
7. Аммиак объемом 7,84 л (н. у.) подвергли каталитическому окислению и
дальнейшему превращению в азотную кислоту. В результате получили раствор
массой 200 г. Считая выход HNO3 равным 40 %, определите массовую долю
ее в растворе. (4,41 %.)
8. Какую массу раствора с массовой долей серной кислоты 70 % можно
получить из пирита массой 200 кг, содержащего FeS2 и посторонние примеси?
Массовая доля примесей в пирите составляет 10 %, а выход серной кислоты –
80 %. (336 кг.) 9. Какую массу ацетальдегида можно получить из технического карбида
кальция массой 500 кг с массовой долей примесей 10,4 %, если выход
альдегида составляет 75 %? (232 кг.)
10. Какой объем природного газа (массовая доля метана составляет 90 %)
необходим для получения анилина массой 14,88 г при массовой доле выхода
80 %. (36 л.)
11. Определите объем раствора с массовой долей гидроксида натрия 10 % (
= 1,1 г/мл), который потребуется для нейтрализации аминоуксусной
кислоты,   полученной   из  карбида кальция массой 6,4 г. (36,36 мл.)

Источник

Загрузить PDF

В соответствии с законом сохранения массы, материя не может появиться или исчезнуть в ходе химической реакции, поэтому количество вещества на выходе реакции должно равняться количеству вступивших в нее реагентов. Это означает, что при химической реакции сохраняется число атомов каждого элемента. Стехиометрия является мерой участвующих в реакции химических элементов.^[1] При соответствующих расчетах учитывают массу реагентов и продуктов данной химической реакции. Нахождение стехиометрии наполовину состоит из математики, наполовину из химии, и при этом используется упомянутый выше принцип, согласно которому при химических реакциях материя никогда не исчезает и не возникает. При решении любой задачи по химии прежде всего следует сбалансировать химическое уравнение.

1
Запишите количество атомов, из которых состоит каждое соединение с обеих сторон уравнения. Количество атомов каждого участвующего в реакции элемента можно определить по уравнению химической реакции. Поскольку в ходе химической реакции материя никогда не возникает и не исчезает, уравнение реакции не сбалансировано, если количество (и вид) атомов по разные стороны уравнения не совпадает.
- Не забудьте умножить количество атомов на соответствующие коэффициенты и подстрочные символы, если они есть в уравнении.
- Рассмотрим в качестве примера реакцию H₂SO₄ + Fe —> Fe₂(SO₄)₃ + H₂.
- В данной реакции реагентами (левая часть уравнения) выступают 2 атома водорода H (H₂), 1 атом серы S, 4 атома кислорода O (O₄) и 1 атом железа Fe.
- К продуктам реакции (правая часть уравнения) относятся 2 атома водорода H (H₂), 3 атома серы S (S₃), 12 атомов кислорода O (O₁₂) и 2 атома железа Fe (Fe₂).
2
Добавьте коэффициент перед элементами, за исключением кислорода и водорода, чтобы сбалансировать обе стороны уравнения. Найдите наименьший общий знаменатель для всех элементов кроме кислорода и водорода (вы сбалансируете их позже), чтобы получить одинаковое число атомов с обеих сторон уравнения.
- Например, в случае железа (Fe) наименьший общий знаменатель для 2 и 1 равен 2. Поставьте 2 перед символом Fe в левой части уравнения, чтобы сбалансировать число атомов железа.
- Для серы (S) наименьший общий знаменатель для 3 и 1 равен 3. Поставьте коэффициент 3 перед H₂SO₄, чтобы сбалансировать количество атомов серы в левой и правой части.
- После этого уравнение примет следующий вид: 3 H₂SO₄ + 2 Fe —> Fe₂(SO₄)₃ + H₂.
3
Сбалансируйте количество атомов водорода и кислорода. Водород и кислород балансируются в последнюю очередь, поскольку они обычно входят в состав нескольких молекул с обеих сторон уравнения. Не забудьте на данном этапе пересчитать атомы, если вы добавили коэффициенты перед молекулами.
- В нашем примере мы добавили 3 перед H₂SO₄, и теперь у нас 6 атомов водорода слева и только 2 атома водорода в правой части уравнения. В то же время мы имеем 12 атомов кислорода слева и 12 атомов этого элемента справа, то есть кислород сбалансирован.
- Чтобы сбалансировать водород, можно добавить коэффициент 3 перед H₂.
- В результате сбалансированное уравнение выглядит следующим образом: 3 H₂SO₄ + 2 Fe —> Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.
4
Пересчитайте количество атомов с обеих сторон уравнения и убедитесь, что оно одинаково. После того как вы сбалансируете уравнение, желательно проверить, все ли правильно. Для этого еще раз сложите атомы каждого элемента по обе стороны уравнения и убедитесь, что их количество слева и справа одинаково.
- Проверим наше уравнение: 3 H₂SO₄ + 2 Fe —> Fe₂(SO₄)₃ + 3 H₂.
- Слева от стрелки стоят 6 H, 3 S, 12 O и 2 Fe.
- По правую сторону от стрелки стоят 2 Fe, 3 S, 12 O и 6 H.
- Таким образом, левая и правая части содержат одинаковое количество атомов каждого элемента, то есть уравнение сбалансировано.
Реклама

1
Рассчитайте молярную массу вещества, количество которого дано в граммах. Молярная масса — это масса (в граммах) одного моля химического соединения.^[2] С ее помощью можно легко перевести граммы в моли и наоборот.^[3] Чтобы рассчитать молярную массу, необходимо определить, сколько атомов каждого элемента содержится в молекуле данного вещества, и узнать атомную массу этих элементов.
- Определите количество атомов каждого элемента в молекуле вещества. Например, молекула глюкозы имеет вид C₆H₁₂O₆, то есть состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
- Определите атомную массу каждого элемента в граммах на моль (г/моль). Как правило, атомные массы указаны в периодической таблице химических элементов под символами соответствующих элементов в виде десятичного числа. Например, атомные массы входящих в молекулу глюкозы элементов составляют: углерод — 12,0107 г/моль, водород — 1,007 г/моль, кислород — 15,9994 г/моль.
- Умножьте атомную массу каждого элемента на количество атомов в молекуле. Углерод: 12,0107 x 6 = 72,0642 г/моль; водород: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; кислород: 15,9994 x 6 = 95,9964 г/моль.
- Сложите полученные произведения, и вы найдете молярную массу химического соединения: 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г/моль. Таким образом, один моль глюкозы весит 180,14 грамма.
2
Переведите граммы вещества в моли с помощью молярной массы. Используя молярную массу в качестве коэффициента пересчета, можно найти количество молей, которое соответствует определенной массе вещества в граммах. Поделите известное количество граммов (г) на молярную массу (г/моль).^[4]^[5] Простой способ проверить правильность вычислений заключается в том, чтобы убедиться, что единицы измерения (граммы) сокращаются и остаются одни моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 8,2 грамма хлороводорода (HCl).
- Атомная масса H равна 1,007, а Cl — 35,453. Таким образом, молярная масса вещества составляет 1,007 + 35,453 = 36,46 г/моль.
- Поделим количество граммов на молярную массу вещества и получим: 8,2 г / (36,46 г/моль) = 0,225 моля HCl.
3
Определите молярное соотношение реагентов. Чтобы определить выход продукта реакции, необходимо найти молярное соотношение. Эта величина показывает, в каком соотношении реагенты вступают в реакцию друг с другом, она определяется отношением коэффициентов перед веществами в сбалансированном уравнении реакции.^[6]
- Например, найдем молярное соотношение KClO₃ и O₂ в реакции 2 KClO₃ —> 2 KCl + 3 O₂.
- Сначала проверим, сбалансировано ли уравнение. Никогда не забывайте об этом шаге, иначе получится неправильное соотношение. В данном случае с обеих сторон уравнения содержится равное количество атомов каждого элемента, то есть уравнение реакции сбалансировано.
- Отношение KClO₃ к O₂ составляет 2/3. Если не менять местами рассматриваемые вещества в ходе решения, неважно, какое из двух чисел стоит в числителе, а какое в знаменателе.^[7]
4
Решите пропорцию с молярным соотношением, чтобы найти количество молей второго реагента. Чтобы вычислить число молей продуктов реакции или реагентов, следует использовать молярное соотношение.^[8] В задачах обычно требуется найти необходимое для реакции количество молей исходного вещества или число молей продукта реакции по известной массе реагента.
- Рассмотрим в качестве примера реакцию N₂ + 3 H₂ —> 2 NH₃ и определим, сколько молей NH₃ получится из 3,00 граммов N₂ и достаточного количества H₂.
- В данном случае достаточное количество H₂ означает, что при решении задачи количество водорода можно не учитывать, так как его хватает для того, чтобы прореагировал весь азот.
- Сначала переведем данное в граммах количество N₂ в моли. Атомная масса азота составляет 14,0067 г/моль, поэтому молярная масса N₂ равна 28,0134 г/моль. Поделим массу на молярную массу и получим 3,00 г/28,0134 г/моль = 0,107 моль.
- Запишем соотношение веществ в уравнении: NH₃: N₂ = x/0,107 моль.
- Приравняем эту дробь к молярному соотношению NH₃ и N₂, которое составляет 2:1. x/0,107 моль = 2/1; (2 x 0,107) = 1x = 0,214 моль.
5
Переведите моли обратно в граммы, используя молярные массы веществ. В этом случае вновь следует использовать молярную массу, но на этот раз на нее необходимо умножить, чтобы перевести моли обратно в граммы. Используйте молярные массы соответствующих веществ.
- Молярная масса NH₃ равна 17,028 г/моль. Таким образом, получаем: 0,214 моль x (17,028 г/моль) = 3,647 грамма NH₃.
Реклама

1
Узнайте, протекает ли реакция при стандартных условиях (температуре и давлении). При стандартных условиях 1 моль идеального газа занимает объем 22,414 литра (л).^[9] Стандартная температура составляет 273,15 кельвина (K), а стандартное давление равно 1 атмосфере (атм).^[10]
- Обычно подразумевается, что реакция протекает при нормальных условиях, то есть при 1 атм и 273 K.
2
Используйте множитель 22,414 л/моль, чтобы перевести литры газа в моли. Если реакция протекает при нормальных условиях, количество молей газа можно найти с помощью коэффициента 22,414 л/моль.^[11] Поделите объем газа в литрах на данный коэффициент, чтобы определить число молей.
- Например, если дано 3,2 литра азота N₂, находим: 3,2 л/22,414 л/моль = 0,143 моль.
3
Используйте уравнение состояния идеального газа, чтобы перевести литры в моли в том случае, если реакция протекает не при нормальных условиях. Если в условии задачи указано, что реакция протекает не при нормальных условиях, для определения количества молей газа следует использовать уравнение состояния идеального газа PV = nRT,^[12] где P — давление в атмосферах, V — объем в литрах, n — количество молей, Т — температура в кельвинах, R — универсальная газовая постоянная, равная 0,0821 л-атм/моль-градус.^[13]
- Данное уравнение можно переписать так, чтобы выразить количество молей через остальные величины: n = RT/PV.
- Единицы измерения универсальной газовой постоянной сокращаются с единицами измерения других величин, в результате остаются моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 2,4 литрах O₂ при 300 К и 1,5 атм. Подставляя данные значения в формулу, получаем: n = (0,0821 x 300)/(1,5 x 2,4) = 24,63/3,6 = 6,842 моля O₂.
Реклама

1
Вычислите плотность жидкости. Иногда в химических уравнениях указан объем жидкого реагента и требуется найти необходимое для реакции количество граммов или молей. Чтобы перевести объем в граммы, необходимо знать плотность жидкости. Плотность равна массе, поделенной на объем.^[14]
- Если в условии задачи не указана плотность, ее можно найти в справочниках или интернете.
2
Переведите объем в миллилитры (мл). Чтобы перевести объем жидкости в массу (г), необходимо знать плотность жидкости. Плотность выражается в граммах на миллилитр (г/мл), поэтому объем жидкости следует перевести в миллилитры.
- Определите данный объем. Предположим, в условии задачи сказано, что имеется 1 литр H₂O. Чтобы перевести объем в миллилитры, просто умножьте эту величину на 1000. В одном литре содержится 1000 миллилитров.
3
Умножьте объем на плотность. При умножении объема (мл) на плотность (г/мл) жидкости миллилитры сократятся, и останутся граммы вещества.^[15]
- Например, плотность H₂O составляет около 1,0 г/мл.^[16]
4
Вычислите молярную массу реагента. Молярная масса показывает, сколько граммов (г) весит один моль вещества. Она позволяет легко перевести граммы в моли и обратно. Чтобы найти молярную массу, необходимо определить, сколько молекул того или иного элемента содержится в соединении, а также атомную массу каждого элемента.
- Определите количество атомов каждого элемента в соединении. Например, молекула глюкозы имеет вид C₆H₁₂O₆, то есть содержит 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода.
- Определите атомную массу каждого элемента в граммах на моль (г/моль). Входящие в молекулу глюкозы элементы имеют следующие атомные массы: углерод — 12,0107 г/моль, водород — 1,007 г/моль, кислород — 15,9994 г/моль.
- Умножьте атомную массу каждого элемента на число атомов этого элемента в молекуле. Углерод: 12,0107 x 6 = 72,0642 г/моль; водород: 1,007 x 12 = 12,084 г/моль; кислород: 15,9994 x 6 = 95,9964 г/моль.
- Сложите полученные значения, чтобы найти молярную массу соединения: 72,0642 + 12,084 + 95,9964 = 180,1446 г/моль. Таким образом, один моль глюкозы весит 180,14 грамма.
5
Переведите граммы вещества в моли с помощью молярной массы. Используя молярную массу в качестве коэффициента пересчета, по известной массе вещества в граммах можно найти количество молей. Просто поделите количество граммов (г) на молярную массу (г/моль).^[17]^[18] Чтобы проверить, все ли правильно, убедитесь, что граммы сокращаются и остаются одни моли.
- Например, найдем, сколько молей содержится в 8,2 грамма хлороводорода (HCl).
- Атомная масса H равна 1,007, а атомная масса Cl составляет 35,453. Отсюда находим молярную массу соединения: 1,007 + 35,453 = 36,46 г/моль.
- Поделим количество граммов вещества на его молярную массу и получим число молей: 8,2 г / (36,46 г/моль) = 0,225 моля HCl.
Реклама