Решение типовых задач по химии

Оглавление

  1. Введение
  2. Вычисление массу определённого количества вещества
  3. Вычисление массовой доли растворенного вещества
  4. Расчет массы вещества в растворе по его массовой доле
  5. Определение выхода продукта реакции в % от теоретически возможного
  6. Расчет массы продукта по известной массе реагента, содержащего определённую долю примесей
  7. Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта реакции
  8. Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке
  9. Расчёты по термохимическим уравнениям реакций
  10. Составление термохимического уравнения
  11. Расчет объёмов газов по химическим уравнениям
  12. Определение объема газообразного продукта по известной массе реагента, содержащего примеси
  13. Расчет состава смеси по уравнению химической реакции

Введение

Решение школьных задач по химии может представлять некоторые трудности для школьников, поэтому мы выкладываем ряд примеров решений основный типов задач школьной химии с подробным разбором.

Для решения задач по химии необходимо знать ряд формул, указанных в таблице ниже. грамотно пользуясь этим нехитрым набором можно решить практически любую задачу из курса химии.

Расчеты количества вещества Расчеты доли Расчеты выхода продукта реакции
ν=m/M,

ν=V/VM,

ν=N/NA,

ν=Q/F,

ν=PV/RT

 ω=mч/mоб,

φ=Vч/Vоб,

χ=νч/νоб

 η = mпр./mтеор.,

η = Vпр./Vтеор.,

η = νпр./νтеор.
ν — количество вещества (моль);

νч — количество вещества частное (моль);

νоб — количество вещества общее (моль);

m — масса (г);

mч — масса частная (г);

mоб — масса общая (г);

V — объём (л);

VМ — объем 1 моль (л);

Vч — объём частный (л);

Vоб — объем общий (л);

N — количество частиц (атомов, молекул, ионов);

NA — число Авогадро (количество частиц в 1 моль вещества) NA =6,02×1023;

Q — количество электричества (Кл);

F — постоянная Фарадея (F » 96500 Кл);

Р — давление (Па) (1атм »105 Па);

R — универсальная газовая постоянная R » 8,31 Дж/(моль×К);

Т — абсолютная температура (К);

ω —  массовая доля;

φ — объёмная доля;

χ — мольная доля;

η — выход продукта реакции;

mпр., Vпр., νпр. — масса, объём, количество вещества практические;

mтеор.,Vтеор., νтеор. — масса, объем, количество вещества теоретические.

Вычисление массы определённого количества вещества

Задание:

Определить массу 5 моль воды (Н2О).

Решение:

  1. Рассчитать  молярную массу вещества, используя периодическую таблицу Д. И. Менделеева. Массы всех атомов округлять до единиц, хлора — до 35,5.
    M(H2O)=2×1+16=18 г/моль
  2. Найти массу воды по формуле:
    m = ν×M(H2O)= 5 моль × 18 г/моль = 90 г
  3. Записать ответ:
    Ответ: масса 5 моль воды равна 90 г

Вычисление массовой доли растворенного вещества

Задание:

Вычислить массовую долю соли (NaCl) в растворе, полученном при растворении в 475 г воды 25 г соли.

Решение:

  1. Записать формулу для нахождения массовой доли:
    ω(%) = (mв-ва/mр-ра)×100%
  2. Найти массу раствора.
    mр-ра= m(H2O) + m(NaCl) = 475 + 25 = 500 г
  3. Вычислить массовую долю, подставив значения в формулу.
    ω(NaCl) = (mв-ва/mр-ра)×100% = (25/500)×100%=5%
  4. Записать ответ.
    Ответ: массовая доля NaCl составляет 5%

 

Расчет массы вещества в растворе по его массовой доле

Задание:

Сколько  граммов сахара и воды необходимо взять для получения 200 г 5 % раствора?

Решение:

  1. Записать формулу для определения массовой доли растворённого вещества.
    ω=mв-ва/mр-ра → mв-ва = mр-ра×ω
  2. Вычислить массу соли.
    mв-ва (соли) = 200×0,05=10 г
  3. Определить массу воды.
    m(H2O) = m(р-ра) — m(соли) = 200 — 10 = 190 г
  4. Записать ответ.
    Ответ: необходимо взять 10 г сахара и 190 г воды

Определение выхода продукта реакции в % от теоретически возможного

Задание:

Вычислить выход нитрата аммония (NH4NO3) в % от теоретически возможного, если при пропускании 85 г аммиака (NH3) в раствор азотной кислоты (HNO3), было получено 380 г удобрения.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции и расставить коэффициенты
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
  2. Данные из условия задачи записать над уравнением реакции.
    m = 85 г       mпр. = 380 г
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
  3. Под формулами веществ рассчитать количество вещества согласно коэффициентам как произведение количества вещества на молярную массу вещества:
    m = 85 г       mпр. = 380 г
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
    1 моль        1 моль
    m = 1×17 г       m = 1×80 г
  4. Практически полученная масса нитрата аммония известна (380 г). С целью определения теоретической массы нитрата аммония составить пропорцию
    85/17=х/380
  5. Решить уравнение, определить х.
    х=400 г теоретическая масса нитрата аммония
  6. Определить выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножить на 100%
    η=mпр./mтеор.=(380/400)×100%=95%
  7. Записать ответ.
    Ответ: выход нитрата аммония составил 95%.

 

Расчет массы продукта по известной массе реагента, содержащего определённую долю примесей

Задание:

Вычислить массу оксида кальция (СаО), получившегося при обжиге 300 г известняка (СаСО3), содержащего 10 % примесей.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, поставить коэффициенты.
    СаСО3 = СаО + СО2
  2. Рассчитать массу чистого СаСО3, содержащегося в известняке.
    ω(чист.) = 100% — 10% = 90% или 0,9;
    m(CaCO3) = 300×0,9=270 г
  3. Полученную массу СаСО3 записать над формулой СаСО3 в уравнении реакции. Искомую массу СаО обозначить через х.
    270 г х г
    СаСО3 = СаО + СО2
  4. Под формулами веществ в уравнении записать количество вещества (согласно коэффициентам); произведения количеств веществ на их молярную массу (молекулярная масса СаСО3 = 100, СаО = 56).
    270 г х г
    СаСО3 = СаО + СО2
    1 моль 1 моль
    m = 1×100 г m = 1×56 г
  5. Составить пропорцию.
    270/100=х/56
  6. Решить уравнение.
    х = 151,2 г
  7. Записать ответ.
    Ответ: масса оксида кальция составит 151, 2 г

 

Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта реакции

Задание:

Сколько г аммиачной селитры (NH4NO3) можно получить при взаимодействии 44,8 л аммиака (н. у.) с азотной кислотой, если известно, что практический выход составляет 80 % от теоретически возможного?

Решение:

  1. Запишите уравнение химической реакции, расставьте коэффициенты.
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
  2. Данные условия задачи напишите над уравнением реакции. Массу аммиачной селитры обозначьте через х.
    44,8 л   х г
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
  3. Под уравнением реакции напишите:
    а) количество веществ согласно коэффициентам;
    б) произведение молярного объёма аммиака на количество вещества; произведение молярной массы NH4NO3 на количество вещества.

    44,8 л   х г
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
    1 моль 1 моль
    V = 1×22,4 л m = 1×80 г
  4. Составьте пропорцию.
    44,4/22,4=х/80
  5. Решите уравнение, найдя х (теоретическую массу аммиачной селитры):
    х= 160 г.
  6. Найдите практическую массу NH4NO3, помножив теоретическую массу на практический выход (в долях от единицы)
    m(NH4NO3) = 160×0,8=128 г
  7. Запишите ответ.
    Ответ: масса аммиачной селитры составит 128 г.

 

Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке

Задание:

14 г оксида кальция  (СаО) обработали раствором, содержащем 37,8 г азотной кислоты (HNO3). Вычислите массу продукта реакции.

Решение:

  1. Запишите уравнение реакции, расставьте коэффициенты
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
  2. Определите моль реагентов по формуле: ν = m/M
    ν(CaO) = 14/56=0,25 моль;
    ν(HNO3) = 37,8/63=0,6 моль.
  3. Над уравнением реакции напишите рассчитанные количества вещества. Под уравнением — количества вещества согласно стехиометрическим коэффициентам.
    0,25 моль 0,6 моль
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
    1 моль 2 моль
  4. Определите вещество, взятое в недостатке, сравнив отношения взятых количеств веществ к стехиометрическим коэффициентам.
    0,25/1 < 0,6/2
    Следовательно, в недостатке взята азотная кислота. По ней и будем определять массу продукта.
  5. Под формулой нитрата кальция (Ca(NO3)2) в уравнении проставьте:
    а) количество вещества, согласно стехиометрического коэффициента;
    б) произведение молярной массы на количество вещества. Над формулой (Са(NO3)2) — х г.

    0,25 моль 0,6 моль х г
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
    1 моль 2 моль 1 моль
    m = 1×164 г
  6. Составьте пропорцию
    0,25/1=х/164
  7. Определите х
    х = 41 г
  8. Запишите ответ.
    Ответ: масса соли (Ca(NO3)2) составит 41 г.

Расчёты по термохимическим уравнениям реакций

Задание:

Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди (II) (СuO) в соляной кислоте (водный раствор HCl), если термохимическое уравнение реакции:

CuO + 2HCl = CuCl2 + H­2O + 63,6 кДж

Решение:

  1. Данные из условия задачи написать над уравнением реакции
    200 г
    CuO + 2HCl = CuCl2 + H­2O + 63,6 кДж
  2. Под формулой оксида меди написать его количество (согласно коэффициенту); произведение молярной массы на количество вещества. Над количеством теплоты в уравнении реакции поставить х.
    200 г
    CuO + 2HCl = CuCl2 + H­2O + 63,6 кДж
    1 моль
    m = 1×80 г
  3. Составить пропорцию.
    200/80=х/63,6
  4. Вычислить х.
    х=159 кДж 
  5. Записать ответ.
    Ответ: при растворении 200 г CuO в соляной кислоте выделится 159 кДж теплоты.

Составление термохимического уравнения

Задание:

При сжигании 6 г магния выделяется 152 кДж тепла. Составить термохимическое уравнение образования оксида магния.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, показав выделение тепла. Расставить коэффициенты.
    2Mg + O2 = 2MgO + Q
  2. Данные из условия задачи написать над уравнением реакции.
    6 г  152
    2Mg + O2 = 2MgO + Q
  3. Под формулами веществ написать:
    а) количество вещества (согласно коэффициентам);
    б) произведение молярной массы на количество вещества. Под тепловым эффектом реакции поставить х.

    6 г  152
    2Mg + O2 = 2MgO + Q
    2 моль x
    m = 2×24 г
  4. Составить пропорцию.
    6/(2×24)=152/х
  5. Вычислить х (количество теплоты, согласно  уравнению)
    х=1216 кдж
  6. Записать в ответе термохимическое уравнение.
    Ответ: 2Mg + O2 = 2MgO + 1216 кДж

Расчет объёмов газов по химическим уравнениям

Задание:

При окислении аммиака (NH3) кислородом в присутствии катализатора образуется оксид азота (II) и вода.  Какой объём кислорода вступит в реакцию с 20 л аммиака?

Решение:

  1. Записать уравнение реакции и расставить коэффициенты.
    4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
  2. Данные из условия задачи написать над уравнением реакции.
    20 л x
    4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
  3. Под уравнением реакции записать количества веществ согласно коэффициентам.
    20 л x
    4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
    4 моль 5 моль
  4. Составить пропорцию.
    20/4=х/5
  5. Найти х.
    х= 25 л
  6. Записать ответ.
    Ответ: 25 л кислорода.

Определение объема газообразного продукта по известной массе реагента, содержащего примеси

Задание:

Какой объём (н.у) углекислого газа (СО2) выделится при растворении 50 г мрамора (СаСО3), содержащего 10 % примесей в соляной кислоте?

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, расставить коэффициенты.
    CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
  2. Рассчитать количество чистого СаСО3, содержащегося в 50 г мрамора.
    ω(СаСО3) = 100% — 10% =90%
    Для перевода в доли от единицы поделить на  100%.
    w(СаСО3) = 90%/100%=0,9
    m(CaCO3) = m(мрамора)×w(СаСО3) =  50×0,9 = 45 г
  3. Полученное значение написать над карбонатом кальция в уравнении реакции.  Над СО2 поставить х л.
    45 г x
    CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
  4. Под формулами веществ записать:
    а) количество вещества, согласно коэффициентам;
    б)  произведение молярной массы на кол-во вещества , если говорится о массе вещества, и произведение  молярного объёма на количество вещества, если говорится об объёме вещества.

    45 г x
    CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
    1 моль 1 моль
    m = 1×100 г V = 1×22,4 л
  5. Составить пропорцию.
    45/100=х/22,4
  6. Найти х
    х = 10,08 л
  7. Записать ответ.
    Ответ: получится 10.08 литра (н. у.) углекислого газа.

Расчет состава смеси по уравнению химической реакции

Задание:

На полное сгорание смеси метана и оксида углерода (II) потребовался такой же объём кислорода. Определите состав газовой смеси в объёмных долях.

Решение:

  1. Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты.
    СО + 1/2О2 = СО2
    СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
  2. Обозначить количество вещества угарного газа (СО) — х, а количество метана за у
    х
    СО + 1/2О2 = СО2
    у
    СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
  3. Определить количество кислорода, которое будет израсходовано на сжигание х моль СО и у моль СН4.
    х 0,5 х
    СО + 1/2О2 = СО2
    у 2у
    СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
  4. Сделать вывод о соотношении количества вещества кислорода и газовой смеси.
    Равенство объёмов газов свидетельствует о равенстве количеств вещества.
  5. Составить уравнение.
    х + у = 0,5х + 2у
  6. Упростить уравнение.
    0,5 х = у
  7. Принять количество СО за 1 моль и определить требуемое количество СН4.
    Если х=1, то у=0,5
  8. Найти общее количество вещества.
    х + у = 1 + 0,5 = 1,5
  9. Определить объёмную долю оксида монооксида углерода (СО) и метана в смеси.
    φ(СО) = 1/1,5 = 2/3
    φ(СН­4) = 0,5/1,5 = 1/3
  10. Записать ответ.
    Ответ: объёмная доля СО равна 2/3, а СН4 — 1/3.

Справочный материал:

ПОДЕЛИТЬСЯ
Генрих Зелинский
/
Администратор и модератор CHEM-MIND.com, частный репетитор, преподаватель, инженер-исследователь ИНЭОС РАН.

2 КОММЕНТАРИИ

  1. Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке

    Задание:

    14 г оксида кальция (СаО) обработали раствором, содержащем 37,8 г азотной кислоты (HNO3). Вычислите массу продукта реакции.

    Решение:

    Запишите уравнение реакции, расставьте коэффициенты
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
    Определите моль реагентов по формуле: ν = m/M
    ν(CaO) = 14/56=0,25 моль;
    ν(HNO3) = 37,8/63=0,6 моль.
    Над уравнением реакции напишите рассчитанные количества вещества. Под уравнением — количества вещества согласно стехиометрическим коэффициентам.
    0,25 моль 0,6 моль
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
    1 моль 2 моль
    Определите вещество, взятое в недостатке, сравнив отношения взятых количеств веществ к стехиометрическим коэффициентам.
    0,25/1 < 0,6/2
    Следовательно, в недостатке взята азотная кислота. По ней и будем определять массу продукта.
    Под формулой нитрата кальция (Ca(NO3)2) в уравнении проставьте:
    а) количество вещества, согласно стехиометрического коэффициента;
    б) произведение молярной массы на количество вещества. Над формулой (Са(NO3)2) — х г.
    0,25 моль 0,6 моль х г
    CaO + 2HNO3 = Сa(NO3)2 + H2O
    1 моль 2 моль 1 моль
    m = 1×164 г
    Составьте пропорцию
    0,25/1=х/164
    Определите х
    х = 41 г
    Запишите ответ.
    Ответ: масса соли (Ca(NO3)2) составит 41 г.
    Пишите,что в недостатке кислота,а задачу решаете по недостатку оксида кальция!!!!!!

  2. Как в 4 задачи в уравнение 85/17=х/380 получилось 400г ,если пропорция решается следующим образом x=85*380/17 и это близко не 400

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here