Как вычислить молекулярную и молярную массы вещества?
Для этого нужно сложить массы всех атомов в этой молекуле.
Пример 1. В молекуле воды Н2О 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 Н2SO4 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 А12(SO4)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 – 342 г/моль.
Как решить простейшую расчетную задачу
по химическому уравнению?
Сначала записываем числовые данные из условия задачи – массу вещества, или объем газа. Затем выясняем, что нужно определить в той задаче, и записываем вопрос под условием задачи. Далее действуем так:
Определяем количества веществ, массы или объемы которых даны в условии задачи.
Записываем уравнение реакции, о которой сказано в условии задачи и расставляем в нем коэффициенты.
Вычисленное количество вещества записываем над формулой этого вещества в уравнении реакции.
Учитывая коэффициенты, определяем количества тех веществ, массы или объемы которых нужно определить в данной задаче.
По найденным количествам веществ рассчитываем массы или объемы этих веществ.
Проверяем, на все ли поставленные вопросы условия задачи найдены ответы.
Записываем ответы задачи.
Как решать задачи с участием растворов веществ?
Если в условии задачи указаны объем и плотность раствора, то по этим данным можно найти массу раствора (объем раствора в мл умножается на плотность раствора).
По массе раствора находится масса растворенного вещества (масса раствора умножается на массовую долю растворенного вещества и переводится в проценты).
По найденной массе растворенного вещества определяется его количество (масса растворенного вещества делится на его молярную массу)
Записывается уравнение реакции, о которой сказано в условии задачи, и в нем расставляются все коэффициенты.
Найденное в п.3 количество вещества записывается над формулой этого вещества в уравнении реакции.
Учитывая коэффициенты, определяется количество вещества, массу или объем которого нужно найти.
По найденному количеству вещества определяются его масса или объем.
4.Как решать задачи, где одно из реагирующих веществ дано в избытке?
Если в условии задачи есть числовые данные (массы или объемы) по обоим веществам, участвующим в реакции, то, возможно, одно из них находится в избытке. Поэтому решение задачи начните с расчета количеств этих веществ в моль.
Далее запишите уравнение нужной реакции со всеми коэффициентами.
По коэффициентам в уравнении и найденным количествам веществ определите, какое из веществ находится в избытке, а какое – в недостатке.
В уравнении реакции над формулой вещества, находящегося в недостатке, записываем его количество в моль и с учетом коэффициентов находим количества остальных веществ, участвующих в реакции.
Далее рассчитываются массы или объемы остальных веществ.
В реакцию с соляной кислотой вступило 13 г цинка. Определите массы израсходованной кислоты и полученной соли, а также объем выделившегося газа.
Решение.
1. Находим количество вещества цинка, разделив его массу на молярную массу:
n(Zn) = m : M = 13 г : 65 г/моль = 0,2 моль
2. Вносим эту величину в уравнение реакции и с ее помощью определяем количества всех указанных в задаче веществ (с учетом коэффициентов):
0,2 моль 0,4 моль 0,2 моль 0,2 моль
Zn + 2HCl => ZnCl2 + H2
Далее расчеты по формулам:
m(HCl) = M · n = 36,5 г/моль · 0,4 моль = 14,6 г
m(ZnCl2) = M · n = 136 г/моль · 0,2 моль = 27,2 г
Объем водорода находим аналогично:
V(H2) = Vm · n = 22,4 л/моль · 0,2 моль = 4,48 л
ЗАДАЧИ НА ИЗБЫТОК РЕАГЕНТА
Главный отличительный признак таких расчетов – это наличие числовых данных (массы, объема, количества вещества или необходимых компонентов для их вычисления) по обоим веществам, реагирующим между собой. Чаще всего это говорит о том, что одно из этих веществ находится в избытке и вступит в реакцию не полностью. Определить же, что именно в избытке, удобнее всего, когда известны количества вещества реагентов. Если они не указаны в условии, их следует вычислить по исходным данным.
Задача 1.
8 г серы нагрели с 28 г железа. Определите массу продукта реакции.
Решение.
1. Так как в условии указаны массы железа и серы одновременно, то одно из этих веществ вполне может оказаться в избытке. Для выяснения этого находим количества вещества реагентов:
n(Fe) = m : M = 28 г : 56 г/моль = 0,5 моль
n(S) = m : M = 8 г : 32 г/моль = 0,25 моль
2. Записываем уравнение реакции и по коэффициентам определяем мольные отношения реагентов:
Fe + S ® FeS
3. Так как железа и серы должно реагировать равное количество молей, то ясно, что в этой реакции будет израсходовано по 0,25 моль их, избыток железа при этом составит 0,5 – 0,25 + 0,25 моль, и в реакцию не вступит.
4. Так как сера взята в недостатке, то по ее количеству определяем количество продукта реакции, а затем его массу:
0,25 моль 0,25 моль 0,25 моль
Fe + S ® FeS
m (FeS) = M · n = 88 г/моль · 0,25 моль = 22 г
Задача 2.
Для реакции взято 56 л хлора и 56 г железа. Определите массу полученного продукта.
Решение.
2Fe + 3Cl2 ® 2 FeCl3
В этом случае расчет избытка более сложен, поэтому можно использовать такую хитрость:
|
Fe |
Cl2 |
|
2 |
3 |
|
1 |
|
|
|
2,5 |
В первой строке пишем формулы реагирующих веществ, во второй – их мольные отношения по уравнению реакции (по коэффициентам), а в двух следующих – количества этих веществ, имеющихся в наличии, причем на разных строках. Далее по этим данным находим количества вещества реагента, необходимого для взаимодействия с этими количествами вещества железа и хлора:
|
Fe |
Cl2 |
|
2 |
3 |
|
1 |
1,5 |
|
1,67 |
2,5 |
Далее анализируем полученные данные. Железа есть 1 моль, а для реакции с 2,5 моль хлора его нужно в полтора раза меньше, это составляет 1,67 моль, чего у нас нет. Следовательно, железо в недостатке, а число 1,67 можно зачеркнуть. Хлора имеется 2,5 моль, а на реакцию с железом нужно лишь 1,5 моль, поэтому хлор взят в избытке. Избыток хлора составляет 2,5 – 1,5 = 1 моль.
Таким образом, в недостатке железо, и дальнейшие расчеты ведем по его количеству:
1 моль 1,5 моль 1 моль
2Fe + 3Cl2 ® 2 FeCl3
m (FeСl3) = M · n = 162,5 г/моль · 1 моль = 162,5 г
Задача 3.
К раствору, содержащему 26,1 г нитрата бария, добавлен раствор, содержащий 35,5 г сульфата натрия, осадок отфильтрован. Что находится в фильтрате и в каком количестве?
Решение.
n [Ba(NO3)2] = 26,1 г : 261 г/моль = 0,1 моль
n (Na2SO4) = 35,5 г : 142 г/моль = 0,25 моль (избыток 0,15 моль)
0,1моль 0,1 моль 0,1 моль 0,2 моль
Ba(NO3)2 + Na2SO4 ® BaSO4 + 2HCl
В растворе после реакции окажется 0,2 моль нитрата натрия и остаток сульфата натрия 0,15 моль. При необходимости можно найти массы этих веществ.
Иногда от количеств вещества реагентов может зависеть не только количество продуктов реакции, но и их состав.
Задача 4.
К раствору, содержащему 49 г серной кислоты, добавлено 20 г гидроксида натрия. Определите состав и массу полученной соли.
Решение.
n (H2SO4) = 49 г : 98 г/моль = 0,5 моль
n (NaOH) = 20 г : 40 г/моль = 0,5 моль
Так как серная кислота двухосновна, то она может образовать два ряда солей:
2 NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O средняя соль
NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H2O кислая соль
В нашей задаче оказалось равное мольное количество кислоты и щелочи, поэтому расчет следует вести по второму уравнению реакции:
0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль
NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H2O
m (NaHSO4) = M · n = 120 г/моль · 0,5 моль = 60 г.
Задача 5.
Через раствор, содержащий 60 г гидроксида натрия, пропущен углекислый газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 200 г карбоната кальция. Определите состав и массу полученной соли.
Решение.
1. Определяем количества вещества веществ, указанных в условии задачи:
n (NaOH) = m : M = 60 г : 40 г/моль = 1,5 моль
n (CaCO3) = m : M = 200 г : 100 г/моль = 2 моль
2. Записываем уравнение реакции, в которой был получен углекислый газ, и по количеству вещества СаСО3 определяем, сколько моль газа выделилось:
2 моль 2 моль
CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + H2O + CO2
3. Таким образом, для второй реакции у нас имеется 2 моль углекислого газа и 1,5 моль гидроксида натрия. Так как СО2 – ангидрид двухосновной угольной кислоты Н2СО3, то при его взаимодействии с щелочами могут образоваться как средние, так и кислые соли:
NaOH + CO2 ® NaHCO3
2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + H2O
Теперь нужно определиться, по какому из двух уравнений реакций нам вести расчет. Для образования средней соли щелочи должно быть вдвое больше, чем газа. У нас же наоборот, газа больше, чем щелочи. Следовательно, реакция пойдет по первому уравнению, с образованием кислой соли, причем СО2 окажется в избытке (0,5 моль):
1,5 моль 1,5 моль 1,5 моль
NaOH + CO2 ® NaHCO3
m (NaHCO3) = M · n = 84 г/моль · 1,5 моль = 126 г.
