Расчетные задачи типа «Определение выхода про­дукта реакции в процентах от теоретического»

Первый тип задач – известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.

Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).

Алгоритм решения задачи

1. Записываем краткое условие задачи

Дано:

m(Mg) =1,2 г

m_прак. (MgSO₄) =5,5 г

Найти:

η-?

2. Вычисляем необходимые молярные массы веществ, используя ПСХЭ Д.И. Менделеева

M(Mg) = 24 г/моль

M(MgSO₄) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль

3. Вычисляем количества веществ, массу (объём) которых дана в условии

ν(Mg) = m / M = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05моль

4. Производим действия по уравнению химической реакции

По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν_теор.) и теоретическую массу (m_теор.) продукта реакции:

По УХР:

ν(Mg) / ν_теор. (MgSO₄) = 1 / 1, следовательно, 0,05 / х = 1 / 1

ν_теор. (MgSO₄) = 0,05моль

m = ν · M

m_теор (MgSO₄) = M(MgSO₄) · ν_теор (MgSO₄) = 120 (г/моль) · 0,05 моль = 6 г

5. Находим выход продукта реакции по формуле

η(MgSO₄) = m_практ. / m_теор. = 5,5г / 6г =0,917 или 91,7%

6. Записываем ответ

Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим выходом

Второй тип задач – известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.

Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%

Алгоритм решения задачи

1. Записываем краткое условие задачи

Дано:

m(CaO) = 16,8 г

η =80%

Найти:

m_практ. (CaC₂) =?

2. Вычисляем необходимые молярные массы веществ, используя ПСХЭ Д.И. Менделеева

M(CaO) = 40 + 16 = 56г/моль

M(CaC₂) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль

3. Вычисляем количества веществ, массу (объём) которых дана в условии

ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль

4. Производим действия по уравнению химической реакции

По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν_теор.) и теоретическую массу (m_теор.) продукта реакции:

По УХР:

ν(CaO) / ν_теор. (CaC₂) = 1 / 1, следовательно,

ν_теор. (CaC₂) = ν(CaO) = 0,3 моль

m_теор. (CaC₂) = 64 (г/моль) ‧ 0,3 моль = 19,2 г

5. Находим выход продукта реакции по формуле

m_практ. (CaC₂) = ƞ ‧ m_теор. (CaC₂) = 0,8 · 19,2 г =15,36 г

6. Записываем ответ

m_практ. (CaC₂) =15,36 г

Третий тип задач – известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества

Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.

Алгоритм решения задачи

1. Записываем краткое условие задачи

Дано: н. у.

V_m = 22,4 л/моль

V_практ. (CO₂) = 28,56 л

η = 85% или 0,85

Найти:

m(Na₂CO₃) =?

2. Вычисляем необходимые молярные массы веществ, используя ПСХЭ Д.И. Менделеева

M(Na₂CO₃) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106г/моль

3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции

V_теор. (CO₂) = 28,56 л / 0,85 = 33,6 л

ν (CO₂) = 33,6 л / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль

4. Производим действия по уравнению химической реакции

По УХР:

ν (Na₂CO₃) / ν (CO₂) = 1 / 1, следовательно, ν (Na₂CO₃) = ν (CO₂) = 1,5моль

5. Определяем массу (объём) реагента, используя формулы

m = ν · M

V = ν · V_m

m = ν · M

m(Na₂CO₃) = 106 (г/моль) · 1,5 моль = 159 г

6. Записываем ответ

m(Na₂CO₃) = 159 г

Решите задачи

1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0,5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).

2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr₂O₃ металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.

3. Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.