Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій.
Тема: Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій.
Ви вже знаєте, що хімічне рівняння — умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул. Його складають на основі закону збереження маси речовин, згідно з яким маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, що утворюються внаслідок реакції. Добираючи коефіцієнти до формул речовин, ви зрівнюєте число атомів кожного елемента в лівій і правій частинах і дістаєте хімічне рівняння, що відповідає закону збереження маси.
Пам'ятайте! Для розрахунків важливо обирати такі одиниці вимірювання маси, об'єму, кількості речовини, які відповідають одна одній.
За хімічним рівнянням можна робити різні розрахунки — обчислювати кількість речовини, масу, об'єм вихідних речовин або продуктів реакції.
Визначення маси однієї речовини за відомою масою іншої речовини
Приклад 1. Скільки грамів хлоридної кислоти необхідно витратити, щоб розчинити залізо, маса якого 5,6 г?
1. Записуємо скорочену умову задачі.
2. Пишемо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.
3. Під формулами цих речовин зазначаємо кількість речовини (рівна коефіцієнту), молярну масу і масу. Масу їх розраховуємо за формулою: m = п • M.
4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
5. Записуємо відповідь.
Дано: Розв’язання:
m(Fe) = 5,6 г x 5,6 г
Знайти: 2HCl + Fe = FeCl2 + H2
m(HCl) – ? 2 моль 1 моль
36,5 г/моль 56 г/моль
73 г 56 г
x/73 = 5,6/56; x = 73•5,6/56 = 73•1/10 = 7,3 г.
Відповідь: щоб розчинити залізо, маса якого 5,6 г, необхідно 7,3 г HCl.
Визначення об’єму однієї речовини за відомою масою іншої
Якщо за умовою задачі нас цікавить газ, то для визначення його об’єму замість молярної маси беремо молярний об’єм: Vm = 22,4 л/моль, і тоді:
V = п · Vm, де п – кількість речовини (коефіцієнт).
Приклад 2. Який об’єм водню (н. у.) виділиться під час електролізу води, маса якої 3,6 г?
1. Записуємо скорочену умову задачі.
2. Записуємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.
3. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини (коефіцієнт). За молярним об’ємом визначимо об’єм водню, а за молярною масою – масу води.
4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
5. Записуємо відповідь.
Дано: Розв’язання:
m(H2O) = 3,6 г 3,6 г х
Знайти: 2Н2О = 2Н2 + О2
V(H2) – ? 2 моль 2 моль
18 г/моль 22,4 г/моль
36 г 44,8 г
3,6/36 = x/44,8; x = 3,6•44,8/36 = 4,48 (л).
Відповідь: під час електролізу води масою 3,6 г виділиться 4,48 л водню.
Обчислення кількості речовини одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента або продукту реакції
Кількість речовини реагентів і продуктів реакції відносяться між собою, як їх коефіцієнти в хімічному рівнянні.
Приклад 3. Яку кількість речовини вуглецю можна спалити у кисні кількістю речовини 5 моль?
1. Записуємо скорочену умову задачі.
2. Записуємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.
3. Якщо за умовою задачі нас цікавлять лише кількості речовин, то для розрахунків беремо коефіцієнти. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини, яка відповідає їх коефіцієнтам.
4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
5. Записуємо відповідь.
Дано: Розв’язання:
п(O2) = 5 моль х 5 мольЗнайти: п(C) – ? С + О2 = СО2
1 моль 1 моль x/1 = 5/1; x = 5 (моль).
Відповідь: У кисні кількістю речовини 5 моль можна спалити вуглець кількістю речовини 5 моль.
Обчислення об’єму одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента
Приклад 4. Який об’єм кисню (н. у.) витратиться на окиснення заліза кількістю речовини 0,2 моль?
1. Записуємо скорочену умову задачі.
2. Складаємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.
3. Під формулою заліза записуємо кількість речовини, а під формулою кисню – кількість речовини, молярний об’єм і об’єм.
4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
5. Записуємо відповідь.
Дано: Розв’язання:
п(Fe) = 0,2 моль 0,2 моль х л
Знайти: V (O2) – ? 4Fe + 3 О2 = 2Fe2О3
4 моль 3 моль
22,4 л/моль
67,2 л
0,2/4 = х/67,2; x =67,2•0,2/4 = 3,36 (л).
Відповідь: V(O2) = 3,36 л.
Обчислення маси одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента або продукту реакції
Приклад 5. Яку масу речовини вуглецю можна спалити у кисні кількістю речовини 5 моль?
1. Записуємо скорочену умову задачі.
2. Записуємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.
3. Якщо за умовою задачі нас цікавлять кількості речовин, то для розрахунків беремо коефіцієнти. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини, яка відповідає їх коефіцієнтам.
4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.
5. Записуємо відповідь.
Дано: Розв’язання:
п(O2) = 5 моль х 5 моль
Знайти: m(C) – ? С + О2 = СО2
моль 1 моль
12 г/моль
12 г x/12 = 5/1; x=12•5/1 = 60 г.
Відповідь: У кисні кількістю речовини 5 моль можна спалити вуглець масою 60 г.
Обчислення об’єму одного реагента за відомим об’ємом іншого реагента або продукту реакції
Приклад 6. Який об’єм кисню необхідний для спалювання метану (CH4) об’ємом 3 м3?
Дано: Розв’язання:
V(CH4) = 3 м3 1. Спочатку складаємо рівняння реакції:
Знайти: CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O;
V(O2) — ? V(CH4) : V(O2) = 1 : 2. З рівняння реакції видно, що на спалювання одного об’єму
метану необхідно затратити два об’єми кисню.
2. Обчислюємо об’єм кисню, необхідний для спалювання метану об’ємом 3 м3:
3 м3 х м3
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
1 м3 2м3
Міркуємо так: 1 м3 метану прореагує з 2 м3 кисню, а 3 м3 метану прореагує з х м3 кисню.
Пропорція матиме вигляд: 3/1 = х/2; х=3•2/1 = 6 м3.
Відповідь: для спалювання метану об’ємом 3м3 необхідно витратити кисень об’ємом 6м3.
Завдання для засвоєння матеріалу
1. Яку масу кальцію необхідно окиснити, щоб добути 28 г кальцій оксиду?
2. Який об’єм водню (н. у.) виділиться у процесі взаємодії цинку масою 130 г з хлоридною кислотою?
3. Яка кількість речовини сульфур(IV) оксиду утвориться при взаємодії сірки кількістю речовини 5 моль з киснем?
4. Яку кількість речовини купрум(II) оксиду можна відновити воднем, об’єм якого 67,2 л (н. у.)?
5. Яка кількість речовини і маса солі утвориться під час взаємодії кальцій оксиду, маса якого 28 г, з нітратною кислотою?
6. Під час взаємодії з водою оксиду одновалентного металу масою 37,2 г добуто 48 г його гідроксиду. Визначте метал.