РОЗДІЛ 3 МЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ІА – ІІІА ГРУП
§ 60. Обчислення вмісту металів у їх суміші
Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:
Розв’язувати задачі даного типу.
Задачі на обчислення вмісту металів у суміші (спрощено – “задачі на суміші”) є різновидом задач, пов’язаних з обчисленням за рівнянням реакції.
Уміст компонента (A) в суміші визначається масовою часткою (W) і обчислюється за формулою:
За способом розв’язування задачі “на суміші”
Задачі “на суміші”, що розв’язуються арифметичним способом
Ознака таких задач: за реакціями, наведеними в умові задачі, відбувається “розділення” суміші. Це можливо, коли її компоненти порізному взаємодіють з реагентами.
Алгоритм розв’язування
1. Склавши хімічні рівняння реакцій, установити, що задача за способом розв’язування належить до першої групи.
2. Розв’язати задачу за допомоги традиційних обчислень за
Задача 1. При взаємодії суміші натрію і магнію масою 5 г за стандартної температури з водою виділився водень об’ємом 1,12 л (н. у.). Обчисліть масові частки металів у суміші.
Р о з в ‘ я з а н н я 1. Складемо хімічне рівняння реакцій:
2. Зробимо висновок: під час реакції відбувається “розділення” суміші, оскільки з водою реагує лише натрій з виділенням водню. Тому задачу розв’язуємо арифметичним способом.
3. Обчислимо кількість речовини водню:
N(Н2) = V(Н2) : Vm = 1,12 л : 22,4 л/моль = 0,05 моль
4. За рівнянням реакції (1):
N(Na) = 2n(Н2) = 0,05 моль – 2 = 0,1 моль
5. Обчислимо масу натрію:
M(Na) = M(Na) – n(Na) = 23 г/моль – 0,1 моль = 2,3 г
6. Обчислимо W(Na) в суміші:
W(Na) = m(Na) : т(сум.) = 2,3 г : 5 г = 0,46, або 46 %
7. Обчислимо W(Mg) в суміші:
W(Mg) = 100 % – W(Na) = 100 % – 46 % = 54 %
В і д п о в і д ь. W(Na) = 46 %; W(Mg) = 54 %.
Задачі “на суміші”, що розв’язуються алгебраїчним способом
Ознака таких задач: за реакціями, наведеними в умові задачі, не відбувається “розділення” суміші. Це можливо, коли компоненти суміші однаково або подібно взаємодіють з реагентами.
Алгоритм розв’язування
1. Склавши хімічні рівняння реакцій, установити, що задача за способом розв’язування належить до другої групи.
2. Позначити кількість речовини кожного компонента суміші літерами x, y, z (залежно від кількості компонентів).
3. Скласти алгебраїчні рівняння у кількості, що дорівнює кількості компонентів у суміші.
4. Розв’язати систему одержаних алгебраїчних рівнянь за одним зі способів – “підстановки” або “віднімання” (найраціональніший).
Задача 2. Суміш натрію і калію масою 8,5 г розчинили у воді й добули водень об’ємом 3,36 л (н. у.). Обчисліть масові частки металів у суміші.
Р о з в ‘ я з а н н я 1. Складемо хімічні рівняння реакцій:
2. Зробимо висновок: під час реакції не відбувається “розділення” суміші, оскільки з водою реагують обидва метали. Тому задачу розв’язуємо алгебраїчним способом.
3. Позначимо: n (Na) = x, n (К) = y.
4. Складемо перше алгебраїчне рівняння, що включає x та y:
M(сум.) = m(Na) + m(К) m(Na) = M(Na) – n(Na) = 23 г/моль – x = 23x m (K) = М(К) – n(К) = 39 г/моль – y = 39y
Перше алгебраїчне рівняння: 23x + 39y = 8,5.
5. Складемо друге алгебраїчне рівняння, що включає x та y:
N (Н2) = n (Н2) + n2 (Н2)
За рівнянням реакції (1) видно, що 2 моль натрію витісняють 1 моль водню. Отже, кількість речовини утвореного водню n1(H2) удвічі менша за кількість речовини натрію, що міститься в суміші, тобто n1(H2) = 0,5х. Аналогічно за рівнянням реакції (2) n2(H2) = 0,5у.
Кількість речовини всього водню, що добули, дорівнює:
N(H2) = V(H2) : Vm = 3,36 л : 22,4 л/моль = 0,15 моль
Друге алгебраїчне рівняння: 0,5х + 0,5у = 0,15 моль.
6. Складаємо систему алгебраїчних рівнянь
Яку розв’яжемо способом віднімання. Для цього помножимо друге рівняння на 46 і віднімемо його від першого:
Маємо одне рівняння з одним невідомим: 16у = 1,6.
Звідси у = 1,6 : 16 = 0,1, тобто n(K) = 0,1 моль.
Підставимо значення у в будь-яке рівняння системи і розв’яжемо його відносно х:
23x + 3,9 = 8,5; 23х = 4,6.
Звідси х = 4,6 : 23 = 0,2, тобто n(Na) = 0,2 моль.
7. Обчислимо m(Na) і W(Na) у суміші:
M(Na) = M(Na) – n(Na) = 23 г/моль – 0,2 моль = 4,6 г
W(Na) = m(Na) : m(сум.) = 4,6 г : 8,5 г = 0,541, або 54,1 %
8. Обчислимо т(К) і W(K) у суміші:
M(К) = М(К) – n(К) = 39 г/моль – 0,1 моль = 3,9 г
W(K) = m(К) : m(сум.) = 3,9 г : 8,5 г = 0,459, або 45,9 %
9. Перевіримо правильність розрахунків:
W(Na) + W(K) = 54,1 % + 45,9 % = 100 % – задача розв’язана правильно.
В і д п о в і д ь. W(Na) = 54,1 %; W(K) = 45,9 %.
Коротко про головне
Задачі на обчислення вмісту металів у їх суміші за способом розв’язування поділяються на дві групи.
Задачі першої групи розв’язуються арифметичним способом за рівняннями реакцій. Їх ознака: суміш завдяки реакціям, зазначеним в умові задачі, “розділяється”.
Задачі другої групи розв’язуються алгебраїчним способом. Їх ознака: суміш завдяки реакціям, зазначеним в умові задачі, не “розділяється”. Для розв’язування задачі алгебраїчним способом треба позначити кількість речовини кожного компонента суміші невідомими х, у, z (за кількістю компонентів у суміші), скласти систему алгебраїчних рівнянь (число їх дорівнює числу компонентів у суміші) і розв’язати її методом “підстановки” або “віднімання”. Перевірити правильність розв’язання.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)