Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій – Приклади розв’язування типових задач – Урок 5 – Хімічна реакція

src="/image/2/image516_4.jpg" class=""/>

Розв’язання

1. У вихідній суміші горить лише карбон(ІІ) оксид, об’ємна частка якого:

2. За формулою обчислимо об’єм карбон(ІІ) оксиду в суміші:

3. Запишемо рівняння реакції і, використавши закон об’ємних відношень, проведемо розрахунок:

Відповідь: V(O2) = 36 м3.

Задача 10. Обчисліть об’єм газової суміші, що утвориться внаслідок термічного розкладання 75,2 г купрум(ІІ) нітрату.

Дано:

Розв’язання

Запишемо рівняння реакції:

1. Розрахуємо кількість речовини купрум(ІІ) нітрату. M(Cu(NO3)2) = 188 г/моль:

2. Проводимо розрахунок кількості речовин газів, які утворюються за рівнянням реакції:

3. Обчислимо об’єм газової суміші. VM = 22,4 л/моль:

Відповідь: V(суміші) = 22,4 л.

Задача 11. Який об’єм сульфур(ІV) оксиду можна одержати при випалюванні 2,425 т цинкової обманки, масова частка цинк сульфіду в якій становить 80 %?

Дано:

Розв’язання

1. Розрахуємо масу ZnS в цинковій обманці:

2. Складемо рівняння реакції, за яким і обчислимо об’єм SO2. M(ZnS) = 97 г/моль, VM = 22,4 л/моль:

Відповідь: V(SO2) = 448 м3.

Задача 12. Обчисліть об’єм кисню, який можна одержати при повному термічному розкладанні 34 г розчину дигідроген пероксиду з масовою часткою Н2O2 30 %.

Дано:

Розв’язання

1. Розрахуємо масу дигідроген пероксиду в розчині. М(Н2O2) = 34 г/моль:

2. Складемо рівняння реакції і проведемо за ним розрахунок. VM = 22,4 л/моль:

Відповідь: V(O2) = 3,36 л.

Задача 13. Яку масу технічного алюмінію з масовою часткою домішок 3 % необхідно використати для добування 2,5 моль заліза із залізної окалини?

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції і розрахуємо масу чистого алюмінію, яку необхідно використати на реакцію:

2. Оскільки алюміній містить 3 % домішок, то

3. З формули розрахуємо масу технічного алюмінію (тобто з домішками):

Відповідь: m(Аl)Тех. = 61,9 г.

Задача 14. Унаслідок нагрівання 107,2 г суміші калій сульфату і калій нітрату виділилось 0,1 моль газу. Обчисліть масу калій сульфату у вихідній суміші солей.

Дано:

Розв’язання

1. Калій сульфат – речовина термічно стійка. Отже, під час нагрівання розкладається лише калій нітрат. Запишемо реакцію, кладемо пропорцію, визначимо кількість речовини калій нітрату, що розклалась:

2. Обчислимо масу 0,2 моль калій нітрату. M(KNO3) = 101 г/моль:

3. Обчислимо масу калій сульфату у вихідній суміші:

Відповідь: m(K2SO4) = 87 г.

Задача 15. При повному термічному розкладанні 0,8 моль алюміній нітрату одержали 35,7 г твердого залишку. Обчисліть відносний вихід речовини (%), що міститься у твердому залишку.

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції розкладу алюміній нітрату. Складемо пропорцію, визначимо кількість речовини n(Аl2O3):

2. Розрахуємо масу утвореного оксиду. М(Аl2O3) = 102 г/моль:

3. Розрахуємо відносний вихід Аl2O3 за формулою:

Відповідь: η(Аl2O3) = 87,5 %.

Задача 16. До повного розкладу нагріли 0,4 моль ферум(ІІІ) гідроксиду. Одержаний оксид відновили воднем і одержали 19,04 г заліза. Обчисліть відносний вихід заліза (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакцій:

2. За рівняннями складаємо стехіометричну схему і за пропорцією визначимо теоретичний вихід заліза n(Fe)тeop.:

3. Обчислимо масу заліза, яку теоретично можна було б одержати, виходячи з проведених реакцій (M(Fe) = 56 г/моль):

4. Розрахуємо відносний вихід заліза:

Відповідь: η(Fe) = 85 %.

Задача 17. При розчиненні у воді 23,4 г калію одержали 5,6 л газу (н. у.). Обчисліть відносний вихід цього газу (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції й обчислимо об’єм водню, який теоретично, тобто згідно з рівнянням реакції, можна одержати з даної маси калію:

Складемо пропорцію:

2. Обчислимо відносний вихід водню:

Відповідь: η(Н2) = 83,3 %.

Задача 18. При спалюванні 0,0168 м3 ацетилену одержали 55 г карбон(ІV) оксиду. Обчисліть відносний вихід вуглекислого газу (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції горіння ацетилену, складемо пропорцію й обчислимо масу карбон(ІV) оксиду, яку можна одержати теоретично. VM = 22,4 л/моль, М(СО2) = 44 г/моль:

2. Обчислимо відносний вихід карбон(ІV) оксиду:

Відповідь: η(CO2) = 83,3 %.

Задача 19. У результаті каталітичного окиснення 5,8 моль аміаку одержали 0,112 м3 нітроген(ІІ) оксиду. Обчисліть відносний вихід одержаного оксиду (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції каталітичного окиснення аміаку, складемо пропорцію й обчислімо об’єм нітроген(ІV) оксиду, який теоретично можна одержати (VM = 22,4 л/моль):

2. Розрахуємо відносний вихід нітроген(ІІ) оксиду:

Відповідь: η(NO) = 86,2 %.

Задача 20. Крізь надлишок розчину калій гідроксиду пропустили 1,2 моль нітроген(ІV) оксиду. Одержали 0,55 моль калій нітрату. Обчисліть відносний вихід одержаної солі (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння хімічної реакції, складемо пропорцію й обчислимо масу калій нітрату, яку теоретично можна одержати:

2. Обчислимо відносний вихід калій нітрату:

Відповідь: η(KNO3) = 91,7 %.

Задача 21. Яку масу амоній сульфату можна добути з 56 л аміаку, якщо відносний вихід солі становить 90 %.

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції, складемо пропорцію й обчислимо масу солі, яку теоретично можна одержати з 56 л NH3. VM = 22,4 л/моль M((NH4)2SО4) = 132 г/моль:

2. Обчислимо масу солі, яку можна одержати практично:

Відповідь: m((NH4)2SО4) = 148,5 г.

Задача 22. Хлором повністю окислили 1,4 моль заліза. Яку масу солі одержали, якщо її вихід становить 95 %?

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції і проведемо розрахунок маси солі, яку можна одержати теоретично. M(FeCl3) = 162,5 г/моль:

2. Розрахуємо масу FeCl3, яку одержали практично:

Відповідь: m(FeCl3)прак. ≈ 216 г.

Задача 23. До розчину, який містить 0,15 моль калій ортофосфату, долили розчин, у якому містилося 0,6 моль аргентум(І) нітрату. Визначте масу осаду, що утворився.

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції (M(Ag3PО4) = 419 г/моль):

З нього видно, що для реакції з 0,15 моль К3РО4 потрібно 0,45 моль (0,15 · 3 = 0,45) аргентум(І) нітрату. Оскільки, згідно з умовами задачі, кількість речовини AgNО3 становить 0,6 моль, саме цю сіль взято в надлишку, тобто її частина залишається не використаною. Калій ортофосфат вступить у реакцію повністю, а тому вихід продуктів розраховуємо за його кількістю.

2. Складаємо пропорцію:

Відповідь: m(Ag3PО4). = 62,85 г.

Задача 24. У розчин, у якому містилось 58,4 г хлороводню, помістили 16,2 г алюмінію. Який об’єм газу (н. у.) виділився?

Дано:

Розв’язання

1. Обчислимо кількість речовини алюмінію і хлороводню. М(Аl) = 27 г/моль, М(НСl) = 36,5 г/моль:

2. Запишемо рівняння реакції і встановимо речовину, яку взято в надлишку:

Розрахуємо кількість речовини алюмінію, яку можна розчинити в даній кількості хлоридної кислоти:

Отже, алюміній узято в надлишку: кількість його речовини (0,6 моль) є більшою за необхідну. Об’єм водню розраховуємо за кількістю речовини хлороводню.

3. Обчислимо об’єм водню, що виділився. VM = 22,4 л/моль:

Відповідь: V(H2) = 17,92 л.

Задача 25. Суміш, яка містила 0,4 л ацетилену і 1200 мл кисню, привели до умов реакції. Який об’єм карбон(ІV) оксиду утворився?

Дано:

Розв’язання

Запишемо рівняння реакції:

Згідно із законом об’ємних співвідношень, з наведеного рівняння випливає, що на кожні 2 об’єми С2Н2 витрачається 5 об’ємів O2 з утворенням 4 об’ємів карбон(ІV) оксиду. А тому спершу визначимо речовину, яка є в надлишку – перевіримо, чи вистачить кисню на спалювання ацетилену:

Оскільки за умовами задачі на спалювання ацетилену взято 1,2 л, а потрібно 1л, робимо висновок, що кисень взято в надлишку, а об’єм карбон(ІV) оксиду розраховуємо за об’ємом ацетилену, скориставшись законом об’ємних співвідношень газів:

Відповідь: V(CO2) = 0,8 л.

Задача 26. Суміш, яка містить 80 мл сірководню і 120 мл O2, привели до умов реакції та одержали 70 мл сульфур(ІV) оксиду. Виміри об’ємів газів проводили за однакових умов. Обчисліть відносний вихід сульфур(IV) оксиду (%).

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції горіння сірководню:

2. Перевіримо, чи вистачить кисню на спалювання 80 мл сірководню:

Отже, кисню вистачить, тому що його взято 120 мл у стехіометричній кількості. Надлишку жодної з речовин немає. А тому об’єм SO2 можна розрахувати за будь-якою з них:

3. Обчислимо відносний вихід сульфур(ІV) оксиду:

Відповідь: η(SO2) = 87,5 %.

Задача 27. При розчиненні у воді 0,28 г лужного металу виділилось 0,448 л водню (н. у.). Назвіть метал та вкажіть його протонне число.

Дано:

Розв’язання

1. Запишемо рівняння реакції (VM = 22,4 л/моль):

Складемо пропорцію і розрахуємо кількість речовини металу:

2. Обчислимо значення молярної маси металу, який вступив у реакцію:

Це Літій. Протонне число Літію – 3.

Відповідь: Z(Me) = 3.

Задача 28. У результаті повного термічного розкладу 42,8 г гідроксиду тривалентного металічного елемента одержали 32 г твердого залишку. Укажіть молярну масу металічного елемента.

Дано:

Розв’язання

1. Напишемо рівняння реакції у загальному вигляді:

Оскільки єдиною відомою речовиною цієї реакції є вода, розрахунки будемо проводити за масою води, яка утворилась. Спираючись на закон збереження маси речовин, визначаємо її масу:

2. За рівнянням реакції проведемо розрахунок молярної маси гідроксиду металічного елемента. Молярну масу гідроксиду Ме(ОН)3 позначимо х г/моль (М(Н2O) =18 г/моль):

3. Обчислимо значення молярної маси металічного елемента:

Це Ферум.

Відповідь: М(Ме) = 56 г/моль.

Задача 29. Купрум(ІІ) оксидом окислили 13,8 г насиченого одноатомного спирту й одержали 9,9 г альдегіду, відносний вихід якого становив 75 %. Назвіть спирт і вкажіть його молярну масу.

Дано:

Розв’язання

Найоптимальніший варіант запису формули насиченого одноатомного спирту для написання рівняння реакції його окиснення – це R-CH2OH, де R – алкільний замісник, загальна формула якого СnН2n+1. Це зумовлено тим, що саме група – СН2ОН змінюється під час реакції окиснення, тобто переходить в альдегідну групу – СНО.

1. Запишемо рівняння реакції окиснення спирту до альдегіду в загальному вигляді:

2. Обчислимо теоретичну масу альдегіду:

Для подальшого розв’язання цієї задачі можна використати 2 способи.

І спосіб (математичний спосіб, який передбачає виконання певної кількості арифметичних операцій).

Позначимо молярну масу алькільного замісника M(R) через х г/моль. Тоді:

Складемо пропорцію й обчислимо молярну масу алкільного замісника:

Отже, алкільний замісник – це метил – СН3, а спирт – етанол СН3-СН2-ОН; М(С2Н5ОН) = 46 г/моль.

II спосіб.

Обчислимо різницю молярних мас органічних продуктів згідно з рівнянням:

Згідно з умовою Δmр = 13,8 – 13,2 = 0,6 (г).

Складемо пропорцію: якщо в реакцію вступає 1 моль RCH2OH, то різниця мас становить 2 г, а якщо у моль RCH2OH, то різниця мас – 0,6 г.

За формулою розрахуємо молярну масу спирту:

Отже, результат той самий.

Відповідь: М(С2Н5ОН) = 46 г/моль.

Задача 30. При повному зневодненні 87,5 г кристалогідрату ферум(ІІІ) нітрату одержали 1,5 моль водяної пари. Установіть формулу вихідної речовини.

Дано:

Розв’язання

1. Обчислимо масу 1,5 моль води, отриманої внаслідок реакції. М(Н2O) =18 г/моль:

2. Виходячи із закону збереження маси, обчислимо масу солі, яку одержали при нагріванні кристалогідрату:

3. Розрахуємо кількість речовини Fe(NO3)3. M(Fe(NO3)3) = 242 г/моль:

4. Обчислимо співвідношення кількостей речовини безводної солі і води:

На 0,25 моль солі припадає 1,5 моль води, а на 1 моль солі – х моль:

Відповідь: формула кристалогідрату – Fe(NO3)3 · 6Н2O.

Задача 31. Обчисліть об’єм кисню, необхідний для спалювання 160 м3 суміші карбон(ІІ) оксиду, азоту й етану, якщо об’ємні частки компонентів суміші відповідно становлять 50,0, 12,5 і 37,5 %.

Дано:

Розв’язання

1. За формулою обчислимо об’єми горючих компонентів, а саме карбон(ІІ) оксиду й етану (зауважимо, що азот не горить):

2. Напишемо рівняння реакцій горіння СО і С2Н6:

3. Скористаємося законом об’ємних співвідношень газів і проведемо розрахунок об’ємів кисню за кожним із рівнянь реакцій:

4. Обчислимо сумарний об’єм кисню:

Відповідь: V(О2) = 250 м3.