Розрахунки за хімічними рівняннями

Хімія
Загальна хімія

Основні поняття, закони й теорії хімії

Розрахунки за хімічними рівняннями

Розрахунок кількості речовини реагентів і продуктів реакції

Задача. Яка кількість речовини водню вступить у реакцію з 2 моль азоту? Яка кількість речовини амоніаку при цьому утвориться?
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції, зрівнюємо його:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Коефіцієнти в даному рівнянні показують співвідношення кількості речовин реагентів і продуктів реакції, тобто з 1 моль азоту реагують 3 моль

водню, у результаті чого утворюється 2 моль амоніаку.
3) Для розв’язання задачі можна використати пропорцію:
за рівнянням 1 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 3 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
за даними задачі 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
4) Аналогічно розрахуємо кількість речовини амоніаку:
за рівнянням 1 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
/> за даними задачі 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями моль;  Розрахунки за хімічними рівняннями моль.
Задача. У реакцію з воднем вступають 14 г азоту. Визначте масу і кількість речовини амоніаку, що утворився.
Розв’язання
1) Як завжди, записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Переводимо масу азоту в молі за формулою  Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями г/моль;
 Розрахунки за хімічними рівняннями (моль).
3) Тепер визначимо кількість речовини амоніаку:
за рівнянням 1 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
за даними 0,5 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
4) Визначимо масу цієї кількості амоніаку:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями г/моль;
 Розрахунки за хімічними рівняннями (г).
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями г,  Розрахунки за хімічними рівняннями моль.

Розрахунки з використанням об’ємів газів

Задача. Який об’єм азоту (н. у.) необхідний для утворення 3 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями?
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Знаходимо кількість речовини азоту:
за рівнянням 1 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
за даними задачі x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 3 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
3) Переводимо кількість речовини в об’єм за формулою  Розрахунки за хімічними рівняннями (оскільки об’єм азоту визначається за н. у., у розрахунках можна використовувати молярний об’єм газу, тобто 22,4 л/моль):
 Розрахунки за хімічними рівняннями (л).
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями л.
Задача. Ускладнимо попередню задачу. Яку масу азоту та який об’єм водню потрібно взяти для добування 11,2 л амоніаку (н. у.)?
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Об’єм водню можна розрахувати:
а) за законом об’ємних відношень:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
б) знаходимо кількість речовини амоніаку:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями (моль);
знаходимо кількість речовини водню:
за рівнянням 3 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
за даними x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 0,5 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями (моль).
Переходимо від кількості речовини до її об’єму:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями (л).
3) Знаходимо кількість речовини азоту. Для цього використаємо вже обчислену кількість речовини амоніаку:
за рівнянням 1 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 2 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями;
за даними x моль  Розрахунки за хімічними рівняннями – 0,5 моль  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Звідси  Розрахунки за хімічними рівняннями (моль).
4) Переходимо від кількості речовини азоту до її маси:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями г/моль;
 Розрахунки за хімічними рівняннями (г).
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями г,  Розрахунки за хімічними рівняннями л.

Розрахункові задачі на надлишок одного з реагентів

Реагенти цілком вступають у реакцію тільки в тому випадку, якщо вони взяті в еквімолярних відношеннях. Часто кількість речовини одного з реагентів перевищує кількість, необхідну для повної взаємодії з іншим реагентом, тобто він узятий у надлишку. У такому випадку іншого реагенту недостатньо, тобто він узятий у недостачі.
Задача. Яку масу сульфур(VI) оксиду можна одержати з 10 г сульфур(IV) оксиду і 5,6 л кисню (н. у.)?
Розв’язання
1) Запишемо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями
2) Приймемо, що маса (об’єм) одного з реагентів невідома, тобто дорівнює y. Нехай це буде маса сульфур(IV) оксиду. Складемо пропорцію й обчислимо масу сульфур(IV) оксиду за відомим об’ємом кисню:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями (г).
3) Маса сульфур(IV) оксиду (32 г), необхідна для взаємодії з даним об’ємом кисню (5,6 л), більше маси сульфур(IV) оксиду, даної в умові задачі (10 г). Отже, сульфур(IV) оксид надано у недостачі, а кисень – у надлишку.
4) Обчислення кінцевого продукту потрібно вести по недостачі (по сульфур(IV) оксиду). Обчислимо масу сульфур(VI) оксиду:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями г.
Задача. Який об’єм амоніаку утвориться з 6 л водню і 4 л азоту? Який газ залишиться в надлишку? Знайдіть об’єм надлишку. (Усі об’єми газів дано при н. у.)
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Керуючись законом Гей-Люссака, об’єми газів легко порівняти.
За рівнянням реакції:  Розрахунки за хімічними рівняннями.
За даними задачі:  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Очевидно, що азот узятий у надлишку, а водень у недостачі. Об’єм отриманого амоніаку обчислюємо за воднем:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями.
3) Для визначення об’єму надлишку обчислюємо необхідний об’єм азоту, прийнявши його за y:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Надлишковий об’єм азоту:  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями, надлишковий об’єм азоту – 2 л.

Розрахункові задачі з урахуванням виходу продукту реакції

Вихід продукту реакції  Розрахунки за хімічними рівняннями – це відношення маси (об’єму, кількості речовини) фактично отриманого продукту до максимально можливого, обчисленого за рівнянням реакції. Виражається в частках одиниці чи відсотках і обчислюється за формулою:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
Задача. Яку масу сульфатної кислоти можна одержати з 40 г сульфур(VI) оксиду, якщо вихід реакції 80 % (0,8)?
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Знайдемо кількість речовини сульфур(VI) оксиду:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
3) Відповідно до рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями моль.
4) Визначимо, яку масу мають 0,5 моль сульфатної кислоти:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями (г).
Масу продукту реакції, обчислену без обліку втрат за рівнянням реакції, називають теоретичним виходом  Розрахунки за хімічними рівняннями. Він завжди дорівнює 100 %.
5) Обчислимо практично отриману масу сульфатної кислоти  Розрахунки за хімічними рівняннями, чи практичний вихід:
 Розрахунки за хімічними рівняннями,  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Практично отримана маса повинна бути меншою за масу, обчислену за рівнянням реакції: 39,2 г < 49 г.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями г.
Задача. Яку масу сульфур(VI) оксиду необхідно взяти для одержання 73,5 г сульфатної кислоти, якщо вихід реакції 75 %?
Розв’язання
У задачі дано масу сульфатної кислоти, яку треба одержати фактично. Використовувати практичні дані для розрахунків за хімічними рівняннями не можна, необхідно перейти до теоретичних даних.
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) За  Розрахунки за хімічними рівняннями розраховуємо масу сульфатної кислоти, необхідну для теоретичних розрахунків  Розрахунки за хімічними рівняннями:
 Розрахунки за хімічними рівняннями,
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
3) Визначимо кількість речовини сульфатної кислоти:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
4) За рівнянням реакції кількості сульфатної кислоти й сульфур(VI) оксиду рівні, отже,  Розрахунки за хімічними рівняннями.
5) Знаходимо масу витраченого сульфур(VI) оксиду:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями г.
Задача. Із сульфур(VI) оксиду масою 40 г було отримано 41,16 г сульфатної кислоти. Обчисліть вихід продукту реакції.
Розв’язання
1) Записуємо рівняння реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
2) Практично отримана маса сульфатної кислоти  Розрахунки за хімічними рівняннями г. Для визначення виходу продукту реакції потрібна ще й теоретично обчислена маса.
3) Знайдемо кількість речовини сульфур(VI) оксиду:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
4) За рівнянням реакції кількості сульфатної кислоти й сульфур(VI) оксиду рівні, отже,  Розрахунки за хімічними рівняннями.
5) Обчислимо масу сульфатної кислоти за рівнянням реакції  Розрахунки за хімічними рівняннями:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями;
 Розрахунки за хімічними рівняннями.
6) Знайдемо вихід продукту реакції:
 Розрахунки за хімічними рівняннями;  Розрахунки за хімічними рівняннями.
Відповідь:  Розрахунки за хімічними рівняннями %.