Знаємо, розуміємо
Вправа 1 За якими формулами обчислюють кількість речовини?
v=m/M, v=V/Vm, v=N/NA, де M ― молярна маса речовини, Vm ― молярний об'єм речовини, який за нормальних умов дорівнює 22,4 л/моль, NA ― стала Авогадро, що чисельно дорівнює 6,02•1023моль-1
Вправа 2 Як визначити кількісні співвідношення речовин за рівнянням реакції та за умовою задачі? На кількісні співвідношення речовин в рівнянні реакції вказують його коефіцієнти. За умовою задачі, відомі чи обчислені кількості речовини, треба порівняти з коефіцієнтами в рівнянні реакції і визначити речовини, що взяті в надлишку чи в недостачі
Вправа 3 У чому полягає відмінність задач на обчислення кількості речовини, маси або об’єму продукту за рівнянням хімічної реакції, якщо один із реагентів взяли в надлишку, від інших типів розрахунків за рівняннями реакцій? Якщо за кількісними співвідношеннями речовин у рівнянні реакції з’ясується, що один з них узяли в надлишку, то задачу розв’язують, користуючись даними про речовину, що перебуває в недостачі. Якщо за умовою задачі один з реагентів взяли в надлишку, потрібно обов’язково розглядати можливість подальшої його взаємодії з утвореним продуктом реакції
Застосовуємо
Вправа 1 Обчисліть масу амоній сульфату, який утвориться під час пропускання через розчин сульфатної кислоти масою 200 г з масовою часткою розчиненої речовини 9,8% амоніаку об’ємом 11,2 л (н.у.).
Відомо: m(р-ну)=200 г, w(H2SO4)=9,8%, або 0,098, V(NH3)=11,2 л
Знайти: m((NH4)2SO4)-?
Розв'язання
m(H2SO4)=m(р-ну)•w(H2SO4)=200 г • 0,098=19,6 г
M(H2SO4)=98 г/моль
v(H2SO4)=m(H2SO4):M(H2SO4)=19,6 г : 98 г/моль=0,2 моль
v(NH3)=V(NH3):Vm=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль
Запишемо рівняння реакції:
H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4
1 моль 2 моль
За рівнянням реакції 1 моль кислоти H2SO4 реагує з 2 моль амоніаку NH3, тому з 0,2 моль кислоти прореагує удвічі більша кількість речовини амоніаку, тобто 0,4 моль. За умовою задачі є 0,5 моль, отже, амоніак взятий в надлишку, він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними кислоти.
За рівнянням реакції v(H2SO4):v((NH4)2SO4)=1:1, тому
v((NH4)2SO4)=v(H2SO4)=0,2 моль
M((NH4)2SO4)=132 г/моль
m((NH4)2SO4)=n((NH4)2SO4)•M((NH4)2SO4)=0,2 моль•132 г/моль=26,4 г
Відповідь: 26,4 г
Вправа 2 У посудину з вапняною водою, маса кальцій гідроксиду в якій становить 3,7 г, пропустили вуглекислий газ об’ємом 3,36 л (н.у.). Прозорим чи каламутним буде вміст посудини після завершення реакції?
Відомо: m(Ca(OH)2)=3,7 г, V(CO2)=3,36 л
Знайти: прозорим чи каламутним буде розчин-?
Розв'язання
M(Ca(OH)2)=74 г/моль
v(Ca(OH)2)=m(Ca(OH)2):M(Ca(OH)2)=3,7 г : 74 г/моль=0,05 моль
v(CO2)=V(CO2):Vm=3,36 л : 22,4 л/моль=0,15 моль
Запишемо рівняння реакції:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
1 моль 1 моль
За рівнянням реакції 1 моль гідроксиду Ca(OH)2 реагує з 1 моль вуглекислого газу СО2, тому з 0,05 моль гідроксиду прореагує 0,05 моль вуглекислого газу. За умовою задачі є 0,15 моль, отже, вуглекислий газ взятий в надлишку.
Оскільки вуглекислий газ взято в надлишку, причому в кількості речовини 0,1 моль (0,15-0,05=0,1), яка є більшою від кількості речовини утвореного кальцій карбонату (0,05 моль), весь кальцій карбонат прореагує з утворення розчинної кислої солі кальцій гідрогенкарбонату Ca(HSO4)2 і розчин стане прозорим:
CaCO3↓ + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2
Відповідь: прозорим
Вправа 3* Яка сіль утвориться внаслідок взаємодії розчину натрій гідроксиду масою 50 г з масовою часткою лугу 16% і розчину ортофосфатної кислоти масою 200 г з масовою часткою розчиненої речовини 9,8%?
Відомо: m(р-ну NaOH)=50 г, w(NaOH)=16%, або 0,16,
m(р-ну H3PO4)=200 г, w(H3PO4)=9,8%, або 0,098
Знайти: яка сіль утвориться-?
Розв'язання
Запишемо рівняння можливих реакцій:
3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O (1)
3 моль 1 моль
NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O (2)
1 моль 1 моль
2NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O (3)
2 моль 1 моль
За рівнянням реакції (1) v(NaOH):v(H3PO4)=3:1
За рівнянням реакції (2) v(NaOH):v(H3PO4)=1:1
За рівнянням реакції (3) v(NaOH):v(H3PO4)=2:1
Обчислимо кількості речовини сполук за умовою задачі.
m(NaOH)=m(р-ну NaOH)•w(NaOH)=50 г • 0,16=8 г
m(H3PO4)=m(р-ну H3PO4)•w(H3PO4)=200 г • 0,098=19,6 г
M(NaOH)=40 г/моль, M(H3PO4)=98 г/моль
v(NaOH)=m(NaOH):M(NaOH)=8 г : 40 г/моль=0,2 моль
v(H3PO4)=m(H3PO4):M(H3PO4)=19,6 г : 98 г/моль=0,2 моль
За умовою задачі маємо v(NaOH):v(H3PO4)=0,2:0,2=1:1, отже, кількісні співвідношення відповідають рівнянню (2), утвориться кисла сіль NaH2PO4
Відповідь: NaH2PO4
Вправа 4* На цинк хлорид масою 13,6 г подіяли натрій гідроксидом масою 10 г. Обчисліть масу осаду після закінчення взаємодії речовин.
Відомо: m(ZnCl2)=13,6 г, m(NaOH)=10 г
Знайти: mосаду(Zn(OH)2)-?
Розв'язання
M(ZnCl2)=136 г/моль, M(NaOH)=40 г/моль
v(ZnCl2)=m(ZnCl2):M(ZnCl2)=13,6 г : 136 г/моль=0,1 моль
v(NaOH)=m(NaOH):M(NaOH)=10 г : 40 г/моль=0,25 моль
Запишемо рівняння реакції:
ZnCl2 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + 2NaCl
1 моль 2 моль
За рівнянням реакції 1 моль солі ZnCl2 реагує з 2 моль лугу NaOH, тому з 0,1 моль солі прореагує удвічі більша кількість речовини лугу, тобто 0,2 моль. За умовою задачі є 0,25 моль, отже, луг взятий в надлишку (0,25-0,2=0,05 моль), він реагує не повністю, тому розрахунки будемо проводити за даними солі.
За рівнянням реакції v(ZnCl2):v(Zn(OH)2)=1:1, тому
v((Zn(OH)2)=v(ZnCl2)=0,1 моль
Запишемо рівняння реакції в розчині надлишку лугу (0,05 моль) з утвореним амфотерним гідроксидом:
2NaOH + Zn(OH)2↓ = Na2[Zn(OH)4]
За рівнянням реакції v(NaOH):vреак.(Zn(OH)2)=2:1, тому
vреак.(Zn(OH)2)=v(NaOH):2=0,05 моль:2=0,025 моль
vосаду(Zn(OH)2)=v(Zn(OH)2) - vреак.(Zn(OH)2)=0,1 моль-0,025 моль=0,075 моль
M(Zn(OH)2)=99 г/моль
mосаду(Zn(OH)2)=vосаду(Zn(OH)2)•M(Zn(OH)2)=0,075 моль•99 г/моль=7,425 г
Відповідь: 7,425 г осаду цинк гідроксиду