Інші завдання дивись тут...

Зверніть увагу, майже кожна хімічна задача може бути розв'язана кількома способами. Намагайтеся віднаходити  різні варіанти розв'язування конкретної задачі, але обирайте той з них, який є найраціональнішим. Зеленим кольором даються пояснення.

Завдання для засвоєння матеріалу

Вправа 1

Проаналізуйте рівняння реакції горіння метану подібно до того, як це зроблено в цьому параграфі для реакції горіння сірководню.

Розглянемо рівняння реакції горіння метану:

СН₄ + 2O₂ = СO₂ + 2H₂O

З нього видно, що один моль метану СН₄ реагує із двома молями кисню О₂ з утворенням одного моля вуглекислого газу СО₂ і двох молей води Н₂О.

Якщо в реакцію вступає x моль метану, то співвідношення реагентів і продуктів реакції виглядає так:

n(СН₄):n(O₂):n(СO₂):n(H₂O)=x : 2x : x : 2x = 1 : 2 : 1 : 2

або n(СН₄)/1=n(O₂)/2=n(СO₂)/1=n(H₂O)/2

 

Вправа 2

У якому кількісному співвідношенні слід змішати залізо із сіркою для добування ферум (ІІ) сульфіду?

Розглянемо рівняння реакції добування ферум (ІІ) сульфіду:

Fe + S = FeS

З нього видно, що один моль заліза Fe реагує із одним молем сірки S з утворенням одного моля ферум (ІІ) сульфіду FeS.

Якщо в реакцію вступає x моль заліза, то співвідношення реагентів і продуктів реакції виглядає так:

n(Fe):n(S):n(FeS)=x : x : x=1 : 1 : 1 або n(Fe)/1= n(S)/1=n(FeS)/1

 

Вправа 3

Визначте співвідношення кількості речовини реагентів для добування купрум (ІІ) оксиду з простих речовин.

Розглянемо рівняння реакції добування купрум (ІІ) оксиду з простих речовин (кисню): 2Сu + O₂ = 2CuO

З нього видно, що два моля міді Cu реагує із одним молем кисню O₂ з утворенням двох молей купрум (ІІ) оксиду CuO.

Якщо в реакцію вступає x моль міді, то співвідношення реагентів і продуктів реакції виглядає так:

n(Cu):n(O₂):n(CuO)=2x : x : 2x=2 : 1 : 2 або n(Cu)/2= n(O₂)/1=n(CuO)/2 

 

Вправа 4

Обчисліть кількість речовини фосфор (V) оксиду, що утвориться після згоряння фосфору кількістю речовини 2 моль. Яка кількість речовини кисню витрачається при цьому?

Відомо: n(Р)=2 моль

Знайти: n(Р₂О₅)-?, n(О₂)-?

Розв'язування

Записуємо рівняння реакції: 4Р + 5О₂ =2Р₂О₅

За рівнянням реакції n(P):n(P₂O₅)=4:2, звідси

n(P₂О₅)•4=2•n(P), тому 

n(P₂О₅)=2•n(P):4=2•2 моль:4 моль=1 моль

За рівнянням реакції n(P):n(O₂)=4:5, звідси

n(О₂)•4=5•n(P), тому 

n(О₂)=5•n(P):4=5•2 моль:4 моль=2,5 моль

Відповідь: n(P₂О₅)=1 моль, n(О₂)=2,5 моль

 

Вправа 5

Визначте кількість речовини кальцій гідроксиду, що утворюється внаслідок взаємодії води з:

а) 0,5 моль кальцій оксиду;

Відомо: n(СаО)=0,5 моль

Знайти: n(Са(ОН)₂)-?

Розв'язування

Записуємо рівняння реакції: СаО + Н₂О=Са(ОН)₂

За рівнянням реакції n(СаО):n(Са(ОН)₂)=1:1, кількості речовини однакові,

n(Са(ОН)₂)=n(СаО)=0,5 моль

Відповідь: 0,5 моль

б) 8 г кальцій оксиду.

Відомо: m(СаО)=8 г

Знайти: n(Са(ОН)₂)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини CaO масою 8 г за формулою n=m/M.

M_r(СаО)=A_r(Ca)+A_r(O)=40+16=56, тому М(СаО)=56 г/моль

n(СаО)=m(СаО)/M(CaO)=8 г : 56 г/моль=0,14 моль

2. Записуємо рівняння реакції: СаО + Н₂О=Са(ОН)₂

За рівнянням реакції n(СаО):n(Са(ОН)₂)=1:1, кількості речовини однакові,

n(Са(ОН))₂=n(СаО)=0,14 моль

ІІ спосіб 

Записуємо рівняння реакції: СаО + Н₂О =Са(ОН)₂

За рівнянням реакції n(Са(ОН)₂)/1=n(СаО)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини кальцій оксиду на співвідношення мас.

n(Са(ОH)₂)=m(СаО)/M(CaO)

Обчислюємо молярну масу СаО і підставляємо значення у формулу.

M_r(СаО)=A_r(Ca)+A_r(O)=40+16=56, тому М(СаО)=56 г/моль

n(Са(ОH)₂)=8 г: 56 г/моль=0,14 моль

Відповідь: 0,14 моль

 

Вправа 6
Складіть рівняння реакції згоряння амоніаку NH₃ у кисні з утворенням азоту й води. Обчисліть об’єм кисню (н.у.), що необхідний для спалювання амоніаку кількістю 24 моль. Який об’єм (н.у.) кожного з продуктів реакції при цьому утворюється?

Відомо: n(NH₃)=24 моль

Знайти: V(О₂)-?, V(N₂)-?, V(H₂O)-?

Розв'язування

І спосіб

Записуємо рівняння реакції: 4NH₃ + 3О₂=2N₂ + 6H₂O

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(О₂)/3, звідси 

n(О₂)•4=3•n(NH₃), тому 

n(О₂)=3•n(NH₃):4=3•24 моль:4=18 моль

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(N₂)/2, звідси

n(N₂)•4=2•n(NH₃), тому 

n(N₂)=2•n(NH₃):4=2•24 моль:4=12 моль

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(Н₂О)/6, звідси

n(Н₂О)•4=6•n(NH₃), тому 

n(Н₂О)=6•n(NH₃):4=6•24 моль:4=36 моль

Обчислюємо об'єм кількості речовини за формулою V=n•V_M, де V_M = 22,4 л/моль за н.у.

V(O₂)=n(O₂)•V_M=18 моль•22,4 л/моль=403,2 л

V(N₂)=n(N₂)•V_M=12 моль•22,4 л/моль=268,8 л 

V(Н₂О)=n(H₂O)•V_M=36 моль•22,4 л/моль=806,4 л

ІІ спосіб 

Записуємо рівняння реакції: 4NH₃ + 3О₂ = 2N₂ + 6H₂O

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(О₂)/3

Замінюємо кількість речовини кисню на об'єм: 

n(NH₃)/4=V(О₂)/(3•V_M)

Звідси виражаємо об'єм кисню:

V(О₂)•4=3•V_M•n(NH₃), тому 

V(О₂)=3•V_M•n(NH₃):4=3•22,4 л/моль•24 моль:4=403,2 л

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(N₂)/2

Замінюємо кількість речовини азоту на об'єм: 

n(NH₃)/4=V(N₂)/(2•V_M)

Звідси виражаємо об'єм азоту:

V(N₂)•4=2•V_M•n(NH₃), тому

V(N₂)=2•V_M•n(NH₃):4=2•22,4л/моль•24 моль:4=268,8 л

За рівнянням реакції n(NH₃)/4=n(Н₂О)/6

Замінюємо кількість речовини води на об'єм: 

n(NH₃)/4=V(Н₂О)/(6•V_M)

Звідси виражаємо об'єм води:

V(Н₂О)•4=6•V_M•n(NH₃), тому

V(Н₂О)=6•V_M•n(NH₃):4=6•22,4 л/моль•24 моль:4=806,4 л  

Відповідь: V(О₂)=403,2 л; V(N₂)=268,8 л; V(Н₂О)=806,4 л

 

Вправа 7

Обчисліть масу кальцій карбонату, що утворюється внаслідок взаємодії карбон (IV) оксиду об’ємом 11,2 л (н. у.) з кальцій оксидом.

Відомо: V(CO₂)=11,2 л

Знайти m(СаСО₃)-?

Розв'язування

І спосіб 

1. Обчислюємо кількість речовини СО₂ об'ємом 11,2 л за формулою n=V/V_M, де V_M = 22,4 л/моль за н.у.

n(CO₂)=V(CO₂)/V_M=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль

2. Записуємо рівняння реакції: СаО + СО₂ = СаСО₃

За рівнянням реакції n(CO₂):n(CаСO₃)=1:1, кількість речовини однакова,

n(СаCO₃)=n(CO₂)=0,5 моль

3. Обчислюємо масу CaCO₃ кількістю речовини 0,5 моль за формулою m=n•M.

M_r(СаСО₃)=A_r(Ca)+A_r(C)+3•A_r(O)=40+12+3•16=100, М(СаСО₃)=100 г/моль

m(СаCO₃)=n(СаCО₃)•M(CaСO₃)=0,5 моль•100 г/моль=50 г

ІІ спосіб 

Записуємо рівняння реакції: СаО + СО₂ = СаСО₃

За рівнянням реакції n(CaO)/1=n(CaCO₃)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини кальцій оксиду на співвідношення об’ємів, а кількість речовини кальцій карбонату — на співвідношення мас.

V(CaO)/V_M=m(CaCO₃)/M(CaCO₃)

Звідси виражаємо масу кальцій карбонату:

m(CaCO₃)•V_м=М(CaCO₃)•V(CaO), тому

m(CaCO₃)=М(CaCO₃)•V(CaO):V_M

Обчислюємо молярну масу СаСО₃ і підставляємо значення у формулу.

M_r(СаСО₃)=A_r(Ca)+A_r(C)+3•A_r(O)=40+12+3•16=100, тому М(СаСО₃)=100 г/моль

m(CaCO₃)=100 г/моль •11,2 л : 22,4 л/моль=50 г

Відповідь: 50 г

 

Вправа 8

Обчисліть масу сульфур (VІ) оксиду, необхідну для добування сульфатної кислоти масою 4,9 г.

Відомо: m(H₂SO₄)=4,9 г

Знайти m(SO₃)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини сульфатної кислоти масою 4,9 г за формулою n=m/M.

M_r(H₂SO₄)=2•A_r(H)+A_r(S)+4•A_r(O)=2•1+32+4•16=98, тому М(H₂SO₄)=98 г/моль

n(H₂SO₄)=m(H₂SO₄)/M(H₂SO₄)=4,9 г : 98 г/моль=0,05 моль

2. Записуємо рівняння реакції: SО₃ + Н₂О = Н₂SО₄ 

За рівнянням реакції n(SO₃):n(Н₂SO₄)=1:1, кількості речовини однакові,

n(SO₃)=n(H₂SO₄)=0,05 моль

3. Обчислюємо масу SO₃ кількістю речовини 0,05 моль за формулою m=n•M.

M_r(SО₃)=A_r(S)+3•A_r(O)=32+3•16=80, тому М(SО₃)=80 г/моль

m(SО₃)=n(SО₃)•M(SО₃)=0,05 моль•80 г/моль=4 г

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: SО₃ + Н₂О = Н₂SО₄ 

За рівнянням реакції n(SO₃)/1=n(Н₂SO₄)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини сульфур (VІ) оксиду і сульфатної кислоти на співвідношення мас.

m(SO₃)/М(SO₃)=m(H₂SO₄)/M(H₂SO₄)

Звідси виражаємо масу сульфур (VІ) оксиду:

m(SО₃)•М(H₂SO₄)=М(SО₃)•m(H₂SO₄), тому

m(SO₃)=М(SO₃)•m(H₂SO₄):M(H₂SO₄)

Обчислюємо молярну масу речовин і підставляємо значення у формулу.

M_r(SО₃)=A_r(S)+3•A_r(O)=32+3•16=80, тому М(SО₃)=80 г/моль

M_r(H₂SO₄)=2•A_r(H)+A_r(S)+4•A_r(O)=2•1+32+4•16=98, тому М(H₂SO₄)=98 г/моль

m(SO₃)=80 г/моль • 4,9 г : 98 г/моль=4 г

Відповідь: 4 г

 

Вправа 9

Обчисліть масу гідроген пероксиду, необхідну для добування кисню об’ємом 5,6 л (н.у.).

Відомо: V(O₂)=5,6 л

Знайти m(Н₂О₂)-?

Розв'язування

І спосіб 

1. Обчислюємо кількість речовини кисню об'ємом 5,6 л.

n(O₂)=V(O₂)/V_M=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль

2. Записуємо рівняння реакції: 2Н₂О₂ = О₂ + 2Н₂О

За рівнянням реакції n(Н₂O₂):n(O₂)=2:1, кількість речовини Н₂О₂ удвічі більша від кількості речовини О₂, тому  n(Н₂O₂)=2•n(O₂)=2•0,25 моль=0,5 моль

3. Масу Н₂О₂ кількістю речовини 0,5 моль обчислюємо за формулою: m=n•M.

M_r(Н₂О₂)=2•A_r(Н)+2•A_r(O)=2•1+2•16=34, тому М(Н₂О₂)=34 г/моль

m(Н₂O₂)=n(Н₂О₂)•M(Н₂O₂)=0,5 моль•34 г/моль=17 г

ІІ спосіб 

Записуємо рівняння реакції: 2Н₂О₂ = О₂ + 2Н₂О

За рівнянням реакції n(Н₂O₂)/2=n(O₂)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини кисню на співвідношення об’ємів, а кількість речовини гідроген пероксиду — на співвідношення мас.

m(H₂O₂)/(2•М(H₂O₂))=V(O₂)/V_M

Звідси виражаємо масу гідроген пероксиду:

m(Н₂O₂)•V_м=2•М(Н₂O₂)•V(O₂), тому

m(Н₂O₂)=2•М(Н₂O₂)•V(O₂):V_M

Обчислюємо молярну масу Н₂О₂ і підставляємо значення у формулу.

M_r(Н₂О₂)=2•A_r(Н)+2•A_r(O)=2•1+2•16=34, М(Н₂О₂)=34 г/моль

m(Н₂O₂)=2•34 г/моль•5,6 л:22,4 л/моль=17 г

Відповідь: 17 г

 

Вправа 10

Карбон (ІV) оксид можна добути спалюванням вуглецю або метану. Обчисліть, якої речовини й у скільки разів більше (за масою) необхідно для добування карбон (ІV) оксиду об’ємом 28 л (н.у.).

Відомо: V(СO₂)=28 л

Знайти: m(С)-?, m(СН₄)-?

Розв'язування

І спосіб 

1. Обчислюємо кількість речовини СО₂ об'ємом 28 л за формулою n=V/V_M.

n(СO₂)=V(СO₂)/V_M=28 л : 22,4 л/моль=1,25 моль

2. Записуємо рівняння реакцій спалювання вуглецю і метану:

С + О₂ = СО₂    (1)

СН₄ + 2О₂= СО₂ + 2Н₂О    (2)

За рівнянням реакції (1) n(С):n(CO₂)=1:1, кількість речовини однакова,

n(C)=n(CO₂)=1,25 моль

За рівнянням реакції (2) n(СН₄):n(CO₂)=1:1, кількість речовини однакова,

n(CН₄)=n(CO₂)=1,25 моль

3. Обчислюємо маси заданої кількості речовини обчислюємо за формули m=n•M.

M_r(С)=A_r(С)=12, М(С)=12 г/моль

m(С)=n(С)•M(С)=1,25 моль•12 г/моль=15 г

M_r(СН₄)=A_r(С)+4•A_r(Н)=12+4•1=16, М(СН₄)=16 г/моль

m(СН₄)=n(СН₄)•M(СН₄)=1,25 моль•16 г/моль=20 г

Визначимо у скільки разів більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю:

m(CH₄):M(C)=20 г : 15 г =1,3 рази 

ІІ спосіб 

Записуємо рівняння реакцій спалювання метану і вуглецю:

С + О₂ = СО₂    (1)

СН₄ + 2О₂= СО₂ + 2Н₂О   (2)

За рівнянням реакції (1) n(С)/1=n(СO₂)/1

За рівнянням реакції (2) n(СН₄)/1=n(СO₂)/1

У цих співвідношеннях замінюємо кількість речовини карбон (IV) оксиду на співвідношення об’ємів, а кількість речовини вуглецю і метану — на співвідношення мас. 

m(С)/М(С)=V(СO₂)/V_M  (1)

звідси виражаємо масу вуглецю:

m(С)•V_м=М(С)•V(СO₂), тому

m(С)=М(С)•V(СO₂):V_M

Обчислюємо молярну масу вуглецю і підставляємо значення у формулу.

M_r(С)=A_r(С)=12, тому М(С)=12 г/моль

m(С)=12 г/моль • 28 л : 22,4 л/моль=15 г

m(СН₄)/М(СН₄))=V(СO₂)/V_M  (2), 

звідси виражаємо масу метану:

m(СН₄)•V_м=М(СН₄)•V(СO₂), тому 

m(СН₄)=М(СН₄)•V(СO₂):V_M

Обчислюємо молярну масу метану і підставляємо значення у формулу.

M_r(СН₄)=A_r(С)+4•A_r(Н)=12+4•1=16, тому М(СН₄)=16 г/моль

m(СН₄)=16 г/моль • 28 л : 22,4 л/моль=20 г

Визначимо у скільки разів більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю:

m(CH₄):M(C)=20 г : 15 г =1,3 рази

Відповідь: у 1,3 рази більше необхідно маси метану, ніж маси вуглецю.

 

Вправа 11

Обчисліть масу ортофосфатної кислоти, що утворюється внаслідок взаємодії фосфор (V) оксиду масою 1 кг з водою.

Відомо: m(P₂О₅)=1 кг=1000 г

Знайти m(Н₃PO₄)-?

Розв'язування

І спосіб 

1. Обчислюємо кількість речовини Р₂О₅ масою 1 кг за формулою n=m/M.

M_r(P₂О₅)=2•A_r(P)+5•A_r(O)=2•31+5•16=142, тому М(P₂О₅)=142 г/моль

n(Р₂O₅)=m(P₂O₅)/M(P₂O₅)=1000 г : 142 г/моль=7,04 моль

2. Записуємо рівняння реакції: Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ 

За рівнянням реакції n(Р₂O₅):n(Н₃РO₄)=1:2, кількість речовини Н₃РО₄ удвічі більша від кількості речовини Р₂О₅, n(Н₃РО₄)=2•n(Р₂O₅)=2•7,04 моль=14,08 моль

3. Обчислюємо масу H₃PO₄ кількістю речовини 14,08 моль за формулою m=n•M.

M_r(Н₃РО₄)=3•A_r(Н)+A_r(Р)+4•A_r(O)=3•1+31+4•16=98, М(Н₃РО₄)=98 г/моль

m(Н₃РО₄)=n(Н₃РО₄)•M(Н₃РО₄)=14,08 моль•98 г/моль=1380 г

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

За рівнянням реакції n(Р₂O₅)/1=n(Н₃РO₄)/2

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини фосфор (V) оксиду і ортофосфатної кислоти на співвідношення мас.

m(Р₂O₅)/М(Р₂O₅)=m(H₃PO₄)/(2•M(H₃PO₄))

Звідси виражаємо масу ортофосфатної кислоти:

m(Н₃РО₄)•М(Р₂О₅)=2•М(Н₃РО₄)•m(P₂O₅), тому

m(Н₃PO₄)=2•М(Н₃PO₄)•m(P₂O₅):M(P₂O₅)

Обчислюємо молярну масу речовин і підставляємо значення у формулу.

M_r(P₂О₅)=2•A_r(P)+5•A_r(O)=2•31+5•16=142, тому М(P₂О₅)=142 г/моль

M_r(Н₃РО₄)=3•A_r(Н)+A_r(Р)+4•A_r(O)=3•1+31+4•16=98, тому М(Н₃РО₄)=98 г/моль

m(Н₃PO₄)=2•98 г/моль•1000 г:142 г/моль=1380 г

Відповідь: 1380 г

 

Вправа 12

Під час пропускання сульфур (ІV) оксиду крізь розчин барій гідроксиду утворилася сіль масою 43,4 г. Обчисліть об’єм (н.у.) витраченого газу.

Відомо: m(BaSO₃)=43,4 г

Знайти: V(SO₂)-?

Розв'язування

І спосіб

1. Обчислюємо кількість речовини BaSO₃ масою 43,4 г за формулою n=m/M.

M_r(BaSO₃)=A_r(Ba)+A_r(S)+3•A_r(O)=137+32+3•16=217, M(BaSO₃)=217 г/моль

n(BaSO₃)=m(BaSO₃)/M(BaSO₃)=43,4 г : 217 г/моль=0,2 моль

2. Записуємо рівняння реакції: Ва(ОН)₂ + SO₂ = BaSО₃ + H₂O

За рівнянням реакції n(SO₂):n(BaSO₃)=1:1, кількість речовини однакова, тому 

n(SO₂)=n(BaSO₃)=0,2 моль

3. Обчислюємо об'єм SO₂ кількістю речовини 0,2 моль за формулою n=V/V_M.

V(SO₂)=n(SO₂)•V_M=0,2 моль•22,4 л/моль=4,48 л

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: Ba(OH)₂ + SO₂ = BaSO₃ + H₂O

За рівнянням реакції n(SО₂)/1=n(BaSO₃)/1

У цьому співвідношенні замінюємо кількість речовини сульфур (IV) оксиду на співвідношення об’ємів, а кількість речовини cолі — на співвідношення мас. 

V(SO₂)/V_M=m(BaSO₃)/M(BaSO₃)

Звідси виражаємо об'єм газу сульфур (IV) оксиду:

V(SO₂)•М(BaSO₃)=m(BaSO₃)•V_M, тому

V(SO₂)=m(BaSO₃)•V_M:M(BaSO₃)

Обчислюємо молярну масу BaSO₃ і підставляємо значення у формулу.

M_r(BaSO₃)=A_r(Ba)+A_r(S)+3•A_r(O)=137+32+3•16=217, M(BaSO₃)=217 г/моль

V(SO₂)=43,4 г • 22,4 л/моль : 217 г/моль=4,48 л

Відповідь: 4,48 л

Інші завдання дивись тут...