Інші завдання дивись тут...

САМОСТІЙНА РОБОТА

І рівень 

Завдання 1. Вставте пропущені слова, щоб вираз став завершеним:

1. Метан - органічна речовина, що входить до групи насичених вуглеводнів.

2. Валентність атома Карбону в молекулі метану - IV

3. Молекулярна формула метану: СН4

4. Продуктами повного згоряння метану є вода і карбон (IV) оксид. 

5. Реакція хлорування відбувається за освітлення  або нагрівання.

6. Метан стійкий до дії сильних окисників.

ІІ рівень

Завдання 2. Допишіть продукти реакцій, поставте коефіцієнти, де це потрібно: 

а) CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

б) CH4 + 4Cl2 -> CCl4 + 4HCl

 

Завдання 3. Обчисліть відносну густину метану за

а) воднем;

DН2(CH4)=Mr(CH4)/Mr2)=16/2=8,

де MrН4)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

Mr(H2)=2•Ar(H)=21=2.

б) повіітрям;

Dповітря(CH4)=Mr(CH4)/Mr(повітря)=16/29=0,5,

де Mr(CН4)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

Mr(повітря)=29

в) киснем. 

DО2(CH4)=Mr(CH4)/Mr(O2)=16/32=0,5,

де MrН4)=Аr(C)+4•Аr(Н)=12+4•1=16,

Mr(O2)=2•Ar(O)=216=32.

ІІІ рівень

Завдання 4. Допишіть продукти реакцій, поставте коефіцієнти. У п. б) реакція відбувається за схемою хлорування: 

а) СН4 + 2О2 -> CO2 + 2H2O;

б) СН4+ 4Вг2 -> CBr4 + 4HBr

в) СН4+ O2 -> С + 2H2O

 

Завдання 5. Обчисліть масу вуглецю та об'єм водню (н. у.), що можна добути з метану об'ємом 336 л (н.у.), якщо метан повністю розклався. 

Відомо: V(CH4)=336 лЗнайти: m(С)-?, V(H2)-?

Розв'язування.

І спосіб

Записуємо рівняння реакції:

    336 л     x г      y л     

     СH4  =  C   +  2H2 

    22,4 л   12 г     44,8 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклався 1 моль метану СН4 з утворенням 1 моль вуглецю і 2 моль водню Н2. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, а 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) вуглецю й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 г/моль. Маса 1 моль=12 г.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо масу вуглецю.

336 л / 22,4 л = х г / 12 г, звідси

х г • 22,4 л = 336 л • 12 г

y = 336 л • 12 г : 22,4 л

y = 180 г

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм водню.

336 л / 22,4 л = у л / 44,8 л, звідси

у л • 2,4 л = 44,8 л • 336 л

х = 44,8 л • 336 л : 22,4 л

х = 672 л

II спосіб

Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом 336 л за формулою v=V/VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.

v(СH4)=V(СH4):VM=336 л: 22,4 л/моль=15 моль.

Записуємо рівняння реакції: СH4=C+2H2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Розклався 1 моль метану СН4 з утворенням 1 моль вуглецю і 2 моль водню Н2, кількість речовини вуглецю однакова, а кількість речовини водню удвічі більша, ніж кількість речовини метану, тому 

v(С)=v(CН4)=15 моль

v(H2)=2•v(CН4)=2•15 моль=30 моль

Обчислюємо масу вуглецю кількістю речовини 15 моль за формулою m=v•M, де

M=Mrг/моль.

Mr(C)=Ar(C)=12, M(С)=12 г/моль.  

m(С)=v(С)•M(С)=15 моль • 12 г/моль=180 г.

Обчислюємо об'єм водню кількістю речовини 30 моль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.

V(H2)=v(H2)•VM=30 моль•22,4 л/моль=672 л.

Відповідь: m(С)=180 г, V(H2)=672 л.

 

Завдання б.

І варіант

Обчисліть об'єм карбон (ІV) оксиду (н.у.) та масу води, що утворяться внаслідок повного згоряння метану масою 80 кг. 

Відомо: m(CH4)=80 кг. Знайти: V(CO2)-?, m(H2O)-?

Розв'язування.

І спосіб

Записуємо рівняння реакції:

     80 кг           x м3        y кг     

     CH4  + 2O2 = CO2  +    2H2

     16 кг           22,4 м3    36 кг

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 кмоль метану СН4 з утворенням 1 кмоль карбон (IV) оксиду СO2 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3) і 2 кмоль води Н2О. Обчислюємо молярні маси (M=Mr кг/кмоль) речовин й, відповідно, маси 1 кмоль метану і 2 кмоль води.

Mr(CH4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(CH4)=16 кг/кмоль. 

Маса 1 кмоль=16 кг.

Mr2O)=2•Ar(Н)+Ar(О)=2•1+16=18, M(Н2O)=18 кг/кмоль.

Маса 1 кмоль=18 кг, а маса 2 кмоль=36 кг.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду.

80 кг / 16 кг = х м3 / 22,4 м3, звідси

х м3 • 16 кг = 80 кг • 22,4 м3

х = 80 кг • 22,4 м3 / 16 кг

х = 112 м3

За допомогою пропорції обчислюємо масу води.

80 кг / 16 кг = у кг / 36 кг, звідси

у кг • 16 кг = 36 кг • 80 кг

y = 36 кг • 80 кг / 16 кг

y = 180 кг

II спосіб

Обчислюємо кількість речовини метану масою 80 кг за формулою v=m/M, де

M=Mr кг/кмоль.

Mr(CH4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(CH4)=16 кг/кмоль.

v(СН4)=m(СН4) : M(СН4)=80 кг : 16 кг/кмоль=5 кмоль

Записуємо рівняння реакції: CH4+2O2=CO2+2H2O

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 кмоль метану СН4 з утворенням 1 кмоль карбон (IV) оксиду СO2 і 2 кмоль води Н2О, кількість речовини карбон (IV) оксиду однакова, а кількість речовини води удвічі більша, ніж кількість речовини метану, тому 

v(СO2)=v(СН4)=5 кмоль

v(Н2O)=2•v(СН4)=2•5 кмоль=10 кмоль

Обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду кількістю речовини 5 кмоль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

V(СO2)=v(СO2)•VM=5 кмоль•22,4 м3/кмоль=112 м3.

Обчислюємо масу води кількістю речовини 10 кмоль за формулою m=v•M, де

M=Mrкг/кмоль.

Mr2O)=2•Ar(Н)+Ar(O)=2•1+16=18, M(Н2О)=18 кг/кмоль.  

m(Н2O)=v(Н2O)•M(Н2O)=10 кмоль • 18 кг/кмоль=180 кг.

Відповідь: V(CO2)=112 м3m(Н2О)=180 кг.

II варіант

Обчисліть об'єм кисню (н.у.), що витратиться, а кількість речовини карбон (ІV) оксиду, що утвориться, внаслідок повного згоряння метану об'ємом 5 м3.

Відомо: V(CH4)=5 м3Знайти: V(O2)-?, v(СO2)-?, 

Розв'язування.

І спосіб

Записуємо рівняння реакції:

     5 м3      x м3       y моль    

     СH4  +   2O2  ->    CO2   +  2H2

    22,4 м3   44,8 м3    1 моль

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі. 

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль метану СН4 і 2 кмоль кисню О2 з утворенням 1 кмоль карбон (IV) оксиду. За н.у. 1 кмоль газу займає об'єм 22,4 м3, а 2 кмоль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 м3

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню.

5 м3 / 22,4 м3 = х м3 / 44,8 м3, звідси

х м3 • 22,4 м3 = 44,8 м3 • 5 м3

х = 44,8 м3 • 5 м3 : 22,4 м3

х = 10 м3

За допомогою пропорції обчислюємо кількість речовини карбон (IV) оксиду.

5 м3 / 22,4 м3 = у моль / 1 моль, звідси

у моль • 22,4 м3 = 5 м3 • 1 моль

y = 5 м3 • 1 моль : 22,4 м3

y = 0,22 моль

II спосіб

Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом 5 м3 за формулою v=V/VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

v(СH4)=V(СH4):VM=5 м3: 22,4 м3/кмоль=0,22 кмоль.

Записуємо рівняння реакції:  СH4+2O2->CO2+2H2O

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль метану СН4 і 2 кмоль кисню О2 з утворенням 1 кмоль карбон (IV) оксиду, кількість речовини карбон (IV) оксиду однакова, а кількість речовини кисню удвічі більша, ніж кількість речовини метану, тому 

v(СO2)=v(CН4)=0,22 кмоль

v(O2)=2•v(CН4)=2•0,22 кмоль=0,44 кмоль

Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 0,44 кмоль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

V(О2)=v(О2)•VM=0,44 кмоль•22,4 м3моль=10 м3.

Відповідь: V(O2)=10 м3, v(CO2)=0,22 кмоль.

IV рівень

Завдання 7* Напишіть рівняння реакцій за схемою: метан -> карбон (ІV) оксид -> кальцій карбонат -> кальцій оксид -> кальцій гідроксид -> кальцій хлорид -> аргентум (І) хлорид.

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

CO2 + CaO = CaCO3

CaCO3 = CaO + CO2

CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O

CaCl2 + 2AgNO3= Ca(NO3)2 + 2AgCl

 

Завдання 8.

І варіант

Природний газ містить у своєму складі метан, об'ємна частка якого становить 94%, і негорючі домішки. Обчисліть, який об'єм кисню (н.у.) та повітря треба витратити на повне згоряння газу об'ємом 3 м3 (н.у.).

Розв'язування:

Відомо: V(суміші)=3 м3φ(СН4)=94%. Знайти: V(O2)-?, V(повітря)-?

Розв'язування.

І спосіб

Об'єм речовини знаходимо з формули обчислення об'ємної частки речовини (φ):

V(речовини)=(φ(речовини)•V(суміші)):100%.

V(СН4)=(φ(СН4)•V(суміші)):100%=(94%3 м3):100%=2,82 м3.

Записуємо рівняння реакції:

2,82 м3       х м3    

CH4      +    2O2   -> CO2 + 2H2

22,4 м3      44,8 м3

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль метану СН4 з утворенням 2 кмоль кисню О2За н.у. 1 кмоль газу займає об'єм 22,4 м3, а 2 кмоль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 м3.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню:

2,82 м3 / 22,4 м3 = х м3 / 44,8 м3, звідси

х м3 • 22,4 м3 = 2,82 м3 • 44,8 м3 г              

х = 2,82 м3 • 44,8 м3 / 22,4 м3

х =V(O2)=5,64 м3

У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму, тобто V(повітря)=5•5,64 м3=28,2 м3

ІІ спосіб

Об'єм речовини знаходимо з формули обчислення об'ємної частки речовини (φ):

V(речовини)=(φ(речовини)•V(суміші)):100%.

V(СН4)=(φ(СН4)•V(суміші)):100%=(94%3 м3):100%=2,82 м3.

Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом 2,82 м3 за формулою v=V/VM, де VM-постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 м3/кмоль.

v(СН4)=V(СН4) : VM=2,82 м3 : 22,4 м3/кмоль=0,126 кмоль.

Записуємо рівняння реакції: CH4+2O2->CO2+2H2O 

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 кмоль метану СН4 з утворенням 2 кмоль кисню О2, кількість речовини кисню удвічі більша, ніж кількість речовини метану, тому 

v(О2)=2•v(СН4)=2•0,126 кмоль=0,252 кмоль.

Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 0,252 кмоль за формулою V=v•VM, де V- постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 м3/кмоль.

V(О2)=v(О2)•VM=0,252 кмоль•22,4 м3моль=5,64 м3.

Об'єм повітря знаходимо з формули обчислення об'ємної частки кисню в повітрі (φ(О2)=20%):

V(повітря)=(V(О2):φ(О2))•100%=(5,64 м3:20%)100%=28,2 м3.

Відповідь: V(O2)=5,64 м3, V(повітря)=28,2 м3.

II варіант

Метан кількістю речовини 0,4 моль піддали хлоруванню до утворення тетрахлорометану. Обчисліть масу хлору, що прореагував, і об'єм гідроген хлориду (н.у.), що утворився внаслідок реакції.

Відомо: v(CH4)=0,4 моль. Знайти: m(Сl2)-?, V(HCl)-?

Розв'язування.

Записуємо рівняння реакції:

    0,4 моль    х г                 у л

     CH4   +    4Cl2 -> CCl4 + 4HCl

    1 моль      284 г             89,6 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану CH4 з утворенням 4 моль хлору Cl2 і 4 моль гідроген хлориду HCl (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 4 моль займуть у 4 рази більший об'єм, тобто 89,6 л). Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) хлору й, відповідно, масу 4 моль.

Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=235,5=71, M(Cl2)=71 г/моль. 

Маса 1 моль=71 г, а маса 4 моль=284 моль.

Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

За допомогою пропорції обчислюємо масу хлору.

0,4 моль / 1 моль = х г / 284 г, звідси

х г • 1 моль = 284 г • 0,4 моль

у = 284 г • 0,4 моль : 1 моль

у = m(Cl2)=113,6 г

За допомогою пропорції обчислюємо об'єм гідроген хлориду.

0,4 моль / 1 моль = у л / 89,6 л, звідси

у л • 1 моль = 89,6 л • 0,4 моль

х = 89,6 л • 0,4 моль : 1 моль

х = V(HCl)=35,84 л

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: CH4+4Cl2->CCl4+4HCl

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану CH4 з утворенням 4 моль хлору Cl2 і 4 моль гідроген хлориду HCl, кількості речовини хлору й гідроген хлориду у 6 разів більші, ніж кількість речовини метану. Отже, якщо в реакцію вступив метан кількістю речовини 0,4 моль, то вступить хлор і утвориться гідроген хлорид у 4 рази більшою кількістю речовини, тому 

v(Cl2)=v(HCl)=4v(CH4)=40,4 моль = 1,6 моль.

Обчислюємо масу хлору кількістю речовини 1,6 моль за формулою m=v•M, де

М=Мr г/моль.

Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=235,5=71, M(Cl2)=71 г/моль. 

m(Cl2)=v(Cl2)•M(Cl2)=1,6 моль•71 г/моль=113,6 г.

Обчислюємо об'єм гідроген хлориду кількістю речовини 1,6 моль за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.

V(HCl)=v(HCl)•VM=1,6 моль•22,4 л/моль=35,84 л.

Відповідь: 113,6 г Сl2 i 35,84 л HCl. 

Інші завдання дивись тут...