ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
І рівень
Вправа 1. Вставте пропущені слова, щоб вираз став завершеним:
1. Найпростіший за складом молекули вуглеводень називається метан.
2. Молекулярна формула метану СH4
3. Метан у вісім рази важчий за водень.
4. За нормальних умов метан проявляє такі фізичні властивості: не має запаху й кольору, малорозчинний у воді.
5. Продуктами горіння метану є: карбон (IV) оксид і вода.
6. У побуті метан застосовують як паливо для обігріву приміщень та приготування їжі.
ІІ рівень
Вправа 2. Вставте пропущені слова, щоб вираз став завершеним:
1. Суміш метану з киснем - у співвідношенні 1:2 є вибухонебезпечною.
2. Метан є стійкий до дії: а) кислот ; б) лугів; в) сильних окисників.
3. Під час сильного нагрівання відбувається реакція заміщення з хлором з утворенням хлорометану і гідроген хлориду.
4. Продуктом І стадії хлорування метану є хлорометан.
5. Продуктом неповного горіння метану є вуглець і карбон (II) оксид.
Вправа 3. Під час реакції розкладу метану добули вуглець масою 2,4 г. Обчисліть, який об'єм метану (н.у.) втратився.
Відомо: m(C)=2,4г
Знайти: V(CH4)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
х л 2,4 г
СН4 -> С + 2Н2
22,4 л 12 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклався 1 моль метану CH4 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л) з утворенням 1 моль вуглецю С. 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 об'єм метану.
х л / 22,4 л = 2,4 г / 12 г, звідси х л • 12 г = 2,4 г • 22,4 л
х=V(CH4)= 2,4 г • 22,4 л : 12 г = 4,48 л
ІІ спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини вуглецю масою 2,4 г за формулою: v=m/M, де
M=Mr г/моль.
Mr(C)=Ar(C)=12, M(C)=12 г/моль
v(C)=m(C) : M(C)=2,4 г : 12 г/моль=0,2 моль
2. Записуємо рівняння реакції: СН4 -> С + 2Н2
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклався 1 моль метану CH4 з утворенням 1 моль вуглецю С, кількості речовини однакові, тому
v(CH4)=v(C)=0,2 моль
3. Обчислюємо об'єм метану кількістю речовини 0,2 моль за формулою V=v•Vm, де
Vm=22,4 л/моль за н.у.
V(CH4)=v(CH4)•Vm=0,2 моль•22,4 л/моль=4,48 л.
Відповідь: 4,48 л CH4.
ІІІ рівень
Вправа 4. Напишіть рівняння реакцій за схемою: метан -> карбон (IV) оксид -> кальцій карбонат-> кальцій оксид -> кальцій хлорид-> кальцій сульфіт -> сульфур (ІV) оксид:
а) CH4 + 2O2 -> CO2↑+ 2H2O;
б) CO2 + CaO = CaCO3;
В) CaCO3 = CaO + CO2↑;
Г) CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O;
ґ) CaCl2 + H2SO3 = CaSO3↓ + 2HCl;
д) CaSO3 = CaO + SO2↑.
Вправа 5. Обчисліть маси продуктів хлорування метану на І стадії, якщо в реакцію вступив метан об'ємом 33,6 л (н.у.). Дайте назви утвореним сполукам.
Відомо: V(CH4)=33,6 л
Знайти: m(CH3Cl)-?, m(HCl)-?
Розв'язування.
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
33,6 л x г y г
СH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl
22,4 л 50,5 г 36,5 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль метану СН4 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л) з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl і 1 моль гідроген хлориду HCl. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, маси 1 моль хлороводню й 1 моль гідроген хлориду.
Mr(CH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5,
M(CH3Cl)=50,5 г/моль. Маса 1 моль=50,5 г
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5,
M(HCl)=36,5 г/моль. Маса 1 моль=36,5 г
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо масу хлорометану.
33,6 л / 22,4 л = х г / 50,5 г, звідси х г • 22,4 л = 33,6 л • 50,5 г
х =m(HCl)=33,6 л • 50,5 г : 22,4 л =75,75 г
За допомогою пропорції обчислюємо масу гідрген хлориду.
33,6 л / 22,4 л = у г / 36,5 г, звідси у г • 22,4 л = 36,5 г • 33,6 л
у =m(HCl)= 36,5 г • 33,6 л : 22,4 л =54,75 г
II спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини метану об'ємом 33,6 л за формулою v=V/VM, де VM = 22,4 л/моль за н.у.
v(СH4)=V(СH4):VM=33,6 л:22,4 л/моль=1,5 моль
2. Записуємо рівняння реакції: СH4+Cl2=CH3Cl+HCl
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль метану СН4 з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl і 1 моль гідроген хлориду HCl, кількість речовини однакова, тому
v(СH3Cl)=v(HCl)=v(CН4)=1,5 моль
3. Обчислюємо маси речовин заданої кількості речовини за формулою m=v•M, де M=Mrг/моль.
Mr(CH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5, M(CH3Cl)=50,5 г/моль
m(CH3Cl)=v(CH3Cl)•M(CH3Cl)=1,5 моль • 50,5 г/моль=75,75 г
Mr(HCl)=Ar(H)+Ar(Cl)=1+35,5=36,5, M(HCl)=36,5 г/моль
m(HCl)=v(HCl)•M(HCl)=1,5 моль • 36,5 г/моль=54,75 г
Відповідь: m(СH3Cl)=75,75 г, m(HCl)=54,75 г; хлорометан і гідроген хлорид.
IV рівень
Вправа б. Напишіть рівняння реакцій за схемою: метан -> водень -> вода -> натрій гідроксид -> натрій карбонат-> натрій сульфат-> барій сульфат:
а) CH4 -> C + 2H2↑
б) 2H2 + O2 = 2H2O
в) H2O + Na2O = 2NaOH
г) 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
ґ) Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2↑
д) Na2SO4 + Ba(OH)2 = BaSO4↓ + 2NaOH
Вправа 7. Карбон (IV) оксид, що утворився під час повного згоряння метану об'ємом 4,48 л (н.у.), пропустили через розчин калій гідроксиду до утворення калій карбонату. Обчисліть масу утвореної солі.
За рівнянням реакці: CH4 + 2O2 ->CO2 + 2H2O співвідношення v(CH4):v(CO2)=1:1, кількості речовини є однаковими, тому й, відповідно, однакові об'єми: V(CO2)=V(CH4)=4,48 л.
Відомо: V(CO2)=4,48 л
Знайти: m(K2CO3)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
4,48 л x г
СO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O
22,4 л 138 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль карбон (IV) оксиду СО2 (1 моль газу займає об'єм 22,4 л) з утворенням 1 моль калій карбонату K2CO3. Обчислюємо молярну масу (M=Mr г/моль) калій карбонату й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(K2CO3)=2•Ar(K)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•39+12+3•16=138,
M(K2CO3)=138 г/моль. Маса 1 моль=138 г
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо масу калій карбонату.
4,48 л / 22,4 л = х г / 138 г, звідси х г • 22,4 л = 4,48 л • 138 г
х=m(K2CO3)=4,48 л • 138 г : 22,4 л = 27,6 г
II спосіб
Обчислюємо кількість речовини карбон (IV) оксиду об'ємом 4,48 л за формулою v=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. дорівнює 22,4 л/моль.
v(СО2)=V(СО2):VM=4,48 л: 22,4 л/моль=0,2 моль
Записуємо рівняння реакції: СO2+2KOH=K2CO3+H2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль карбон (IV) оксиду СО2 з утворенням 1 моль калій карбонату K2CO3, кількість речовини однакова, тому
v(K2CO3)=v(CO2)=0,2 моль
Обчислюємо масу калій карбонату кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=v•M, де M=Mrг/моль.
Mr(K2CO3)=2•Ar(K)+Ar(C)+3•Ar(O)=2•39+12+3•16=138,
M(K2CO3)=138 г/моль
m(K2CO3)=v(K2CO3)•M(K2CO3)=0,2 моль • 138 г/моль=27,6 г
Відповідь: 27,6 г K2CO3.
---------------------------------- у інших виданнях---------------------------
Вправа 3. Обчисліть масу хлору, що вступить у реакцію заміщення з метаном, якщо утворюється хлорометан масою 10,1 г.
Схема реакції: СН4 + Сl2 -> СН3Сl + НСl.
Відомо: m(CH3Cl)=10,1 г
Знайти: m(Cl2)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
x г 10,1 г
СН4 + Сl2 -> СН3Сl + НСl
71 г 50,5 г
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль хлору Cl2 з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl. Обчислюємо молярні маси (M=Mr г/моль) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71, M(Cl2)=71 г/моль. Маса 1 моль=71 г
Mr(CH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5,
M(CH3Cl)=50,5 г/моль. Маса 1 моль=50,5 г
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо масу хлору.
х г / 71 г = 10,1 г / 50,5 г, звідси х г • 50,5 г = 10,1 г • 71 г
х = m(Cl2)= 10,1 г • 71 г : 50,5 г = 14,2 г
ІІ спосіб
1. Обчислюємо кількість речовини хлорометану масою 10,1 г за формулою v=m/M, де
M=Mr г/моль.
Mr(CH3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5, M(CH3Cl)=50,5 г/моль
v(CH3Cl)=m(CH3Cl) : M(CH3Cl)=10,1 г : 50,5 г/моль=0,2 моль
2. Записуємо рівняння реакції: СН4 + Сl2 -> СН3Сl + НСl
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль хлору Cl2 з утворенням 1 моль хлорометану CH3Cl, кількості речовини однакові, тому
v(Cl2)=v(CH3Cl)=0,2 моль
3. Обчислюємо масу хлору кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=v•M.
Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71, M(Cl2)=71 г/моль.
m(Cl2)=v(Cl2)•M(Cl2)=0,2 моль•71 г/моль=14,2 г
Відповідь: 14,2 г Cl2.
Вправа 8. Густина алкану за сульфур (IV) оксидом - у 4 рази менша. Обчисліть його відносну мопекулярну масу та встановіть формулу. Обчисліть об'єм повітря, що витратиться І для спалювання цього алкану кількістю речовини 5 моль.
Дано: DSO2(алкан)=1/4
Знайти: Mr(алкану)-? формулу алкану-? V(повітря)-?
Розв'язування
DSO2(алкану)=Mr(алкану)/Mr(SO2), тому Mr(алкану)/Mr(SO2)=1/4, звідси
Mr(алкану)=Mr(SO2):4=64:4=16
Загальна формула алканів СnH2n+2,, тому
Mr(СnH2n+2)=Ar(C)•n+Ar(H)•(2n+2)=12•n+1•(2n+2)=12n+2n+2=14n+2
Розв'язуємо алгебраїчне рівняння:
14n+2=16
14n=16-2
14n=14
n=14:14
n=1
Отже, формула алкану СН4 - це метан.
Дано: v(CH4)=5 моль
Знайти: V(O2)-? V(повітря)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції:
5 моль х л
CH4 + 2O2 = CO2↑ + 2H2O
1 моль 44,8 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 з 2 моль кисню О2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л, а 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л).
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню:
5 моль / 1 моль = х л / 44,8 л, звідси х л • 1 моль =44,8 л • 5 моль
х=V(O2)= 44,8 л • 5 моль : 1 моль =224 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму, тобто 5•224 л= 1120 л.
ІІ спосіб
Записуємо рівняння реакції: CH4+2O2=CO2↑+2H2O
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль метану СН4 з 2 моль кисню О2, кількість речовини кисню удвічі більша, ніж кількість речовини метану, тому v(O2)=2•v(CH4)=2•5 моль = 10 моль
Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 10 моль за формулою V=v•Vм, де Vм - постійна стала іі за н.у. дорівнє 22,4 л/моль.
V(O2)=v(O2)•VM=10 моль •22,4 л/моль=224 л
З формули обчислення об'ємної частки речовини φ(речовини)=V(речовини)/V(суміші)
знаходимо V(суміші)=V(речовини)/φ(речовини).
Оскільки об'ємна частка кисню φ(О2) в повітрі становить близько 20%,
або 0,2, то V(повітря)=V(О2)/φ(О2)=224 л : 0,2=1120 л
Відповідь: 1120 л повітря.