САМОСТІЙНА РОБОТА
І рівень
Завдання 1. Обчисліть відносну густину за повітрям.
І варіант: етену.
Відомо: С2Н4
Знайти: Dповітря(С2Н4)-?
Розв'язування
Dповітря(С2Н4)=Mr(С2Н4)/Mr(повітря)=28/29=0,97, де
Mr(C2H4)=2•Ar(C)+4•Ar(H)=2•12+4•1=28
Mr(повітря)=29
ІІ варіант: етину.
Відомо: С2Н2
Знайти: Dповітря(С2Н2)-?
Розв'язування
Dповітря(С2Н2)=Mr(С2Н2)/Mr(повітря)=26/29=0,9, де
Mr(C2H2)=2•Ar(C)+2•Ar(H)=2•12+2•1=26
Mr(повітря)=29
II рівень
Завдання 2. Обчисліть масові частки Карбону в:
І варіант: етені.
Відомо: C2H4
Знайти: ω(C)-?
Розв'язування
Mr(C2H4)=2•Ar(C)+4•Ar(H)=2•12+4•1=28
ω(C)=2•Ar(C)/Mr(C2H4)=2•12/28=0,86,
або, помноживши число 0,86 на 100%, одержимо 86%
II варіант: етині.
Відомо: C2H2
Знайти: ω(C)-?
Розв'язування
Mr(C2H2)=2•Ar(C)+2•Ar(H)=2•12+2•1=26
ω(C)=2•Ar(C)/Mr(C2H2)=2•12/26=0,92, або 92%
III рівень
Завдання 3. Хлорометан використовують у синтезі багатьох органічних речовин. Напишіть рівняння добування хлорометану та обчисліть, який об'єм метану (н.у.) і масу хлору треба взяти для добування 30,3 кг цього продукту.
Відомо: m(СH3Сl)=30,3 кг
Знайти: V(СН4)-? m(HCl)-?
Розв'язування
І спосіб
Записуємо рівняння реакції.
х м3 у кг 30,3 кг
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
22,4 м3 71 кг 50,5 кг
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль метану СН4 (1 кмоль газу за н.у. займає об'єм 22,4 м3) і 1 кмоль хлору Cl2, з утворенням 1 кмоль хлорометану CН3Cl. Обчислюємо молярну масу (Mrкг/кмоль=M) речовин й, відповідно, масу 1 кмоль хлору і 1 кмоль хлорометану.
Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71, M(Cl2)=71 кг/кмоль. Маса 1 кмоль=71 кг
Mr(СН3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5
M(CH3Cl)=50,5 кг/кмоль. Маса 1 кмоль = 50,5 кг
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єму метану
х м3 / 22,4 м3 = 30,3 кг / 50,5 кг, звідси х м3 • 50,5 кг = 22,4 м3 • 30,3 кг
х=V(CH4)=22,4 м3 • 30,3 кг : 50,5 кг=13,44 м3
За допомогою пропорції обчислюємо масу хлору
у кг / 71 кг = 30,3 кг / 50,5 кг, звідси у кг • 50,5 кг = 71 кг • 30,3 кг
х=m(Cl2)=71 кг • 30,3 кг : 50,5 кг=42,6 кг
ІІ спосіб
Обчислюємо кількість речовини хлорометану масою 30,3 кг за формулою v=m/M, де Mrкг/кмоль=M.
Mr(СН3Cl)=Ar(C)+3•Ar(H)+Ar(Cl)=12+3•1+35,5=50,5 M(CH3Cl)=50,5 кг/кмоль.
v(СH3Cl)=m(CH3Cl):M(CH3Cl)=30,3 кг : 50,5 кг/кмоль=0,6 кмоль
Записуємо рівняння реакції: CH4+Cl2→ CH3Cl+HCl
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 кмоль метану СН4 і 1 кмоль хлору Cl2, з утворенням 1 кмоль хлорометану CН3Cl, кількості речовини однакові, тому
v(Cl2)=v(HCl)=v(СH3Cl)=0,6 кмоль
Обчислюємо об'єм метану кількістю речовини 0,6 кмоль за формулою V=v•Vм, де - Vм постійна величина і дорівнює 22,4 м3/кмоль за н.у.
V(СН4)=v(CH4)•VM=0,6 кмоль•22,4 м3/кмоль=13,44 м3
Обчислюємо масу хлору кількістю речовини 0,6 кмоль за формулю m=y•M, де Мrкг/кмоль=М
Mr(Cl2)=2•Ar(Cl)=2•35,5=71, M(Cl2)=71 кг/кмоль.
m(Cl2)=v(Cl2)•M(Cl2)=0,6 кмоль•71 кг/кмоль=42,6 кг
Відповідь. V(Сl2)=13,44 м3; m(СH3Cl)=42,6 кг.
Завдання 4. Етин об'ємом 112 л (н.у.) повністю згорів. Обчисліть, який об'єм кисню і повітря витратився під час горіння.
Дано: V(C2H2)=112 л
Знайти: V(О2)-? V(повітря)-?
Розв'язування
Примітка: найкраще розв'язувати задачу з використанням закону об'ємних відношень (закону Гей-Люссака), який будете вивчати через декілька уроків (дивись спосіб ІІІ і IV).
І спосіб
Запишемо рівняння реакції:
112 л х л
2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О
44,8л 112 л
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тоді 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л, а 5 моль - у 5 разів більший об'єм, тобто 112 л.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню
112 л / 44,8 л = х л / 112 л, звідси х л • 44,8 л = 112 л • 112 л
х=V(O2)=112 л • 112 л : 44,8 л=280 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•280 л=1400 л
ІІ спосіб
Обчислюємо кількість речовини за формулою v=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль
v(C2H2)=V(C2H2)/VM=112 л : 22,4 л/моль=5 моль
Записуємо рівняння реакції: 2С2Н2+5О2->4СО2+2Н2О
За рівнянням маємо v(C2H2):v(O2)=2:5=1:2,5, тому
v(O2)=2,5•v(C2H2)=2,5•5 моль=12,5 моль
Обчислюємо об'єм кисню кількістю речовини 12,5 моль за формулою V=n•VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль
V(O2)=n(О2)•VM=12,5 моль•22,4 л/моль=280 л
У повітрі об'ємна частка кисню становить близько φ(О2)=20%, тому об'єм суміші знаходимо з формули обчислення об'ємної частки речовини: V(cуміші)=(V(речовини):φ(речовини))•100%
V(повітря)=(V(О2)/φ(О2))•100%=(280 л:20%)•100%=1400 л
ІІІ спосіб
Запишемо рівняння реакції: 2С2Н2+5О2 → 4СО2+2Н2О
За рівнянням реакції V(C2H2):V(O2)=2:5, звідси 5•V(C2H2)=2•V(O2), тому
V(О2)=5•V(C2H2):2=5•112 л:2=280 л
У повітрі об'ємна частка кисню близько φ(О2)=20%, тому
V(повітря)=(V(О2)/φ(О2))•100%=(280 л:20%)•100%=1400 л
ІV спосіб
Запишемо рівняння реакції.
112 л х л
2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О
2 об'єми 5 об'ємів
За допомогою пропорції обчислюємо об'єму кисню:
112 л / 2 = х л / 5, звідси х л • 2 = 112 л • 5
х=V(O2)=112 л • 5 : 2=280 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•280 л=1400 л
Відповідь. 280 л О2 і 1420 л повітря.
Завдання 5. Суміш етану з етеном об'ємом 95 л (н.у.) з об'ємною часткою етену 0,25 повністю згоріла. Обчисліть, який об'єм кисню і повітря витратиться при цьому, а карбон (IV) оксиду утвориться під час горіння.
Відомо: V(суміші)=95 л; φ(С2Н4)=0,25
Знайти: V(О2)-?, V(СО2)-?, V(повітря)-?
Розв'язування
Об'ємна частка речовини (φ) - це відношення об'єму речовини до об'єму суміші: φ(речовини)=(V(речовини)/V(суміші))•100%, звідси
V(речовини)=(φ(речовини)•V(суміші)):100%
V(C2H4)=φ(СН4)•V(суміші)=0,25•95 л=23,75 л
V(C2H6)=V(суміші)-V(C2H4)=95 л - 23,75 л = 71,25 л.
Примітка: найкраще розв'язувати задачу з використанням закону об'ємних відношень (закону Гей-Люссака), який будете вивчати через декілька уроків (дивись спосіб ІІІ і IV)..
І спосіб
Запишемо рівняння горіння етану і етену.
71,25 л х л у л
2С2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О
44,8 л 156,8 л 89,6 л
23,75 л х л у л
С2Н4 + 3О2 -> 2СО2 + 2Н2О
22,4 л 67,2 п 44,8 п
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. За н.у. 1 моль газу займає об'єм 22,4 л, тому 2 моль займуть удвічі більший об'єм, тобто 44,8 л, 3 моль займуть утричі більший об'єм, тобто 67,2 л, 4 моль - 89, 6 л, а 7 моль - 156,8 л.
Відповідні значення записуємо під формулами речовин у рівняннях реакцій.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню, що витратиться під час горіння етану.
71,25 л / 44,8 л = х л / 156,8 л, звідси х л • 44,8 л = 156,8 л •71,25 л
х=V1(O2)=156,8 л • 71,25 л : 44,8 л=249 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду, що утвориться під час горіння етану.
71,25 л / 44,8 л = у л / 89,6 л, звідси у л • 44,8 л = 89,6 л •71,25 л
у=V1(СO2)=89,6 л • 71,25 л : 44,8 л=142,5 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню, що витратиться під час горіння етену.
23,75 л / 22,4 л = х л / 67,2 л, звідси х л • 22,4 л = 23,75 л • 67,2 л
х=V2(O2)=23,75 л • 67,2 л : 22,4 л=71,25 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду, що утвориться під час горіння етену.
23,75 л / 22,4 л = у л / 44,8 л, звідси у л • 22,4 л = 23,75 л •44,8 л
у=V2(СO2)=23,75 л • 44,8 л : 22,4 л=47,5 л
Обчислюємо сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(O2)+V2(O2)= 249 л +71,25 л = 320,25 л
Обчислюємо сумарний об'єм карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СO2)+V2(сO2)= 142,5 л + 47,5 л = 190 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•320,25 л=1601,25 л
ІІ спосіб
Обчислюємо кількість речовини за формулою v=V/VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль
v(C2H6)=V(C2H6)/VM=71,25 л : 22,4 л/моль=3,18 моль.
v(C2H4)=V(C2H4)/VM=23,75 л : 22,4 л/моль=1,06 моль.
Записуємо рівняння реакції горіння етану і етену:
2C2H6 + 7O2 -> 4CO2 + 6H2O (1)
С2Н4 + 3О2 -> 2СО2 + 4Н2О (2)
За рівнянням (1) маємо v(C2H6):v1(O2)=2:7, звідси
v1(O2)=7•v(C2H6):2=7•3,18 моль:2=11,13 моль
За рівнянням (1) маємо v(C2H6):v1(СO2)=2:4, звідси
v1(СO2)=4•v(C2H6):2=4•3,18 моль:2=6,36 моль
За рівнянням (2) маємо v(C2H4):v2(O2)=1:3, звідси
v2(O2)=3•v(C2H4)=3•1,06 моль=3,18 моль
За рівнянням (2) маємо v(C2H4):v2(СO2)=1:2, звідси
v2(СO2)=2•v(C2H4)=2•1,06 моль=2,12 моль
Обчислюємо об'єм заданої кількості речовини за формулою V=v•VM, де VM - постійна величина і за н.у. чисельно дорівнює 22,4 л/моль
V1(O2)=v1(О2)•VM=11,13 моль•22,4 л/моль=249 л
V1(СO2)=v1(СО2)•VM=6,36 моль•22,4 л/моль=142,5 л
V2(O2)=v2(О2)•VM=3,18 моль • 22,4 л/моль=71,25 л
V2(СO2)=v2(СО2)•VM=2,12 моль • 22,4 л/моль=47,5 л
Обчислюємо сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(O2)+V2(O2)= 249 л + 71,25 л = 320,25 л
Обчислюємо сумарний об'єм карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СO2)+V2(СO2)= 142,5 л + 47,5 л = 190 л
У повітрі об'ємна частка кисню близько φ(О2)=20%, тому.
V(повітря)=(V(О2)/φ(О2))•100%=(320,25 л:20%)•100%= 1601,25 л
ІІІ спосіб
Запишемо рівняння реакцій:
2С2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О (1)
С2Н4 + 3О2 -> 2СО2 + 2Н2О (2)
За рівнянням (1) маємо V(C2H6):V(O2)=2:7, звідси 7•V(C2H6)=2•V(O2), тому
V(О2)=7•V(C2H6):2=7•71,25 л:2=249 л
За рівнянням (1) маємо V(C2H6):V(СO2)=2:4, звідси 4•V(C2H6)=2•V(СO2), тому
V(СО2)=4•V(C2H6):2=4•71,25 л:2=145,5 л
За рівнянням (2) маємо V(C2H4):V(O2)=1:3, звідси 3•V(C2H4)=1•V(O2), тому
V(О2)=3•V(C2H4)=3•23,75 л=71,25 л
За рівнянням (2) маємо V(C2H4):V(СO2)=1:2, звідси 2•V(C2H4)=1•V(СO2), тому
V(СО2)=2•V(C2H4)=2•23,75 л=47,5 л
Обчислюємо сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(O2)+V2(O2)= 249 л +71,25 л = 320,25 л
Обчислюємо сумарний об'єм карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СO2)+V2(сO2)= 142,5 л + 47,5 л = 190 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•320,25 л=1601,25 л
ІV спосіб
Запишемо рівняння горіння етану і етену.
71,25 л х л у л
2С2Н6 + 7О2 -> 4СО2 + 6Н2О
2 об'єми 7 об'ємів 4 об'єми
23,75 л х л у л
С2Н4 + 3О2 -> 2СО2 + 2Н2О
1 об'єм 3 об'єми 2 об'єми
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі. Об'ємні відношення газів записуємо під формулами речовин у рівняннях реакцій.
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню, що витратиться під час горіння етану.
71,25 л / 2 = х л / 7, звідси х л • 2 = 71,25 л • 7
х=V1(O2)=71,25 л • 7 : 2=249 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду, що утвориться під час горіння етану.
71,25 л / 2 = у л / 4, звідси у л • 2 = 4 • 71,25 л
у=V1(СO2)=4 • 71,25 л : 2=142,5 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм кисню, що витратиться під час горіння етену.
23,75 л / 1 = х л / 3, звідси х л • 1 = 23,75 л • 3 л
х=V2(O2)=23,75 л • 3 : 1=71,25 л
За допомогою пропорції обчислюємо об'єм карбон (IV) оксиду, що утвориться під час горіння етену.
23,75 л / 1 = у л / 2, звідси у л • 1 = 23,75 л • 2
у=V2(СO2)=23,75 л • 2 : 1=47,5 л
Обчислюємо сумарний об'єм кисню:
V(О2)=V1(O2)+V2(O2)= 249 л +71,25 л = 320,25 л
Обчислюємо сумарний об'єм карбон (IV) оксиду:
V(СО2)=V1(СO2)+V2(СO2)= 142,5 л + 47,5 л = 190 л
У повітрі кисню близько 20% за об'ємом (або 1/5 частина), тому повітря треба взяти у 5 разів більшого об'єму:
V(повітря)=5•V(О2)= 5•320,25 л=1601,25 л
Відповідь: 320,25 л О2, 190 СО2, 1601,25 л повітря.