...

РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ ЗА РІВНЯННЯМИ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ (РОЗКЛАДУ, СПОЛУЧЕННЯ, ЗАМІЩЕННЯ, ОБМІНУ).

І-ІІ рівні

Задача 1. Кальцій оксид масою 16,8 г повністю прореагував з водою. Обчисліть масу утвореного кальцій гідроксиду.

Відомо: m(CaO)=16,8 г. Знайти: m(Ca(OH)2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

      16,8 г                 х г

     CaO  +  H2O = Ca(OH)2  

      56 г                   74 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 моль кальцій оксиду CaO  з утворенням 1 моль кальцій гідроксиду Ca(OH)2Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль

Mr(CаO)=Ar(Cа)+Ar(O)=40+16=56,  

M(CаO)=56 г /моль. Маса 1 моль=56 г

Mr(Ca(OH)2)=Ar(Ca)+2Ar(O)+2Ar(Н)=40+2•16+21=74,  

M(Ca(OH)2)=74 г/моль.  Маса 1 моль=74 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси кальцій гідроксиду Ca(OH)2  і розв'язуємо її.

16,8 г / 56 г = х г / 74 г, звідси х = 16,8 г • 74 г / 56 г = 22,2 г.

Відповідь. m(Ca(OH)2)=22,2 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  CaO + H2O = Ca(OH)2  

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) кальцій оксиду CaO і кальцій гідроксиду Ca(OH)2.

Mr(CаO)=Ar(Cа)+Ar(O)=40+16=56,   M(CаO)=56 г /моль. 

Mr(Ca(OH)2)=Ar(Ca)+2Ar(O)+2Ar(Н)=40+2•16+21=74,  

M(Ca(OH)2)=74 г/моль. 

Обчислюємо кількість  речовини кальцій оксиду CаO масою 16,8 г за формулою y=m/M.

y(CаO)=16,8 г : 56 г/моль=0,3 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль кальцій оксиду CaO  з утворенням 1 моль кальцій гідроксиду Ca(OH)2, кількість речовини є однакова, тому  y(Ca(OH)2)=y(CaO)=0,3 моль.

Знаходимо масу кальцій гідроксиду Ca(OH)кількістю речовини 0,3 моль за формулою m=y•M.

m(Ca(OH)2)=0,3 моль • 74 г/моль = 22,2 г.

Відповідь. m(Ca(OH)2)=22,2 г. 

Задача 2. Під час взаємодії ртуті з сіркою утворився меркурій (ІІ) сульфід масою 46,6 г. Обчисліть масу ртуті, що прореагувала.

Відомо: m(HgS)=46,6 г. Знайти: m(Hg)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

      x г            46,6 г

     Hg  +  S = HgS  

     201 г          233 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль ртуті Hg  з утворенням 1 моль меркурій (ІІ) сульфіду HgSОбчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль

Mr(Hg)=Ar(Hg)=201,  M(Hg)=201 г /моль. Маса 1 моль=201 г.

Mr(HgS)=Ar(Hg)+Ar(S)=201+32=233,  

M(HgS)=233 г/моль.  Маса 1 моль=233 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси ртуті Hg  і розв'язуємо її.

х г / 201 г = 46,6 г / 233 г, звідси х = 46,6 г • 201 г / 233 г = 40,2 г.

Відповідь. m(Hg)=40,2 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  Hg+S=HgS 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Hg)=Ar(Hg)=201,  M(Hg)=201 г /моль. 

Mr(HgS)=Ar(Hg)+Ar(S)=201+32=233,  M(HgS)=233 г/моль.

Обчислюємо кількість  речовини меркурій (ІІ) сульфіду HgS масою 46,6 г за формулою y=m/M.

y(HgS)=46,6 г : 233 г/моль = 0,2 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль ртуті Hg  з утворенням 1 моль меркурій (ІІ) сульфіду HgS, кількість речовини є однакова, тому  y(Hg)=y(HgS)=0,2 моль.

Знаходимо масу ртуті Hg кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=y•M.

m(Hg)=0,2 моль • 201 г/моль = 40,2 г.

Відповідь. m(Hg)=40,2 г. 

Задача 3. За сильного нагрівання, кальцій карбонат розкладається на кальцій оксид і карбон(ІV) оксид. Обчисліть масу кальцій карбонату, що треба розкласти, якщо утворився газ об'ємом 134,4 л (н. у.).

Відомо: V(СO2)=134,4 л. Знайти: m(СаСО3)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

        х г                  134,4 л 

     СаСО3 = СаО + СO2↑ 

       100 г                22,4 л

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклався 1 моль кальцій карбонату СаСО3 з виділенням 1 моль газу карбон (IV) оксиду СO2. Об'єм 1 моль газу за н.у. рівний 22,4 л.

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) кальцій карбонату  СаСО3 й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(СаСО3)=Ar(Са)+Ar(С)+3•Ar(О)=40+12+3•16=100,

M(СаСО3)=100 г/моль. Маса 1 моль=100 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси кальцій карбонату СаСО3  і розв'язуємо її.

х г/ 100 г = 134,4 л / 22,4 л, звідси х=134,4 л • 100 г / 22,4 л = 600 г.

Відповідь. m(СаСО3)=600 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: СаСО3=СаО+СO2

Обчислюємо кількість речовини карбон (IV) оксиду об'ємом 134,4 л за формулою y=V/Vм, де Vм - постійна величина і за н.у. рівна 22,4 л/моль.

y(СO2)=134,4 л : 22,4 л/моль=6 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Розклався 1 моль кальцій карбонату  СаСОз виділенням 1 моль газу карбон (IV) оксиду СO2, кількість речовини є однакова, тому  y(СаСО3)=y(СO2)=6 моль. 

Обчислюємо масу кальцій карбонату  СаСО3 кількістю речовини 6 моль.

З формули y=m/M знаходимо m=yM, де г/моль = Mr.

Mr(СаСО3)=Ar(Са)+Ar(С)+3•Ar(О)=40+12+3•16=100M(СаСО3)=100 г/моль.

m(СаСО3)=6 моль•100г/моль=600 г.

Відповідь. m(СаСО3)=600 г.

Задача 4. Барій гідроксид повністю нейтралізували сульфатною кислотою масою 19,6 г. Обчисліть масу утвореного осаду.

Відомо: m(H2SO4)=19,6 л. Знайти: m(BaSO4)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

                      19,6 г           х г  

     Ba(OH)2 + H2SO4 =      BaSO4↓    + 2H2O 

                      98 г             233 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль сульфатної кислоти  H2SO4  з утворенням 1 моль осаду барій сульфату BaSO4Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль

Mr(H2SO4)=2Ar(H)+Ar(S)+4Ar(O)=2•1+32+4•16=98,  

M(H2SO4)=98 г /моль. Маса 1 моль=98 г

Mr(BaSO4)=Ar(Ва)+Ar(S)+4Ar(O)=137+32+4•16=233,  

M(BaSO4)=233 г /моль. Маса 1 моль=233 г

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси барій сульфату BaSOі розв'язуємо її.

19,6 г / 98 г=х г / 233 г, звідси х=19,6 г • 233 г / 98 г = 46,6 г.

Відповідь. m(BaSO4)=46,6 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  Ba(OH)2+H2SO4=BaSO4+2H2O  

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(H2SO4)=2Ar(H)+Ar(S)+4Ar(O)=2•1+32+4•16=98. 

M(H2SO4)=98 г /моль. 

Mr(BaSO4)=Ar(Ва)+Ar(S)+4Ar(O)=137+32+4•16=233. 

M(BaSO4)=233 г /моль. 

Обчислюємо кількість  речовини сульфатної кислоти H2SO4 масою 19,6 г за формулою y=m/M.

y(H2SO4)=19,6 г : 98 г/моль = 0,2 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль сульфатної кислоти  H2SO4  з утворенням 1 моль осаду барій сульфату BaSO4, кількість речовини є однакова, тому  y(BaSO4)=y(H2SO4)=0,2 моль.

Знаходимо масу барій сульфату BaSO4 кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=y•M.

m(BaSO4)=0,2 моль • 233 г/моль = 46,6 г.

Відповідь. m(BaSO4)=46,6 г.

Задача 5. Натрій кількістю речовини 0,1 моль повністю прореагував з водою. Обчисліть об'єм газу (н.у.), що утворився.

Відомо: y(Na)=0,1 моль. Знайти: V(H2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції.

    0,1 моль                             х л

      2Na     +  2H2O = 2NaOH + H2 

    2 моль                               22,4 л

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль натрію Na з виділенням 1 моль газу водню H2  (об'єм 1 моль газу  за н.у. рівний 22,4 л).

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення об'єму водню H2  і розв'язуємо її.

0,1моль / 2моль =х л / 22,4л, звідси х=(0,1 моль•22,4 л)/2 моль=1,12 л

Відповідь. V(Н2)=1,12 л.

ІІ спосіб

Записуємо рівняння реакції: 2Na+2H2O=2NaOH+H2 

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 2 моль натрію Na з виділенням 1 моль газу водню H2 , кількість речовини водню у 2 рази менша, тому Y(Н2)=Y(Na):2=0,1 моль:2=0,05 моль.

Обчислюємо об'єм 0,05 моль водню H2  за формулою V=YVм, де - Vм постійна величина дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

V(Н2)=0,05 моль • 22,4 л/моль = 1,12 л.

Відповідь. V(Н2)=1,12 л.

III рівень

Задача 6. Алюміній кількістю речовини 0,3 моль прореагував з надлишком хлоридної кислоти. Обчисліть маси продуктів реакції.

Відомо: y(Al)=0,3 моль. Знайти   m(AlCl3)-?  m(H2)-? 

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

 0,3 моль                х г        у г

  2Al    + 6HCl = 2AlCl+     3H2

  2 моль                267 г       4 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль алюмінію  Al з утворенням 2 моль алюміній хлориду AlCl3  і 3 моль водню  H2. Обчислюємо молярні маси речовин й, відповідно, масу 2 моль алюміній хлориду AlCl3  і масу 3 моль водню  H2.

Mr(AlCl3)= Ar(Al)+3Ar(Cl)= 27+335,5=133,5  M(AlCl3)=133,5 г/моль.  

Маса 1 моль=133,5 г, а маса 2 моль=267 г.

Mr(H2)= 2Ar(H)=21=2,   M(H2)=2 г/моль. 

Маса 1 моль=2 г, а маса 3 моль=6  г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції для знаходження маси продуктів реакції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси алюміній хлориду AlCl3.

0,3 моль / 2 моль = х г / 267 г, звідси х=0,3 моль • 267 г / 2 моль=40,05 г.

Пропорція для обчислення маси водню  H2

0,3 моль / 2 моль = у г / 6 г, звідси у=0,3 моль • 6 г / 2 моль=0,9 г.

Відповідь: m(AlCl3)=40,5 г;  m(H2)=0,9 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: 2Al+6HCl=2AlCl3+3H2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 2 моль алюмінію  Al з утворенням 2 моль алюміній хлориду AlCl3  і 3 моль водню  H2, кількість речовини алюмінію і алюміній хлориду однакова, а кількість речовини водню у 1,5 рази (3:2=1,5) більша, ніж алюмінію, тому у(AlCl3)=у(Al)=0,3 моль, а у(H2)=1,5 • у(Al) =1,5 • 0,3 моль=0,45 моль.

Обчислюємо молярні маси (М г/моль = Mr) речовин.

Mr(AlCl3)= Ar(Al)+3Ar(Cl)= 27+335,5=133,5  M(AlCl3)=133,5 г/моль.  

Mr(H2)= 2Ar(H)=21=2,   M(H2)=2 г/моль. 

З формули у=m/M знаходимо m=yM.

Обчислюємо масу алюміній хлориду AlCl3 кількістю речовини 0,3 моль.

m(AlCl3)=0,3 моль • 133,5 г/моль=40,05 г.

Обчислюємо масу водню H2 кількістю речовини 0,45 моль.

m(H2)=0,45 моль • г/моль=0,9 г.

Відповідь: m(AlCl3)=40,5 г;  m(H2)=0,9 г.

Задача 7. Обчисліть масу барій гідроксиду та об'єм водню (н. у.), що утворяться внаслідок взаємодії барію масою 2,74 г з надлишком води.

Відомо: m(Ba(OH)2)=34,2 г. Знайти   m(Ba(OH)2)-?  V(H2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

  2,74 г                          x г          у л

   Ba    +   2H2O    =  Ba(OH)2   +   H2

  137 г                          171 г      22,4 л

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль барію Ba  з утворенням 1 моль барій гідроксиду Ba(OH)2 і 1 моль водню H(1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4л). 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль:

Mr(Ba)=Ar(Ba)=137M(Ba)=137 г/моль. Маса 1 моль=137 г.

Mr(Ba(OH)2)=Ar(Ba)+2Ar(O)+2Ar(H)=137+2•16+2•1=171,

M(Ba(OH)2)=171 г/моль. Маса 1 моль=171 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси барій гідроксиду Ba(OH)2 

2,74 г /137 г=х г /171 г, звідси х=(2,74 г•171 г)/137 г=3,42 г.

Пропорція для обчислення об'єму водню H2

2,74 г /137 г=х л /22,4 л, звідси х=(2,74 г•22,4 л)/137г=0,448 л.

Відповідь. m(Ba(OH)2)=3,42 г; V2)=0,448 л.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  Ba+2H2O=Ba(OH)2+H2 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Ba)=Ar(Ba)=137M(Ba)=137 г/моль.

Mr(Ba(OH)2)=Ar(Ba)+2Ar(O)+2Ar(H)=137+2•16+2•1=171,

M(Ba(OH)2)=171 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини барію масою 2,74 г за формулою y=m/M.

y(Ba)=2,74 г : 137 г/моль=0,02 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль барію Ba з утворенням 1 моль барій гідроксиду Ba(OH)2  і 1 моль водню H2, кількість речовини однакова, тому y(Ba(OH)2)=y(Ba)=0,02 моль і y(H2)=y(Ba)=0,02 моль.

Знаходимо масу барій гідроксиду Ba(OH)2 кількістю речовини 0,02 моль за формулою m=y•M.

m(Ba(OH)2)=0,02 моль•171 г/моль=3,42 г.          

Обчислюємо об'єм  водню H2 кількістю речовини 0,02 моль за формулою V=Y•Vм, де Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

V(H2)=0,02 моль • 22,4 л/моль= 0,448 л.

Відповідь. m(Ba(OH)2)=3,42 г; V2)=0,448 л.

Задача 8. Обчисліть масу та кількість речовини утвореної солі, якщо натрій гідроксид масою 160 г повністю нейтралізували сульфатною кислотою.

Відомо: m(NaOH)=160 г. Знайти: m(Na2SO4)-?  y(Na2SO4)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

       160 г                          х г                       

      2NaOH    + H2SO4  =  Na2SO4       +  2H2O  

       80 г                         142 г                        

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль натрій гідроксиду NaOH з утворенням 1 моль натрій сульфату Na2SO4.

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 2 моль натрій гідроксиду і масу 1 моль натрій сульфату.

Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40M(NaOH)=40 г/моль.

Маса 1 моль=40 г, а маса 2 моль=80 г.

Mr(Na2SO4)=2Ar(Na)+Ar(S)+4Ar(О)=2•23+32+4•16=142,  

M(Na2SO4)=142 г/моль. Маса 1 моль=142 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси натрій сульфату Na2SO4 i розв'язуємо її.

160 г / 80 г= х г / 142 г, звідси х=160 г • 142 г/ 80 г=284 г.

Обчислюємо кількість речовини натрій сульфату Na2SO4 масою 284 г за формулою y=m/M.

y(Na2SO4)=284 г : 142 г/моль=2 моль.

Відповідь: m(Na2SO4)=284 г; y(Na2SO4)=2 моль.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: 2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40M(NaOH)=40 г/моль.

Mr(Na2SO4)=2Ar(Na)+Ar(S)+4Ar(О)=2•23+32+4•16=142,  

M(Na2SO4)=142 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини натрій гідроксиду масою 160 г за формулою y=m/M.

y(NaOH)=160 г: 40 г/моль=4 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль натрій гідроксиду NaOH  з утворенням 1 моль натрій сульфату Na2SO4, кількість речовини натрій сульфату у 2 рази менша, тому y(Na2SO4)y(NaOH):2= 4 моль:2= 2 моль.

Обчислюємо масу натрій сульфату Na2SO4 кількістю речовини 2 моль за формулою m=yM:

m(Na2SO4)=2 моль • 142 г/моль=284 г.

Відповідь: m(Na2SO4)=284 г; y(Na2SO4)=2 моль.

Задача 9. Обчисліть маси твердих продуктів та об'єм виділеного газу (н.у.), що утворилися внаслідок реакції розкладу калій перманганату кількістю речовини 2,5 моль.

Відомо: y(KMnO4)=2,5 моль. Знайти: m(K2MnO4)-? m(MnO2)-? V(О2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

  2,5 моль              x г            у г      z л

     2KMnO4  =  K2MnO4    +    MnO2  +  O2

  2 моль              197 г           87 г     22,4 л

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Розклалося 2 моль калій перманганату  KMnO4 з утворенням 1 моль калій манганату K2MnO4 , 1 моль манган (ІV) оксиду MnOі виділенням 1 моль кисню О2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л ).

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(K2MnO4)=2Ar(K)+Ar(Mn)+4Ar(O)=239+55+4•16=197,

M(K2MnO4)=197 г/моль. Маса 1 моль=197 г.

Mr(MnO2)=Ar(Mn)+2Ar(O)=55+2•16=87,

M(MnO2)=87 г/моль. Маса 1 моль=87 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо три пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси калій манганату K2MnO4:

2,5 моль / 2 моль = х г / 197 г, звідси х=2,5 моль • 197 г / 2 моль=246,25 г.

Пропорція для обчислення маси манган (ІV) оксиду MnO2:

2,5 моль / 2 моль = у г / 87 г, звідси у=2,5 моль • 87 г / 2 моль=108,75 г.

Пропорція для обчислення об'єму кисню O2:

2,5 моль / 2 моль = z л / 22,4 л, звідси z=2,5 моль • 22,4 л / 2 моль=28 л.

Відповідь:  m(K2MnO4)=246,25 г; m(MnO2)=108,75 г; V(О2)=28 л.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: 2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Розклалося 2 моль калій перманганату  KMnO4 з утворенням 1 моль калій манганату K2MnO4 , 1 моль манган (ІV) оксиду MnOі виділенням 1 моль кисню О2кількість речовини продуктів реакції у два рази менша, тому  y(K2MnO4)=y(KMnO4):2=2,5 моль:2=1,25 моль, y(MnO2)=y(KMnO4):2=2,5 моль:2=1,25 моль і y(H2)=y(KMnO4):2=2,5 моль:2=1,25 моль. 

Обчислюємо масу калій манганату K2MnO4 і манган (ІV) оксиду MnO2  кількістю речовини 1,25 моль.

З формули y=m/M, де М г/моль=Мr, знаходимо масу m=y•M.

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин.

Mr(K2MnO4)=2Ar(K)+Ar(Mn)+4Ar(O)=239+55+4•16=197.

M(K2MnO4)=197 г/моль. 

Mr(MnO2)=Ar(Mn)+2Ar(O)=55+2•16=87.  M(MnO2)=87 г/моль.

m(K2MnO4)=1,25 моль • 197 г/моль = 246,25 г.

m(MnO2)=1,25 моль • 87 г/моль = 108,75 г.

Обчислюємо об'єм кисню O2  кількістю речовини 1,25 моль за формулою V=Y•Vм, де Vм - постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

V(О2)=1,25 моль • 22,4 л/моль = 28 л.

Відповідь:  m(K2MnO4)=246,25 г; m(MnO2)=108,75 г; V(О2)=28 л.

Задача 10. Обчисліть маси продуктів реакції взаємодії барій гідроксиду кількістю речовини 0,7 моль з карбон(ІV) оксидом.

Відомо: y(Ba(OH)2)=0,7 моль. Знайти   m(BaCO3)-?  m(H2O)-? 

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

 0,7 моль                    х г          у г

  Ba(OH)2   + CO2 = BaCO3 +     H2O

  1 моль                     197 г       18 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль барій гідроксиду  Ba(OH) з утворенням 1 моль барій карбонату BaCO3  і 1 моль води  H2O.

Обчислюємо молярні маси речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(BaCO3)= Ar(Ва)+Ar(С)+3Ar(O)= 137+12+316=197.  

M(BaCO3)=197 г/моль.   Маса 1 моль=197 г.

Mr(H2O)= 2Ar(H)+Ar(О)=21+16=18.

M( H2O)=18 г/моль.    Маса 1 моль=18 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції для знаходження маси продуктів реакції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси барій карбонату BaCO3.

 0,7 моль / 1 моль = х г / 197 г, звідси х=0,7 моль • 197 г / 1 моль=137,9 г.

Пропорція для обчислення маси води  H2O

 0,7 моль / 1 моль = х г / 18 г, звідси у=0,7 моль • 18 г / 1моль=12,6 г.

Відповідь: m(BaCO3)=137,9 г;  m(H2O)=12,6 г.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  Ba(OH)2+CO2=BaCO3+H2O

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагувало 1 моль барій гідроксиду  Ba(OH) з утворенням 1 моль барій карбонату BaCO3  і 1 моль води  H2O, кількість речовини однакова, тому у(BaCO3)=у(Ba(OH)2)=0,7 моль і у(H2O)=у(Ba(OH)2)=0,7 моль.

Обчислюємо молярні маси (М г/моль = Mr) речовин.

Mr(BaCO3)= Ar(Ва)+Ar(С)+3Ar(O)= 137+12+316=197  

M(BaCO3)=197 г/моль.  

Mr(H2O)= 2Ar(H)+Ar(О)=21+16=18,   M( H2O)=18 г/моль. 

З формули у=m/M знаходимо масу m=yM.

Обчислюємо масу барій карбонату BaCO3 кількістю речовини 0,7 моль.

m(BaCO3)=0,7 моль • 197 г/моль=137,9 г.

Обчислюємо масу води H2O кількістю речовини 0,7 моль.

m(H2O)=0,7 моль • 18 г/моль=12,6 г.

Відповідь: m(BaCO3)=137,9 г;  m(H2O)=12,6 г.

IV рівень

Задача 11. До розчину барій хлориду масою 41,6 г з масовою часткою солі 10% долили надлишку сульфатної кислоти. Обчисліть масу та кількість речовини утвореного осаду.

Відомо: m(розчину)=41,6 г; W(BaCl2)=10%.   Знайти: m(BaCl2) -?, m(BaSO4) -? y(BaSO4)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Знаходимо масу речовини барій хлориду BaCl2 за формулою:

m(речовини)=(m(розчину)/100 %)W

m(BaCl2)=(41,6 г/100%• 10%=4,16 г.

Записуємо рівняння реакції:

       4,16 г                      х г                       

      BaCl2    + H2SO4  =  BaSO4       +  2HCl  

       208 г                       233 г                        

Над формулою речовин записуємо знайдену масу солі барій хлориду і дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль барій хлориду BaCl2 з утворенням 1 моль осаду барій сульфату ВaSO4.

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(BaCl2)=Ar(Ba)+2Ar(Cl)=137+235,5=208.

M(BaCl2)=208 г/моль.    Маса 1 моль=208 г.

Mr(ВaSO4)=Ar(Вa)+Ar(S)+4Ar(О)=137+32+4•16=233.  

M(ВaSO4)=233 г/моль. Маса 1 моль=233 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси барій сульфату ВaSO4 та розв'язуємо її.

4,16 г / 208 г= х г / 233 г, звідси х=4,16 г • 233 г / 208 г=4,66 г.

Обчислюємо кількість речовини барій сульфату ВaSO4 масою 4,66 г за формулою y=m/M.

y(ВaSO4)=4,66 г : 233 г/моль=0,02 моль.

Відповідь: m(ВaSO4)=4,66 г; y(ВaSO4)=0,02 моль.

ІІ спосіб.

Знаходимо масу речовини барій хлориду BaCl2 за формулою:

m(речовини)=(m(розчину)/100 %)W

m(BaCl2)=(41,6 г/100%• 10%=4,16 г.

Записуємо рівняння реакції: BaCl2+H2SO4=BaSO4+2HCl 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(BaCl2)=Ar(Ba)+2Ar(Cl)=137+235,5=208M(BaCl2)=208 г/моль.

Mr(ВaSO4)=Ar(Вa)+Ar(S)+4Ar(О)=137+32+4•16=233,  M(ВaSO4)=233 г/моль. 

Обчислюємо кількість речовини барій хлориду BaCl2  масою 4,16 г за формулою y=m/M.

y(BaCl2)=4,16 г : 208 г/моль=0,02 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 1 моль барій хлориду BaCl2  з утворенням 1 моль осаду барій сульфату ВaSO4, кількість речовини однакова, тому y(ВaSO4)=y(BaCl2)=0,02 моль.

Обчислюємо масу барій сульфату ВaSO4 кількістю речовини 0,02 моль за формулою m=yM:

m(ВaSO4)=0,02 моль • 233 г/моль=4,66 г.

Відповідь: m(ВaSO4)=4,66 г; y(ВaSO4)=0,02 моль.

Задача 12. Через розчин калій гідроксиду пропустили карбон(ІV) оксид об'ємом 112 л (н.у.). Обчисліть маси та кількості речовин продуктів реакції, якщо вважати, що весь газ прореагував.

Відомо: V(CO2)=112 л. Знайти: m(K2CO3)-? m(H2O)-? y(K2CO3)-? y(H2O)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

                112 л        х г            y г

     2KOH + CO2↑ =  K2CO3       +  H2O

                 22,4 л      138 г         18 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль карбон (IV) оксиду CO2 з утворенням 1 моль калій карбонату K2СO3 і 1 моль води H2O. Об'єм 1 моль газу за н.у. рівний 22,4 л.

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(K2СO3)=2•Ar(K)+Ar(С)+3•Ar(O)=2•39+12+3•16=138,

M(K2СO3)=138 г/моль. Маса 1 моль=138 г.

Mr(Н2O)=2•Ar(Н)+Ar(O)=2•1+16=18,

M(Н2O)=18 г/моль. Маса 1 моль=18 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення маси калій карбонату K2CO3.

112 л / 22,4 л = х г / 138 г, звідси х=112 л • 138 г / 22,4 л = 690 г.

Пропорція для обчислення маси води H2O.

112 л / 22,4 л = х г / 18 г, звідси х=112 л • 18 г / 22,4 л = 90 г.

Кількість речовини за відомою масою знаходимо за формулою y=m/M. 

Обчислюємо кількість речовини калій карбонату K2CO3 масою 690 г.

y(K2СO3)=690 г: 138 г/моль=5 моль.

Обчислюємо кількість речовини води Н2О  масою 90 г.

y2О)=90 г: 18 г/моль=5 моль.

Відповідь: m(ВаSO3)=690 г; m(Н2О)=90 г; y(ВаSO3)=5 моль; m(Н2О)=5 моль.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: 2KOH+CO2↑=K2CO3+H2O

Обчислюємо кількість карбон (IV) оксиду об'ємом 112 л за формулою y=V/Vм, де Vм - постійна величина і за н.у. рівна 22,4 л/моль.

y(СO2)=112 л : 22,4 л/моль=5 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагував 1 моль карбон (IV) оксид CO2  з утворенням 1 моль калій карбонату K2СO3 і 1 моль води Н2O, кількість речовини є однаковою, тому  y(K2СO3)=y(СO2)=5 моль і y(K2СO3)=y(СO2)=5 моль

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин.

Mr(K2СO3)=2•Ar(K)+Ar(С)+3•Ar(O)=2•39+12+3•16=138,

M(K2СO3)=138 г/моль.

Mr(Н2O)=2•Ar(Н)+Ar(O)=2•1+16=18,   M(Н2O)=18 г/моль. 

Масу речовини за відомою кількістю речовини знаходимо за формулою m=yM.

Обчислюємо масу калій карбонату  K2СOкількістю речовини 5 моль.

m(K2СO3)=5 моль•138 г/моль=690 г.

Обчислюємо масу води  Н2O кількістю речовини 5 моль.

m(Н2O)=5 моль•1г/моль=90 г.

Відповідь: m(ВаSO3)=690г; m(Н2О)=90г; y(ВаSO3)=5 моль; m(Н2О)=5 моль.

Задача 13. Силікатну кислоту добули за взаємодії натрій силікату масою 24,4 г з хлоридною кислотою. Осад, що утворився, нагріли. Обчисліть масу і кількість речовини твердого залишку.

Відомо: m(Na2SiO3)=24,4 г. Знайти: m(SiO2)-? y(SiO2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції.

       24,4 г                              х г

     Na2SiO3 + 2HCl =  2NaCl + SiO2   +  H2O

      122 г                                60 г    

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль натрій силікату Na2SiO3   з утворенням 1 моль силіцій (IV) оксиду SіO2

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.

Mr(Na2SiO3)=2•Ar(Na)+Ar(Si)+3•Ar(O)=2•23+28+3•16=122,

M(Na2SiO3)=122 г/моль. Маса 1 моль=122 г.

Mr(SiO2)=Ar(Si)+2•Ar(O)=28+2•16=60,

M(SiO2)=60 г/моль. Маса 1 моль=60 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію для обчислення маси силіцій (IV) оксиду SіO2  і розв'язуємо її.

24,4 г / 122 г = х г / 60 г, звідси х=24,4 г • 60 г / 122 г = 12 г.

Обчислюємо кількість речовини силіцій (IV) оксиду SіO2  масою 12 г за формулою y=m/M.

y(SіO2)=12 г: 60 г/моль=0,2 моль.

Відповідь: m(SiO2) =12 г; y(SiO2) = 0,2 моль.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції: Na2SiO3+2HCl=2NaCl+SiO2+H2O

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Na2SiO3)=2•Ar(Na)+Ar(Si)+3•Ar(O)=2•23+28+3•16=122,

M(Na2SiO3)=122 г/моль. 

Mr(SiO2)=Ar(Si)+2•Ar(O)=28+2•16=60,  M(SiO2)=60 г/моль.

Обчислюємо кількість речовини натрій силікату Na2SiO3 масою 24,4 г за формулою m=y•М.

y(Na2SiO3)=24,4 г : 122 г/моль=0,2 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння.

Прореагував 1 моль натрій силікату Na2SiO3   з утворенням 1 моль силіцій (IV) оксиду SіO2, кількість речовин є однаковою, тому  y(SiO2)=y(Na2SiO3)=0,2 моль

Обчислюємо масу силіцій (IV) оксиду SіO2 кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=yM.

m(SіO2)=0,2 моль • 60 г/моль=12 г.

Відповідь: m(SiO2)=12 г; y(SiO2)=0,2 моль.

Задача 14. Під час окиснення міді масою 12,8 г виділилася теплота 27,6 кДж. Обчисліть, який об'єм кисню (н. у.) витратився і маса купрум (ІІ) оксиду утворилася. Складіть термохімічне рівняння реакції.

Відомо: m(Cu)=12,8 г. Знайти   V(O2)-? m(CuO)-? 

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

  12,8 г        x л          у г

   2Сu    +   O2    =  2CuO   ; ΔН=-552 кДж

  128 г        22,4 л      160 г

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

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль міді Cu  і 1 моль кисню О2 з утворенням 2 моль купрум (ІІ) оксиду CuO.  1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4л. 

Обчислюємо молярну масу (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 2 моль:

Mr(Cu)=Ar(Cu)=64,   M(Cu)=64 г/моль.

Маса 1 моль=64 г, а маса 2 моль=128 г.

Mr(CuО)=Ar(Cu)+Ar(О)=64+16=80,   M(CuО)=80 г/моль.

Маса 1 моль=80 г, а маса 2 моль=160 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо дві пропорції і розв'язуємо їх.

Пропорція для обчислення об'єму міді.

12,8 г / 128 г=х л / 22,4 л, звідси х=(12,8 г•22,4 л)/128 г=2,24 л.

Пропорція для обчислення маси купрум (ІІ) оксиду CuO.

12,8 г / 128 г=у г / 160 г, звідси х=(12,8 г•160 г)/128 г=16 г.

Складемо термохімічне рівняння.

1. Обчислимо кількість речовини міді масою 12,8 г за формулою  y=m/M.

y(Cu)=12,8 г / 128 г/моль = 0,1 моль.

2. Обчислюємо тепловий ефект реакції. За умовою задачі при окисненні

0,1 моль міді виділяється 27,6 кДж теплоти

2 моль міді - х кДж теплоти.

Складаємо пропорцію для обчислення теплового ефекта реакції  і розв'язуємо її.

0,1 моль / 2 моль = 27,6 кДж / х кДж, звідси х = (27,6 кДж • 2 моль) / 0,1 моль = 552  кДж.

Записуємо термохімічне рівняння: 2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж.

Відповідь:  V2)=2,24 л; m(CuO)=16 г; термохімічне рівняння 

2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:  2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(Cu)=Ar(Cu)=64,   M(Cu)=64 г/моль.

Mr(CuО)=Ar(Cu)+Ar(О)=64+16=80,   M(CuО)=80 г/моль.

Обчислюємо кількість речовини міді Cu у масою 12,8 г за формулою y=m/M.

y(Cu)=12,8 г : 64 г/моль=0,2 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. 

Прореагувало 2 моль міді Cu  і 1 моль кисню О2 з утворенням 2 моль купрум (ІІ) оксиду CuOкількість речовини міді і купрум (ІІ) оксиду однакова, а кількість речовини кисню у 2 рази  менша, ніж міді, тому y(CuО)=y(Cu)=0,2 моль, а y(O2)=y(Cu):2=0,2 моль:2 =0,1 моль.

Знаходимо об'єм  кисню О2 кількістю речовини 0,1 моль за формулою V=Y•Vм, де Vм постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

V(О2)=0,1 моль • 22,4 л/моль= 2,24 л.

Знаходимо масу купрум (ІІ) оксиду CuO кількістю речовини 0,2 моль за формулою m=y•M.

m(CuО)=0,2 моль • 80 г/моль=16 г.   

Обчислюємо тепловий ефект реакції. За умовою задачі при окисненні

0,1 моль міді виділяється 27,6 кДж теплоти

2 моль міді - х кДж теплоти.

Складаємо пропорцію для обчислення теплового ефекту реакції  і розв'язуємо її.

0,1 моль / 2 моль = 27,6 кДж / х кДж, звідси х = (27,6 кДж • 2 моль) / 0,1 моль = 552  кДж.

Записуємо термохімічне рівняння: 2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж.       

Відповідь.  V2)=2,24 л; m(CuO)=16 г; термохімічне рівняння 

2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж.

...