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)2. Обчислюємо молярні маси (M 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)+2•Ar(O)+2•Ar(Н)=40+2•16+2•1=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 (M 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)+2•Ar(O)+2•Ar(Н)=40+2•16+2•1=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)2 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 HgS. Обчислюємо молярні маси (M 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 (M 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 (M 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 СаСО3 з 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=y•M, де M г/моль = Mr.
Mr(СаСО3)=Ar(Са)+Ar(С)+3•Ar(О)=40+12+3•16=100, M(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 BaSO4. Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98,
M(H2SO4)=98 г /моль. Маса 1 моль=98 г
Mr(BaSO4)=Ar(Ва)+Ar(S)+4•Ar(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 BaSO4 і 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 (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(H2SO4)=2•Ar(H)+Ar(S)+4•Ar(O)=2•1+32+4•16=98.
M(H2SO4)=98 г /моль.
Mr(BaSO4)=Ar(Ва)+Ar(S)+4•Ar(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=Y•Vм, 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 = 2AlCl3 + 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)+3•Ar(Cl)= 27+3•35,5=133,5 M(AlCl3)=133,5 г/моль.
Маса 1 моль=133,5 г, а маса 2 моль=267 г.
Mr(H2)= 2•Ar(H)=2•1=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)+3•Ar(Cl)= 27+3•35,5=133,5 M(AlCl3)=133,5 г/моль.
Mr(H2)= 2•Ar(H)=2•1=2, M(H2)=2 г/моль.
З формули у=m/M знаходимо m=y•M.
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 • 2 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 H2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4л).
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль:
Mr(Ba)=Ar(Ba)=137, M(Ba)=137 г/моль. Маса 1 моль=137 г.
Mr(Ba(OH)2)=Ar(Ba)+2•Ar(O)+2•Ar(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; V(Н2)=0,448 л.
ІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції: Ba+2H2O=Ba(OH)2+H2↑
Обчислюємо молярні маси (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(Ba)=Ar(Ba)=137, M(Ba)=137 г/моль.
Mr(Ba(OH)2)=Ar(Ba)+2•Ar(O)+2•Ar(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; V(Н2)=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 (M 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=40, M(NaOH)=40 г/моль.
Маса 1 моль=40 г, а маса 2 моль=80 г.
Mr(Na2SO4)=2•Ar(Na)+Ar(S)+4•Ar(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 (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(NaOH)=Ar(Na)+Ar(O)+Ar(H)=23+16+1=40, M(NaOH)=40 г/моль.
Mr(Na2SO4)=2•Ar(Na)+Ar(S)+4•Ar(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=y•M:
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 MnO2 і виділенням 1 моль кисню О2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л ).
Обчислюємо молярну масу (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(K2MnO4)=2•Ar(K)+Ar(Mn)+4•Ar(O)=2•39+55+4•16=197,
M(K2MnO4)=197 г/моль. Маса 1 моль=197 г.
Mr(MnO2)=Ar(Mn)+2•Ar(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 MnO2 і виділенням 1 моль кисню О2, кількість 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 (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(K2MnO4)=2•Ar(K)+Ar(Mn)+4•Ar(O)=2•39+55+4•16=197.
M(K2MnO4)=197 г/моль.
Mr(MnO2)=Ar(Mn)+2•Ar(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)2 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)+3•Ar(O)= 137+12+3•16=197.
M(BaCO3)=197 г/моль. Маса 1 моль=197 г.
Mr(H2O)= 2•Ar(H)+Ar(О)=2•1+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)2 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)+3•Ar(O)= 137+12+3•16=197
M(BaCO3)=197 г/моль.
Mr(H2O)= 2•Ar(H)+Ar(О)=2•1+16=18, M( H2O)=18 г/моль.
З формули у=m/M знаходимо масу m=y•M.
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 (M г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(BaCl2)=Ar(Ba)+2•Ar(Cl)=137+2•35,5=208.
M(BaCl2)=208 г/моль. Маса 1 моль=208 г.
Mr(ВaSO4)=Ar(Вa)+Ar(S)+4•Ar(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 (M г/моль = Mr) речовин.
Mr(BaCl2)=Ar(Ba)+2•Ar(Cl)=137+2•35,5=208, M(BaCl2)=208 г/моль.
Mr(ВaSO4)=Ar(Вa)+Ar(S)+4•Ar(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=y•M:
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 (M 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.
y(Н2О)=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 (M 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=y•M.
Обчислюємо масу калій карбонату K2СO3 кількістю речовини 5 моль.
m(K2СO3)=5 моль•138 г/моль=690 г.
Обчислюємо масу води Н2O кількістю речовини 5 моль.
m(Н2O)=5 моль•18 г/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 (M 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 (M 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=y•M.
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 (M 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: V(О2)=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 (M 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 CuO, кількість 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. V(О2)=2,24 л; m(CuO)=16 г; термохімічне рівняння
2Сu+O2=2CuO; ΔН=-552 кДж.