· Ілля Добрий · Довідник · 5 хв. читати

Покрокові алгоритми розв'язування задач за рівнянням хімічної реакції

Яка маса натрію вступила в реакцію з водою, якщо в результаті взаємодії виділився водень об’ємом 44,8 л44{,}8\text{ л} (н. у.)?

Дано:Розв’язання:
V(H2)=44,8 лV(\mathrm{H_2}) = 44{,}8\text{ л}
m(Na)−?m(\mathrm{Na}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо Na\mathrm{Na} та H2\mathrm{H_2}:
2Na‾+2H2O=2NaOH+H2‾↑2\underline{\mathrm{Na}} + 2\mathrm{H_2O} = 2\mathrm{NaOH} + \underline{\mathrm{H_2}}\uparrow
2. Обчислюємо кількість речовини водню (Vm=22,4 л/мольV_m = 22{,}4\text{ л/моль}):
n(H2)=V(H2)Vm=44,8 л22,4 л/моль=2 мольn(\mathrm{H_2}) = \dfrac{V(\mathrm{H_2})}{V_m} = \dfrac{44{,}8\text{ л}}{22{,}4\text{ л/моль}} = 2\text{ моль}

3. Вносимо всі мольні дані в рівняння та складаємо пропорцію:
2Na‾2 мольx моль+2H2O=2NaOH+H2‾1 моль2 моль↑\overset{x\text{ моль}}{\underset{2\text{ моль}}{2\underline{\mathrm{Na}}}} + 2\mathrm{H_2O} = 2\mathrm{NaOH} + \overset{2\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{H_2}}}}\uparrow
x моль2 моль=2 моль1 моль\dfrac{x\text{ моль}}{2\text{ моль}} = \dfrac{2\text{ моль}}{1\text{ моль}}

x=2 моль⋅2 моль1 моль=4 моль (Na)x = \dfrac{2\text{ моль} \cdot 2\text{ моль}}{1\text{ моль}} = 4\text{ моль}\ (\mathrm{Na})

4. Обчислюємо масу натрію (M(Na)=23 г/мольM(\mathrm{Na}) = 23\text{ г/моль}):
m(Na)=n(Na)⋅M(Na)=4 моль⋅23 г/моль=92 гm(\mathrm{Na}) = n(\mathrm{Na}) \cdot M(\mathrm{Na}) = 4\text{ моль} \cdot 23\text{ г/моль} = 92\text{ г}

Відповідь: m(Na)=92 гm(\mathrm{Na}) = 92\text{ г}

Який об’єм вуглекислого газу (н. у.) виділиться під час взаємодії кальцій карбонату з ортофосфатною кислотою масою 98 г98\text{ г}?

💡 Сіль і кислота умовно складаються з двох складових частин: металічного катіона й кислотного залишку, або атомів Гідрогену й кислотного залишку. Під час обміну вони міняються складовими. Кальцій (CaII\overset{\mathrm{II}}{\mathrm{Ca}}) сполучається з ортофосфатним залишком (POIII4\overset{\mathrm{III}}{\mathrm{PO}}_4), утворюючи сіль Ca3(PO4)2\mathrm{Ca_3(PO_4)_2}.

Карбонатна кислота H2CO3\mathrm{H_2CO_3}, яка має утворитися за обміном, є нестійкою. Вона не існує у вільному стані й миттєво розкладається на воду та вуглекислий газ:
H2CO3=H2O+CO2↑\mathrm{H_2CO_3} = \mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}\uparrow
Тому в правій частині рівняння завжди записують саме суму речовин H2O+CO2↑\mathrm{H_2O} + \mathrm{CO_2}\uparrow.

Дано:Розв’язання:
m(H3PO4)=98 гm(\mathrm{H_3PO_4}) = 98\text{ г}
V(CO2)−?V(\mathrm{CO_2}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо H3PO4\mathrm{H_3PO_4} та CO2\mathrm{CO_2}:
3CaCO3+2H3PO4‾=Ca3(PO4)2+3H2O+3CO2‾↑3\mathrm{CaCO_3} + 2\underline{\mathrm{H_3PO_4}} = \mathrm{Ca_3(PO_4)_2} + 3\mathrm{H_2O} + 3\underline{\mathrm{CO_2}}\uparrow
2. Обчислюємо кількість речовини ортофосфатної кислоти (M(H3PO4)=98 г/мольM(\mathrm{H_3PO_4}) = 98\text{ г/моль}):
n(H3PO4)=mM=98 г98 г/моль=1 мольn(\mathrm{H_3PO_4}) = \dfrac{m}{M} = \dfrac{98\text{ г}}{98\text{ г/моль}} = 1\text{ моль}

3. Вносимо всі мольні дані в рівняння та складаємо пропорцію:
3CaCO3+2H3PO4‾2 моль1 моль=Ca3(PO4)2+3H2O+3CO2‾3 моль↑x моль3\mathrm{CaCO_3} + \overset{1\text{ моль}}{\underset{2\text{ моль}}{2\underline{\mathrm{H_3PO_4}}}} = \mathrm{Ca_3(PO_4)_2} + 3\mathrm{H_2O} + \overset{x\text{ моль}}{\underset{3\text{ моль}}{3\underline{\mathrm{CO_2}}}\uparrow}
1 моль2 моль=x моль3 моль\dfrac{1\text{ моль}}{2\text{ моль}} = \dfrac{x\text{ моль}}{3\text{ моль}}

x=1 моль⋅3 моль2 моль=1,5 моль (CO2)x = \dfrac{1\text{ моль} \cdot 3\text{ моль}}{2\text{ моль}} = 1{,}5\text{ моль}\ (\mathrm{CO_2})

4. Знаходимо об’єм вуглекислого газу (Vm=22,4 л/мольV_m = 22{,}4\text{ л/моль}):
V(CO2)=n(CO2)⋅Vm=1,5 моль⋅22,4 л/моль=33,6 лV(\mathrm{CO_2}) = n(\mathrm{CO_2}) \cdot V_m = 1{,}5\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} = 33{,}6\text{ л}

Відповідь: V(CO2)=33,6 лV(\mathrm{CO_2}) = 33{,}6\text{ л}

Розрахуйте маси сульфатної кислоти та ферум(ІІІ) оксиду, під час взаємодії яких утворюється сіль кількістю речовини 0,2 моль0{,}2\text{ моль}.

💡 Ферум у вихідному оксиді проявляє валентність III\mathrm{III} (FeIII2OII3\overset{\mathrm{III}}{\mathrm{Fe}}_2\overset{\mathrm{II}}{\mathrm{O}}_3), а сульфатний залишок кислоти H2SO4\mathrm{H_2SO_4} двовалентний (SOII4\overset{\mathrm{II}}{\mathrm{SO}}_4). У реакціях обміну валентності елементів не змінюються, тому утворена сіль має формулу FeIII2(SOII4)3\overset{\mathrm{III}}{\mathrm{Fe}}_2(\overset{\mathrm{II}}{\mathrm{SO}}_4)_3 — ферум(ІІІ) сульфат.

Щоб уникнути плутанини під час роботи з двома невідомими, позначайте кількість речовини першого шуканого реагенту через xx, а другого — через yy. Розрахунок для кожного реагенту ведеться окремо на основі мольних співвідношень із сіллю.

Дано:Розв’язання:
n(Fe2(SO4)3)=0,2 мольn(\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}) = 0{,}2\text{ моль}
m(Fe2O3)−?m(\mathrm{Fe_2O_3}) - ?
m(H2SO4)−?m(\mathrm{H_2SO_4}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо Fe2O3\mathrm{Fe_2O_3}, H2SO4\mathrm{H_2SO_4} та Fe2(SO4)3\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}:
Fe2O3‾1 мольx моль+3H2SO4‾3 мольy моль=Fe2(SO4)3‾1 моль0,2 моль+3H2O\overset{x\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{Fe_2O_3}}}} + \overset{y\text{ моль}}{\underset{3\text{ моль}}{3\underline{\mathrm{H_2SO_4}}}} = \overset{0{,}2\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{Fe_2(SO_4)_3}}}} + 3\mathrm{H_2O}
Етап 1. Пошук маси Fe2O3\mathrm{Fe_2O_3} (M(Fe2O3)=160 г/мольM(\mathrm{Fe_2O_3}) = 160\text{ г/моль}):
x моль1 моль=0,2 моль1 моль\dfrac{x\text{ моль}}{1\text{ моль}} = \dfrac{0{,}2\text{ моль}}{1\text{ моль}}
x=0,2 моль (Fe2O3)x = 0{,}2\text{ моль}\ (\mathrm{Fe_2O_3})
m(Fe2O3)=0,2 моль⋅160 г/моль=32 гm(\mathrm{Fe_2O_3}) = 0{,}2\text{ моль} \cdot 160\text{ г/моль} = 32\text{ г}

Етап 2. Пошук маси H2SO4\mathrm{H_2SO_4} (M(H2SO4)=98 г/мольM(\mathrm{H_2SO_4}) = 98\text{ г/моль}):
y моль3 моль=0,2 моль1 моль\dfrac{y\text{ моль}}{3\text{ моль}} = \dfrac{0{,}2\text{ моль}}{1\text{ моль}}
y=0,2 моль⋅3 моль1 моль=0,6 моль (H2SO4)y = \dfrac{0{,}2\text{ моль} \cdot 3\text{ моль}}{1\text{ моль}} = 0{,}6\text{ моль}\ (\mathrm{H_2SO_4})
m(H2SO4)=0,6 моль⋅98 г/моль=58,8 гm(\mathrm{H_2SO_4}) = 0{,}6\text{ моль} \cdot 98\text{ г/моль} = 58{,}8\text{ г}

Відповідь: m(Fe2O3)=32 гm(\mathrm{Fe_2O_3}) = 32\text{ г}, m(H2SO4)=58,8 гm(\mathrm{H_2SO_4}) = 58{,}8\text{ г}

Завдання для самоконтролю (Домашнє завдання)

Завдання 1

Розрахуйте масу сульфатної кислоти, яка прореагує з цинком масою 13 г13\text{ г}.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 1
Дано:Розв’язання:
m(Zn)=13 гm(\mathrm{Zn}) = 13\text{ г}
m(H2SO4)−?m(\mathrm{H_2SO_4}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо Zn\mathrm{Zn} та H2SO4\mathrm{H_2SO_4}:
Zn‾+H2SO4‾=ZnSO4+H2↑\underline{\mathrm{Zn}} + \underline{\mathrm{H_2SO_4}} = \mathrm{ZnSO_4} + \mathrm{H_2}\uparrow
2. Обчислюємо кількість речовини цинку (M(Zn)=65 г/мольM(\mathrm{Zn}) = 65\text{ г/моль}):
n(Zn)=m(Zn)M(Zn)=13 г65 г/моль=0,2 мольn(\mathrm{Zn}) = \dfrac{m(\mathrm{Zn})}{M(\mathrm{Zn})} = \dfrac{13\text{ г}}{65\text{ г/моль}} = 0{,}2\text{ моль}

3. Вносимо всі мольні дані в рівняння та складаємо пропорцію:
Zn‾1 моль0,2 моль+H2SO4‾1 мольx моль=ZnSO4+H2↑\overset{0{,}2\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{Zn}}}} + \overset{x\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{H_2SO_4}}}} = \mathrm{ZnSO_4} + \mathrm{H_2}\uparrow
0,2 моль1 моль=x моль1 моль\dfrac{0{,}2\text{ моль}}{1\text{ моль}} = \dfrac{x\text{ моль}}{1\text{ моль}}

x=0,2 моль (H2SO4)x = 0{,}2\text{ моль}\ (\mathrm{H_2SO_4})

4. Обчислюємо масу кислоти (M(H2SO4)=98 г/мольM(\mathrm{H_2SO_4}) = 98\text{ г/моль}):
m(H2SO4)=n⋅M=0,2 моль⋅98 г/моль=19,6 гm(\mathrm{H_2SO_4}) = n \cdot M = 0{,}2\text{ моль} \cdot 98\text{ г/моль} = 19{,}6\text{ г}

Відповідь: m(H2SO4)=19,6 гm(\mathrm{H_2SO_4}) = 19{,}6\text{ г}

Завдання 2

Знайдіть об’єм (н. у.) водню, який виділиться в результаті реакції хлоридної кислоти з алюмінієм масою 5,4 г5{,}4\text{ г}.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 2
Дано:Розв’язання:
m(Al)=5,4 гm(\mathrm{Al}) = 5{,}4\text{ г}
V(H2)−?V(\mathrm{H_2}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо Al\mathrm{Al} та H2\mathrm{H_2}:
2Al‾+6HCl=2AlCl3+3H2‾↑2\underline{\mathrm{Al}} + 6\mathrm{HCl} = 2\mathrm{AlCl_3} + 3\underline{\mathrm{H_2}}\uparrow
2. Обчислюємо кількість речовини алюмінію (M(Al)=27 г/мольM(\mathrm{Al}) = 27\text{ г/моль}):
n(Al)=5,4 г27 г/моль=0,2 мольn(\mathrm{Al}) = \dfrac{5{,}4\text{ г}}{27\text{ г/моль}} = 0{,}2\text{ моль}

3. Вносимо всі мольні дані в рівняння та складаємо пропорцію:
2Al‾2 моль0,2 моль+6HCl=2AlCl3+3H2‾3 моль↑x моль\overset{0{,}2\text{ моль}}{\underset{2\text{ моль}}{2\underline{\mathrm{Al}}}} + 6\mathrm{HCl} = 2\mathrm{AlCl_3} + \overset{x\text{ моль}}{\underset{3\text{ моль}}{3\underline{\mathrm{H_2}}}\uparrow}
0,2 моль2 моль=x моль3 моль\dfrac{0{,}2\text{ моль}}{2\text{ моль}} = \dfrac{x\text{ моль}}{3\text{ моль}}

x=0,2 моль⋅3 моль2 моль=0,3 моль (H2)x = \dfrac{0{,}2\text{ моль} \cdot 3\text{ моль}}{2\text{ моль}} = 0{,}3\text{ моль}\ (\mathrm{H_2})

4. Знаходимо об’єм газу (Vm=22,4 л/мольV_m = 22{,}4\text{ л/моль}):
V(H2)=n⋅Vm=0,3 моль⋅22,4 л/моль=6,72 лV(\mathrm{H_2}) = n \cdot V_m = 0{,}3\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} = 6{,}72\text{ л}

Відповідь: V(H2)=6,72 лV(\mathrm{H_2}) = 6{,}72\text{ л}

Завдання 3

Розрахуйте масу солі, що утворилася в реакції нітратної кислоти з ферум(ІІІ) гідроксидом масою 21,4 г21{,}4\text{ г}.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 3
Дано:Розв’язання:
m(Fe(OH)3)=21,4 гm(\mathrm{Fe(OH)_3}) = 21{,}4\text{ г}
m(солі)−?m(\text{солі}) - ?
1. Складаємо хімічне рівняння реакції і підкреслюємо Fe(OH)3\mathrm{Fe(OH)_3} та Fe(NO3)3\mathrm{Fe(NO_3)_3}:
Fe(OH)3‾+3HNO3=Fe(NO3)3‾+3H2O\underline{\mathrm{Fe(OH)_3}} + 3\mathrm{HNO_3} = \underline{\mathrm{Fe(NO_3)_3}} + 3\mathrm{H_2O}
2. Обчислюємо кількість речовини ферум(ІІІ) гідроксиду (M(Fe(OH)3)=107 г/мольM(\mathrm{Fe(OH)_3}) = 107\text{ г/моль}):
n(Fe(OH)3)=21,4 г107 г/моль=0,2 мольn(\mathrm{Fe(OH)_3}) = \dfrac{21{,}4\text{ г}}{107\text{ г/моль}} = 0{,}2\text{ моль}

3. Вносимо всі мольні дані в рівняння та складаємо пропорцію:
Fe(OH)3‾1 моль0,2 моль+3HNO3=Fe(NO3)3‾1 мольx моль+3H2O\overset{0{,}2\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{Fe(OH)_3}}}} + 3\mathrm{HNO_3} = \overset{x\text{ моль}}{\underset{1\text{ моль}}{\underline{\mathrm{Fe(NO_3)_3}}}} + 3\mathrm{H_2O}
0,2 моль1 моль=x моль1 моль\dfrac{0{,}2\text{ моль}}{1\text{ моль}} = \dfrac{x\text{ моль}}{1\text{ моль}}

x=0,2 моль (Fe(NO3)3)x = 0{,}2\text{ моль}\ (\mathrm{Fe(NO_3)_3})

4. Обчислюємо масу утвореної солі (M(Fe(NO3)3)=242 г/мольM(\mathrm{Fe(NO_3)_3}) = 242\text{ г/моль}):
m(Fe(NO3)3)=0,2 моль⋅242 г/моль=48,4 гm(\mathrm{Fe(NO_3)_3}) = 0{,}2\text{ моль} \cdot 242\text{ г/моль} = 48{,}4\text{ г}

Відповідь: m(Fe(NO3)3)=48,4 гm(\mathrm{Fe(NO_3)_3}) = 48{,}4\text{ г}

Оцініть матеріал

Натисніть на зірку для оцінки:

Коментарі

Залишити відповідь:

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься

Назад