§ 19. Обчислення за хімічними рівняннями

• До змісту відповідей

ДІЗНАТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як використовують маси та кількості речовини реагентів і продуктів, а також об’єми газів у розв’язуванні задач?

Ці величини використовують для проведення обчислень за хімічними рівняннями, спираючись на значення молярних мас та коефіцієнти, які вказують на співвідношення кількостей речовин (моль).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про способи розв’язування задач з використанням мас, кількостей речовини реагентів і продуктів, об’ємів газів.

Основним способом розв’язання задач є використання хімічного рівняння, де коефіцієнти вказують на співвідношення кількостей речовини (моль) реагентів і продуктів. Обчислення можна проводити двома методами:

1. Шляхом складання пропорції безпосередньо за рівнянням, використовуючи молярні маси та молярний об’єм.
2. Шляхом попереднього переведення всіх відомих величин у кількість речовини ($n$), визначення кількості речовини шуканої сполуки за рівнянням та подальшого обчислення її маси або об’єму.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям.

Чому під час розрахунків за хімічними рівняннями ми не можемо напряму прирівнювати маси речовин у грамах так само, як ми використовуємо співвідношення їхніх коефіцієнтів?

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Моя відповідь ґрунтується на розумінні моля як кількості частинок: різні атоми мають різну масу, тому співвідношення мас не дорівнює співвідношенню кількості частинок. Більшість однокласників відповіли правильно, зазначивши різницю в атомних масах, тому я оцінюю відповіді як високі.

Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Я вважаю таку оцінку справедливою, оскільки ми правильно зрозуміли головну ідею параграфа: хімічні реакції відбуваються між певним числом частинок (молями), а не між грамами.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

203. У наведених записах укажіть значення $x$: a) $\text{SO}_3 + \text{Li}_2\text{O} = \text{Li}_2\text{SO}_4$; б) $\text{MgO} + 2\text{HCl} = \text{MgCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$; в) $\text{CO}_2 + 2\text{KOH} = \text{K}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}$; г) $\text{SO}_2 + \text{CaO} = \text{CaSO}_3$.

• а) Речовини реагують у співвідношенні $1:1$. Якщо вказано «$x$ моль» і «0,2 моль» (як у підручнику), то $x = 0,2 \text{ моль}$.
• б) За рівнянням 1 моль $\text{MgO}$ реагує з 2 моль $\text{HCl}$. Якщо дано 8 г $\text{MgO}$ ($0,2 \text{ моль}$), то кислоти потрібно вдвічі більше: $x = 0,4 \text{ моль}$.
• в) За рівнянням 1 моль $\text{CO}_2$ реагує з 2 моль $\text{KOH}$. Для реакції з 1 моль лугу потрібно 0,5 моль газу. Об’єм: $x = 0,5 \cdot 22,4 = 11,2 \text{ л}$.
• г) 44,8 л $\text{SO}_2$ — це 2 моль. Для реакції потрібно 2 моль $\text{CaO}$. Маса: $x = 2 \cdot 56 = 112 \text{ г}$.

204. Обчисліть кількість речовини сполуки $\text{FeCl}_3$, яка утворилася внаслідок взаємодії заліза з хлором $\text{Cl}_2$ кількістю речовини 0,1 моль.

Дано:
$n(Cl_2) = 0,1 \text{ моль}$

Знайти:
$n(FeCl_3) - ?$

Розв’язання:
$2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 = 2\text{FeCl}_3$
Співвідношення кількостей речовини $n(\text{Cl}_2) : n(\text{FeCl}_3) = 3:2$.
$n(\text{FeCl}_3) = \dfrac{2}{3} n(Cl_2) = \dfrac{0,1 \cdot 2}{3} \approx 0,067 \text{ моль}$.

Відповідь: 0,067 моль.

205. Реакція відбувається згідно з рівнянням $A + 3B = 2V + 3G$. Які кількості речовини $V$ і $G$ утворяться, якщо прореагує: а) 0,1 моль $A$; б) 6 моль $B$? (Усно.)

• а) Співвідношення $A:V:G = 1:2:3$. Якщо реагує 0,1 моль $A$, утвориться 0,2 моль $V$ та 0,3 моль $G$.
• б) Співвідношення $B:V:G = 3:2:3$. Якщо реагує 6 моль $B$ (у 2 рази більше за коефіцієнт), утвориться 4 моль $V$ та 6 моль $G$.

206. Обчисліть масу оксиду $\text{CaO}$, яка утворилася після спалювання кальцію масою 10 г. (Усно.)

Дано:
$m(Ca) = 10 \text{ г}$

Знайти:
$m(CaO) - ?$

Розв’язання:
$2\text{Ca} + \text{O}_2 = 2\text{CaO}$
$n(\text{Ca}) = 10 \text{ г} / 40 \text{ г/моль} = 0,25 \text{ моль}$.
$n(\text{CaO}) = n(\text{Ca}) = 0,25 \text{ моль}$.
$m(\text{CaO}) = 0,25 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 14 \text{ г}$.

Відповідь: 14 г.

207. Обчисліть об’єм сірчистого газу $\text{SO}_2$, який було одержано спалюванням сірки масою 16 г. (Усно.)

Дано:
$m(S) = 16 \text{ г}$

Знайти:
$V(SO_2) - ?$

Розв’язання:
$\text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2$
$n(\text{S}) = 16 \text{ г} / 32 \text{ г/моль} = 0,5 \text{ моль}$.
$n(\text{SO}_2) = n(\text{S}) = 0,5 \text{ моль}$.
$V(\text{SO}_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 11,2 \text{ л}$.

Відповідь: 11,2 л.

208. Обчисліть кількість речовини кисню, який прореагував з оксидом $\text{NO}$, якщо утворився оксид $\text{NO}_2$ об’ємом 5,6 л.

Дано:
$V(NO_2) = 5,6 \text{ л}$

Знайти:
$n(O_2) - ?$

Розв’язання:
$2\text{NO} + \text{O}_2 = 2\text{NO}_2$
$n(\text{NO}_2) = \dfrac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$.
$n(\text{O}_2) = \dfrac{1}{2} n(NO_2) = \dfrac{0,25}{2} = 0,125 \text{ моль}$.

Відповідь: 0,125 моль.

209. Після повного термічного розкладу крейди $\text{CaCO}_3$ утворилися оксид $\text{CaO}$ кількістю речовини 0,15 моль і вуглекислий газ. Обчисліть масу крейди, використаної в досліді. Вважайте, що в крейді немає домішок.

Дано:
$n(CaO) = 0,15 \text{ моль}$

Знайти:
$m(CaCO_3) - ?$

Розв’язання:
$\text{CaCO}_3 = \text{CaO} + \text{CO}_2$
$n(\text{CaCO}_3) = n(\text{CaO}) = 0,15 \text{ моль}$.
$M(\text{CaCO}_3) = 100 \text{ г/моль}$.
$m(\text{CaCO}_3) = 0,15 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 15 \text{ г}$.

Відповідь: 15 г.

210. Обчисліть сумарний об’єм газів, одержаних унаслідок розкладу електричним струмом води кількістю речовини 0,1 моль.

Дано:
$n(H_2O) = 0,1 \text{ моль}$

Знайти:
$V_{\text{сум}} - ?$

Розв’язання:
$2\text{H}_2\text{O} = 2\text{H}_2 + \text{O}_2$
З 2 моль води утворюється 3 моль газів ($2 + 1 = 3$).
$n(\text{газів}) = \dfrac{3}{2} \cdot n(H_2O) = \dfrac{0,1 \cdot 3}{2} = 0,15 \text{ моль}$.
$V = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36 \text{ л}$.

Відповідь: 3,36 л.

211. У лабораторії одержали кисень термічним розкладом речовини $\text{KClO}_3$. Схема цієї реакції: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$. Маса речовини, використаної в досліді, становила 3,5 г, а об’єм одержаного кисню — 560 мл. За допомогою обчислень визначте, чи вся речовина розклалася.

Дано:
$m(KClO_3) = 3,5 \text{ г}$
$V(O_2) = 560 \text{ мл} = 0,56 \text{ л}$

Знайти:
Чи вся речовина розклалася?

Розв’язання:
$2\text{KClO}_3 = 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$

Обчислимо теоретичну кількість речовини $\text{KClO}_3$ ($M = 122,5 \text{ г/моль}$):
$n(\text{KClO}_3) = \dfrac{3,5 \text{ г}}{122,5 \text{ г/моль}} \approx 0,0286 \text{ моль}$.

Теоретичний об’єм кисню при повному розкладі:
$n_{\text{теор}}(\text{O}_2) = \dfrac{3}{2} n(KClO_3) = 0,0286 \cdot 1,5 = 0,0429 \text{ моль}$
$V_{\text{теор}} = 0,0429 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,96 \text{ л} = 960 \text{ мл}$

Оскільки $560 \text{ мл} < 960 \text{ мл}$, речовина розклалася не повністю.

Відповідь: не вся речовина розклалася.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

212. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад таблиці для самооцінювання: