Geum.ru

Модуль Теория строения атома. Периодический закон и периодическая система Д. И. Менделеева

Вид материалаЗакон

Содержание


Лекция № 4, модуль № 2
Задачи на избыток реагента
Лабораторная работа № 3.
Подобный материал:
1   2   3

Лабораторная работа № 2.

Из предложенных ответов выберите верный.

1. В каком ряду химические элементы расположены в порядке увеличения зарядов ядер атомов?

1) B, N, C 2) O, Se, S 3) Br, CI, F 4) Be, Mg, Ca

2. Наибольшей восстановительной активностью обладает

1) Si 2) P 3) S 4) CI

3. В каком ряду химических элементов В→ С→ N

1) усиливаются металлические свойства

2) ослабевают восстановительные свойства

3) уменьшается электроотрицательность атомов

4) уменьшается высшая степень окисления в оксидах

4. В каком ряду химические элементы расположены в порядке ослабления их неметаллических свойств?

1) Ве →В→ С 2) Ga → AI → B 3) S → CI → Ar 4) CI → Br → I

5) В каком ряду химические элементы расположены в порядке возрастания их атомных радиусов?

1) N, В, С 2) N, P, As 3) Na, Mg, K 4) B, Si, N

6) Низшая степень окисления в ряду химических элементов фтор - кислород - углерод

1) увеличивается 2) не изменяется 3) уменьшается 4) изменяется периодически

7) Высший оксид состава ЭО образуют все элементы

1) IV A группы 2) IIA группы 3) IV периода 4) II периода

8) В ряду гидроксидов В(ОН)3 → АI(ОН)3 → ТI(ОН)3 свойства гидроксидов изменяются от

1) основных к кислотным 2) амфотерных к кислотным

3) кислотных к основным 4) амфотерных к основным


Лекция № 4, модуль № 2


Вычисления по химическим уравнениям, по известному количеству вещества, задачи на лимитирующий реагент.


Алгоритмы решения задач

1. Как вычислить молекулярную и молярную массы вещества?

Для этого нужно сложить массы всех атомов в этой молекуле.

Пример 1. В молекуле воды Н2О 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Атомная масса водорода = 1, а кислорода – 16. Поэтому молекулярная масса воды равна 1 + 1 + 16 = 18 атомных единиц массы, а молярная масса воды = 18 г/моль.

Пример 2. В молекуле серной кислоты Н2SO4 2 атома водорода, 1 атом серы и 4 атома кислорода. Поэтому молекулярная масса этого вещества составит 1. 2 + 32 + 4 . 16 = 98 а.е.м, а молярная масса – 98 г/моль.

Пример 3. В молекуле сульфата алюминия А12(SO4)3 2 атома алюминия, 3 атома серы и 12 атомов кислорода. Молекулярная масса этого вещества равна 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 а.е.м., а молярная масса – 342 г/моль.


2. Как решить простейшую расчетную задачу по химическому уравнению?

Сначала записываем числовые данные из условия задачи – массу вещества, или объем газа. Затем выясняем, что нужно определить в той задаче, и записываем вопрос под условием задачи. Далее действуем так:

1. Определяем количества веществ, массы или объемы которых даны в условии задачи.

2. Записываем уравнение реакции, о которой сказано в условии задачи и расставляем в нем коэффициенты.

3. Вычисленное количество вещества записываем над формулой этого вещества в уравнении реакции.

4. Учитывая коэффициенты, определяем количества тех веществ, массы или объемы которых нужно определить в данной задаче.

5. По найденным количествам веществ рассчитываем массы или объемы этих веществ.

6. Проверяем, на все ли поставленные вопросы условия задачи найдены ответы.

7. Записываем ответы задачи.

Пример 4. В реакцию с соляной кислотой вступило 13 г цинка. Определите массы израсходованной кислоты и полученной соли, а также объем выделившегося газа.

Решение.

1. Находим количество вещества цинка, разделив его массу на молярную массу:

n(Zn) = m : M = 13 г : 65 г/моль = 0,2 моль

2. Вносим эту величину в уравнение реакции и с ее помощью определяем количества всех указанных в задаче веществ (с учетом коэффициентов):

0,2 моль 0,4 моль 0,2 моль 0,2 моль

Zn + 2HCl => ZnCl2 + H2

Далее расчеты по формулам:

m(HCl) = M · n = 36,5 г/моль · 0,4 моль = 14,6 г

m(ZnCl2) = M · n = 136 г/моль · 0,2 моль = 27,2 г

Объем водорода находим аналогично:

V(H2) = Vm · n = 22,4 л/моль · 0,2 моль = 4,48 л


3. Как решать задачи, где одно из реагирующих веществ дано в избытке?

1. Если в условии задачи есть числовые данные (массы или объемы) по обоим веществам, участвующим в реакции, то, возможно, одно из них находится в избытке. Поэтому решение задачи начните с расчета количеств этих веществ в моль.

2. Далее запишите уравнение нужной реакции со всеми коэффициентами.

3. По коэффициентам в уравнении и найденным количествам веществ определите, какое из веществ находится в избытке, а какое – в недостатке.

4. В уравнении реакции над формулой вещества, находящегося в недостатке, записываем его количество в моль и с учетом коэффициентов находим количества остальных веществ, участвующих в реакции.

5. Далее рассчитываются массы или объемы остальных веществ.


ЗАДАЧИ НА ИЗБЫТОК РЕАГЕНТА

Главный отличительный признак таких расчетов – это наличие числовых данных (массы, объема, количества вещества или необходимых компонентов для их вычисления) по обоим веществам, реагирующим между собой. Чаще всего это говорит о том, что одно из этих веществ находится в избытке и вступит в реакцию не полностью. Определить же, что именно в избытке, удобнее всего, когда известны количества вещества реагентов. Если они не указаны в условии, их следует вычислить по исходным данным.


Задача 1. 8 г серы нагрели с 28 г железа. Определите массу продукта реакции.

Решение.

1. Так как в условии указаны массы железа и серы одновременно, то одно из этих веществ вполне может оказаться в избытке. Для выяснения этого находим количества вещества реагентов:

n(Fe) = m : M = 28 г : 56 г/моль = 0,5 моль

n(S) = m : M = 8 г : 32 г/моль = 0,25 моль

2. Записываем уравнение реакции и по коэффициентам определяем мольные отношения реагентов:

Fe + S ® FeS

3. Так как железа и серы должно реагировать равное количество молей, то ясно, что в этой реакции будет израсходовано по 0,25 моль их, избыток железа при этом составит 0,5 – 0,25 + 0,25 моль, и в реакцию не вступит.

4. Так как сера взята в недостатке, то по ее количеству определяем количество продукта реакции, а затем его массу:

0,25 моль 0,25 моль 0,25 моль

Fe + S ® FeS

m (FeS) = M · n = 88 г/моль · 0,25 моль = 22 г

Задача 2. Для реакции взято 56 л хлора и 56 г железа. Определите массу полученного продукта.

Решение.

2Fe + 3Cl2 ® 2 FeCl3

В этом случае расчет избытка более сложен, поэтому можно использовать такую хитрость:

Fe Cl2

2 3

1

2,5

В первой строке пишем формулы реагирующих веществ, во второй – их мольные отношения по уравнению реакции (по коэффициентам), а в двух следующих – количества этих веществ, имеющихся в наличии, причем на разных строках. Далее по этим данным находим количества вещества реагента, необходимого для взаимодействия с этими количествами вещества железа и хлора:

Fe Cl2

2 3

1 1,5

1,67 2,5

Далее анализируем полученные данные. Железа есть 1 моль, а для реакции с 2,5 моль хлора его нужно в полтора раза меньше, это составляет 1,67 моль, чего у нас нет. Следовательно, железо в недостатке, а число 1,67 можно зачеркнуть. Хлора имеется 2,5 моль, а на реакцию с железом нужно лишь 1,5 моль, поэтому хлор взят в избытке. Избыток хлора составляет 2,5 – 1,5 = 1 моль.

Таким образом, в недостатке железо, и дальнейшие расчеты ведем по его количеству:

1 моль 1,5 моль 1 моль

2Fe + 3Cl2 ® 2 FeCl3

m (FeСl3) = M · n = 162,5 г/моль · 1 моль = 162,5 г


Задача 3. К раствору, содержащему 26,1 г нитрата бария, добавлен раствор, содержащий 35,5 г сульфата натрия, осадок отфильтрован. Что находится в фильтрате и в каком количестве?

Решение.

n [Ba(NO3)2] = 26,1 г : 261 г/моль = 0,1 моль

n (Na2SO4) = 35,5 г : 142 г/моль = 0,25 моль (избыток 0,15 моль)

0,1 моль 0,1 моль 0,1 моль 0,2 моль

Ba(NO3)2 + Na2SO4 ® BaSO4 + 2HCl

В растворе после реакции окажется 0,2 моль нитрата натрия и остаток сульфата натрия 0,15 моль. При необходимости можно найти массы этих веществ.


Иногда от количеств вещества реагентов может зависеть не только количество продуктов реакции, но и их состав.


Задача 4. К раствору, содержащему 49 г серной кислоты, добавлено 20 г гидроксида натрия. Определите состав и массу полученной соли.

Решение.

n (H2SO4) = 49 г : 98 г/моль = 0,5 моль

n (NaOH) = 20 г : 40 г/моль = 0,5 моль

Так как серная кислота двухосновна, то она может образовать два ряда солей:

2 NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O средняя соль

NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H2O кислая соль

В нашей задаче оказалось равное мольное количество кислоты и щелочи, поэтому расчет следует вести по второму уравнению реакции:

0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль

NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H2O

m (NaHSO4) = M · n = 120 г/моль · 0,5 моль = 60 г.


Задача 5. Через раствор, содержащий 60 г гидроксида натрия, пропущен углекислый газ, полученный при действии избытка соляной кислоты на 200 г карбоната кальция. Определите состав и массу полученной соли.

Решение.

1. Определяем количества вещества веществ, указанных в условии задачи:

n (NaOH) = m : M = 60 г : 40 г/моль = 1,5 моль

n (CaCO3) = m : M = 200 г : 100 г/моль = 2 моль

2. Записываем уравнение реакции, в которой был получен углекислый газ, и по количеству вещества СаСО3 определяем, сколько моль газа выделилось:

2 моль 2 моль

CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + H2O + CO2

3. Таким образом, для второй реакции у нас имеется 2 моль углекислого газа и 1,5 моль гидроксида натрия. Так как СО2 – ангидрид двухосновной угольной кислоты Н2СО3, то при его взаимодействии с щелочами могут образоваться как средние, так и кислые соли:

NaOH + CO2 ® NaHCO3

2NaOH + CO2 ® Na2CO3 + H2O

Теперь нужно определиться, по какому из двух уравнений реакций нам вести расчет. Для образования средней соли щелочи должно быть вдвое больше, чем газа. У нас же наоборот, газа больше, чем щелочи. Следовательно, реакция пойдет по первому уравнению, с образованием кислой соли, причем СО2 окажется в избытке (0,5 моль):

1,5 моль 1,5 моль 1,5 моль

NaOH + CO2 ® NaHCO3

m (NaHCO3) = M · n = 84 г/моль · 1,5 моль = 126 г.


Лабораторная работа № 3.

Решите задачи самостоятельно, оформите в развернутом виде и перешлите на электронный адрес педагога.


1. 14 г оксида кальция обработали раствором, содержащим 36 г азотной кислоты. Какова масса полученной соли? (41 г).


2. К раствору, содержащему 40 г сульфата меди (II), добавили 12 г железных опилок. Останется ли в растворе сульфат меди после реакции?


3. Хватит ли 15 л кислорода для сжигания 4 г серы? (да)


4. В раствор, содержащий 16 г сульфата меди (II), пропустили сероводород объемом 5,6 л. Какова масса выпавшего осадка? (9,6 г).


5. К раствору, содержащему 10,4 г хлорида бария, добавили 9,8 г серной кислоты. Определите массу осадка и состав полученного раствора. (11,65 г)