Расчет массы и количества веществ в растворах и при химической реакции

Расчет масы полученного вещества при химической реакции

Задача 237.
При взаимодействии 35 г метана с 5,6 дм3 (н. у) хлора на свету получили хлорметан. Рассчитать массу полученного хлорметана.
Решение:
Дано:
m(CH₄ )= 35 г;
М(CH₄ )= 16 г/моль;
V(Cl₂) = 5,6 дм3;
M(CH₃Cl) = 50,5 г/моль;
Найти:
m(CH₃Cl) = ?
Решение:
1. Рассчитаем количество метана, получим:

n(CH₄) = m(CH₄)/M(CH₄) = 35/16 = 2,2 моль.

2. Рассчитаем количество хлора, получим:

n(Cl₂) = V(CH₄)/Vm = 5,6/22,4 = 0,25 моль.

Уравнение реакции имеет вид:

Видео:Расчеты по уравнениям химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

CH₄ + Cl₂  (hv) → CH₃Cl + HCl

Из уравнения реакции вытекает, что на образование 1 моль хлорметана требуется по 1 молю метана и хлора, т.е. n(CH₃Cl) = n(CH₄) = n(Cl₂).

Так как хлор взят в недостатке, а метан в избытке, то расчет массы хлорметана ведем по хлору [n(CH₄) > n(Cl₂), 2,2 моль > 0,25 моль, т.е. n(Cl2) = n(CH₃Cl) = 0,25 моль.

Тогда

m(CH₃Cl) = n(CH₃Cl) ^. М(CH₃Cl) = 0,25 ^. 50,5 = 12,6 г.

Ответ: m(CH₃Cl) = 12,6 г.
 

Задача 238.
Вычислите минимальную массу (в граммах) цинковой пыли, необходимую для полного восстановления в кислом растворе 1,23 г нитробензола. Считать, что реакция протекает с выходом 100%.
Решение:
М(C₆H₅NO₂) = 123 г/моль;
М(Zn) = 65,4 г/моль;
m(Zn) = ?
Вычисление количества нитробензола:

n(C₆H₅NO₂) = m(C₆H₅NO₂)/М(C₆H₅NO₂) = 1,23 г/123 г/моль = 0,01 моль.

Видео:ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ: Химическое Количество Вещества, Моль, Молярная Масса и Молярный ОбъемСкачать

Уравнение реакции имеет вид:

C₆H₅NO₂ + 3Zn + 7HCl = C₆H₅NH₂ + 3ZnCl₂ + H₂O

Из уравнения реакции вытекает, что на восстановление 1 моля нитробензола затрачивается 3 моля цинка, т.е.
n(C₆H₅NO₂) = 3n(Zn).

Тогда

m(Zn) = 3n(C₆H₅NO₂) ^. M(Zn) = 3 ^. 0,01 ^. 65,4 = 1,96 г.

Ответ: m(Zn) = 1,96 г.
 

Задача 239.
Определить массу марганца, который можно получить в результате взаимодействия 52,2 г оксида марганца (IV) с 25 г алюминия. Какая масса оксида алюминия образуется в результате этой реакции?
Решение:
m(MnO₂) = 52,2 г;
m(Al) = 25 г;
M(MnO₂) = 87 г/моль;
M(Al₂O₃) = 102 г/моль 
M(Mn) = 55 г/моль;
m(Al₂O₃) = ?
m(Mn) = ?
Уравнение реакции:

3MnO₂ + 4Al = 2Al₂O₃ + 3Mn

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Из уравнения реакции следует, что 3 моль MnO₂ реагирует с 4 моль Al с образованием 2 моль Al₂O₃ и 3 моль Mn. Значит, 3n(MnO₂) = 3n(Mn) = 4n(Al) = 2n(Al₂O₃).
Рассчитаем количества MnO2 и Al по условию задачи, получим:

n(MnO₂) =  m(MnO₂)/M(MnO₂) = 52,2/87 = 0,6 моль;
n(Al) = m(Al)/M(Al) = 25,27 = 0,9 моль.

Соотношение n(MnO₂) — n(Al) = 0,6 моль : 0,9 моль = 3 : 4,5, а должно быть 3 : 4, значит, Al взят в избытке, поэтому  расчеты масс  Mn и Al₂O₃ будем вести по MnO₂.

Так как 

2n(Al₂O₃) = 3n(MnO₂); 
n(Al₂O₃) = 3/2n(Al₂O₃) = 3/20,6 = 0,4 моль;
3n(Mn) = 3n(MnO₂) = 0,6 моль.

Тогда

m(Al₂O₃) = n(Al₂O₃) ^. М(Al₂O₃) = 0,4 ^. 102 = 40,8 г.
m(Mn) = n(Mn) ^. M(Mn) = 0,6 ^. 55 = 33 г.

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Химия ПростоСкачать

Ответ: m(Al₂O₃) = 40,8 г; m(Mn) = 33.
 

Расчет массы вещества в растворе

Задача 240.
Молярная концентрация глюкозы в крови здорового человека менее 0,007 моль/л. Рассчитайте массу глюкозы на литр цельной крови человека. Ответ округляется до ближайшего целого числа!
Решение:
M(глюкоза) = 180 г/моль;
См(глюкоза) = 0,007 моль/л;
m(глюкоза) = ?
Рассчитаем массу глюкозы в 1 л крови человека по формуле:
m(B) = Cм(В) * М(В), где
m(B) — масса вещества, г;
Cм(В) — молярная концентрация вещества, моль/л;
М(В) — молярная масса вещества.
Тогда
m(глюкоза) = Cм(глюкоза) ^. М(глюкоза) = 0,007 моль/л ^. 180 г/моль = 1,26 г/л.

Ответ: 1,26 г/л.
 

Сплавление гидроксида калия с гидроксидом цинка

Задача 241.
Какое количество вещества моль воды образуеься при сплавлении гидроксида калия массой 5,6 г с гидроксидом цинка массой 9,9 г.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

2KOH + Zn(OH)₂ = K₂ZnO₂ + 2H₂O

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль KOH и 1 моль Zn(OH)₂ образуется 2 моль Н₂О,
т.е. n(KOH) = 1/2n[Zn(OH)₂] = n(H₂O).
Рассчитаем количества гидроксида калия и гидроксида цинка, получим:
  
n(ΚΟΗ) = m/M = 5,6/56 = 0,1 моль;
n[Ζn(OH)₂]=m/M=9,9/99=0,1 моль.

Так как по условию реакции гидроксида калия требуется в два раза больше, мем гидроксида цинка, а по рассчетам взято
nКОН = Zn(OH)₂, то количество воды считаем по недостатку гидроксида калия.

Видео:Как ЛЕГКО понять Химию с нуля — Массовая доля вещества // ХимияСкачать

Тогда

n(H₂O) = n(KOH) = 0,1 моль.
 
_{Ответ: n(H}2O) = 0,1 моль.
 

Мольная доля вещества. Расчет соотношения веществ растворе

Задача 242.
В 1 литре воды при 0 °C может раствориться 5 л кислорода. Рассчитайте соотношение молекул воды и растворённого в воде кислорода при этих условиях. Плотность воды равна 1 г/см³.
Решение:
р(Н₂О) = 1 г/см³;
m(H₂O) = 1000 г;
V(O₂) = 5 л;
Vm = 22,4 л/моль;
М(Н₂О) = 18 г/моль.
Мольная доля (Ni) – отношение количества растворённого вещества (или растворителя) к сумме количеств всех веществ, находящихся в растворе. В системе, состоящей из воды и кислорода, мольная доля воды равнa:

Ni(H₂O)  = n(H₂O)/[n(H₂O) + n(O₂)].
 
Мольная доля кислорода равна: 

Ni(О₂) = n(О₂)/[n(H₂O) + n(O₂)].

Рассчитаем количество воды  и кислрода в системе, получим:

n(H₂O) = 1000/18 = 55,556 моль;
n(O₂) = 5/22,4 = 0,223 моль.

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

Теперь рассчитаем мольные доли веществ, получим:

Ni(H₂O)  = n(H₂O)/[n(H₂O) + n(O₂)] = 55,556/(55,556 + 0,223) = 4,484;
Ni(О₂) = n(О₂)/[n(H₂O) + n(O₂)] = 0,223/(55,556 + 0,223) = 0,018.

Таким образом, соотношение молекул воды и растворённого в воде кислорода равно —

Ni(H₂O) : Ni(О₂) = 4,484 : 0,018 = 26,889 : 1 ≈ 27 : 1, т.е. в 1 литре воды при 0 °C на 27 молекул воды приходится одна молекула кислорода.