4.7. Розрахунки за хімічними рівняннями

Для складання пропорцій беремо такі відношення: m/m; V/V; υ/υ, якщо: m (г), то V (л); m (кг), то V (м³); m (мг), то V (мл).

Визначення маси однієї речовини за відомою масою іншої речовини

Приклад 1. Скільки грамів хлоридної кислоти необхідно витратити, щоб розчинити залізо, маса якого 5,6 г?

1. Записуємо скорочену умову задачі.

2. Пишемо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.

3. Під формулами цих речовин зазначаємо кількість речовини (рівна коефіцієнту), молярну масу і масу. Масу їх розраховуємо за формулою: m = υ • M.

4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.

5. Записуємо відповідь.

Дано:

m(Fe) = 5,6 г

Розв’язання:

m(HCl) – ?

x/73 = 5,6/56; x = 73•5,6/56 = 73•1/10 = 7,3 г.

Відповідь: щоб розчинити залізо, маса якого 5,6 г, необхідно 7,3 г HCl.

Завдання для самоконтролю

■ 402. Яку масу кальцію необхідно окиснити, щоб добути 28 г кальцій оксиду?

403. Скільки грамів цинк оксиду утвориться під час окиснення цинку масою 13 г?

404. Скільки грамів заліза можна добути, якщо відновити воднем Fe₃O₄масою 40 г?

405. Скільки грамів цинку прореагує з хлоридною кислотою, якщо утвориться цинк хлорид масою 68 г?

406. Яку масу оксиду можна добути в результаті розкладу купрум (II) гідроксиду масою 9,8 г?

Визначення об’єму однієї речовини за відомою масою іншої

Якщо за умовою задачі нас цікавить газ, то для визначення його об’єму замість молярної маси беремо молярний об’єм: V_m = 22,4 л/моль, і тоді:

V = υ · V_m, де υ – кількість речовини (коефіцієнт).

Приклад 2. Який об’єм водню (н. у.) виділиться під час електролізу води, маса якої 3,6 г?

1. Записуємо скорочену умову задачі.

2. Записуємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.

3. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини (коефіцієнт). За молярним об’ємом визначимо об’єм водню, а за молярною масою – масу води.

4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.

5. Записуємо відповідь.

Дано:

m(H₂O) = 3,6 г

Розв’язання:

V(H₂) – ?

Визначення об’єму однієї речовини за відомою масою іншої

3,6/36 = x/44,8; x = 3,6•44,8/36 = 4,48 (л).

Відповідь: під час електролізу води масою 3,6 г виділиться 4,48 л водню.

Завдання для самоконтролю

■ 407. Який об’єм водню (н. у.) необхідний, щоб відновити Fe₃O₄масою 40 г?

408. Який об’єм карбон(II) оксиду (н. у.) утвориться у процесі неповного згоряння вугілля, маса якого 12 г?

409. Який об’єм водню (н. у.) виділиться у процесі взаємодії цинку масою 130 г з хлоридною кислотою?

Обчислення кількості речовини одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента або продукту реакції

Кількість речовини реагентів і продуктів реакції відносяться між собою, як їх коефіцієнти в хімічному рівнянні.

Приклад 3. Яку кількість речовини вуглецю можна спалити у кисні кількістю речовини 5 моль?

1. Записуємо скорочену умову задачі.

3. Якщо за умовою задачі нас цікавлять лише кількості речовин, то для розрахунків беремо коефіцієнти. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини, яка відповідає їх коефіцієнтам.

4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.

5. Записуємо відповідь.

Дано:

υ(O₂) = 5 моль

Розв’язання:

υ(C) – ?

x/1 = 5/1; x = = 5 (моль).

Відповідь: У кисні кількістю речовини 5 моль можна спалити вуглець кількістю речовини 5 моль.

Завдання для самоконтролю

■ 410. Яку кількість речовини вугілля (С) можна спалити у кисні кількістю речовини 7 моль?

411. Яка кількість речовини фосфор(V) оксиду утвориться під час спалювання фосфору кількістю речовини 8 моль?

▲412. Яка кількість речовини сульфатної кислоти утвориться при взаємодії 2 моль сульфур(VI) оксиду з водою?

413. Яка кількість речовини сульфур(IV) оксиду утвориться при взаємодії сірки кількістю речовини 5 моль з киснем?

Обчислення об’єму одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента

Приклад 4. Який об’єм кисню (н. у.) витратиться на окиснення заліза кількістю речовини 0,2 моль?

1. Записуємо скорочену умову задачі.

2. Складаємо рівняння реакції. Підкреслюємо формули речовин, які нас цікавлять за умовою задачі. Над формулами цих речовин записуємо дані з умови задачі.

3. Під формулою заліза записуємо кількість речовини, а під формулою кисню – кількість речовини, молярний об’єм і об’єм.

4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.

5. Записуємо відповідь.

Дано:

υ(Fe) = 0,2 моль

Розв’язання:

V (O₂) – ?

Обчислення об’єму одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента

0,2/4 = х/67,2; x =67,2•0,2/4 = 3,36 (л).

Відповідь: V(O₂) = 3,36 л.

Завдання для самоконтролю

■ 414. Яку кількість речовини купрум(II) оксиду можна відновити воднем, об’єм якого 67,2 л (н. у.)?

415. Яку кількість речовини гідроген хлориду можна добути взаємодією водню з хлором, об’єм якого 11,2 л (н. у.)?

▲ 416. Який об’єм водню (н. у.) виділиться під час взаємодії сульфатної кислоти з магнієм кількістю речовини 3 моль?

417. Скільки літрів кисню (н. у.) можна добути розкладом калій хлорату (KСlO₃): а) маса якого 24,5 г; б) кількістю речовини 3 моль?

418. Який об’єм водню (н. у.) необхідний для відновлення міді з купрум(II) оксиду: а) кількістю речовини 2,5 моль; б) маса якого 32 г?

419. Яка кількість речовини кальцій гідроксиду утвориться під час взаємодії кальцій оксиду масою 28 г з водою?

420. Яка маса кальцій оксиду прореагувала з водою, якщо утворився кальцій гідроксид кількістю речовини 4 моль?

421. Який об’єм водню (н. у.) виділиться під час взаємодії калію кількістю речовини 0,5 моль з водою?

422. Який об’єм вуглекислого газу (н. у.) може поглинути розчин натрій гідроксиду кількістю речовини лугу 4 моль?

Обчислення маси одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента або продукту реакції

Приклад 5. Яку масу речовини вуглецю можна спалити у кисні кількістю речовини 5 моль?

1. Записуємо скорочену умову задачі.

3. Якщо за умовою задачі нас цікавлять кількості речовин, то для розрахунків беремо коефіцієнти. Під формулами цих речовин записуємо кількість речовини, яка відповідає їх коефіцієнтам.

4. Складаємо пропорцію і розв’язуємо її.

5. Записуємо відповідь.

Дано:

υ(O₂) = 5 моль

Розв’язання:

υ(C) – ?

Обчислення маси одного реагента за відомою кількістю речовини іншого реагента або продукту реакції

x/12 = 5/1; x=12•5/1 = 60 г.

Відповідь: У кисні кількістю речовини 5 моль можна спалити вуглець масою 60 г.

Завдання для самоконтролю

■ 423. Яка кількість речовини і маса солі утвориться під час взаємодії кальцій оксиду, маса якого 28 г, з нітратною кислотою?

424. Яка кількість речовини і маса купрум(II) оксиду прореагує з сульфатною кислотою, якщо утвориться купрум(II) сульфат, маса якого 40г?

425. Яку кількість речовини і масу кисню можна добути розкладом гідроген пероксиду H₂O₂, маса якого 17 г?

Обчислення об’єму одного реагента за відомим об’ємом іншого реагента або продукту реакції

Приклад 6. Який об’єм кисню необхідний для спалювання метану (CH₄) об’ємом 3 м³?

Дано:

V(CH₄) = 3 м³

Розв’язання:

1. Спочатку складаємо рівняння реакції:
CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O;
V(CH₄) : V(O₂) = 1 : 2. З рівняння реакції видно, що на спалювання одного об’єму метану необхідно затратити два об’єми кисню.

2. Обчислюємо об’єм кисню, необхідний для спалювання метану об’ємом 3 м³:

Міркуємо так: 1 м³ метану прореагує з 2 м³ кисню, а 3 м³ метану прореагує з х м³ кисню.

Пропорція матиме вигляд: 3/1 = х/2; х=3•2/1 = 6 м³. .

V(O₂) — ?

Відповідь: для спалювання метану об’ємом 3м³ необхідно витратити кисень об’ємом 6м³.

Завдання для самоконтролю

▲● 426. За рівнянням реакції: H₂ + Cl₂ = 2HCl визначте, яку кількість речовини HCl можна добути, якщо кількість речовини хлору cтановить 0,2 моль?

427. За рівнянням реакції: CuO + H₂ = Cu + H₂O визначте, яка маса міді відновиться воднем кількістю речовини 2 моль?

428. За рівнянням реакції 2HCl + Mg = MgCl₂ + H₂ визначте, скільки літрів водню (н. у.) виділиться, якщо магнію взято кількістю речовини 0,4 моль?

●● 429. Яка кількість речовини калій оксиду (K₂O) утвориться під час окиснення калію кількістю речовини 0,2 моль?

430. Який об’єм кисню (н. у.) витратиться на спалювання вугілля (C) кількістю речовини 0,5 моль?

431. Яку масу кальцій оксиду (CaO) можна добути окисненням кальцію масою 0,8 г?

●●● 432. Який об’єм водню (н. у.) необхідний для відновлення міді масою 12,8 г з купрум(II) оксиду? Скільки грамів води виділиться у цьому процесі?

433. Яку масу ферум(III) оксиду можна відновити воднем кількістю речовини 0,4 моль? Скільки грамів заліза утвориться у цьому процесі?

434. Яка кількість речовини і маса цинк оксиду утвориться в результаті спалювання цинк сульфіду масою 9,7 г?

●●●● 435. У результаті реакції обміну між барій оксидом і сульфатною кислотою випав осад масою 46,6 г. Яку масу та кількість речовини барій оксиду взято? Скільки молекул міститься у цій порції оксиду?

436. На суміш порошків магнію і магній оксиду масою 10 г подіяли розчином хлоридної кислоти, внаслідок чого виділився, газ об’єм якого 4,48 л (н. у.). Які маси магнію і магній оксиду були у вихідній суміші? Якій кількості речовини відповідають ці маси?

437. На суміш порошків магнію і міді масою 10 г подіяли розчином сульфатної кислоти, внаслідок чого виділився газ, об’єм якого 3,36 л (н. у.). Обчисліть масовий склад суміші.

438. При згорянні простої речовини, утвореної двовалентним елементом масою 7,5 г, утворилось 10,5 г оксиду. Визначте цей елемент.

439. Під час взаємодії з водою оксиду одновалентного металу масою 37,2 г добуто 48 г його гідроксиду. Визначте метал.

440. Визначте метал, якщо 5,6 г його, реагуючи з хлоридною кислотою, утворює сіль масою 12,7 г (з загальною формулою ECl₂), а реагуючи з хлором – хлорид масою 16,25 г з загальною формулою ECl₃.

441. У результаті згоряння металу масою 1,08 г, що розміщений у III групі періодичної системи елементів, утворився оксид масою 2,04 г. Визначте цей метал.