§ 19. Обчислення за хімічними рівняннями

Зміст

ДІЗНАТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

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

Обчислення за хімічними рівняннями проводять за допомогою цих величин. Для цього використовують молярні маси та коефіцієнти, які показують співвідношення кількостей речовин у молях.

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.

Головний спосіб — обчислення за хімічним рівнянням, де коефіцієнти вказують на співвідношення молів реагентів і продуктів. Існує два методи розв’язання:

1. Скласти пропорцію за рівнянням, застосовуючи молярні маси та молярний об’єм.
2. Перевести відомі дані в кількість речовини ($n$), знайти за рівнянням кількість шуканої речовини, а потім обчислити її масу або об’єм.

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

Чому в хімічних розрахунках не можна напряму прирівнювати маси речовин у грамах, як ми це робимо зі співвідношенням коефіцієнтів?

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Моль — це порція частинок. Різні атоми мають різну масу, тому співвідношення мас не дорівнює співвідношенню кількості частинок. Більшість однокласників відповіли правильно, згадавши різницю в атомних масах. Оцінюю їхні відповіді як високі.

Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Оцінка справедлива, бо ми засвоїли головне: хімічні реакції відбуваються між кількістю частинок (молями), а не 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) Співвідношення речовин $1:1$. За умовою — $x$ моль і 0,2 моль. Отже, $x=0,2\text{ моль}$.
• б) За рівнянням 1 моль $\text{MgO}$ реагує з 2 моль $\text{HCl}$. На 8 г $\text{MgO}$ (0,2 моль) потрібно вдвічі більше кислоти: $x=0,4\text{ моль}$.
• в) За рівнянням 1 моль ${\text{CO}}_2$ реагує з 2 моль $\text{KOH}$. Для 1 моль лугу необхідно 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:
$n({\text{Cl}}_2)=0,1\text{ моль}$

Знайти:
$n({\text{FeCl}}_3)-?$

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

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:
$m(\text{Ca})=10\text{ г}$

Знайти:
$m(\text{CaO})-?$

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

Відповідь: 14 г.

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

Дано:
$m(\text{S})=16\text{ г}$

Знайти:
$V({\text{SO}}_2)-?$

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

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:
$V({\text{NO}}_2)=5,6\text{ л}$

Знайти:
$n({\text{O}}_2)-?$

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

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:
$n(\text{CaO})=0,15\text{ моль}$

Знайти:
$m({\text{CaCO}}_3)-?$

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:
$n({\text{H}}_2\text{O})=0,1\text{ моль}$

Знайти:
$V_{\text{сум}}-?$

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

Відповідь: 3,36 л.

211. У лабораторії одержали кисень термічним розкладом речовини ${\text{KClO}}_3$. Схема цієї реакції: ${\text{KClO}}_3\to \text{KCl}+{\text{O}}_2$. 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:
$m({\text{KClO}}_3)=3,5\text{ г}$
$V({\text{O}}_2)=560\text{ мл}=0,56\text{ л}$

Знайти:
Чи відбувся повний розклад?

Розв’язання:
$2{\text{KClO}}_3=2\text{KCl}+3{\text{O}}_2$
Теоретична кількість речовини ${\text{KClO}}_3$ ($M=122,5\text{ г/моль}$):
$n({\text{KClO}}_3)=\frac{3,5\text{ г}}{122,5\text{ г/моль}}\approx 0,0286\text{ моль}$.
Теоретичний об’єм кисню при повному розкладі:
$n_{\text{теор}}({\text{O}}_2)=\frac{3}{2}n({\text{KClO}}_3)=0,0286\cdot 1,5=0,0429\text{ моль}$.
$V_{\text{теор}}=0,0429\text{ моль}\cdot 22,4\text{ л/моль}\approx 0,96\text{ л}=960\text{ мл}$.
Оскільки 560 мл < 960 мл, розклад відбувся частково.

Відповідь: розклалася не вся речовина.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

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

Орієнтовна таблиця самооцінювання: