Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / "Основные типы расчётных задач по химии» 9 класс
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Химия

"Основные типы расчётных задач по химии» 9 класс

библиотека
материалов


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Основной задачей модернизации российского образования является обеспечение нового качества школьного образования, соответствующего требованиям современной жизни. В соответствии с концепцией нового подхода к школьному образованию элективные курсы являются обязательным компонентом школьного обучения. Элективный курс «Основные типы расчетных задач по химии»  предназначен для расширения возможностей учащихся при выборе профессий химического профиля. Программа элективного курса составлена для учеников  девятого класса и рассчитана на 17 часов. В процессе изучения данного элективного курса учащиеся познакомятся с различными способами решения химических задач, их классификацией по содержанию, по применению формул. Элективный курс предусматривает не только овладение различными умениями, навыкам для решения задач, но и создает условия для формирования логического мышления ученика. Задачи по химии часто носят исследовательский характер и имеют практическое значение.                                                

Практика итоговых экзаменов в школе и приемных экзаменов в высшие учебные заведения показывает, то задачи представляют для учащихся наибольшую сложность, поэтому умение их решать способствует успешной сдаче единого государственного экзамена по химии. Старшеклассники, усвоившие данный материал, смогут реализовать полученные знания и умения на итоговой аттестации. Умение решать задачи является одним из критериев оценки глубины знаний учащихся по предмету и умений применять полученные знания на практике. Изучение элективного курса предполагает решение задач по химии, содержание которых соответствует рассматриваемым темам.  Кроме того программный материал может быть источником дополнительной информации для школьников, стремящихся к получению разносторонних знаний по учебным предметам. Каждый учащийся при получении среднего образования должен иметь возможность углубить свои знания, расширить кругозор, поднять свой образовательный уровень вне зависимости от специализации, которую он выбирает.     

В процессе изучения курса предусматривается творческая работа учащихся с литературой, информацией на электронных носителях и в сети Интернет, формирование умений конспектирования, реферирования, публичного выступления. Самостоятельная деятельность школьников способствует развитию исследовательских и прогностических умений, подготовке к вузовской системе обучения.   

ЦЕЛЬ КУРСА: формирование научного мировоззрения через систему химических знаний.

ЗАДАЧИ  КУРСА:

- систематизация и углубление знаний по химии;

- развитие логического и творческого мышления;

- формирование практических умений работать с периодической системой химических элементов Д.И Менделеева;

- формирование практических умений решать задачи по химии и использовать их в повседневной жизни;

- ознакомление с различными способами решения расчетных задач;

- использование химических закономерностей при выполнении алгоритмов решения задач;

- совершенствование навыков самостоятельной работы с дополнительными источниками информации.


ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ


В результате изучения элективного курса учащиеся должны приобрести новые знания и умения.

Учащиеся должны знать:

- о роли химии в познании окружающей среды;

- о химических методах исследования;

- основные термины, понятия, формулы;

- основные алгоритмы решения химических задач, различные способы;

- систему единиц СИ.

Учащиеся должны уметь:

- владеть терминологией и знать основные понятия;

- анализировать результаты, делать выводы;

- участвовать в дискуссии;

- выбирать рациональное решение;

- составлять схемы и таблицы;

- находить информацию в различных источниках.



УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Название темы

Количество часов

Теория

Практика

1

Основные количественные характеристики вещества: количество вещества, масса, объём

4 ч.

4 ч.

2

Массовая, объёмная и молярная доля вещества в смеси. Массовая доля элементов в соединении

2 ч.

4 ч.

3

Вывод формул соединений

2 ч.

2 ч.

4

Расчёт количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

2 ч.

4 ч.

5

Расчёт массы, объёма продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке

1 ч.

2 ч.

6

Расчёты, связанные с использованием доли выхода продуктов реакции

1 ч.

2 ч.

7

Расчёты, связанные со скоростью химической реакции и химическим равновесием

2 ч.

2 ч.


Всего

34 ч.





КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ КУРСА


п/п

Название темы

Кол-во

часов

Дата

Примечание

1

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1



2

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1



3

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1



4

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1


Самост. работа

5

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1



6

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1


Проверочная работа

7

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1



8

Решение задач по основным характеристикам количества вещества

1


Тестирование

9

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1



10

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1



11

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1


Самост. работа

12

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1



13

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1


Проверочная работа

14

Решение задач по вычислению массовой, объёмной и молярной доли вещества в смеси

1


Зачёт

15

Решение задач на вывод химических формул соединений

1



16

Решение задач на вывод химических формул соединений

1



17

Решение задач на вывод химических формул соединений

1


Самост. работа

18

Решение задач на вывод химических формул соединений

1


Проверочная работа

19

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1



20

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1



21

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1


Самост. работа

22

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1


Проверочная работа

23

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1


Тестирование

24

Решение задач по расчёту количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции

1


Зачёт

25

Решение задач на избыток и недостаток

1



26

Решение задач на избыток и недостаток

1


Самост. работа

27

Решение задач на избыток и недостаток

1


Контрольная работа

28

Решение задач на выход продукта реакции

1



29

Решение задач на выход продукта реакции

1


Самост. работа

30

Решение задач на выход продукта реакции

1


Проверочная работа

31

Решение задач по скорости химической реакции и химического равновесия

1



32

Решение задач по скорости химической реакции и химического равновесия

1


Проверочная работа

33

Решение задач по скорости химической реакции и химического равновесия

1


Зачёт

34

Решение задач по скорости химической реакции и химического равновесия

1











СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Тема № 1 «Основные количественные характеристики вещества: количество вещества, масса, объём»

Основные теоретические сведения

Важнейшим понятием химии является количество вещества. Количество вещества характеризует число структурных единиц (атомов, молекул, ионов), которое содержится в определённом образце данного вещества.

Единицей измерения количества вещества является моль. Моль – это количество вещества, содержащее столько же структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько их содержится в 12 г. изотопа углерода С. Согласно этому определению, 1 моль любого вещества содержит одинаковое число структурных единиц. Это число равно 6,02 * 1023, его называют постоянной Авогадро (NA).

Количество вещества (v) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объёмом (V) – для газообразных веществ при н.у. – следующими уравнениями: v = hello_html_m66e98ecb.gif; v = hello_html_1ecc8a5d.gif; v = hello_html_m38c3a3cc.gif; в которых
Vm = 22,4 л/моль (мл/моль, м3/кмоль), NA = 6,02 * 1023, а молярная масса (М) численно равна относительной молярной массе вещества.

Зная две величины в данных уравнениях, можно легко найти третью.

Способы решения задач

1. Какое количество вещества содержится в 33 г. оксида углерода (IV)?

Дано:

M (CO2) = 33 г.

v (CO2) – ?

Решение:

1. Найдём молярную массу углерода (IV):

M (CO2) = M (C) + 2M (O) = 12 г/моль + 2*16 г/моль = 44 г/моль.

2. Рассчитаем количество вещества оксида углерода (IV):

v (CO2) = hello_html_m7069a8d.gif = hello_html_76cb2347.gif = 0,75 моль.

Ответ: v (CO2) = 0,75 моль.


2. Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?

Дано:

v (CO2) = 2,5 моль

N (O2) – ?


Решение:

1. Преобразуя уравнение v = hello_html_m38c3a3cc.gif для N, получим: N = v * NA.

2. Подставив известные величины в полученное уравнение, найдём число молекул кислорода:

N (O2) = v (O2) * NA = 2,5 моль * 6,02 * 1023 = 1,505 * 1023.

Ответ: N (O2) = 1,505 * 1023.


3. Определите объём (н.у.), который займут 0,25 моль водорода.

Дано:

v2) = 0,25 моль

V 2) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение, связывающее количество вещества и объёма:
V = v * Vm.

2. Зная, что молярный объём газов Vm при нормальных условиях – величина постоянная и равная 22,4 л/моль, найдём объём водорода:

V 2) = v2) * 22,4 л/моль = 0,25 моль * 22,4 л/моль = 5,6 л.

Ответ: V 2) = 5,6 л.


Задачи для самостоятельного решения


1. Определите массу 1,5 моль оксида меди (II).

2. Определите массу и объём (н.у.) 3,5 моль аммиака.

3. Какую массу имеют 14,56 л. (н.у.) оксида углерода (II)?

4. Порция хлора имеет массу 3,55 г., другая порция занимает (н.у.) объём, равный 1,344 л. В каком образце содержится больше молекул хлора?


Тема № 2 «Массовая, объёмная и молярная доля вещества в смеси. Массовая доля элементов в соединении»

Основные теоретические сведения

Массовую долю вещества в смеси или растворе вычисляют как отношение массы вещества, входящего в состав смеси, к массе всей смеси. Массовую долю часто выражают в процентах. Для этого отношение массы вещества к массе смеси умножают на 100 %:

w = hello_html_m143c976f.gif или w = hello_html_m143c976f.gif * 100 %.

Аналогично объёмную долю вещества вычисляют как отношение объёма вещества к объёму смеси, а молярная доля вещества – как отношение количества вещества одного из компонентов смеси к сумме количеств веществ всех компонентов смеси: р = hello_html_beccb44.gif* 100 %; Х = hello_html_m7a9d767b.gif* 100 %.

Массовую долю элемента в соединении вычисляют как отношение массы элемента, входящего в состав данного соединения, к массе всего соединения: w = hello_html_6f9893ac.gif * 100 %.

Зная молекулярную форму соединения, массу элемента, входящего в его состав, вычисляют как произведение молярной массы элемента на число атомов этого элемента в соединении. В этом случае массовую долю элемента в соединении рассчитывают как отношение массы элемента к молярной массе всего соединения: w (эл-та) = hello_html_6e68717e.gif * 100 %.

Способы решения задач

1. 25 г. оксида магния смешали с 35 г. оксида алюминия. Определите массовую долю оксида магния в данной смеси.

Дано:

m (MgO) = 25 г.

m (Al2O3) = 35 г.

w (MgO) – ?

Решение:

1. Найдём массу смеси: m (смеси) = m (MgO) + m (Al2O3) = 25 г. + 35 г. = 60 г.

2. Найдём массовую долю оксида магния:

w (MgO) = hello_html_m3dd6e6b1.gif * 100 % = hello_html_m528cacba.gif * 100 % = 41,7 %.

Ответ: w (MgO) = 0, 417 или 41,7 %.


2. Вычислите объёмную долю азота в смеси газов, содержащей 32 л. азота, 48 л. углекислого газа, 36 л. гелия и 14 л. водорода.

Дано:

V (N2) = 32 л.

V (CO2) = 48 л.

V (He) = 36 л.

V (H2) = 14 л.

р (N2) – ?

Решение:

1. Найдём объём смеси газов:

V (смеси) = V(N2)+V(CO2)+V(He)+V(H2) = 32 л. + 48 л. + 36 л. + 14 л. = 130 л.

2. Найдём объёмную долю азота в смеси: р (N2) = hello_html_6f4ffcea.gif = hello_html_m7adec06a.gif = 0, 246 или 24,6%.

Ответ: р (N2) = 0, 246 или 24,6 %.

3. В воде растворили 15 г. хлорида натрия. Вычислите массу полученного раствора, если массовая доля соли в нём равна 5 %.

Дано:

m (NaCl) = 15 г.

w (NaCl) = 5 %

m (р-ра) – ?

Решение:

Используя формулу для нахождения массовой доли вещества в смеси, выразим массу раствора и вычислим её:

m (р-ра) = hello_html_m15366d5b.gif * 100 % = hello_html_m2caf6306.gif * 100 % = 300 г.

Ответ: m (р-ра) = 300 г.


Задачи для самостоятельного решения


1. Какова массовая доля железа в сплаве, содержащем 13,44 г. железа и 14,75 г. никеля?

2. В смеси содержится 3,01* 1026 молекул кислорода и 1,505 * 1019 молекул азота. Вычислите массовые и объёмные доли компонентов смеси.

3. Смешали 14 г. оксида углерода (II), 6,72 л. (н.у.) гелия и 1,806* 1021 молекул азота. Найдите массовую долю азота в данной смеси.


Тема № 3 «Вывод формул соединений»

Основные теоретические сведения

При определении формул химических соединений необходимо различать простейшую (или эмпирическую) формулу соединения и его истинную (молекулярную) формулу.

Простейшая, или эмпирическая, формула показывает соотношение числа атомов каждого элемента в молекуле (формулярной единице) вещества. Например, простейшая формула оксида фосфора (V) P2O5 показывает, что на каждые два атома фосфора в молекуле каждого оксида приходится пять атомов кислорода.

Истинная, или молекулярная, формула показывает точный качественный и количественный состав одной молекулы данного соединения. Так, истинная формула оксида фосфора (V) P4O10. Она показывает, что одна молекула данного оксида образована четырьмя атомами фосфора и десятью атомами кислорода.

При выводе простейшей формулы соединения необходимо помнить, что индексы в ней пропорциональны количествам вещества элементов, образующих данное соединение, и содержащихся в определённой пропорции данного вещества.

Способы решения задач

1. Массовые доли железа и серы в соединении равны соответственно 46,67% и 53,33 %. Определите формулу этого соединения.

Дано:

w (Fe) = 46,67 %

w (S) = 53,33 %

FexSy – ?

Решение:

1. Для расчётов возьмём образец железа массой 100 г. Вычислим массы железа и серы, входящие в состав данного образца:

m (Fe) = hello_html_2b8b58e6.gif = hello_html_7adb3b3e.gif = 46,67 г.

2. Найдём количества вещества железа и серы в образце соединения:

v (Fe) = hello_html_m115c38a3.gif = hello_html_6fd8048.gif = 0,83 моль;

v (S) = hello_html_62a7f5aa.gif = hello_html_10ed6c8f.gif = 1,66 моль.

3. Зная, что количества веществ элементов, образующих соединение, пропорциональны индексам в его формуле, выведем отношение для индексов в формуле FexSy:

v (Fe) : v (S) = x : y = 0,83 : 1,66.

4. Для того, чтобы перейти к целым числам, разделим правую часть равенства на наименьшее из чисел этого соотношения:

x : y = hello_html_531c2c6a.gif = hello_html_m3782057f.gif = 1 : 2.

Таким образом, формула соединения железа – Fe S2.

Ответ: Fe S2.


2. Массовая доля азота в оксиде азота равна 36,84 %. Выведите простейшую формулу данного оксида.

Дано:

w (N) = 36,84 %

NxOy – ?

Решение:

1. Для расчётов возьмём образец оксида азота массой в данном образце:

m (N) = hello_html_m48bea2d5.gif = hello_html_m31992867.gif = 36,84 г.

2. Найдём массу кислорода в данном образце:

m (O) = m (NxOy) – m (N) = 100 г. – 36,84 г. = 63,16 г.

3. Найдём количество вещества атомов азота и кислорода:

v (N) = hello_html_m335ad432.gif = hello_html_45098fde.gif = 2,6314 моль;

v (O) = hello_html_m1641f13f.gif = hello_html_m7f9e04da.gif = 3,9475 моль.

4. Найдём соотношение количеств вещества азота и кислорода в данном оксиде пи определим соотношение индексов в формуле оксида:

x : y = v (N) : v (O) = 2,63 : 3,95 = hello_html_1fd96552.gif : hello_html_m27aa6a6e.gif = 1 : 1,5.

5. Чтобы перейти к цельночисленным значениям индексов, необходимо цифры в правой части индекса умножить на 2:

x : y = 1 : 1,5 = 2 : 3.

Таким образом, простейшая формула оксида – N2O3.

Ответ: N2O3.


Задачи для самостоятельного решения


1. Массовая доля фосфора в его оксиде равна 43,66 %. Какова простейшая формула данного оксида?

2. Массовая доля свинца в его оксиде в 9,7 раза больше массовой доли кислорода. Какова формула данного оксида?

3. Плотность по азоту водородного соединения неизвестного элемента равна 1,143. Элемент проявляет в этом соединении валентность, равную 4. Определите формулу неизвестного соединения.


Тема № 4 «Расчёт количества вещества, массы или объёма исходных веществ и продуктов реакции»

Основные теоретические сведения

По химическим уравнениям можно рассчитать количество вещества и продуктов реакции. Для этого, прежде всего, необходимо составить уравнение химической реакции и верно расставить коэффициенты.

Расчёты по химическим уравнениям удобнее всего вести с использованием количеств веществ реагирующих и образующихся веществ.

Способы решения задач

1. Какой объём кислорода (н.у.) потребуется для сжигания 22,4 г. серы?

Дано:

m (S) =22,4 г.

V (O2) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: S + O2 = SO2.

2. Найдём количество вещества сгоревшей серы:

v (S) = hello_html_62a7f5aa.gif = hello_html_28040802.gif = 0,7 моль.

3. Из уравнения реакции следует, что:

v (S) = 1, следовательно, v (O2) = v (S) = 0,7 моль.

4. Зная количество вещества кислорода, вычислим его объём:

V (O2) = v (O2) * Vm = 0,7 моль * 22,4 моль/л = 15,68 л.

Ответ: V (O2) = 15,68 л.


2. Какую массу оксида фосфора (V) требуется растворить в воде для получения 117,6 г. фосфорной кислоты?

Дано:

m (H3PO4) = 117,6 г.

m (P2O5) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4.

2. Рассчитаем количество вещества фосфорной кислоты:

v (H3PO4) = hello_html_m65173356.gif = hello_html_64d1015.gif = 1,2 моль.

3. Найдём количество вещества, вступившего в реакцию оксида фосфора (V). Из уравнения реакции: hello_html_m7b64de68.gif = hello_html_6eec8aff.gif, следовательно:

v (P2O5) = hello_html_5a986e2c.gif = hello_html_48385a5e.gif = 0,6 моль.

4. Найдём массу оксида фосфора (V):

m (P2O5) = v (P2O5) * М (P2O5) = 0,6 моль * 142 г/моль = 85,2 г.

Ответ: m (P2O5) = 85,2 г.


Задачи для самостоятельного решения


1. Какая масса осадка образуется при взаимодействии раствора, содержащего 34 г. нитрата серебра с избытком соляной кислоты?

2. Какую массу негашеной извести, массовая доля примесей в которой 5 %, нужно взять для получения 555 кг. гашёной извести?

3. Какой объём 25%-ного раствора гидроксида калия (р = 1,24 г/мл.) потребуется для растворения 9 г. оксида кремния (IV)?





Тема № 5 «Расчёт массы, объёма продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке»

Основные теоретические сведения

Вещества реагируют друг с другом в строго определённых количествах. Однако исходные вещества для проведения реакции могут быть взяты в любых количествах. Таким образом, одно из реагирующих веществ может оказаться в избытке, а другое – в недостатке. В этом случае необходимо определить, какое из реагирующих веществ находится в избытке, а какое – в недостатке, и дальнейшие расчёты производить по веществу, находящемуся в недостатке.

Для того, чтобы определить, какое из реагирующих веществ находится в избытке, а какое в недостатке, необходимо вычислить количество вещества реагентов и сравнить их.

Способы решения задач

1. Сколько граммов поваренной соли образуется при сливании растворов, содержащих 24 г. гидроксида натрия и 14,6 г. хлороводорода?

Дано:

m (NaOH) = 24 г.

m (HCl) = 14, 6 г.

m (NaCl) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: NaOH + HCl = NaCl + H2O.

2. Вычислим количество вещества NaOH и HCl:

v (NaOH) = hello_html_m1e4f3bb1.gif = hello_html_61b70e0c.gif = 0,6 моль;

v (HCl) = hello_html_72dc99a.gif = hello_html_m2760d4c4.gif = 0,4 моль.

3. Определим, какой из реагентов находится в избытке: v (NaOH) > v (HCl), следовательно, NaOH находится в избытке, а HCl – в недостатке.

Дальнейшие расчёты ведём по количеству вещества хлороводорода.

4. Находим количество вещества образовавшейся соли:

v (NaCl) = v (HCl) = 0,4 моль.

5. Находим массу образовавшейся соли:

m (NaCl) = v (NaCl) * М (NaCl) = 0,4 моль * 58,5 г/моль = 23,4 г.

Ответ: m (NaCl) = 23,4 г.




2. Вычислите массу хлорида железа (III), образующегося при взаимодействии 14 г. железа и 5,6 (н.у.) хлора.

Дано:

m (Fe) = 14 г.

V (Cl2) = 5,6 л.

m (FeCl3) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: 2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3.

2. Найдём количество вещества железа и хлора:

v (Fe) = hello_html_m115c38a3.gif = hello_html_341d535c.gif = 0,25 моль.

v (Cl2) = hello_html_5a4aa5.gif = hello_html_m705e4c62.gif = 0,25 моль.

3. Учитывая, что в соответствии с уравнением реакции hello_html_m314a6f61.gif = hello_html_6a1c94eb.gif или
3 * v (Fe) = 2 * v (Cl2). Определим, какой из реагентов взят в избытке:

3 * v (Fe) > 2 * v (Cl), или 3 * 0,25 > 2 * 0,25. Следовательно, Fe – в избытке, а Cl2 – в недостатке. Дальнейшие расчёты ведём по количеству вещества хлора.

4. Вычислим массу образовавшегося хлорида железа (III):

hello_html_m4bb76692.gif = hello_html_6a1c94eb.gif, следовательно, v (FeCl3) = hello_html_37e7da27.gif = hello_html_5a2ece89.gif = 0,167 моль.

5. Найдём массу образовавшегося хлорида железа (III):

m (FeCl3) = v (FeCl3) * M (FeCl3) = 0,167 моль * 162,5 г/моль = 27,08 г.

Ответ: m (FeCl3) = 27,08 г.

Задачи для самостоятельного решения

1. Сколько граммов осадка образуется при взаимодействии 340 г. 17,5%-ого раствора нитрата серебра и 109,5 г. 20%-ной соляной кислоты?

2. 29,12 л. аммиака (н.у.) пропустили через 160,7 мл раствора 30%-ной азотной кислоты (р = 1,18 г/мл). Определите массу образовавшейся соли.

3. Сколько граммов воды образуется при сжигании смеси, содержащей 56 л. водорода и 56 г. кислорода?


Тема № 6 «Расчёты, связанные с использованием доли выхода продуктов реакции»

Основные теоретические сведения

При проведении расчётов по уравнениям химических реакций полагают, что исходные вещества полностью превращаются в продукты реакции и что количества веществ, образующихся в результате реакции, строго соответствуют количествам вступивших в реакцию веществ в соответствии с законом сохранения массы веществ. Однако на практике масса продуктов реакции (mпракт) почти всегда бывает меньше, чем масса тех же продуктов, рассчитанная теоретически. Это может происходить из-за того, что реагирующие вещества не полностью вступают в реакцию, из-за потерь в ходе проведения реакции, из-за побочных процессов и т.д. Поэтому часто вычисляют долю выхода продукта реакции или просто выход продукта реакции (n). Выход можно рассчитать по формуле:

n =hello_html_m4d87e7b3.gif * 100 % или hello_html_m52156a55.gif * 100 %.

Способы решения задач

1. При сгорании 72 г. углерода получено 123,2 л. (н.у.) углекислого газа. Вычислите процент практического выхода продукта реакции?

Дано:

m (C) = 72 г.

V (CO2) = 123,2 л.

n (CO2) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: C + O2 = CO2.

2. Найдём количество вещества углерода, вступившего в реакцию:

v (C) = hello_html_375fa88.gif = hello_html_m2db67a38.gif = 6 моль.

3. Найдём количество вещества углекислого газа, которое должно образоваться при сгорании 6 моль углерода, то есть vтеорет(CO2):

по уравнению реакции v теорет(CO2) = 1 моль, v (C) = 1 моль,

следовательно vтеорет(CO2) = v (C) = 6 моль.

4. Найдём объём углекислого газа, который должен выделиться при сгорании данного количества углерода, то есть Vтеорет(CO2):

Vтеорет(CO2) = vтеорет(CO2) * Vm = 6 моль * 22,4 л/моль = 134,4 л.

5. Так как в условии задачи сказано, что реально образовалось 123,2 л. углекислого газа (то есть Vпракт(CO2) = 123,2 л.), найдём выход углекислого газа: n (CO2) =hello_html_48fd3552.gif * 100 % = = hello_html_756963e2.gif * 100 % = 91,7 %.

Ответ: n (CO2) = 91,7 %.


2. Восстановление водородом 64 г. оксида железа (III) прошло с выходом продукта реакции 80 %. Вычислите массу полученного железа.

Дано:

m (Fe2O3) = 64 г.

n (Fe) = 80 %

mпракт(Fe) – ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции: Fe2O3 + 3 Н2 = 2 Fe + 3 Н2О.

2. Вычислим количество вещества исходного оксида железа (III):

v (Fe2O3) = hello_html_6bcc128e.gif = hello_html_m61960119.gif = 0,4 моль.

3. Вычислим количество вещества железа, которое должно образоваться при восстановлении исходного количества оксида железа (III), vтеорет(Fe):

hello_html_m6efd8627.gif = hello_html_613ce997.gif, следовательно vтеорет(Fe) = hello_html_m3a2440bb.gif = hello_html_1adba0be.gif = 0,8 моль.

4. Найдём массу железа, которая должна образоваться при восстановлении исходного количества оксида железа (III), то есть mтеорет(Fe):

mтеорет(Fe) = vтеорет(Fe) * М(Fe) = 0,8 моль * 56 г/моль = 44,8 г.

5. Найдём массу железа, реально образовавшуюся в процессе реакции, то есть mпракт(Fe):

mпракт(Fe) = hello_html_5f7e5162.gif = hello_html_7cb75479.gif = 35,84 г.

Ответ: mпракт(Fe) = 35,84 г.


Задачи для самостоятельного решения


1. При обработке 35,1 г. хлорида натрия избытком концентрированной серной кислоты выделилось 10,08 л. (н.у.) хлороводорода. Найдите выход хлороводорода в данной реакции.

2. 43,2 г. алюминия растворили в избытке концентрированного раствора гидроксида натрия и получили 45,7 л. водорода (н.у.). Вычислите выход продукта реакции.

3. 64,8 л. оксида цинка восстановили избытком углерода. Определите массу образовавшегося металла, если выход продукта реакции равен 65 %.


Тема № 7 «Расчёты, связанные со скоростью химической реакции и химическим равновесием»

Основные теоретические сведения

Скорость химической реакции – это отношение изменения концентрации одного из реагирующих веществ или продуктов реакции (∆ С) к интервалу времени (∆t), в течение которого это изменение произошло:

hello_html_m1463faff.gif = vх.р..

Единица измерения скорости химической реакции – моль/л*с. Скорость химической реакции зависит от различных факторов. Математическое правило Вант-Гоффа описывается формулой:

vt2 = vt1(t2-t1)/10, или hello_html_m14cd5ea5.gif = hello_html_3f95237a.gif.

Химическое равновесие – это такое состояние реагирующей системы, при котором скорости прямой и обратной реакций равны. Оно характеризуется константой химического равновесия. Для обратимой химической реакции, схема которой: mA + nB = pC + zD, константа равновесия Кр = hello_html_f342913.gif .

Способы решения задач

1. В сосуде ёмкостью 2 л. смешали по 2 моль газов А и В. Через 25 с. в сосуде осталось 0,5 моль непрореагировавшего газа А. Необходимо вычислить среднюю скорость реакции.

Дано:

V = 2 л.

v1(А)= 2 моль

v2(А)= 0,5 моль

t = 25 с.

v – ?

Решение:

1. Вычислим исходную и конечную молярную концентрацию вещества А, которая показывает, какое количество вещества содержится в 1 л. смеси:

C исх(A) = hello_html_9ab5f45.gif = hello_html_449479d8.gif = 1 моль/л;

C конечн(A) = hello_html_m2cdc39d.gif = hello_html_627837e9.gif = 0,25 моль/л.

2. Вычислим изменение концентрации реагирующего вещества А:

C(A) = C конечн(A) – C исх(A) = 0, 25 моль/л – 1 моль/л = –0, 75 моль/л.

3. Вычислим скорость реакции:

v = – hello_html_m57f024b4.gif = – hello_html_m7d038725.gif = 0,03 моль/л*с.

Ответ: v = 0,03 моль/л*с.


2. Температурный коэффициент реакции равен 3. Во сколько раз увеличится скорость реакции при различных температурах?

Дано:

Ɣ = 3

t2t1 = 30oC

vt1 = 1

hello_html_m14cd5ea5.gif – ?


Решение:

Пользуясь правилом Вант-Гоффа, рассчитаем отношение скоростей реакции при различных температурах:

hello_html_m14cd5ea5.gif = 330/10 = 33 = 27 (раз)

Ответ: Скорость реакции увеличится в 27 раз.


Задачи для самостоятельного решения


1. В реактор объёмом 3 л. поместили 8 моль водорода и 6 моль брома. Через 3 мин. осталось 1,2 моль непрореагировавшего брома. Вычислите среднюю скорость реакции.

2. Как изменится скорость реакции, уравнение которой CO + 2H2 = CH3OH, при уменьшении давления в реагирующей системе в 4 раза?




















СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ УЧИТЕЛЯ


1. О.С. Габриэлян; П.В. Решетов; И.Г. Остроумов «Задачи по химии. 8-9 классы» – М.: Дрофа, 2013.

2. Н.Е. Кузьменко; В.В. Ерёмин «2400 задач для школьников и поступающих в ВУЗы» – М.: Дрофа, 2012.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ДЛЯ УЧАЩИХСЯ


1. Л.С. Гузей; Р.П. Суровцева «Химия, вопросы, задачи, упражнения. 8-9 классы» – М.: Дрофа, 2012.

2. Я.Л. Гольдфарб; Ю.Б. Ходалов; Ю.Б. Доронов «Сборник задач и упражнений по химии» – М.: Просвещение, 2013.


Автор
Дата добавления 30.12.2015
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров1631
Номер материала ДВ-298079
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх