Урок по химии "Способы решения задач из блока С" (11 класс)

Способы решение задач из блока C

1.Расчёт массовой доли веществ в исходной смеси или продуктах реакции.

Задача №1

В 15% - ном растворе серной кислоты массой 300г растворили карбид алюминия. Выделившийся при этом метан занял объем 2,24 л (н.у). Рассчитайте массовую долю серной кислоты в полученном растворе.

Решение:

            6H₂SO₄ + Al₄C₃ = 2Al₂(SO4)₃ + 3CH₄

1.      Находим массу H₂SO₄ в растворе m(H₂ SO₄)= m р-ра* w= 300 * 0,15= 45г

2.      Сколько г H₂SO₄ вступило в реакцию n(CH₄)= 2,24/22,4= 0,1 моль. n(CH₄)/n(H₂SO₄)=3/6=1/2; n(H₂SO₄)=2* n(CH₄)= 0,2 моль.

m(H₂SO₄)= n(H₂SO₄) * M(H₂SO₄)= 0,2 * 98=19,6г

3.      Сколько г H₂SO₄ осталось после реакции 45-19,6=25,4г

4.      Сколько г Al₄C₃ вступит в реакцию n(CH₄)/n(Al₄C₃)= 3/1;

n(Al₄C₃)= n(CH4)/3= 0,1/3=0,0333 моль. m(Al₄C₃)=n * M=0,0333 * 144= 4,9г

5.      Переводим объем CH₄ в массу n(CH₄)= 0,1 моль; m(CH4)=n*M= 0,1*16=1,6 г

6.      Находим массу раствора. Mр-ра= 300+4,8-1,6=303,2 г

7.      Находим массовую долю H₂SO₄ W(H₂SO₄)=mв-ва/mр-ра =25,4/303,2*100%=8,36%

Ответ:W(H₂SO₄)= 8,36%

Задача №2

При обработке карбида алюминия раствором соляной кислоты, масса которого 320 г и массовая доля HCl 22%, выделилось 6,72л (н.у) метана. Рассчитайте массовую долю соляной кислоты в полученном растворе.

Решение:

    Al₄C₃ + 12HCl = 3CH₄ + 4AlCl₃

1.      Находим массу HCl  m(HCl)= 320*0,22=70,4г

2.      Находим n(CH4). n(CH4)=6,72/22,4=0,3 моль

3.      Находим m HCl, вступившей в реакцию n(CH4)/n(HCl)=3/12=1/4: n(HCl)=n(CH₄)*4=0,3*4=1,2 моль.  m(HCl)=n*M=1,2*36,5= 43,8 г.

4.      Находим m HCl не прореагировавшей 70,4-43,8=26,6г

5.      Находим массу Al₄C₃ n(CH₄)/n(Al₄C₃)=3/1; n(Al₄C₃)=n(CH4)/3=0,3/3=0,1 моль; M(Al₄C₃)=144 г/моль;  m(Al₄C₃)=n*M=0,1*144=14,4г

6.      Находим массу CH₄.  m(CH₄)=n*M=0,3*16=4,8 г

7.      Находим массу раствора 320+14-m(CH₄)=320-14,4-4,8=329,6г

8.      Находим долю HCl. W=mв-ва/mр-ра*100%=26,6/329,6*100%=9,07%

Ответ:W(HCl)=8,07%

Задача №3

Карбонат магния 8,4 г растворили в 250 мл раствора серной кислоты (р=1,08 г/мл) с массовой долей 15%. Вычислите массовую долю сульфата магния в конечном растворе.

Решение:

      MgCO₃ + H₂SO₄ = MgSO₄ + CO₂ + H₂O

1.      Находим массу раствора H₂SO₄  250*1,08=270 г

2.      Находим массу вещества H₂SO₄ 270*0,15=40,5 г

3.      Находим количество исходных веществ n(MgSО₄)=8,4/84=0,1 моль;n(H₂SO₄)=40,5/98=0,413моль. Рассчёт ведем по недостатку, т.е. по MgSO₄

4.      Находим mMgSO₄, n(MgSO₄)=n(MgCO₃)=0,1 моль; m(MgSO₄)=n*M=0,1*120=12 г

5.      Находим массу CO₂;  n(CO₂)=n(MgSO₄)=0,1моль;  m(CO₂)= n*M=0,1*44=4,4г

6.      Находим m раствора; m р-ра= 270+8,4-4,4=274г

7.      Находим долю MgSO₄

W=12/274*100%=4.4%

Ответ: W(MgSO₄)=4,4%

Дополнительные задачи.

1.      На нейтрализацию 7,6 г смеси муравьиной и уксусной кислот израсходовано 35 мл 20% - ного раствора гидроксида калия (плотностью 1,20 г/мл). Рассчитайте массу уксусной кислоты и ее массовую долю в исходной смеси кислот. (Ответ: 4,6г W=39%)

2.      Сероводород, выделившийся при взаимодействии избытка концентрированной серной кислоты с 1,44 г магния, пропустили через 160 г 1,5%-ного раствора брома. Определите массу выпавшего при этом осадка и массовую долю кислоты в образовавшемся растворе. (Ответ: 1,5%)

3.      Карбид кальция массой 6,4 г растворили в 87 мл бромоводородной кислоты (р=1,12 г/мл) с массовой долей 20% . Какова массовая доля бромоводорода в образовавшемся растворе? (Ответ: 3,248%)

4.      Углекислый газ объемом 5,6 л (н.у) пропустили через 164 мл 20%-ного раствора гидроксида натрия (р=1,12 г/мл). Определите состав и массовые доли веществ в полученном растворе.  (Ответ: W(Na₂CО₃)=12,13 % ; W(NaOH)=9,47%)

2. Вывод формулы вещества на основе общей формулы гомологического ряда органических соединений.

Задача №1

Установите молекулярную формулу алкина, содержащего 12, 19% водорода.

Решение:

1.      Определяем долю углерода        W(C)=100-12,19=87,81%

2.      Используем общую формулу алкинов:  Cn H₂n-₂

3.      Находим число n;    0,8781=12n/14n-2

12n=0,8781(14n-2)

12n=12,29n-1,7561,

1,756=0,29n

n=1,756/0,29;   n=6

Ответ: C₆H₁₀

Задача №2

При взаимодействии 0,672 л  алкена (н.у.) с хлором  образовалось 3,39 г его дихлорпроизаодного. Определите молекулярную формулу алкена, запишите его структурную формулу и название.

Решение:

CnH₂n + CI₂ = CnH₂nCI₂

1. Определяем количество вещества алкена

         n(CnH₂n) = 0,672/22,4 = 0,03 моль

2. Количество веществ алкена и дихлоралкана равны:

         n(CnH₂nCI₂) = n(CnH₂n)  = 0,03 моль

3.        Рассчитываем число атомов углерода (n) в молекуле алкена:

М(CnH₂nCI₂) = m/n = 3,39/0,3 = 113 г/моль

12n +2n + 71 = 113

n = 3

Молекулярная формула алкена С₃Н₆, структурная формула СH₂-CH=CH₂, пропен.

Ответ: C₃H₆

Задача №3

При взаимодействии  одного и того же количества алкена с различными галогеноводорадами образуется соответственно 7,85 г хлорпроизводного или 12, 3 г бромпроизводного. Определите молекулярную формулу алкена.

Решение:

CnH₂n + HCI = CnH₂n₊₁CI

CnH₂n + HBr = CnH₂n₊₁Br

В результате реакций образуется  одинаковое число молей галогенопроизводных и рассчитываем число молей галогенопроизводных и рассчитываем число  атомов (n) в молекуле алкена:

         n(CnH₂n₊₁CI) = n(CnH₂n₊₁Br)

7,85 / (14n + 36,5) = 12,3/ (14n + 81);  n = 3

Ответ: C₃H₆

Задача №4

Некоторая предельная карбоновая одноосновная кислота массой 6 г  требует для полной этерификации такой же массы спирта. При этом получается 10, 2 г сложного эфира. Установите молекулярную формулу кислоты.

Решение:

RCOOH + R – OH = RCOOR + H₂O

1.Находим массу и количество воды

m (H₂O) = (6+6) -10,2 =1,8 г

n(H₂O) = 1,8/18 = 0,1 моль

2. Определяем молярную массу кислоты и устанавливаем формулу кислоты:

n ( RCOOH) = n(H₂O) = 0,1 моль, тогда

M ( RCOOH) = m/n = 6/0,1 = 60 г/моль

M(R) = 60 – 12 – 32 – 1 =15 г/моль, следовательно, радикалом является метил – CH₃

Формула кислоты: CH₃COOH.

Ответ: CH₃COOH.

Дополнительные задачи.

1.      Установите молекулярную формулу предельной карбоновой кислоты, калиевая соль которой содержит 28,57% кислорода.

2.      Установите молекулярную формулу предельной карбоновой кислоты, натриевая соль которой содержит 37,5% углерода.

3.      Установите молекулярную формулу предельной карбоновой кислоты, натриевая соль которой содержит 33,82% металла.

4.      Установите молекулярную формулу предельной карбоновой кислоты, метиловый эфир которой содержит 9, 09% водорода.

5.      В результате взаимодействия предельной одноосновной карбоновой кислоты гидроксидом кальция получена соль, содержащая 30,77% кальция по массе. Установите молекулярную формулу одноосновной карбоновой кислоты.

6.      Некоторая предельная одноосновная карбоновая кислота массой 6г требует для полной этерификации такой же массы спирта. При этом получается 10,2г сложного эфира. Установите молекулярную формулу кислоты.

7.      Сложный эфир массой 30г подвергнут щелочному гидролизу. При этом получено 34г натриевой соли предельной одноосновной кислоты 16г спирта. Установите молекулярную формулу эфира.