Урок на тему: Решение задач алгебраическим способом. 11 класс

Решение химических задач алгебраическим способом.

Метод решения химических задач алгебраическим способом очень удобен и используется при решении задач на взаимодействие смесей веществ или сплавов.

Данный материал может быть использован учителями химии, работающими в профильных классах естественнонаучной направленности, а также при изучении элективных курсов по решению химических задач на старшей ступени обучения.

Тексты задач взяты из следующих источников:

1. О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин.

Химия 10 класс, учебник профильного уровня « Дрофа» 2010 г.

2. О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. Химия 11 класс, учебник профильного уровня « Дрофа» 2010 г.

3. И. Г. Хомченко. Общая химия ( сборник задач и упражнений) Москва « Новая Волна» 2003 г.

Материал подготовила:

Шаломанова Наталья Владимировна, учитель химии I квалификационной категории

МОУ – СОШ с. Рекорд Краснокутского района Саратовской области.

Задача № 1.

При пропускании смеси метана, оксида углерода (II) и ( IV) объемом 33,6 л через раствор гидроксида натрия, взятого в избытке объем исходной смеси уменьшился на 13,44 л. Для полного сгорания такого же количества потребовался кислород объемом 20,16 л. Определите объемы газов в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения взаимодействия компонентов смеси с гидроксидом натрия.

Из всех компонентов смеси с гидроксидом натрия реагирует только оксид углерода ( IV).

1) CO₂ + 2 NaOH = Na₂CO₃+ H₂O

По условию задачи объем исходной смеси уменьшился за счет оксида углерода (IV), который полностью израсходовался в реакции 1).

Найдем количество смеси и количество оксида углерода ( IV).

а) n_смеси= ==1,5 моль б) n( CO₂)= == 0,6 моль.

Просчитаем количество вещества, оставшихся в смеси газов:

n ( _CH4)(CO)= n_смеси- n( CO₂)= 1,5 – 0,6 = 0,9 моль

2) Запишем уравнения взаимодействия неизрасходованных газов из смеси с кислородом.

_у _{моль
х моль}

а) 2 CO + O₂= 2 CO₂б) CH₄+ 2O₂ = CO₂+ 2 Н₂О

_{2 моль 1 моль
1 моль 2 моль}

Предположим, что n( СО) в реакции 2а) равно у моль, а n( СН₄) по реакции 2б) равно х моль,

Из уравнения 2а) n( О₂) = n (CO)= у или 0,5 у; из уравнения 2б) n( О₂) =2 n( СН₄) = 2х.

Составим систему уравнений:

х + у = 0,9 ͢ х = 0,9 -у ͢ х = 0,9-у ͢ х =0,9 - у ͢ 2х + 0,5 у =0,9 2*(0,9-у) +0,5у=0,9 1,8 – 2у + 0,5у=0,9 - 1,5у=-0,9

х =0,9 - у ͢ х =0,9 - у ͢ х = 0,3 моль у = - 0,9 : ( - 1,5) у = 0,6 у = 0,6 моль

3) Находим объем каждого газа в смеси по формуле: V = V_m* n

V _смеси= 33, 6 л n( СО₂) = 0,6 моль; V = 22,4 *0,6 = 13,44 л.

n ( СН₄) = 0,3 моль; V = 22,4 *0,3 = 6,72 л.

n ( СО) = 0,6 моль; V = 22,4*0,6 = 13,44 л.

Ответ: V( СО₂) = 13,44 л

V( СН₄) = 6,72 л

V( СО) = 13,44 л.

Задача № 2

Имеется смесь метанола и этиленгликоля массой 6,3 г. При обработке смеси избытком натрия выделяется водород в количестве, необходимым и достаточным для гидрирования 2.24 л пропена. Определить массовые доли спиртов в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения реакций, описанных в данной задаче.

2СН₃ОН + 2 Na = 2 СН₃ОNa + Н₂ ↑

_{2
моль 1
моль}

n(Н₂) = n ( СН₃ОН)

С₂Н₆О₂ + 2 Na = C₂ H₄ (ONa)₂ + H₂ ↑

_{1 моль} _{1 моль}

n(Н₂) = n ( С₂ Н₆О₂)

С₃Н₆ + Н₂ = С₃Н₈

_{1 моль} _{1 моль}

n(Н₂)= n( С₃Н₆)

По реакции № 3 количество водорода равно количеству пропена, следовательно:

V ( H₂) =V ( C₃H₆), объем водорода равен 2.24л ( это и есть объем водорода, выделившийся в результате химических реакций № 1 и № 2.

Сопоставим данные для спиртов, содержащихся в исходной смеси и водорода.

метанол	этиленгликоль	водород
M ( CH₃OH) = 32 ^г/_моль	M ( С₂Н₆О₂) = 62 ^г/_моль	n ( H₂) = 0,5х по уравнению № 1 n ( H₂)= у по уравнению № 2 n ( общ) = =0,1 моль
n ( CH₃OH)= х моль	n ( С₂Н₆О₂ )= у моль
m ( CH₃OH)= 32х	m ( С₂Н₆О₂ )= 62у

II. Составим систему уравнений: Для первого уравнения используем данные, израсходованного в уравнениях № 1, № 2 водорода. Для второго уравнения используем данные спиртов из смеси, вступивших в реакции № 1, № 2.

у = 0,1-0,5 х у = 0,1-0,5 х у = 0,1-0,5 х

32х + 6͢2у = 6,3 32х + 62(0,1 – 0,5х) = 6,3 32х + 6,2 – 31х = 6,3

у = 0,1 – 0,5 х у = 0,1 – 0,5 *0,1 у = 0,05 моль

х = 6,3 -6,2 х = 0,1 х = 0,1 моль

III. Найдем массовые доли компонентов смеси:

ᴡ (CH₃OH) = = 100% = 50,78 %

ᴡ (С₂Н₆О₂) = = 100% = 49,22 %

Ответ: ᴡ (CH₃OH)= 50,78 %, ᴡ (С₂Н₆О₂)= 49,22%

Задача № 3

При взаимодействии 8 г смеси железа и магния с соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода ( при н.у). Сколько граммов железа и магния содержалось в смеси.

Решение: Запишем уравнения химических реакций, описанных в задаче.

I. m( смеси) = 8 г 1) Fe + 2HCl = FeCl₂+ H₂↑

_{1 моль
1 моль} V _{выделившихся
газов}= 4,48 л

2) Mg + 2HCl = MgCl₂+ H₂↑

_{1 моль 1 моль}

Предположим, что в реакции № 1 прореагировало х моль железа,

в реакции № 2 у моль магния, тогда : n ( Н₂) = х моль (по реакции № 1),

n ( Н₂) = у моль (по реакции № 2).

Сопоставим данные металлов смеси и выделившегося в реакциях водорода.

Железо	магний	водород
M( Fe) = 56 ^г/_моль	M( Mg) = 24 ^г/_моль	n( Н₂) = х моль( по уравнению №1) n( Н₂) = у моль( по уравнению №2) n_общ== = о,2 моль
n ( Fe) = х моль	n (Mg) = у моль
m ( Fe) = 56х	m ( Mg)= 24у

56х + 24 у = 8

II. Составим систему уравнений:

х + у = 0,2 у = 0,2-х у = 0,2 - х

56х + 24 у = 8 56х + 24 ( 0,2 –х) = 8 56х +4,8 -24х =8

у= 0,2 - х у = 0,2 - х у = 0,2-0,1 у = 0,1

32х=3,2 х = = 0,1 х = 0,1 х = 0,1

III. Находим m( Fe) и m( Mg)

а) m( Fe) = M*n = 56*0,1 = 5,6 г. б) m( Mg) = M*n = 24*0,1 = 2,4г.

Ответ: m( Fe) = 5,6 г, m( Mg) =2,4г.

Задача № 4 При гидрировании смеси этилена с пропиленом массой 9,8 г получена смесь этана с пропаном массой 10,4 г. Рассчитайте объемную долю этилена в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения химических реакций по условию задачи.

I. m _смеси= 9,8 г 1) С₂Н₄+ Н₂= С₂Н₆

_{1 моль 1 моль 1 моль}m_{смеси продуктов реакций}= 10,4 г.

2) С₃Н₆ + Н₂= С₃Н₈

_{1
моль 1 моль 1 моль}

Масса веществ продуктов реакции больше массы исходной смеси за счет присоединения водорода. Найдем массу водорода, вступившего в реакцию № 1 и № 2. m( H₂) = m_{смеси
продуктов реакций}- m _{исходной
смеси} = 10,4 – 9,8 = 0,6 г.

II.Допустим, что в реакцию № 1 вступило х моль этилена, следовательно: n( H₂) = х моль

( по реакции № 1).

В реакцию № 2 вступило у моль пропилена и у моль водорода ( по реакции № 2)

Сопоставим данные исходных веществ и продуктов реакции и составим систему уравнений.

С₂Н₄	С₃Н₆	С₂Н₆	С₃Н₈	Н₂
M(С₂Н₄)= 28^г/_моль	M(С₃Н₆)= 42^г/_моль	M(С₂Н₆)= 30^г/_моль	M(С₃Н₈)= 44^г/_моль	M(Н₂)= 2^г/_моль
n(С₂Н₄)=х моль	n(С₃Н₆)=у моль	n(С₂Н₆)=х моль	n(С₃Н₈)=у моль	n(Н₂)=х моль по уравнению № 1 n(Н₂)=у моль по уравнению № 2 n(_{смеси Н2})= = = _0,3моль
m (С₂Н₄)=28 х	m (С₃Н₆)=42 у	m (С₂Н₆)=30 х	m (С₃Н₈)=44у	х + у = 0,3
28 х + 42 у = 9,8 г		30 х + 44 у = 10,4 г		х + у = 0,3

Получим систему уравнений:

х + у = 0,3 у = 0,3 - х

28 х + 42 у = 9,8 28 х + 42 у = 9,8 ( массы исходных веществ)

30 х + 44у = 10,4 30 х + 44у = 10,4 ( массы продуктов реакций)

При решении системы уравнений можно использовать одно из двух уравнений ( подсчет по массе исходных веществ или по массе продуктов реакции) результат будет одинаковым.

у = 0,3- х у = 0,3- х у = 0,3- х у = 0,3-0,2= 0,1

28х + 42( 0,3 – х) = 9,8 28х + 12,6 – 42х = 9,8 -14х = - 2,8 х = 0,2

III.Находим объемную долю этилена в исходной смеси:

ȹ( С₂Н₄) = * 100% = * 100%= * 100%=66,6%

Ответ: ȹ( С₂Н₄)= 66,6%

Задача № 5 Смесь метанола с этанолом массой 14,2 г сожгли. Образовавшийся оксид углерода ( IV) пропустили через раствор гидроксида кальция, получили осадок массой 50 г. Рассчитайте массовую долю метанола в исходной смеси. Решение: Запишем уравнения всех химических реакций, описанных в задаче.

I. ① 2 СН₃ОН + 3О_{2 =}2 CO₂↑ + 4 H₂O

₂_{моль
2 моль}

② С₂Н₅ОН + 3О₂= 2 CO₂↑ + 3 H₂O

₁_{моль
2 моль}

③ СО₂+ Са(ОН)₂ = СаСО₃↓ + Н₂О

По уравнению ③ найдем n(СО₂), согласно уравнению n(СО₂) = n (СаСО₃), так как известна масса осадка СаСО₃ можно определить n (СаСО₃)

n (СаСО₃) = = = 0,5 моль, значит n(СО₂)= 0,5 моль ( именно столько оксида углерода ( IV) выделилось в реакциях ①, ②.

II.Предположим, что n( CH₃OH) в реакции ① взяли х моль, тогда n(СО₂)=х моль, так как количества вещества их равны по уравнению ①. n( C₂H₅OH) в реакции ② взяли у моль, тогда n(СО₂)=2у моль, так как, n( C₂H₅OH) = 2n(СО₂) ( по уравнению②) Сопоставим данные исходных веществ и продуктов реакций ①②, а именно СО₂

метанол	этанол	оксид углерода (IV )
M(CH₃OH) = 32^г/_моль	M( C₂H₅OH) = 46 ^г/_моль	n(СО₂)=х моль (по уравнению ①) n(СО₂)=2у моль (по уравнению ②) n(смеси) = 0,5 моль ( по уравнению ③)
n(CH₃OH)= х моль	n( C₂H₅OH) = у моль
m(CH₃OH)= 32х	m( C₂H₅OH) = 46у
32х + 46у = 14,2

II. Составляем систему уравнений:

х + 2у = 0,5 ͢ х = 0,5-2у ͢ х = 0,5-2у ͢ х =0,5 – 2у ͢

32х + 46 у = 14,2 32х + 46 у = 14,2 32(0,5- 2у)+ 46у = 14,2 16-64у+46у=14,2

х = 0,5 – 2у ͢ х = 0,5 – 2у ͢ х = 05 - 2*0,1 ͢ х = 0,3

- 18у = -1,8 у = 0,1 у = 0,1 у = 0,1

IV. Находим m(CH₃OH) по формуле: m = M*n ; m(CH₃OH)= 32*0,3 = 9,6 г. V.Вычисляем ᴡ(CH₃OH)

ᴡ(CH₃OH) = * 100%; ᴡ(CH₃OH) = * 100% = 67,7 % Ответ: ᴡ(CH₃OH)= 67,7%

Скачать материал

Скачать материал "Урок на тему: Решение задач алгебраическим способом. 11 класс"

Как учитель может зарабатывать на Инфоуроке?

Краткое описание документа:

Решение химических задач алгебраическим способом.

Тексты задач взяты из следующих источников:

1. О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин.

2. О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. Химия 11 класс, учебник профильного уровня « Дрофа» 2010 г.

3. И. Г. Хомченко. Общая химия ( сборник задач и упражнений) Москва « Новая Волна» 2003 г.

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 663 802 материала в базе

Найти материалы

Скачать материал

Другие материалы

docx

Урок химии "Химическая реакция. Скорость реакции и факторы, от которых она зависит".

26.05.2015
1550
0

docx

Урок на тему" Кислоты" 8 класс

26.05.2015
1484
6

docx

Урок "Жиры"

26.05.2015
1266
1

docx

Химический интеллектуальный марафон «Эрудит» (8 класс)

Рейтинг: 5 из 5

25.05.2015
2558
12

docx

Контрольно-измерительный материал по химии (10 класс)

25.05.2015
8196
24

docx

Методическая разработка внеклассного мероприятия по химии

Учебник: «Химия», Габриелян О.С.
Тема: § 1. Химия — часть естествознания

Рейтинг: 5 из 5

25.05.2015
2070
4

docx

Конспект урока - КИСЛОРОД

25.05.2015
936
0

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Скачать материал
- 26.05.2015 2134
- DOCX 145.4 кбайт
- 11 скачиваний
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Шаломанова Наталья Владимировна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Автор материала

Шаломанова Наталья Владимировна
- На сайте: 8 лет и 10 месяцев
- Подписчики: 2
- Всего просмотров: 64494
- Всего материалов: 30