Как сделать задачи по химии

Как решать задачи по химии, готовые решения

Методика решения задач по химии

При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:

В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену.

Вы можете использовать задачи на этой странице, а можете скачать хороший сборник задач и упражнений с решением типовых и усложненных задач (М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова): скачать.

Моль, молярная масса

Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е.

где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х. Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг. Единица СИ количества вещества – моль.

Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу:

где V(x) – объем вещества Х(л), V_m – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, N_A – постоянная Авогадро.

1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.

Решение. Молярная масса иодида натрия составляет:

M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль

Определяем массу NaI:

m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г.

2. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося в тетраборате натрия Na₂B₄O₇ массой 40,4 г.

Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na₂B₄O₇:

Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na₂B₄O₇)=4 • 0,2 = 0,8 моль.

Расчеты по химическим формулам. Массовая доля.

Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) =m(Х)/m, где ω(X)– массовая доля вещества Х, m(X) – масса вещества Х, m – масса всей системы. Массовая доля – безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах. Например, массовая доля атомного кислорода составляет 0,42, или 42%, т.е. ω(О)=0,42. Массовая доля атомного хлора в хлориде натрия составляет 0,607, или 60,7%, т.е. ω(Cl)=0,607.

3. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl₂ • 2H₂O.

Решение: Молярная масса BaCl₂ • 2H₂O составляет:

М(BaCl₂ • 2H₂O) = 137+ 2 • 35,5 + 2 • 18 =244 г/моль

Из формулы BaCl₂ • 2H₂O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль Н₂О. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl₂ • 2H₂O:

Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl₂ • 2H₂O.

4. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag₂S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце.

Дано: m(Ag )=5,4 г; m = 25 г.

Решение: определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите: ν(Ag ) =m(Ag )/M(Ag ) = 5,4/108 = 0,05 моль.

Из формулы Ag₂S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра. Определяем количество вещества аргентита:

ν( Ag₂S)= 0,5 • ν (Ag) = 0,5 • 0,05 = 0,025 моль

Рассчитываем массу аргентита:

Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г.

Вывод формул соединений

5. Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%.

Найти: формулу соединения.

Решение: для расчетов выбираем массу соединения, равную 100 г, т.е. m=100 г. Массы калия, марганца и кислорода составят:

m (К) = m ω(К); m (К) = 100 • 0,247= 24,7 г;

m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) =100 • 0,348=34,8 г;

m (O) = m ω(O); m (O) = 100 • 0,405 = 40,5 г.

Определяем количества веществ атомных калия, марганца и кислорода:

ν(К)= m(К)/ М( К) = 24,7/39= 0,63 моль

ν(Mn)= m(Mn)/ М( Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 моль

ν(O)= m(O)/ М(O) = 40,5/16 = 2,5 моль

Находим отношение количеств веществ:

ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5.

Разделив правую часть равенства на меньшее число (0,63) получим:

ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 1 : 1 : 4.

Следовательно, простейшая формула соединения KMnO₄.

6. При сгорании 1,3 г вещества образовалось 4,4 г оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Найти молекулярную формулу вещества, если его плотность по водороду равна 39.

Найти: формулу вещества.

Решение: Предположим, что искомое вещество содержит углерод, водород и кислород, т.к. при его сгорании образовались СО₂ и Н₂О. Тогда необходимо найти количества веществ СО₂ и Н₂О, чтобы определить количества веществ атомарных углерода, водорода и кислорода.

Определяем количества веществ атомарных углерода и водорода:

ν(Н)= 2•ν(Н₂О); ν(Н)= 2 • 0,05 = 0,1 моль.

Следовательно, массы углерода и водорода будут равны:

m(С) = ν( С) • М(С) = 0,1• 12 = 1,2 г;

m(Н) = ν( Н) • М(Н) = 0,1• 1 =0,1 г.

Определяем качественный состав вещества:

m(в-ва) = m(С) + m(Н) = 1,2 + 0,1 = 1,3 г.

Следовательно, вещество состоит только из углерода и водорода (см. условие задачи). Определим теперь его молекулярную массу, исходя из данной в условии задачи плотности вещества по водороду.

М(в-ва) = 2 • Д_Н2 = 2 • 39 = 78 г/моль.

Далее находим отношение количеств веществ углерода и водорода:

Разделив правую часть равенства на число 0,1, получим:

Примем число атомов углерода (или водорода) за «х», тогда, умножив «х» на атомные массы углерода и водорода и приравняв эту сумму молекулярной массе вещества, решим уравнение:

12х + х = 78. Отсюда х= 6. Следовательно, формула вещества С₆Н₆ – бензол.

Молярный объем газов. Законы идеальных газов. Объемная доля.

Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т.е.

В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

Где p – давление; V – объем; Т- температура в шкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия.

Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли – отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е.

7. Какой объем займет при температуре 20 о С и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

Дано: m(NH₃)=51 г; p=250 кПа; t=20 o C.

Решение: определяем количество вещества аммиака:

Объем аммиака при нормальных условиях составляет:

Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям [температура Т= (273 +20)К = 293 К]:

8. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.

Решение: находим количества вещества водорода и азота:

Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е.

Расчеты по химическим уравнениям

Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. Однако в реальных химических процессах из-за неполного протекания реакции и различных потерь веществ масса образующихся продуктов часто бывает меньше той, которая должна образоваться в соответствии с законом сохранения массы веществ. Выход продукта реакции (или массовая доля выхода) – это выраженное в процентах отношение массы реально полученного продукта к его массе, которая должна образоваться в соответствии с теоретическим расчетом, т.е.

В тех задачах, где выход продукта не указан, предполагается, что он – количественный (теоретический), т.е. η=100%.

9. Какую массу фосфора надо сжечь для получения оксида фосфора (V) массой 7,1 г?

Решение: записываем уравнение реакции горения фосфора и расставляем стехиометрические коэффициенты.

Определяем количество вещества P₂O₅, получившегося в реакции.

Из уравнения реакции следует, что ν(P₂O₅)= 2•ν(P), следовательно, количество вещества фосфора, необходимого в реакции равно:

Отсюда находим массу фосфора:

m(Р) = ν(Р) • М(Р) = 0,1• 31 = 3,1 г.

10. В избытке соляной кислоты растворили магний массой 6 г и цинк массой 6,5 г. Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, выделится при этом?

Решение: записываем уравнения реакции взаимодействия магния и цинка с соляной кислотой и расставляем стехиометрические коэффициенты.

Определяем количества веществ магния и цинка, вступивших в реакцию с соляной кислотой.

ν(Mg) = m(Mg)/ М(Mg ) = 6/24 = 0,25 моль

ν(Zn) = m(Zn)/ М(Zn) = 6,5/65 = 0,1 моль.

Из уравнений реакции следует, что количество вещества металла и водорода равны, т.е. ν(Mg) = ν(Н₂); ν(Zn) = ν(Н₂), определяем количество водорода, получившегося в результате двух реакций:

ν(Н₂) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0,25 + 0,1= 0,35 моль.

Рассчитываем объем водорода, выделившегося в результате реакции:

11. При пропускании сероводорода объемом 2,8 л (нормальные условия) через избыток раствора сульфата меди (II) образовался осадок массой 11,4 г. Определите выход продукта реакции.

Решение: записываем уравнение реакции взаимодействия сероводорода и сульфата меди (II).

Определяем количество вещества сероводорода, участвующего в реакции.

Из уравнения реакции следует, что ν(H₂S) = ν(СuS) = 0,125 моль. Значит можно найти теоретическую массу СuS.

m(СuS) = ν(СuS) • М(СuS) = 0,125 • 96 = 12 г.

Теперь определяем выход продукта, пользуясь формулой (4):

η = [m_p(X) •100]/m(X)= 11,4 • 100/ 12 = 95%.

12. Какая масса хлорида аммония образуется при взаимодействии хлороводорода массой 7,3 г с аммиаком массой 5,1 г? Какой газ останется в избытке? Определите массу избытка.

Решение: записываем уравнение реакции.

Эта задача на «избыток» и «недостаток». Рассчитываем количества вещества хлороводорода и аммиака и определяем, какой газ находится в избытке.

ν(HCl) = m(HCl)/ М(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 моль;

Аммиак находится в избытке, поэтому расчет ведем по недостатку, т.е. по хлороводороду. Из уравнения реакции следует, что ν(HCl) = ν(NH₄Cl) = 0,2 моль. Определяем массу хлорида аммония.

Мы определили, что аммиак находится в избытке (по количеству вещества избыток составляет 0,1 моль). Рассчитаем массу избытка аммиака.

13. Технический карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, получив ацетилен, при пропускании которого через избыток бромной воды образовался 1,1,2,2 –тетрабромэтан массой 86,5 г. Определите массовую долю СаС₂ в техническом карбиде.

Решение: записываем уравнения взаимодействия карбида кальция с водой и ацетилена с бромной водой и расставляем стехиометрические коэффициенты.

Находим количество вещества тетрабромэтана.

Из уравнений реакций следует, что ν(C₂H₂Br₄) =ν(C₂H₂) = ν(СаC₂) =0,25 моль. Отсюда мы можем найти массу чистого карбида кальция (без примесей).

Определяем массовую долю СаC₂ в техническом карбиде.

Растворы. Массовая доля компонента раствора

14. В бензоле объемом 170 мл растворили серу массой 1,8 г. Плотность бензола равна 0,88 г/мл. Определите массовую долю серы в растворе.

Решение: для нахождения массовой доли серы в растворе необходимо рассчитать массу раствора. Определяем массу бензола.

Находим общую массу раствора.

Рассчитаем массовую долю серы.

ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19 %.

15. В воде массой 40 г растворили железный купорос FeSO₄•7H₂O массой 3,5 г. Определите массовую долю сульфата железа (II) в полученном растворе.

Решение: найдем массу FeSO₄ содержащегося в FeSO₄•7H₂O. Для этого рассчитаем количество вещества FeSO₄•7H₂O.

Из формулы железного купороса следует, что ν(FeSO₄)= ν(FeSO₄•7H₂O)=0,0125 моль. Рассчитаем массу FeSO₄:

Учитывая, что масса раствора складывается из массы железного купороса (3,5 г) и массы воды (40 г), рассчитаем массовую долю сульфата железа в растворе.

Задачи для самостоятельного решения

Источник

Решение типовых задач по химии

Оглавление

Введение

Решение школьных задач по химии может представлять некоторые трудности для школьников, поэтому мы выкладываем ряд примеров решений основный типов задач школьной химии с подробным разбором.

Для решения задач по химии необходимо знать ряд формул, указанных в таблице ниже. грамотно пользуясь этим нехитрым набором можно решить практически любую задачу из курса химии.

Вычисление массы определённого количества вещества

Задание:

Определить массу 5 моль воды (Н₂О).

Решение:

Вычисление массовой доли растворенного вещества

Задание:

Вычислить массовую долю соли (NaCl) в растворе, полученном при растворении в 475 г воды 25 г соли.

Решение:

Расчет массы вещества в растворе по его массовой доле

Задание:

Сколько граммов сахара и воды необходимо взять для получения 200 г 5 % раствора?

Решение:

Определение выхода продукта реакции в % от теоретически возможного

Задание:

Вычислить выход нитрата аммония (NH₄NO₃) в % от теоретически возможного, если при пропускании 85 г аммиака (NH₃) в раствор азотной кислоты (HNO₃), было получено 380 г удобрения.

Решение:

Расчет массы продукта по известной массе реагента, содержащего определённую долю примесей

Задание:

Вычислить массу оксида кальция (СаО), получившегося при обжиге 300 г известняка (СаСО₃), содержащего 10 % примесей.

Решение:

Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта реакции

Задание:

Сколько г аммиачной селитры (NH₄NO₃) можно получить при взаимодействии 44,8 л аммиака (н. у.) с азотной кислотой, если известно, что практический выход составляет 80 % от теоретически возможного?

Решение:

Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке

Задание:

14 г оксида кальция (СаО) обработали раствором, содержащем 37,8 г азотной кислоты (HNO₃). Вычислите массу продукта реакции.

Источник

Математические способы решения расчетных задач по химии

Разделы: Химия

Решение расчетных задач – важнейшая составная часть школьного предмета «химия», так как это один из приёмов обучения, посредством которого обеспечивается более глубокое и полное усвоение учебного материала по химии и вырабатывается умение самостоятельного применения полученных знаний.

Чтобы научиться химии, систематическое изучение известных истин химической науки должно сочетаться с самостоятельным поиском решения сначала малых, а затем и больших проблем. Как бы ни были интересны теоретические разделы учебника и качественные опыты практикума, они недостаточны без численного подтверждения выводов теории и результатов эксперимента: ведь химия – количественная наука. Включение задач в учебный процесс позволяет реализовать следующие дидактические принципы обучения: 1) обеспечение самостоятельности и активности учащихся; 2) достижение прочности знаний и умений; 3) осуществление связи обучения с жизнью; 4) реализация предпрофильного и профильного политехнического обучения.

Решение задач является одним из звеньев в прочном усвоении учебного материала, так как формирование теорий и законов, запоминание правил и формул, составление уравнений реакций происходит в действии.

В решении химических задач целесообразно использовать алгебраические приёмы. В этом случае исследование и анализ ряда задач сводятся к преобразованиям формул и подставлению известных величин в конечную формулу или алгебраическое уравнение. Задачи по химии похожи на задачи по математике, и некоторые количественные задачи по химии (особенно на «смеси») удобнее решать через систему уравнений с двумя неизвестными.

Рассмотрим несколько таких задач.

Смесь карбонатов калия и натрия массой 7 г обработали серной кислотой, взятой в избытке. При этом выделившийся газ занял объем 1,344 л (н.у.). Определить массовые доли карбонатов в исходной смеси.

Составляем уравнений реакций:

yлNa₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO₂^ + H₂O1моль1моль106г22,4л(7-х)г(1,344-у)лK₂CO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + CO₂^ + H₂O1моль1моль138г22,4л

Обозначим через хг массу карбоната натрия в смеси, а массу карбоната калия – через (7-х)г. Объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната натрия с кислотой, обозначаем через у л, а объём газа, выделившегося при взаимодействии карбоната калия с кислотой, обозначаем через (1,344-у)л.

Над уравнениями реакций записываем введенные обозначения, под уравнениями реакций записываем данные, полученные по уравнениям реакций, и составляем систему уравнений с двумя неизвестными:

Из первого уравнения выражаем у через х:

Решаем уравнение (4) относительно х.

Следовательно, масса карбоната натрия равна 4,24 г.

Массу карбоната калия находим вычитанием из общей массы смеси карбонатов массы карбоната натрия:

Массовые доли карбонатов находим по формуле:

Ответ: массовая доля карбоната натрия равна 60,57%, массовая доля карбоната калия равна 39,43%.

Смесь карбонатов калия и натрия массой 10 г растворили в воде и добавили избыток соляной кислоты. Выделившийся газ пропустили через трубку с пероксидом натрия. Образовавшегося кислорода хватило, чтобы сжечь 1,9 л водорода (н.у.). Напишите уравнения реакций и рассчитайте состав смеси.

Составляем уравнения реакций:

Обозначим через х г массу карбоната натрия, а масса карбоната калия будет равна (10-х)г.

По уравнению (4) рассчитаем объем кислорода, образовавшегося в процессе реакции (3).

Для этого через х в уравнении обозначим объём кислорода и, исходя из объёма водорода, составим пропорцию и решим её относительно х:

х=0,95л (объём выделившегося кислорода).

Исходя из уравнения (3), рассчитаем объём углекислого газа, образовавшегося при обработке смеси карбонатов натрия и калия избытком соляной кислоты. Для этого составим пропорцию:

Через у л обозначим объём газа, выделившегося в процессе реакции (1), а через (1,9-у)л – объём газа, выделившегося в процессе реакции (2). Составим систему уравнений с двумя неизвестными:

Из уравнения (5) выражаем у через х и подставляем в уравнение (6):

Уравнение (7) решаем относительно х:

х=5,65г (масса карбоната натрия).

Масса карбоната калия находится как разность между массой смеси карбонатов натрия и калия и массой карбоната натрия:

10-5,65=4,35г (масса карбоната калия).

Ответ: массовая доля карбоната натрия равна 56,5%, массовая доля карбоната калия равна 43,5%.

Задачи для самостоятельного решения.

Смесь железа и цинка массой 12,1 г обработали избытком раствора серной кислоты. Для сжигания полученного водорода необходимо 2,24л кислорода (давление 135,6 кПа, температура – 364К). Найдите массовую долю железа в смеси.

Смесь метиловых эфиров уксусной кислоты и пропионовой кислоты массой 47,2г обработали 83,4мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 40% (плотность 1,2г/мл). Определите массовые доли эфиров ( в %) в смеси, если известно, что гидроксид натрия, оставшийся после гидролиза эфиров, может поглотить максимально 8,96л оксида углерода (IV).

Эти задачи можно решать и другими способами, но этот способ решения задач по химии способствует развитию логического мышления, даёт возможность показать взаимосвязь математики и химии, формирует умение составлять и применять алгоритмы последовательности действий при решении, дисциплинирует и направляет деятельность на правильное использование физических величин и корректное проведение математических расчётов.

Источник