Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты

Химические расчеты\

Химические расчеты

Химические расчеты

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Решение задач по математике

Простейшие химические расчеты. Основные понятия и законы химии Химическая символика Химический знак (символ химического элемента) применяется как сокращение для названия элемента. В качестве знака обычно берут одну или две буквы от латинского названия элементов. Си — медь (cuprum), Аи — золото (Aurum) и т. п. Система химических знаков была предложена в 1811 г. шведским ученым Я. Верцелиусом.

Химический знак обозначает: [Г) название элемента; [U один атом элемента; [з] 1 моль его атомов; |Т] атомный номер; [б] относительную атомную массу элемента. Химические расчеты Химическая формула — выражение состава вещества при помощи химических знаков. Из химической формулы можно узнать: (TJ название вещества; (2] одну его молекулу; [3) один моль вещества; (Т) качественный состав вещества; [б] сколько моль атомов каждого элемента содержит один моль вещества.

Характеризуя соотношение между массовыми количествами элементов, входящих в состав вещества, формула дает возможность расчета массы каждого элемента в соединении и его массовую долю. Пример 1 Рассчитайте массовую долю водорода в аммиаке. Дано: М(N) =14 г/моль М( Н) = 1 г/моль Найти: ш(Н) Решение: 1) Определяем хмолярную массу NH3: M(NH3) =14 + 1- 3 = 17 г/моль. 2) Определяем массу аммиака в количестве вещества 1 моль: m(NH3) = 1 моль 17 г/моль = 17 г. 3)

Из формулы аммиака следует, что количество вещества атомарного водорода в 3 раза больше количества вещества NH3: v(H) - 3v(NH3), v(H) = 3-1 = 3 моль. 4) Рассчитываем массу водорода: т = v М; т(Н) = 3 1 = 3 г. 5) Находим массовую долю водорода в аммиаке: ц;(Н) = — = 0,176 или 17,6%. 17 Ответ: w(H) = 17,6 %. КГ Пример 2 Рассчитайте массу фосфора, которую можно получить из 620 кг ортофосфата кальция. Дано: m(Ca3(P04)2) = 620 кг Найти: т( Р Решение: 1) Определяем молярную массу Са3 (Р04)2: М(Са3 (Р04)2) = 40 3 + 31 2 + 16 8 = 310 г/моль.

2) Рассчитываем количество вещества ортофосфа та кальция: = 2 03 моль. 3) Из формулы ортофосфата кальция следует, что количество вещества атомарного фосфора в 2 раза больше количества вещества Са3(Р04)2: v(P) = 2v(Ca3(P04)2), v(P) = 2 2 103 - 4 103 моль. 4) Находим массу фосфора; т(Р) — 4 103 31 = 124 кг. Ответ: т(Р) = 124кг. Различают простейшие и истинные (молекулярные) формулы. Простейшая формула выражает наименьшее отношение между числами атомов элементов, входящих в молекулу. Истинная формула показывает действительное число атомов в молекуле, отвечающее наименьшему соотношению.

Для установления истинной формулы нужно знать не только массовый состав вещества, но и его молекулярную массу. w(С) = 75 % Найти: Решение: 1) Выбираем массу неизвестного соединения за 100 г. Тогда массы элементов Н и С равны: Э Пример 3 Выведите формулу соединения, содержащего 25 % водорода и 75 % углерода. /п(Н) = 100-0,25 = 25 г, m(C) = 100 • 0,75 = 75 г. 2) Определяем количества веществ атомарных элементов Н и С: 25 75 v(H) = —- = 25 моль, v(C) = —— = 6,25 моль. 1 А/ 3) Составляем количественное отношение веществ: v(H): v(C) — 25 : 6,25. 4)

Делим правую часть пропорции на меньшее число (6,25) и получаем соотношение атомов в формуле неизвестного соединения: *(С): у(Н) =1:4. Простейшая формула соединения — СН4. Ответ: СН4. Пример 4 При полном сгорании 2,66 г некоторого вещества образовалось 1,54 г оксида углерода (IV) и 4,48 г оксида серы (IV). Плотность пара этого вещества по воздуху равна 2,62. Выведите истинную формулу этого вещества. Дано: m(C02) = 1,54 г m(S02) = 4,48 г Найти: истинную формулу вещества

Решение: 1) Рассчитываем количества веществ оксида углерода (IV) и оксида серы (IV): 1,54 v(C02) = —-— = 0,035 моль, 44 4,48 v(S02) ~ —ГТ~ = 0,07 моль. 64 2) Определяем количества веществ атомарных углерода и серы: v(C) = v(C02) - 0,035 моль, v(S) = v(S02) = 0,07 моль. 3) Находим массы углерода и серы: /72(C) = 0,035-12 «0,42 г, m(S) = 0,07 32 « 2,24 г.

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Практические приемы расчета на сдвиг и смятие. Расчет болтовых соединений
Алгоритм Флери построения эйлерова цикла
Примеры решения
Каркас это несущая конструкция здания. Вертикальные и горизонтальные нагрузки

Суммарная масса этих элементов составляет 2,66 г и равна массе сжигаемого вещества. Следовательно, оно состоит только из углерода и серы. 4) Находим простейшую формулу вещества: v(C): v(S) - 0,035 : 0,07 - 1:2. Простейшая формула — CS2. 5) Определяем молярную массу CS2: M(CS2) = 12 + 32 2 = 76 г/моль. 6) Рассчитываем истинную формулу вещества: Af = 29 1> = 29 2,62 - 76 г/моль. ИСТ. ВОЭД. * ' Таким образом, истинная формула вещества совпадает с простейшей. Ответ: Л/ист - 76 г/моль.

Пример 5 Выведите истинную формулу органического соединения, содержащего 40,03 % С, 6,67 % Н и 53,30 % О. Молярная масса данного соединения равна 180 г/моль. Дано: и>(С) = 40,03 % ш(Н) — 6,67 % ш(0) = 53,30% т(СхНу02) = 180 г/моль Найти: схяуог Решение: 1) Обозначим число атомов углерода через х, число атомов водорода — у, число атомов кислорода — г. 2) Делим процентное содержание элементов соответственно на величины их относительных атомных масс и находим соотношения между атомами в молекуле данного соединения: 40,03 6,67 53,30 х:у: z = 3,33: 6,67: 3,33. 3) Приводим найденные величины к целочисленным значениям: х : у : г = 1: 2 :1.

Простейшая формула органического соединения будет СН20. Молярная масса составляет: (12 + 2 + 16)-30 г/моль. Молярная масса простейшей формулы в 6 раз 180:30 = 6 меньше молярной массы истинной формулы этого соединения. Поэтому для вывода истинной формулы органического соединения надо число атомов умножить на 6.

Тогда получим С6Н1206. Ответ: СбН12Об. Пример 6 Установите формулу кристаллогидрата хлорида кальция, если при прокаливании 6,57 г его выделилось 3,24 г сконденсировавшейся воды. Дано: /л(СаС12 *Н20) = 6,57 г m(H20) = 3,24 г Найти: формулу кристаллогидрата Решение: 1) Рассчитаем массу безводной соли СаС12, содержащейся в кристаллогидрате: т(СаС12) - 6,57 - 3,2 = 3,33 г. 2) Определяем количества веществ СаС12и Н20: 3 33 v(CaCL) - —--- 0,03 моль, 111 3,24 v(H90) --- 0,18 моль. 2 18 3)

Находим формулу кристаллогидрата: v(CaCl2): v(H20) = 0,03 : 0,18 = 1:6. Формула кристаллогидрата — СаС12 6H20. Ответ: СаС12 6Н20. Химическое уравнение — это изображение химической реакции при помощи химических знаков и формул. Уравнение характеризует как качественную сторону реакции (какие вещества вступили в химическую реакцию и какие получились в ходе ее), так и количественную (каковы количественные соотношения между массами или объемами для газов исходных веществ и продуктов реакции).

Отражение уравнениями количественной стороны химических процессов позволяет производить на их основе различные расчеты: нахождение массы или объема исходных веществ для получения заданного количества продуктов реакции, массы или объема новых веществ, которые можно получить из данного количества исходных веществ, и т. п. Пример 7 Какую массу алюминия необходимо взять для восстановления железа из 464 г железной окалины? Дано: m(Fe304) = 464 г Найти: т(А1)

Решение: 1) Записываем уравнение реакции и указываем количественные отношения необходимых веществ: 8А1 + 3Fe304 - 9Fe + 4А1203. 8 моль 3 моль 2) Определяем молярную массу Fe304: M(Fe304) - 56 3 + 16 4 = 232 г/моль. 3) Рассчитываем количество вещества железной окалины (Fe304): 464 v(Fe304) - —— = 2 моль. С помощью уравнения химической реакции можно рассчитать, какое вещество и в каком количестве взято в избытке (или недостатке) при взаимодействии заданных количеств реагирующих веществ. Пример 9 К раствору, содержащему 37,6 г азотнокислой меди, прибавили железных опилок массой 5,6 г.

Рассчитайте, останется ли в растворе нитрат меди после окончания химической реакции.

Дано: /n(Cu(N03)3) = 37,6 г m(Fe) — 5,6 г Найти: останется ли в растворе нитрат меди Решение: 1) Записываем уравнение реакции: Cu(N03)2 + Fe = Fe(N03)2 + Си. 2) Находим молярную массу Cu(N03)2: M(Cu(N03)2) = 64 + 14 2 + 16 • 6 - 188 г/моль. 3) Определяем количества веществ Cu(N03)2 и Fe: 37,6 v(Cu(N03)2) = -щ- = 0,2 моль, v(Fe) = - ' =0,1 моль. 56 4) Рассчитываем количество вещества Си (N03)2 согласно уравнению реакции по пропорции: 1 моль Cu(N03)2 — 1 моль Fe v моль Cu(N03)2 — 0,1 моль Fe v(Cu(N03)2) = 0,1 моль.

Сравнивая исходное количество Cu(N03)2 и требуемое для реакции, делаем заключение, что количество Cu(N03)2 взято в избытке. Расчет количества реагирующих веществ и продуктов реакции необходимо проводить по количеству вещества, взятого в недостатке. В нашем случае — по Fe. Рассчитываем количество вещества и массу Cu(N03)2 в растворе после реакции: v(Cu(N03)2) = 0,2 - 0,1 = 0,1 моль, m(Cu(N03)2) = 0,1 188 = 18,8 г. Ответ: m(Cu(N03)2) = 18,8 г.

По химическому уравнению можно производить расчеты и в том случае, когда исходное вещество содержит некоторое заданное количество примесей. Пример 10 Вычислите, какое количество нитрита натрия образуется при прокаливании 1 кг чилийской селитры, содержащей 85 % NaN03. Дано: /п(селитры) = 1 кг to(NaN03) = 85 % Найти: m(NaN02) Решение: 1) Записываем уравнение реакции: 2NaN03 = 2NaN02 + 02|. 2) Определяем массу NaN03: т(селитры) to(NaN03) m(NaNOo) = 37 100 % 1 103- 85 % m(NaN03) = = 850 г. v(NaN03) = = 10 моль. 3) Определяем количество вещества NaN03: 850 85 4)

Рассчитываем количество вещества NaN02 со гласно уравнению реакции по пропорции: 2 моль NaN03 — 2 моль NaN02 10 моль NaNO. — v моль NaNO., Находим массу NaN02: m(NaN02) = 10 69 = 690 г. Ответ: m(NaN02) = 690 г. На основе уравнения химической реакции (или химической формулы) производится решение задач на выход продукта. Пример 11 Песок массой 2 кг сплавили с избытком гидрокси-да калия, получив в результате реакции силикат калия массой 3,82 кг.

Определите выход продукта реакции, если массовая доля оксида кремния (IV) в песке равна 90 %. Дано: т(песка) = 2 кг 0)(Si02) = 90 % m(K2Si03) = 3,82 кг Найти: 4(K2Si03) Решение: 1) Записываем уравнение реакции: Si02 + 2КОН = K2Si03 + Н20. 2) Определяем массу Si02: т(песка) 90 % 2>" шГ%-2 90 % т(8Ю^)=-тшг=1'8кг- 3) Определяем количество вещества Si02: 1,8-103 v(Si02) --—— = 30 моль. Ё-Ll 4) Рассчитываем количество вещества K2Si03 согласно уравнению реакции по пропорции: 1 моль Si02 — 1 моль K2Si03 30 моль Si02 — v моль K2Si03 v(K2Si03) = 30 моль. 5)

Находим массу K2Si03, которая должна образоваться в соответствии с теоретическим расчетом: m(K2Si03) - 30 154 - 4620 г или 4,62 кг. 6) Рассчитываем выход продукта реакции: 3,82 100 % ллгтл/ Л—Щ—-82.7%. Ответ: Ti(K2Si03) - 82,7 % . Задачи для самостоятельного решения 1. Вычислите массовую долю каждого из элементов в следующих соединениях хрома: a) Fe(Cr02)2; б) Cr2(S04)3; в) (NH4)2Cr04. 2. Вычислите массу меди, содержащейся в 444 г основного карбоната меди. Ответ: 256 г. 3.

Вычислите массу железа, которую можно получить из 320 г красного железняка. Ответ: 224 г. 4. В каком количестве моль нитрата свинца содержится в: а) 414 г свинца; б) 560 г азота; в) 768 г кислорода. Ответ: а) 2 моль; б) 20 моль; в) 8 моль. 5. Вычислите массу фосфора, которую можно получить из 1 т фосфорита, содержащего 31 % ортофосфата кальция. Ответ: 62 кг. 6. Неочищенная глауберова соль содержит 94 % кристаллогидрата. Вычислите массу безводного сульфата натрия, которую можно получить из 6,85 т этого сырья. Ответ: 2,84 т. 7.

Выведите простейшую формулу соединения, содержащего 44,89% калия, 18,37% серы и 36,74% кислорода. Ответ: K2S04. 8. Минерал медный блеск содержит 79,87% меди и 20,13 % серы. Найдите формулу минерала. Ответ: Cu2S. 9. Кальций или магний, сгорая в атмосфере азота, образуют соединения, содержащие соответственно 18,92 % и 27,75 % азота. Найдите формулы этих соединений. Ответ: Ca3N2; Mg3N2. 10. Углеводород содержит 85,72 % углерода и 14,28 % водорода.

Найдите его формулу и определите

к какому гомологическому ряду он относится. Ответ: С2Н4. 11. Молярная масса соединения равна 98 г/моль. Определите формулу этого соединения, содержащего 3,03 % Н, 31,62% Р и 65,35% О. Ответ: Н3Р04. 12. При сжигании органического вещества, состоящего из углерода, водорода и серы, получено 2,64 г оксида углерода (IV), 1,62 г воды и 1,92 г оксида серы (IV).

Найдите формулу этого вещества. Ответ: C2H6S. 13. Установите истинную формулу органического вещества, если при сжигании 2,4 г его было получено 5,28 г оксида углерода (IV) и 2,86 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 30. Ответ: С3Н80. 14. Установите формулу одного из кристаллогидратов сернокислого натрия, если при его обезвоживании потеря массы составляет 20,22 % от массы кристаллогидрата. Ответ: Na2S04 2Н20. 15. 0,327 г цинка растворили в серной кислоте и из полученного раствора выкристаллизовали 1,438 г кристаллогидрата соли цинка. Установите формулу кристаллогидрата.

Ответ: ZnS04 7Н20. 16. При восстановлении оксида вольфрама (VI) водородом образовалось 27 г воды. Какая масса вольфрама может быть при этом получена? Ответ: 92 г. 17. Железную пластинку погрузили в раствор сульфата меди. Через некоторое время масса пластинки увеличилась на 1г. Какая масса меди осадилась на пластинке? Ответ: 8 г. 18. Определите, какое вещество и в каком количестве останется в избытке в результате реакции между 4 г оксида магния и 10 г серной кислоты. Ответ: 0,20 г H2S04.

19. Какой объем углекислого газа потребуется для превращения 50 г карбоната кальция в гидрокарбонат? Ответ: 11,2л С02. 20. Какого состава и в каком количестве образуется соль, полученная при взаимодействии раствора, содержащего 9 г едкого натра с углекислым газом, образовавшимся при сжигании 2,24 л метана? Ответ: 11,9 г Na2C03.

21. При разложении 44,4 г малахита получено 4,44 л оксида углерода (IV) (н. у.). Определите массовую долю (%) примесей в малахите. Ответ: 0,9%. 22. При обработке смеси магния и оксида магния массой 5 г хлороводородной кислотой выделилось 4 л (н. у.) водорода. Рассчитайте массовую долю магния в смеси. Ответ: 85,7%. 23. Какой объем аммиака (н. у.) будет получен при нагревании смеси 5,35 г хлорида аммония с 10 г гидро-ксида кальция? Ответ: 2,24 л. 24.

Какая масса кремния, содержащая 8 % примесей, вступила в реакцию с раствором едкого натра, если при этом выделилось 5,6 л водорода (н. у.)? Ответ: 3,8 г. 25. Из природного фосфорита массой 310 кг получили фосфорную кислоту массой 195 кг. Вычислите массовую долю Са3(Р04)2 в природном фосфорите. Ответ: 99,5%.