ВЫЧИСЛЕНИЕ МАССЫ ОДНОГО ИЗ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКАЗАННОГО КОЛИЧЕСТВА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ
Задача 1. Вычислить массу раствора серной кислоты с массовой долей вещества 20%, необходимую для получения сульфата бария количеством 0,2 моля при взаимодействии её с избытком раствора хлорида бария.
Решение | |
w(H2SO4)=20% = 0,2 моль mр-ра(H2SO4) — ? | При взаимодействии раствора хлорида бария образуется сульфат бария BaSO4, который выпадает в виде белого кристаллического осадка. Этот осадок не растворим в воде и кислотах, поэтому указанная реакция является качественной на серную кислоту и её соли — сульфаты, а также на соли бария. |
Решение задачи основано на использовании уравнения реакции. Рассмотрим два способа решения задачи.
I способ. Используем при решении задачи величину v — количество вещества и уравнение химической реакции:
+ | BaCl2 | -> | BaSO4 | + | 2HCl2 | |
1 моль> |
| 1 моль |
| 1 моль |
| 2 моль |
M=98 г/моль |
|
|
| M=233 г/моль |
|
|
m=98 г |
|
|
| m=233 г |
|
|
Из уравнения химической реакции определим количество серной кислоты, необходимое для получения сульфата бария количеством 0,2 моль.
1 моль BaSO4 | требуется | 1 моль H2SO4 (из уравнения реакции) | |
для получения | 0,2 моль BaSO4 | требуется | X моль H2SO4 (из условия задачи) |
Из этой пропорции находим неизвестную величину:
x = 0,2 моль * 1 моль / 1 моль = 0,2 моль
То есть v(H2SO4) = 0,2 моль
Рассчитаем теперь массу серной кислоты количеством 0,2 моль.
m(H2SO4) = v(H2SO4) * M(H2SO4) = 0,2 моль * 98 г/моль = 19,6 г
m(H2SO4) = 19,6 г
Найденная величина представляет собой массу чистой серной кислоты. По условию задачи необходимо вычислить массу её раствора.
Используя выражение массовой доли w = mв-ва / mр-ра * 100%, определим массу раствора серной кислоты:
mр-ра(H2SO4) = m(H2SO4) * 100% / w(H2SO4) = 19,6 г * 100% / 20% = 98 г
Ответ: mр-ра(H2SO4) = 98 г .
II способ.
Расчеты по массе продукта реакции. Поэтому определим массу сульфата бария количеством 0,2 моль.
m(BaSO4) = v(BaSO4) * M(BaSO4) = 0,2 моль * 233 г/моль = 46,6 г
Итак, M(BaSO4) = 46,6 г
Используем уравнение химической реакции:
+ | BaCl2 | -> | BaSO4 | + | 2HCl2 | |
1 моль> |
| 1 моль |
| 1 моль |
| 2 моль |
M=98 г/моль |
|
|
| M=233 г/моль |
|
|
m=98 г |
|
|
| m=233 г |
|
|
Из уравнения химической реакции найдем массу серной кислоты, необходимую для получения 46,6 г сульфата бария, составив пропорцию.
233 г BaSO4 | требуется | 98 г H2SO4 (из уравнения реакции) | |
для получения | 46,6 г BaSO4 | требуется | X г H2SO4 (из расчетов) |
Отсюда:
x = 46,6 г * 98 г / 233 г = 19,6 г
Далее, как описано в решении I способом, определим массу раствора серной кислоты.
Используя выражение массовой доли w = mв-ва / mр-ра * 100%, определим массу раствора серной кислоты:
mр-ра(H2SO4) = m(H2SO4) * 100% / w(H2SO4) = 19,6 г * 100% / 20% = 98 г
Ответ: Для получения 0,2 молей BaSO4необходимо 98 г раствора H2SO4 с массовой долей 20%.
Задача 2. Определить массу железа, необходимую для получения сульфида железа массой 17,6 г.
Решение | |
m(FeS)=17,6 г | Сульфид железа FeS получается при взаимодействии железа Fe с серой S. Поэтому при решении решении задачи необходимо использовать уравнение химической реакции, происходящей между этими простыми веществами. |
Задачу можно решить двумя способами: либо с использованием значения массы продукта реакции, либо с использованием значения количества вещества, которое легко рассчитать, исходя из массы этого вещества.
I способ. Запишем уравнение химической реакции:
+ | S | -> | FeS | |
1 моль> |
| 1 моль |
| 1 моль |
M=56 г/моль |
| M=32 г/моль |
| M=88 г/моль |
m=56 г |
| m=32 г |
| m=88 г |
Уравнение реакции показывает, что при взаимодействии 1 моль железа, масса которого 56 г и 1 моль серы, масса которой 32 г, получается 1 моль сульфида железа, масса которого 88 г. То есть для получения сульфида железа массой 88 г требуется железо массой 56 г. Отсюда легко определить массу железа, необходимую для получения 17,6 г сульфида железа, составив пропорцию:
88 г FeS | необходимо | 56 г Fe | |
для получения | 17,6 г FeS | необходимо | X г Fe |
X = 17,6 * 56 / 88 = 11,2 (г); | m(Fe) = 11,2 г |
Ответ: для получения 17,6 г сульфида железа необходимо 11,2 г железа.
II способ. Определим, какое количество вещества составляет 17,6 г FeS:
V(FeS) = m(FeS) / M(FeS) = 17,6 г / 88 г/моль = 0,2 моль
+ | S | -> | FeS | |
1 моль> |
| 1 моль |
| 1 моль |
M=56 г/моль |
| M=32 г/моль |
| M=88 г/моль |
m=56 г |
| m=32 г |
| m=88 г |
Из уравнения химической реакции видно, что для получения 1 моль сульфида железа FeS необходимо 1 моль железа Fe.
Следовательно, для получения 0,2 моль FeS потребуется 0,2 моль Fe.
То есть, V(Fe) = 0,2 моль.
Зная количество железа, легко определить его массу: V(Fe) = m(Fe) / M(Fe), отсюда
m(Fe) = V(Fe) * M(Fe) = 0,2 моль * 56 г/моль = 11,2 г; m(Fe) = 11,2 г
Ответ: для получения 17,6 г сульфида железа необходимо 11,2 г железа.
Задача 3. Вычислить массу цинка, необходимую для получения хлорида цинка количеством 0,5 моль при взаимодействии его с избытком соляной кислоты.
Решение | |
V(ZnCl2)=0,5 моль | Из условия задачи следует, что хлорид цинка ZnCl2 получают из цинка и соляной кислоты. Поэтому задачу необходимо решать с использованием уравнения соответствующей реакции. |
I способ. Запишем уравнение химической реакции:
+ | 2HCl | -> | ZnCl2 | + | H2 | |
1 моль> |
| 2 моль |
| 1 моль |
| 1 моль |
M=65 г/моль |
|
|
| M=136 г/моль |
|
|
m=65 г |
|
|
| m=136 г |
|
|
Из уравнения химической реакции видно, что для получения хлорида цинка количеством 1 моль требуется цинк количеством 1 моль. Следовательно, для того чтобы получить 0,5 моль ZnCl2 необходимо столько же и цинка, то есть 0,5 моль.
Зная количество цинка, рассчитываем его массу: V(Zn) = m(Zn) / M(Zn), отсюда
m(Zn) = V(Zn) * M(Zn) = 0,5 моль * 65 г/моль = 32,5 г; m(Zn) = 32,5 г
Ответ: для получения 0,5 моль ZnCl2 необходимо 32,5 г цинка.
II способ. Запишем уравнение химической реакции:
+ | 2HCl | -> | ZnCl2 | + | H2 | |
1 моль> |
| 2 моль |
| 1 моль |
| 1 моль |
M=65 г/моль |
|
|
| M=136 г/моль |
|
|
m=65 г |
|
|
| m=136 г |
|
|
Определим вначале, какую массу составляет ZnCl2 количеством 0,5 моль.
V(ZnCl2) = m(ZnCl2) / M(ZnCl2), отсюда
m(ZnCl2) = V(ZnCl2) * M(ZnCl2) = 0,5 моль * 136 г/моль = 68 г;
m(ZnCl2) = 68 г
Из уравнения химической реакции следует, что для получения 136 г ZnCl2 надо взять 65 г Zn. Из пропорции рассчитаем массу цинка, необходимую для получения 68 г ZnCl2:
136 г ZnCl2 | необходимо | 65 г Zn | |
для получения | 68 г ZnCl2 | необходимо | X г Zn |
X = 68 * 65 / 136 = 32,5 (г); | m(Zn) = 32,5 г |
Ответ: для получения 0,5 моль ZnCl2 необходимо 32,5 г цинка.