Вычисление по химическим уравнениям. Расчёты, связанные с протеканием химических реакций

Задача 121.
Смешано 7,3г НСI с 4,0г NH 3 . Сколько граммов NH 4 С1 образуется? Найти массу оставшегося после реакции газа.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

Молекулярные массы HCl, NH 3 и NH 4 Cl соответственно равны 36,453, 17 и 53,453. Следовательно, их мольные массы составляют 36,453; 17; 53,453г/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль HCl реагирует с 1 моль NH 3 , образуя 1 моль NH4Cl. Находим, какое вещество взято в недостатке:

В недостатке взято 0,2 моля HCl, значит, расчёт массы, образовавшейся соли NH 4 Cl, производим по количеству соляной кислоты:

m(NH 4 Cl) = 0,2 . 53,453 = 10,69г.

Затем рассчитаем массу NH3, вступившего в реакцию с HCl:

m(NH 3) = 0,2. 17 = 3,4г.

Ответ: 10,69г NH 4 Cl; 3,4г NH 3 .

Задача 122.
Какой объем воздуха потребуется для сжигания 1м 3 газа, имеющего следующий состав по объему: 50% Н 2 , 35% СН 4 , 8% СО, 2% С 2 Н 4 и 5% негорючих примесей. Объемное содержание кислорода в воздухе равно 21%.
Решение:
Рассчитаем объём кислорода, необходимый для сжигания газов.

а) Уравнение реакции сгорания водорода:

2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О

Находим объём водорода, содержащегося в 1м 3 газа из пропорции:

Согласно уравнению реакции на сжигание 2 молей Н 2 расходуется 1 моль О 2 т. е. на сжигание 44,8л водорода требуется 22,4л кислорода.

б) Уравнение реакции сгорания метана:

СН 4 + О 2 = СО 2 + 2Н 2 О

Находим объём метана, содержащегося в 1м 3 газа из пропорции:

Согласно уравнению реакции на сжигание 1 моль СН 4 расходуется 2 моля О 2 т. е. на сжигание 22,4л метана требуется 44,8л кислорода.

Находим объём расходуемого кислорода из пропорции:

в) Уравнение реакции горения угарного газа:

2CO + O 2 = 2CO 2

Находим объём угарного газа, содержащегося в 1м 3 газа из пропорции:

Согласно уравнению реакции на сжигание 2 молей СО расходуется 1 моль О 2 т. е. на сжигание 44,8л угарного газа требуется 22,4л кислорода.

Находим объём расходуемого кислорода из пропорции:

г) Уравнение реакции горения этилена:

C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O

Согласно уравнению реакции на сжигание 1 моль С 2 Н 4 расходуется 3 моль О 2 , т.е. затрачивается в три раз больший объём кислорода, чем этилена.

Кислорода для сжигания этилена требуется в три раза больше по объёму, чем этилена, а именно 60л (20 . 3 = 60).

Теперь находим общий объём кислорода, затраченный на сжигание 1м 3 газа:

V(O 2) = 250 + 700 + 40 + 60 = 1050 л.

Рассчитаем объём воздуха, содержащий 1050 л кислорода из пропорции

Ответ: 5м 3

Задача 123.
При пропускании водяного пара над раскаленным углем получается водяной газ, состоящий из равных объемов СО и Н 2 . Какой объем водяного газа (условия нормальные) может быть получен из 3,0 кг угля?
Решение:

C(к) + H 2 О(г) = СО(г) + Н 2 (г)

Согласно уравнению реакции из одного моля угля и одного моля воды образуется «водяной газ», состоящий из одного моля угарного газа и одного моля водорода. Мольная масса углерода равна 12 кг/кмоль; 1 кмолоь «водяного газа» занимает объём 44,8м 3 .

Рассчитаем объём водяного газа, образуемого из 3кг угля из пропорции:

Ответ: 11,2м 3 .

Задача 124.
Карбонат кальция разлагается при нагревании на СаО и СО 2 . Какая масса природного известняка, содержащего 90% (масс.) СаСО 3 , потребуется для получения 7,0т негашеной извести?
Решение:
Уравнение протекающей реакции:

СаСO 3 CaO + CO 2

Молекулярные массы СаСО 3 и СаО соответственно равны 100 и 56, следовательно, их мольные массы составляют 100 и 56г/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль СаСО 3 образует 1 моль СаО. Находим теоретический выход негашёной извести из пропорции:

Находим массу природного известняка из пропорции:

Ответ: 13,9т.

Задача 125.
К раствору, содержащему 6,8г АIСl 3 , прилили раствор, содержащий 5,0г КОН. Найти массу образовавшегося осадка.
Решение:
Уравнение протекающей реакции:

АIСl 3 + 3КОН = Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 O

Мольные массы АlCl 3 , KOH и Al(OH)3 соответственно равны 133,34; 56 и 78 г/моль. Рассчитаем количество реагирующих веществ по формуле:

Где n
Отсюда

Согласно уравнению реакции 1 моль AlCl 3 реагирует с 3 моль КОН с образованием 1 моль Al(OH) 3 , т.е. КОН должно 0,15 моль (0,05 . 3 = 0,15), чем взято по условию задачи (0,09 моль). Таким образом, КОН взят в недостатке, поэтому расчёт массы Al(OH) 3 проводим по КОН, получим:

Ответ: 2,3г

Задача 126.
Через раствор, содержащий 7,4г гидроксида кальция, пропустили 3,36л диоксида углерода, взятого при нормальных условиях. Найти массу вещества, образовавшегося в результате реакции.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O

Молекулярные массы Са(ОН)2 и СаСО 3 соответственно равны 74 и 100, следовательно, их мольные массы составляют 74 и 100г/моль. Согласно уравнению реакции из 1 моль Са(ОН) 2 и 1 моль СО 2 образуется 1 моль СаСО 3 . Рассчитаем количество реагирующих веществ по формуле

Где n - количество вещества, моль; m(B) – масса вещества, г; M(B) – мольная масса, г/моль.

Следовательно, СО 2 взят в избытке и поэтому расчёт массы образовавшегося СаСО 3 будем проводить по Са(ОН) 2 .

m(CaCO 3) = n(CaCO 3) . M(CaCO 3) = 0,1 . 100 = 10г.

Ответ: 10г

3Сu + 8HNO 3 = 3Cu(NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

Мольные массы Cu и Cu(NO 3) 2 соответственно равны 63,55 и 187,55г/моль. Согласно уравнению реакции из 3 моль Cu образуется 3 моль Cu(NO 3) 2 . Рассчитаем массу Cu(NO 3) 2 , образующуюся при растворении 10г меди в азотной кислоте:

Находим мольную массу кристаллогидрата нитрата меди:

M[(Cu(NO 3) 2) . 3H2O] = 187,55 + (3 . 18) = 214,55г/моль.

Рассчитаем массу образовавшегося кристаллогидрата меди:

Ответ : 38г

Задача 128.
При обработке раствором гидроксида натрия 3,90г смеси алюминия с его оксидом выделялось 840 мл газа, измеренного при нормальных условиях. Определить процентный состав (по массе) исходной смеси.
Решение:
Уравнения протекающих реакций:

Следовательно, водород образуется при растворении алюминия в растворе щёлочи Согласно уравнению реакции из 2 моль Al (2 . 27 = 54г) образуется 3 моль Н 2 или 67,2л (3 . 22,4 = 67,2). Рассчитаем массу алюминия в смеси из пропорции:

Теперь находим процентное содержание алюминия в смеси по формуле:

Где(B) - массовая доля вещества (В) в процентах, %; m(B) - масса вещества (В) в смеси, г; m(смеси) - масса смеси веществ, г.

Ответ: 17,3%.

Задача 129.
5,10г порошка частично окисленного магния обработали соляной кислотой. При этом выделилось 3,74л Н 2 , измеренного при нормальных условиях. Сколько процентов магния (по массе) содержалось в образце?
Решение:
Уравнение протекающей реакции:

Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2

Мольная масса Mg равна 24,312г/моль, мольный объём газа равен 22,4л/моль. Согласно уравнению реакции 1 моль магния выделяет 1 моль водорода. Рассчитаем массу магния, которая растворилась в кислоте из пропорции:

Процентный состав магния в образце определяем из пропорции:

Часть 1

2. Рассмотрим пример.
Рассчитайте массу серной кислоты, которая взаимодействует с 5,6 г гидроксида калия. В результате реакции образуется сульфат калия и вода.

Часть II

1. Заполните пропуски, проанализировав уравнение реакции.

2. Рассчитайте массу магния, который может сгореть в кислороде объёмом 33,6 л (н. у.). Схема химической реакции:

3. В реакцию вступили 13 г цинка и соляная кислота. В результате реакции образовались водород и хлорид цинка. Определите объём (н. у.) и число молекул водорода.

4. Навеска 1,12 г железа полностью «растворилась» в растворе сульфата меди (II). Вычислите массу образовавшегося осадка меди. Какое количество вещества сульфата железа (II) получилось при этом?

5. Вычислите массу гидроксида меди (II), который образуется при взаимодействии 200 г 20%-го раствора гидроксида натрия и избытка раствора сульфата меди (II). В результате реакции образуется также сульфат натрия.

6. Определите объём азота N2, необходимого для взаимодействия с кислородом, если в результате реакции получается 250 мл оксида азота (II).

7. Какой объём воздуха потребуется для взаимодействия 17,5 г лития, содержащего 20% примесей? В результате реакции получается оксид лития.

8. Придумайте задачу, при решении которой необходимо использовать следующую схему реакции:

Запишите условие задачи и решите её.
При взаимодействии 2 моль серной кислоты с нитратом свинца, образовался осадок, найти его массу.

Конспект урока «Расчёты по химическим уравнениям»

1. Проверка домашнего задания

В качестве домашнего задания вам было предложено расставить коэффициенты в уравнениях реакций. Можно посмотреть на перемене выполненную работу. Ошибки наверняка будут. Все ли получилось, есть ли у кого-то вопросы? Пусть расскажут о проведённом домашнем опыте.

2. Объявление темы и актуализация знаний

Тема сегодняшнего урока – расчеты по химическим уравнениям. Для начала, давайте вспомним все то, что сегодня нам может пригодиться. С химическими уравнениями мы уже сталкивались на прошлой лабораторной работе, в домашнем задании, еще раньше – в теме бинарные соединения. Давайте вспомним определение уравнения химической реакции.

(это условная запись химической реакции с помощью химических формул и коэффициентов.)

Замечательно.

При производстве каких-либо соединений нужно знать, сколько взять исходных веществ для получения требуемой массы продукта реакции. Для этого составляют уравнение протекающей химической реакции, а при расчётах масс учитывают молярные массы веществ, а при расчётах объёмов газов учитывают величину молярного объёма газов.

Кто помнит значение молярного объема газов при нормальных условиях? (22,4 л/моль)

И что это за нормальные условия? (давление 101,3 кПа и температура 0 о С)

То есть при данных условиях 1 моль ЛЮБОГО газа занимает объем 22,4 л.

Собственно, для того, чтобы решать задачи, нам необходимо вспомнить несколько величин:

Молярная масса – М (г/моль)

Количество вещества – n (моль)

Объём – V (л)

Лучше так: вы помните, что молярная масса численно равна относительной атомной массе или относительной молекулярной массе вещества. Для этого нужно использовать таблицу Менделеева, где в нижней части каждой «ячейки» указана относительная атомная масса. Не забывая правила округления, целое значение этой массы мы и используем в расчётах.

Химия – наука очень четкая, логичная и последовательная, потому удобно будет для решения задач использовать АЛГОРИТМ, который приведен в учебнике. Это универсальная последовательность действий, которая используется для решения любой задачи данного типа.

Откройте, пожалуйста, учебник и давайте все вместе ознакомимся с алгоритмом.

(тут мы все дружно открываем учебники, кто-то один, возможно, я, читает алгоритм, остальные – следят, чтобы понимать, что им сейчас предстоит делать)

Звучит объемно, но, надеюсь, не слишком непонятно. Попробуем разобраться на примере.

Задача 1. Для получения водорода алюминий растворяют в серной кислоте: 2Al + 3H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3H 2 (Первый пункт нашего алгоритма). Для реакции взяли 10,8 г алюминия. Вычислите массу затраченной серной кислоты.

Вот и все решение задачи. Есть вопросы? Давайте проговорим ход решения еще разок:

Составили уравнение

Над веществами подписали то, что ЗНАЕМ и то, что ХОТИМ НАЙТИ

Под формулами записали молярную массу, количество вещества и стехиометрическую массу вещества (лучше указать «массу по таблице Менделеева»)

Составили пропорцию

Решили пропорцию

Записали ответ

Решим похожую задачу, но уже с газообразными веществами (здесь мы будем использовать не молярную массу вещества, а что?...молярный объем)

Задача 2. 25 граммов цинка растворяют в соляной кислоте, в ходе химической реакции выделяется газ – водород. Рассчитайте объем выделяющегося водорода.

Проверим, как вы усвоили материал. Используя все тот же алгоритм, решите задачу:

НЕ ФАКТ, ЧТО ВЫ УСПЕЕТЕ:

При реакции с углем оксидов Fe2O3 (первый вариант) и SnO2 (второй вариант) получили по 20 г Fe и Sn. Сколько граммов каждого оксида было взято?

Обратите внимание, что сейчас мы рассчитываем массу исходных веществ, а не продуктов реакции)

(пусть каждый решит в тетради и выборочно попрошу показать решение, уравнение запишем все вместе на доске, а прорешать каждый попробует сам)

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO m(Fe2O3)= 160*20/2*56= 28,5 г

SnO2+C=Sn+CO2 m(SnO2)= 20*151/119= 25,38 г

Домашнее задание: изучить материал учебника с. 146-150, решить задачу

Какую массу оксида кальция и какой объём углекислого газа (н.у.)

можно получить при разложении карбоната кальция массой 250 г? НУЖНО ДАТЬ ШКОЛЬНИКАМ ГОТОВОЕ УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ ЭТОЙ ЗАДАЧИ

Внимательно изучите алгоритмы и запишите в тетрадь, решите самостоятельно предложенные задачи

I. Используя алгоритм, решите самостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите количество вещества оксида алюминия, образовавшегося в результате взаимодействия алюминия количеством вещества 0,27 моль с достаточным количеством кислорода (4 Al +3 O 2 =2 Al 2 O 3).

2. Вычислите количество вещества оксида натрия, образовавшегося в результате взаимодействия натрия количеством вещества 2,3 моль с достаточным количеством кислорода (4 Na + O 2 =2 Na 2 O ).

Алгоритм №1

Вычисление количества вещества по известному количеству вещества, участвующего в реакции.

Пример. Вычислите количество вещества кислорода, выделившегося в результате разложения воды количеством вещества 6 моль.

II. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите массу серы, необходимую для получения оксида серы ( S + O 2 = SO 2).

2. Вычислите массу лития, необходимого для получения хлорида лития количеством вещества 0,6 моль (2 Li + Cl 2 =2 LiCl ).

Алгоритм №2

Вычисление массы вещества по известному количеству другого вещества, участвующего в реакции.

Пример: Вычислите массу алюминия, необходимого для получения оксида алюминия количеством вещества 8 моль.

III. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натриемвступает серамассой 12,8 г (2 Na + S = Na 2 S ).

2. Вычислите количество веществаобразующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди ( II ) массой 64 г ( CuO + H 2 = Cu + H 2 O ).

Внимательно изучите алгоритм и запишите в тетрадь

Алгоритм №3

Вычисление количества вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.

Пример. Вычислите количество вещества оксида меди (I ), если в реакцию с кислородом вступает медь массой 19,2г.

Внимательно изучите алгоритм и запишите в тетрадь

IV. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите массу кислорода, необходимую для реакции с железом массой 112 г

(3 Fe + 4 O 2 = Fe 3 O 4).

Алгоритм №4

Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции

Пример. Вычислите массу кислорода, необходимую для сгорания фосфора, массой 0,31г.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Вычислите количество вещества оксида алюминия, образовавшегося в результате взаимодействия алюминия количеством вещества 0,27 моль с достаточным количеством кислорода (4 Al +3 O 2 =2 Al 2 O 3).

2. Вычислите количество вещества оксида натрия, образовавшегося в результате взаимодействия натрия количеством вещества 2,3 моль с достаточным количеством кислорода (4 Na + O 2 =2 Na 2 O ).

3. Вычислите массу серы, необходимую для получения оксида серы ( IV ) количеством вещества 4 моль ( S + O 2 = SO 2).

4. Вычислите массу лития, необходимого для получения хлорида лития количеством вещества 0,6 моль (2 Li + Cl 2 =2 LiCl ).

5. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натрием вступает сера массой 12,8 г (2 Na + S = Na 2 S ).

6. Вычислите количество вещества образующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди ( II ) массой 64 г ( CuO + H 2 =

С помощью стехиометрических коэффициентов схема химической реакции переходит в ее уравнение, которое в явном виде отражает закон сохранения количества атомов каждого вида при переходе от исходных веществ (реагентов) к продуктам реакции.

Стехиометрические коэффициенты позволяют установить связь между количествами участвующих в реакции веществ на основе следующего правила:

коэффициенты в химическом уравнении задают молярные пропорции (отношения), в которых вступают в реакцию исходные вещества (реагенты) и образуются продукты реакции.

Рассмотрим в качестве примера реакцию синтеза аммиака:

3H 2 + N 2 = 2NH 3 ,

для которой согласно приведенному правилу можно записать

где индексы «пр.» и «обр.» соответствуют количествам прореагировавших и образовавшихся веществ. Последнее соотношение можно представить в ином виде:

а) для веществ H 2 и N 2:

или в другой форме
;

б) для веществ H 2 и NH 3:
или
;

в) для веществ N 2 и NH 3:
или
.

Легко видеть, что все пропорции можно объединить и записать в виде:

=
.

Последнее равенство является основным расчетным уравнением , связывающим количества прореагировавших веществ и образовавшихся продуктов реакции. При необходимости в это уравнение можно из условия задачи ввести массы и объемы участников реакции, используя обычные соотношения.

Например, для реакции

4FeS 2 (т) + 11О 2 = 2Fe 2 O 3 (т) + 8SO 2 (г)

основное расчетное уравнение имеет вид:

и если в него ввести обычно задаваемые в задачах для твердых веществ их массы, а для газов – объемы, то оно примет следующую форму:

Методика вычислений с использованием основного расчетного уравнения химической реакции включает в себя несколько общих моментов:

1) Прежде всего определяют опорное вещество, по количеству которого проводят весь последующий расчет. В условии задачи для него задана или масса, или объем, или концентрация, которые, в свою очередь, позволяют вычислить число молей опорного вещества. Как правило, это не составляет большого труда, а исключение относится к так называемым задачам на избыток и недостаток, когдаопорное вещество нужно выбрать издвух исходных. Дело в том, что при приготовлении реакционной смеси исходные вещества можно смешивать в любых пропорциях, но реагировать друг с другом они будут всегда в строго определенных пропорциях, которые устанавливают для них стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции. В этих условиях вполне возможна ситуация, когда одно из исходных веществ прореагирует полностью, а часть другого останется не прореагировавшей и тогда говорят, что первое вещество взято в недостатке по отношению ко второму и, наоборот, второе вещество находится в избытке по отношению к первому. В данном случае в качестве опорного вещества следует выбрать исходное вещество, взятое в недостатке, поскольку именно его количество будет определять как окончание реакции, так и количества образующихся продуктов.

Как определить опорное вещество, если в задаче указаны данные (массы, объемы и др.) для обоих исходных веществ? Пусть в реакцию вступают два вещества А и В

аА + вВ → продукты реакции,

а исходные количества этих веществ  0 (А) и  0 (В) можно вычислить из условия задачи.

Для ответа на поставленный вопрос нужно сравнить два числа
, где возможны три варианта:

I вар.
, тогда исходная реакционная смесь называется стехиометрической и в качестве опорного вещества может быть выбрано любое из них – А или В;

II вар.
, тогда вещество А взято в избытке и опорным будет вещество В;

III вар.
, тогда вещество В будет в избытке и опорным является вещество А.

Окончание необратимых химических реакций в первом варианте происходит в момент одновременного исчезновения обоих исходных веществ, а в двух других – в момент исчезновения вещества, взятого в недостатке, причем в конечной смеси веществ, наряду с продуктами реакции, будет присутствовать не прореагировавший остаток вещества, взятого в избытке.

2) Из основного расчетного уравнения вытекает простое правило определения числа молей вступивших в реакцию исходных веществ и образовавшихся продуктов по числу молей опорного вещества:

для определения числа молей прореагировавшего или образовавшегося в реакции вещества необходимо число молей опорного вещества разделить на его стехиометрический коэффициент и этот результат умножить на стехиометрический коэффициент определяемого вещества.

Для реакции 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + H 2 ,

где опорным веществом, например, является алюминий можно записать:

Определив количества интересующих нас веществ, легко рассчитать их массы, объемы и концентрации, то есть те характеристики участников химической реакции, которые фигурируют в условии задачи.

Таким образом, общая схема расчета по уравнению химической реакции может быть представлена в виде:

Необратимая реакция.

Пусть иначальные количества реагентов А и В и
, т.е. вещество А взято в избытке, тогда

a A + в В = с С + d D

Обратимая реакция.

В этом случае реакция заканчивается установлением химического равновесия и равновесная смесь содержит как продукты реакции, так и остаток исходных веществ. Пусть к моменту установления равновесия образовалось, например, х моль продукта С – это опорное вещество, то

a A + в В  с С + d D

Пример 1. Раствор, содержащий 20,0 г гидроксида натрия поглотил 6,72 л углекислого газа (н. у.). Определите продукты реакции и их количества.

При поглощении раствором щелочи кислотных оксидов (СО 2 ,SO 2 ,P 2 O 5 и др.) или водородных соединений (H 2 Sи др.), которым соответствуют многоосновные кислоты, на первом этапе при избытке щелочи всегда образуются средние соли, которые на втором этапе при наличии избытка поглощаемого реагента частично или полностью переходят в кислые соли:

СО 2 (газ) + 2 NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2 О

Остаток углекислого газа реагирует с карбонатом натрия:

Na 2 CO 3 + СО 2 (газ) + Н 2 О = 2 NaHСО 3

Итак, в растворе присутствует смесь солей: 0,1 моль NaHCO 3 и 0,2 моль Na 2 CO 3 .

Пример 2. В стакан с 200 мл раствора фосфорной кислоты с молярной концентрацией 0,5 моль/л внесли 6 г гидроксида натрия. Определите состав раствора после окончания реакции.

При нейтрализации щелочью (NaOH, KOH, NH 3 и др.) многоосновных кислот происходит последовательное замещение атомов водорода на металл или аммонийную группу и состав продуктов реакции зависит от соотношения количеств реагентов. В нашем случае, если – образуетсяNaH 2 PO 4 ; если 1: 2 , то Na 2 HPO 4 и если 1: 3 , то Na 3 PO 4 . В промежуточных вариантах возникает смесь солей.

Найдем исходные количества реагентов: ;
, – имеет место промежуточный вариант между 1: 1 и 1: 2 , поэтому реакция идет в два этапа:

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O

NaH 2 PO 4 + NaOH = Na 2 HPO 4 + H 2 O

Итак, в растворе после реакции присутствует смесь солей – по 0,05 моль NaH 2 PO 4 и Na 2 HPO 4 .

Успех в проведении расчетов по цепочкам химических уравнений в случае, когда продукт одной реакции является исходным веществом для другой, зависит от правильного выбора последовательности переходов от одного уравнения к другому. Выбрав согласно условию задачи опорное вещество, стрелками удобно указать последовательность расчета, помня при этом, что вещество, полученное в предыдущей реакции, в том же количестве используется в последующей если, естественно, в ходе всего многостадийного процесса нет потерь и выход каждой реакции 100 %.

Пример 3. Сколько литров хлора и водорода (н.у.) необходимо для получения хлороводорода, способного нейтрализовать раствор щелочи, образующийся при растворении в воде 13,7 г бария.

Составим уравнения всех реакций и стрелками укажем последовательность расчета:

Опорное вещество барий и его количество

(Ва) =
.

Цепочка расчетов:

уравнение (I) - (Ba(OH) 2 / I) =
=>

уравнение (II) - (HCl / II)=> уравнение (III) –

(Cl 2) =(H 2) =
,

тогда V(H 2) = V(Cl 2) = 0,1 моль· 22,4 л/моль = 2,24 л.

При решении задач на смеси веществ необходимо прежде всего для каждого компонента смеси отдельно записать все химические реакции, в которых он может участвовать в соответствии с условием задачи. В качестве опорных веществ обычно выбирают вещества исходной смеси и их количества (число молей) обозначают как неизвестные – x, y, z, …., а затем составляют уравнения материального баланса по количеству, массе или объему (для газов) участников химических реакций, где два последних необходимо выразить через неизвестные. Число балансовых уравнений должно быть равно числу неизвестных. На последнем этапе решается полученная система алгебраических уравнений.

Пример 4. При сгорании 13,44 л (н. у.) смеси водорода, метана и угарного газа образовалось 8,96 л углекислого газа и 14,4 г воды. Определить количества газов в смеси.

Уравнения реакций:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O (I)

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (II)

2CO + O 2 = 2CO 2 (III)

Опорные вещества – CH 4 , H 2 и CO; обозначим их количества

ν(H 2) = x; ν(СH 4) = y; ν(CO) = z.

Составим три балансовых уравнения по числу неизвестных:

а) баланс по объему смеси:

V (H 2) + V(CH 4) + V(CO) = 13,44 л, введем в него неизвестные:

xV m + yV m + zV m = 13,44 или x + y + z =
0,6 моль;

б) баланс по количеству CO 2:

ν(CO 2 / II) + ν(CO 2 / III) = ν общ. (CO 2), но

;

ν(CO 2 / II) = ν(CH 4) = y; ν(CO 2 / III) =
z, тогда y + z = 0,4.

в) баланс по количеству H 2 O:

ν(H 2 O/ I) + ν(H 2 O/ II) = ν общ. (H 2 O), но

,

;
,

тогда x + 2y = 0,8.

Итак, получаем систему уравнений вида

,

которая легко решается устно

x = 0,2 моль; y = 0,3 моль; z = 0,1 моль.