Примеры алгоритмов расчётных задач

Примеры алгоритмов расчётных задач

1. Выведение формулы по массовым долям

Задача:

Установите формулу вещества, в котором 32,39% натрия, 22,54% серы и 45,07% кислорода.

Порядок действий:

1 действие: Сначала работаем с тремя элементами натрием, серой и кислородом. Их массовую долю делим на относительную молекулярную массу:

Na S O

32,39% : 22,54% : 45,07%

23 32 16

Получаем: 1,4 : 0,7 : 2,8

2 действие: Десятичные дроби превратить в целые числа, для этого полученные числа делим на наименьшее число 0,7, получим 2 : 1 : 4

Таким образом, установлена формула Na₂SO₄

Решить задачу:

Установите формулу вещества, если оно содержит 55,19% калия, 14,62% фосфора и 30,19% кислорода.

2. Решение задач на выведение формулы вещества по продуктам сжигания

Задача: При сжигании 4,2 г органического вещества выделилось 6,72 л углекислого газа и 5,4 г воды. Плотность этого органического вещества по воздуху равна 1,45. Установите формулу этого органического вещества.

Дано: Решение:

m(в-ва)= 4,2 г 1. Установим молекулярную массу вещества.

V(СO₂) = 6,72 л D_возд.(в-ва)= М(вещества)/М(воздуха);

m(H₂O) = 5,4 г М(вещества) = D_возд.(в-ва)* М(воздуха) = 1,45 * 29г/моль=

D_возд.(в-ва)= 1,45 = 42 г/моль;

2. Найдём отношение молей органического вещества,

углекислого газа и воды.

Вещество CO₂ H₂O

4,2/42 : 6.72/22,4 : 5,4/18

0,1 : 0,3 : 0,3

Полученные значения сократим на наименьшее 0,1,

получим 1 : 3 : 3, это значит что 1 моль вещества при

горении образует 3моль CO₂ и 3 моль H₂O.

Значит формула органического вещества C₃H₆.

Порядок решения:

1. Установление молекулярной массы органического вещества по

относительной плотности его по газу.

D_возд.(в-ва)= М(вещества)/М(воздуха);

2. Нахождение отношения молей вещества, углекислого газа и воды.

3. Выведение формулы органического вещества.

3. Вычисление объёма вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции

Задача: Вычислите объём кислорода (н.у.), выделившегося в результате разложения порции воды массой 9 г.

1 действие: Запишем условия задачи, найдём молярную массу вещества, данного в условии задачи.

Дано: M(H₂O) = 18 г / моль;

V_m = 22,4 л/моль.

m(H₂O) = 9 г

V(H₂O) -?

2 действие: Найдём количество вещества воды, зная что

1 моль - 18 г

х моль - 9 г

Получим количество вещества воды 0,5 моль.

3 действие: Запишем уравнение реакции

0,5 моль х моль

2H₂O = 2H₂ + O₂

2 моль 1 моль

Надпишем условия над и под формулами веществ. Найдем х. х = 0,25 моль;

4 действие: Переведём моли кислорода в граммы, зная формулу

V(H₂O) = v* V_m = 0,25 моль * 22,4 л/моль = 5,6 л

Запишем ответ: V(H₂O) = 5,6 л

4. Расчёт по химическому уравнению объёмных отношений газов

Задача:

Вычислите объём кислорода, необходимого для сжигания порции ацетилена объёмом 50 л.

1 действие: Запишем условия задачи, найдём молярную массу вещества, данного в условии задачи.

Дано:

V (С₂ Н₂) = 50 л V_m = 22,4 л/моль.

V(O₂) -?

2 действие: Запишем уравнение реакции

50 л х л

2C₂H₂ + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O

2 моль 5 моль

Надпишем условия над и под формулами веществ.

х = 50 л * 5 моль = 125 л

2 моль

Запишем ответ: V(O₂) = 125 л

Объёмы газов относятся друг к другу пропорционально их количествам вещества или коэффициентам.

2 - 5

50 - х

х = 125

5. Вычисление массовой доли вещества в растворе

Задача:

При выпаривании раствора массой 500 г образовалось 25 г кристаллической соды - хлорида натрия. Вычислите массовую долю соли в исходном растворе.

1 действие: Запишем условия задачи.

Дано:

m_р-ра(NaCl) = 500 г

m_{р. в.}(NaCl) = 25 г

W(NaCl) - ?

2 действие: Запишем формулу для расчёта массовой доли вещества в растворе:

W = m_{р. в.}

m_р-ра

3 действие: Подставим цифровые данные в эту формулу и произведём расчёт

W = 25 г_. = 0,05

500 г

Умножим десятичную дробь на 100, получим массовую долю в процентах.

500 г раствора - 25 г растворенного вещества

100 г раствора - 5 г растворенного вещества

Процентная концентрация показывает, сколько граммов растворённого вещества содержится в 100 г раствора.

Запишем ответ: W(NaCl) = 5%

6. Вычисление массы вещества в растворе по массе раствора и массовой доле растворенного вещества

Задача:

Вычислите массу гидроксида натрия, необходимого для приготовления 400 г 20% раствора гидроксида натрия.

1 действие: Запишем условия задачи.

Дано:

m_р-ра(NaOH) = 400 г

W_.(NaOH) = 20% =

0,2

m_{р. в.}(NaOH) - ?

2 действие: Запишем формулу для расчёта массовой доли вещества в растворе:

W = m_{р. в.}

m_р-ра

3 действие: Преобразуем данную формулу для расчёта массы растворенного вещества. m_{р. в.} = W * m_р-ра

Подставим цифровые данные в полученную формулу, получим:

m_{р. в.} = 400 г * 0,2 = 80 г

Запишем ответ: m_{р. в.}(NaOH) = 80 г

Можно было решить задачу с помощью пропорции:

20% значит:

100 г раствора - 20 г растворенного вещества

400 г раствора - m_{р. в.}(NaOH)

m_{р. в.}(NaOH) = 80 г

7. Расчёты по химическим уравнениям,

если одно из реагирующих веществ дано в избытке

Задача:

Смешали два раствора, один из которых содержал 33,3 г хлорида кальция, а второй - 16,4 г фосфата натрия. Вычислите массу образовавшегося фосфата кальция.

1 действие: Запишем условия задачи и найдём молярные массы веществ, участвующих в реакции.

Дано:

m(CaCl₂) = 33?3 г М(CaCl₂) = 111 г/моль

m(Na₃PO₄) = 16.4 г М(Na₃PO₄) = 164 г/моль

М(Ca₃ (PO₄)₂) = 310 г/моль

m_.(Ca₃ (PO₄)₂) - ?

2 действие: Найдём количества вещества, массы которых дана в условиях задачи.

√(CaCl₂) =33,3 г/ 111 г/моль= 0,3 моль;

√( Na₃PO₄) =16.4 г/164 г/моль = 0,1 моль.

3 действие: Запишем уравнения реакции и расставим коэффициенты.

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Ca₃ (PO₄)₂ + 6NaCl

4 действие: Подставим данные о количествах вещества над и под формулами веществ.

0,3 моль 0,1 моль

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Ca₃ (PO₄)₂ + 6NaCl

3 моль 2 моль

5 действие: Найдём вещество, данное в недостатке:

0,3 моль 0,1 моль

3 моль : 2 моль

Получим результат 0,1 ≥ 0,05, это значит, что в недостатке Na₃PO₄ по нему нужно находить ответ задачи.

0,1 моль х моль

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ = Ca₃ (PO₄)₂ + 6NaCl

2 моль 1 моль

х = 0,05 моль, следовательно √( Ca₃ (PO₄)₂) = 0,05 моль;

6 действие: Найдём ответ задачи:

m_.(Ca₃ (PO₄)₂) = √( Ca₃ (PO₄)₂)* М(Ca₃ (PO₄)₂) = 0,05 моль*310 г/моль = 15,5 г

Запишем ответ: m_.(Ca₃ (PO₄)₂) =15,5 г

8. Вычисление массы продукта реакции по известной массе реагента, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного

Задача:

Вычислите массу оксида серы (VI), который можно получить при окислении 160 г оксида серы (IV) кислородом, если выход продукта реакции составит 90% от теоретически возможного.

1 действие: Запишем условия задачи и найдём молярные массы веществ, участвующих в реакции.

Дано:

m(SO₂) = 160 г М(SO₂) = 64 г/моль

ῲ(SO₃) = 90 % М(SO₃) = 80 г/моль

m_.( SO₃) - ?

2 действие: Найдём количества вещества, массы которых дана в условиях задачи.

√( SO₂) =160 г/ 64 г/моль = 2,5 моль.

3 действие: Запишем уравнения реакции и расставим коэффициенты.

2SO₂ + O₂ =2SO₃

4 действие: Подставим данные о количествах вещества над и под формулами веществ.

2.5 моль х моль

2SO₂ + O₂ =2SO₃

2 моль 2 моль

5 действие: Вычислим количество вещества продукта:

2,5 моль х моль

2 моль : 2 моль

Откуда х = 2,5 моль; √( SO₃) =2,5 моль

6 действие:

Найдём массу продукта при 100% выходе (теоретически возможную массу): m(SO₃) = √(SO₃) * М(SO₃) = 2,5 моль * 80 г/моль = 200 г

7 действие: Найдём массу продукта реакции с учётом выхода 90 %. Для этого составим пропорцию и решим уравнение.

200 г - 100%

х г - 90% х = 200 г * 0,9 = 180 г

Запишем ответ: m_.( SO₃) =180 г

8. Расчёты по термохимическим уравнениям. Вычисление массы вещества по известному количеству теплоты.

Задача:

По термохимическому уравнению вычислите массу сгоревшего угля, если количество теплоты, выделившееся в результате реакции, составляет 82,4 кДж.

C + O₂ = CO₂ + 402 кДж

1 действие: Запишем условия задачи и найдём молярные массы веществ, участвующих в реакции.

Дано:

Ọ= 82.4кДж М(С) = 12 г/моль

Ọ_{реекции}= 412 кДж

C + O₂ = CO₂ + 402 кДж

m_.( C) - ?

2 действие: Запишем термохимическое уравнение реакции. Обозначим через х количество вещества, массу которого надо найти, напишем количество теплоты данное в условии задачи. Под формулой вещества обозначим количество вещества по коэффициенту. х моль 82,4 кДж

C + O₂ = CO₂ + 402 кДж

1 моль 402 кДж

3 действие: Вычислим количество вещества продукта:

х моль 82,4 кДж

1 моль : 402 кДж

Откуда х = 0,2 моль; √(С) =0,2 моль

4 действие: Определим массу вещества по найденному количеству вещества. Для этого используем молярную массу вещества.

m_.(C) = √( C)* М(C) = 0,2 моль*12 г/моль = 2,4 г

Запишем ответ: m_.(С) =2,4 г

8. Вычисление выхода продукта реакции по известной массе реагента и известной массе продукта реакции

Задача:

При окислении 160 г оксида серы (IV) кислородом удалось получить 180 г оксида серы (VI). Вычислите выход продукта реакции от теоретически возможного для условий, в которых проводилась реакция.

1 действие: Запишем условия задачи и найдём молярные массы веществ, участвующих в реакции.

Дано:

m(SO₂) = 160 г М(SO₂) = 64 г/моль

m(SO₃) = 180 г М(SO₃) = 80 г/моль

ᾐ( SO₃) - ?

2 действие: Найдём количества вещества, массы которых дана в условиях задачи.

√( SO₂) =160 г/ 64 г/моль = 2,5 моль.

3 действие: Запишем уравнения реакции и расставим коэффициенты.

2SO₂ + O₂ =2SO₃

4 действие: Подставим данные о количествах вещества над и под формулами веществ.

2.5 моль х моль

2SO₂ + O₂ =2SO₃

2 моль 2 моль

5 действие: Вычислим количество вещества продукта:

2,5 моль х моль

2 моль : 2 моль

Откуда х = 2,5 моль; √( SO₃) =2,5 моль

6 действие:

Найдём массу продукта при 100% выходе (теоретически возможную массу): m(SO₃) = √(SO₃) * М(SO₃) = 2,5 моль * 80 г/моль = 200 г

7 действие: Найдём выход lпродукта реакции от теоретически возможного. Для этого составим пропорцию и решим уравнение.

200 г - 100%

180 г - ᾐ( SO₃) ᾐ( SO₃) = 180 г * 100% = 90 %

200 г

Запишем ответ:_. ᾐ ( SO₃) =90 %