§ 19. Обчислення за хімічними рівняннями

Зміст

ДІЗНАТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Як використовують маси та кількості речовини реагентів і продуктів, а також об’єми газів у розв’язуванні задач?

Обчислення за хімічними рівняннями проводять за допомогою цих величин. Для цього використовують молярні маси та коефіцієнти, які показують співвідношення кількостей речовин у молях.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про способи розв’язування задач з використанням мас, кількостей речовини реагентів і продуктів, об’ємів газів.

Головний спосіб — обчислення за хімічним рівнянням, де коефіцієнти вказують на співвідношення молів реагентів і продуктів. Існує два методи розв’язання:

1. Скласти пропорцію за рівнянням, застосовуючи молярні маси та молярний об’єм.
2. Перевести відомі дані в кількість речовини ($n$), знайти за рівнянням кількість шуканої речовини, а потім обчислити її масу або об’єм.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям.

Чому в хімічних розрахунках не можна напряму прирівнювати маси речовин у грамах, як ми це робимо зі співвідношенням коефіцієнтів?

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Моль — це порція частинок. Різні атоми мають різну масу, тому співвідношення мас не дорівнює співвідношенню кількості частинок. Більшість однокласників відповіли правильно, згадавши різницю в атомних масах. Оцінюю їхні відповіді як високі.

Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Оцінка справедлива, бо ми засвоїли головне: хімічні реакції відбуваються між кількістю частинок (молями), а не грамами.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

203. У наведених записах укажіть значення $x$: a) $\text{SO}_3 + \text{Li}_2\text{O} = \text{Li}_2\text{SO}_4$; б) $\text{MgO} + 2\text{HCl} = \text{MgCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$; в) $\text{CO}_2 + 2\text{KOH} = \text{K}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}$; г) $\text{SO}_2 + \text{CaO} = \text{CaSO}_3$.

• а) Співвідношення речовин $1:1$. За умовою — $x$ моль і 0,2 моль. Отже, $x = 0,2 \text{ моль}$.
• б) За рівнянням 1 моль $\text{MgO}$ реагує з 2 моль $\text{HCl}$. На 8 г $\text{MgO}$ (0,2 моль) потрібно вдвічі більше кислоти: $x = 0,4 \text{ моль}$.
• в) За рівнянням 1 моль $\text{CO}_2$ реагує з 2 моль $\text{KOH}$. Для 1 моль лугу необхідно 0,5 моль газу. Об’єм: $x = 0,5 \cdot 22,4 = 11,2 \text{ л}$.
• г) 44,8 л $\text{SO}_2$ — це 2 моль. Для реакції потрібно 2 моль $\text{CaO}$. Маса: $x = 2 \cdot 56 = 112 \text{ г}$.

204. Обчисліть кількість речовини сполуки $\text{FeCl}_3$, яка утворилася внаслідок взаємодії заліза з хлором $\text{Cl}_2$ кількістю речовини 0,1 моль.

Дано:
$n(\text{Cl}_2) = 0,1 \text{ моль}$

Знайти:
$n(\text{FeCl}_3) - ?$

Розв’язання:
$2\text{Fe} + 3\text{Cl}_2 = 2\text{FeCl}_3$
Співвідношення $n(\text{Cl}_2) : n(\text{FeCl}_3) = 3:2$.
$n(\text{FeCl}_3) = \frac{2}{3} n(\text{Cl}_2) = \frac{0,1 \cdot 2}{3} \approx 0,067 \text{ моль}$.

Відповідь: 0,067 моль.

205. Реакція відбувається згідно з рівнянням $A + 3B = 2V + 3G$. Які кількості речовини $V$ і $G$ утворяться, якщо прореагує: а) 0,1 моль $A$; б) 6 моль $B$? (Усно.)

• а) Співвідношення $A:V:G = 1:2:3$. Якщо реагує 0,1 моль $A$, утвориться 0,2 моль $V$ та 0,3 моль $G$.
• б) Співвідношення $B:V:G = 3:2:3$. Якщо реагує 6 моль $B$ (у 2 рази більше за коефіцієнт), утвориться 4 моль $V$ та 6 моль $G$.

206. Обчисліть масу оксиду $\text{CaO}$, яка утворилася після спалювання кальцію масою 10 г. (Усно.)

Дано:
$m(\text{Ca}) = 10 \text{ г}$

Знайти:
$m(\text{CaO}) - ?$

Розв’язання:
$2\text{Ca} + \text{O}_2 = 2\text{CaO}$
$n(\text{Ca}) = \frac{10 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$.
$n(\text{CaO}) = n(\text{Ca}) = 0,25 \text{ моль}$.
$m(\text{CaO}) = 0,25 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 14 \text{ г}$.

Відповідь: 14 г.

207. Обчисліть об’єм сірчистого газу $\text{SO}_2$, який було одержано спалюванням сірки масою 16 г. (Усно.)

Дано:
$m(\text{S}) = 16 \text{ г}$

Знайти:
$V(\text{SO}_2) - ?$

Розв’язання:
$\text{S} + \text{O}_2 = \text{SO}_2$
$n(\text{S}) = \frac{16 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$.
$n(\text{SO}_2) = n(\text{S}) = 0,5 \text{ моль}$.
$V(\text{SO}_2) = 0,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 11,2 \text{ л}$.

Відповідь: 11,2 л.

208. Обчисліть кількість речовини кисню, який прореагував з оксидом $\text{NO}$, якщо утворився оксид $\text{NO}_2$ об’ємом 5,6 л.

Дано:
$V(\text{NO}_2) = 5,6 \text{ л}$

Знайти:
$n(\text{O}_2) - ?$

Розв’язання:
$2\text{NO} + \text{O}_2 = 2\text{NO}_2$
$n(\text{NO}_2) = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$.
$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{NO}_2) = \frac{0,25}{2} = 0,125 \text{ моль}$.

Відповідь: 0,125 моль.

209. Після повного термічного розкладу крейди $\text{CaCO}_3$ утворилися оксид $\text{CaO}$ кількістю речовини 0,15 моль і вуглекислий газ. Обчисліть масу крейди, використаної в досліді. Вважайте, що в крейді немає домішок.

Дано:
$n(\text{CaO}) = 0,15 \text{ моль}$

Знайти:
$m(\text{CaCO}_3) - ?$

Розв’язання:
$\text{CaCO}_3 = \text{CaO} + \text{CO}_2$
$n(\text{CaCO}_3) = n(\text{CaO}) = 0,15 \text{ моль}$.
$M(\text{CaCO}_3) = 100 \text{ г/моль}$.
$m(\text{CaCO}_3) = 0,15 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} = 15 \text{ г}$.

Відповідь: 15 г.

210. Обчисліть сумарний об’єм газів, одержаних унаслідок розкладу електричним струмом води кількістю речовини 0,1 моль.

Дано:
$n(\text{H}_2\text{O}) = 0,1 \text{ моль}$

Знайти:
$V_{\text{сум}} - ?$

Розв’язання:
$2\text{H}_2\text{O} = 2\text{H}_2 + \text{O}_2$
З 2 моль води утворюється загалом 3 моль газів (2 моль $\text{H}_2$ + 1 моль $\text{O}_2$).
$n(\text{газів}) = \frac{3}{2} n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{0,1 \cdot 3}{2} = 0,15 \text{ моль}$.
$V_{\text{сум}} = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36 \text{ л}$.

Відповідь: 3,36 л.

211. У лабораторії одержали кисень термічним розкладом речовини $\text{KClO}_3$. Схема цієї реакції: $\text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2$. Маса речовини, використаної в досліді, становила 3,5 г, а об’єм одержаного кисню — 560 мл. За допомогою обчислень визначте, чи вся речовина розклалася.

Дано:
$m(\text{KClO}_3) = 3,5 \text{ г}$
$V(\text{O}_2) = 560 \text{ мл} = 0,56 \text{ л}$

Знайти:
Чи відбувся повний розклад?

Розв’язання:
$2\text{KClO}_3 = 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$
Теоретична кількість речовини $\text{KClO}_3$ ($M = 122,5 \text{ г/моль}$):
$n(\text{KClO}_3) = \frac{3,5 \text{ г}}{122,5 \text{ г/моль}} \approx 0,0286 \text{ моль}$.
Теоретичний об’єм кисню при повному розкладі:
$n_{\text{теор}}(\text{O}_2) = \frac{3}{2} n(\text{KClO}_3) = 0,0286 \cdot 1,5 = 0,0429 \text{ моль}$.
$V_{\text{теор}} = 0,0429 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,96 \text{ л} = 960 \text{ мл}$.
Оскільки 560 мл < 960 мл, розклад відбувся частково.

Відповідь: розклалася не вся речовина.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

212. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Орієнтовна таблиця самооцінювання: