Дидактический материал: "Решение расчетных задач на "избыток" и "недостаток"

Вычисление массы продукта реакции, если одно из реагирующих веществ дано в избытке В условиях задач этого типа указаны массы или объемы двух реагирующих веществ, одно из которых дается в избытке; поэтому при решении таких задач нужно   определить,   какое   вещество   дано   в   избытке.   Вещество,   данное   в избытке, можно определить следующими способами. С п о с о б  1. а) вычислить число моль реагирующих веществ; б)   установить   мольное   соотношение   реагирующих   веществ,   исходя   из данных   задачи,   и   сравнить   его   с   мольным   соотношением,   вытекающим   из уравнения реакции. С п о с о б  2. Число моль взаимодействующих веществ по условию задачи (1 (по усл.) и  2 (по усл.)) разделить на количество моль соответствующих веществ по уравнению реакции(1 (по уравн.) и 2 (по уравн.))   по( 1  по( 1 усл.) уравн .)    по( 2 по( усл.) .) уравн 2  и  то есть  То из чисел, получающихся при делении, которое больше, указывает на вещество, взятое в избытке. Вычисление массы продукта реакции ведут по веществу,   которое   полностью   вступает   в   реакцию,   то есть   взятому   в недостатке. Рассматриваемые задачи можно разделить на два вида. В е щ е с т в о,  в з я т о е  в  и з б ы т к е, н е  р е а г и р у е т  с  п р о д у к т о м  р е а к ц и и П р и м е р 1. Определите, какая масса нитрата магния образуется при взаимодействии оксида магния массой 80 г с раствором, содержащим 126 г азотной кислоты. 2 моль Решение. 2 моль MgO + 2HNO3 = Mg(NO3)2 + H2O 1 моль 1. Определяем, какое из веществ – оксид магния или азотная кислота – 2 моль 1 моль х моль взято в избытке. С п о с о б  1. а) Вычислим количество вещества MgO и HNO3: (m (M )MgO )MgO   (MgO) =  80 40  (HNO3) =  (m (M ) HNO 3  ) NHO 3 = 2 (моль), 126 63 = 2 (моль).б) Из уравнения реакции следует, что  (MgO) :  (HNO3) = 1 : 2, тогда как по условию задачи  (MgO) :  (HNO3) = 2 : 2 = 1 : 1  MgO дан в избытке, поэтому расчет массы Mg(NO3)2 проводим по массе азотной кислоты.   2 1   ( = 2;  усл. уравн.  по)MgO (  по)MgO HNO (  по) 3 HNO  по) 3 С п о с о б  2.  усл.  ( уравн. 2 > 1  оксид магния дан в избытке. 2.   Рассчитываем   массу   нитрата   магния   (по   числу   моль):   по   уравнению реакции 2 моль HNO3  с оксидом магния образует 1 моль Mg(NO3)2, то есть  (HNO3) :  (Mg(NO3)2) = 2 : 1   (Mg(NO3)2) = 1 моль, отсюда по формуле m =  ∙ M находим: = 1. 2 2 m (Mg(NO3)2) =  (Mg(NO3)2) ∙ M(Mg(NO3)2) = 1 ∙ 148 = 148 (г). П р и м е р 2. Определите массу соли, полученной при смешении раствора объемом 40 мл с массовой долей азотной кислоты 0,2 и плотностью 1,12 г/мл с   раствором   объемом   36 мл   с   массовой   долей   гидроксида   натрия   0,15   и плотностью 1,17 г/мл. + H2O 1 моль Решение. 0,158 моль 0,142 моль х моль NaOH + HNO3 = NaNO3 1 моль 1 моль 1. Определяем массу азотной кислоты в растворе: m (HNO3) = V (р­ра) ∙  ∙  (HNO3) = 40 ∙ 1,12 ∙ 0,2 = 8,96 (г). 2. Находим массу гидроксида натрия в растворе: m (NaOH) = V (р­ра) ∙  ∙  (NaOH) = 36 ∙ 1,17 ∙ 0,15 = 6,32 (г). 3. Определяем, какое вещество дано в избытке. С п о со б  1. а) Вычисляем количества веществ HNO3 и NaOH:  (HNO3) =  (m (M ) HNO 3  ) HNO 3 96,8 63 = 0,142 (моль). (m (M ) NaOH NaOH )  32,6 40 = 0,158 (моль).  (NaOH) =  б) Из уравнения реакции следует, что  (HNO3) :  (NaOH) = 1 : 1, тогда как по условию задачи  (HNO3) :  (NaOH) = 1 : 1,1  NaOH дан в избытке. С п о с о б  2.   ( NaOH ( NaOH усл. уравн . по) по) 158,0  1 = 0,158;142,0  1 = 0,142 усл. уравн . HNO ( по) 3 HNO по) 3   ( 0,158 > 0,142  NaOH дан в избытке. Рассчитываем массу соли по HNO3. По уравнению реакции:  (HNO3) :  (NaNO3) = 1 : 1,  (HNO3) =  (NaNO3) = 0,142 моль; m (NaNO3) =  (NaNO3) ∙ M (NaNO3) = 0,142 ∙ 85 = 12,1 (г). Р е ш и  с а м ос т о я т е л ь н о: 1.   Смешали   алюминий   массой   9 г   с   серой   массой   9 г.   Смесь   нагрели. Вычислите массу полученного сульфида алюминия. (14 г.) 2. Смешали оксид кальция массой 5,6 г с углеродом массой 5,4 г. Смесь нагрели.  Определите  состав  смеси  после  проведения  реакции. (6,4 г CaC2; 1,8 г углерода.) 3. Вычислите массу осадка, полученного действием раствора, содержащего гидроксид   натрия   массой   20 г,   на   раствор,   содержащий   сульфат   меди   (II) массой 32 г. (19,6 г.) 4. Вычислите объем водорода, выделившегося при взаимодействии цинка массой   13 г   с  раствором,  содержащим   серную   кислоту   массой   30 г   (н. у.). (4,48 л.) 5.   К   раствору,   содержащему   гидроксид   натрия   массой   100 г,   прилили раствор,   содержащий   азотную   кислоту   массой   100 г.   Какова   реакция полученного   раствора:   1)   кислая;   2)   щелочная;   3)   нейтральная?   Ответ обоснуйте расчетом. (Щелочная.) 6.   Смешали   хлороводород   массой   7,3 г   с   аммиаком   массой   4,0 г. Определите массу образовавшейся соли и оставшегося после реакции газа. (10,7 г NH4C ; 0,6  г NH3.) ℓ 7. В раствор, содержащий нитрат серебра массой 34,0 г, прилили раствор хлорида   натрия,   содержащий   такую   же   массу   NaC .   Определите   массу образовавшегося   осадка   и   укажите,   какая   соль   не   полностью   вступит   в реакцию. (28,7 г.) ℓ 8.   Какое   количество   вещества   гидросульфата   натрия   образуется   при смешении  раствора  массой  200 г  с  массовой долей серной кислоты 12 %  и раствора  массой  100 г с массовой долей гидроксида натрия 8 %? (0,2 моль.) 9. К раствору объемом 153,5 мл с массовой долей гидроксида калия 16 % и плотностью   1,14 г/мл   прилили   раствор   объемом   86,8 мл   с   массовой   долей серной   кислоты   20 %   и   плотностью   1,14 г/мл.   Определите   массу образовавшейся соли. (34,8 г K2SO4.)10. К раствору, содержащему гидроксид кальция массой 1,48 г, прилили раствор массой 150 г с массовой долей карбоната натрия 5 %. Определите массу образовавшегося гидроксида натрия. (1,6 г.) 11.   Вычислите   количество   вещества   и   массу   соли,   образующейся   при действии   на   гидроксид   железа   (III)   массой   5,35 г   раствором,   содержащим азотную кислоту массой 30 г. (0,05 моль; 12,1 г.) 12. Вычислите количество вещества, объем (н. у.) и массу оксида углерода (IV),   выделившегося   при   действии   раствора,   содержащего   хлороводород массой 30 г, на карбонат кальция массой 25 г. (0,25 моль; 5,6 л; 11 г.) 13. При взаимодействии оксида азота (II) количеством вещества 3 моль с кислородом   объемом   56 л   получен   оксид   азота   (IV).   Определите   массу   и число молекул образовавшегося вещества. (138 г; 1,8 ∙ 1024 молекул.) 14. При пропускании газовой смеси, состоящей из азота объемом 5 л и водорода   объемом   2 л   над   катализатором,   получен   газ   с   резким   запахом. Вычислите количество вещества, объем, массу и число молекул этого газа. (0,059; 1,33 л; 1,003 г; 3,54 ∙ 1022 молекул.) 15. Смешали раствор массой 200 г с массовой долей сульфата цинка 16,1 % с   раствором   массой   100 г   с   массовой   долей   сульфида   натрия   7,8 %. Определите массу осадка и массовую долю соли в растворе. (9,7 г; 4,89 % Na2SO4.) 16. При взаимодействии меди массой 6,4 г с хлором объемом 33,6 л (н. у.) получили   соль,   которую   растворили   в   воде   массой   256,5 г.   Вычислите массовую долю (%) соли в растворе. (5 %.) 17. Газ, полученный при восстановлении оксида железа (III) массой 16 г оксидом углерода (II), пропущен через раствор массой 200 г с массовой долей гидроксида   натрия   25 %.   Вычислите   массовую   долю   образовавшейся   соли. (14,92 %.) 18. Смешан  раствор  объемом 100 мл с  массовой  долей  серной  кислоты 20 %   и   плотностью   1,14 г/мл   с   раствором   массой   400 г   с   массовой   долей хлорида  бария 5,2 %. Определите массу  осадка и  массовые  доли  веществ, находящихся в растворе после отделения осадка. (23,3 г;  (H2SO4) = 2,65 %;  (HC ) = 1,487  %.) ℓ 19. Через раствор щелочи объемом 164 мл с массовой долей гидроксида натрия 20 % и плотностью 1,22 г/мл пропустили оксид углерода (IV) объемом 5,6 л. Определите массовые доли веществ в растворе. (9,48 % NaOH; 12,56 % Na2CO3.) 20.  Смешали   раствор   массой  100 г,  содержащий   нитрат   серебра   массой 10,2 г,   с   раствором   массой   50 г,   содержащим   ортофосфат   натрия   массой 6,56 г.   Определите   массовые   доли   солей   в   растворе.   (3,6 %   NaNO3;   2,3 % Na3PO4.)21. К водному раствору, содержащему хлорид хрома (III) массой 3,17 г, прилили раствор объемом 33,5 мл с массовой долей сульфида калия 10 % и плотностью 1,15 г/мл. Какое вещество выпадает в осадок? Определите массу осадка. (Cr(OH)3; 2,06 г.) 22.   Образец   сульфида   цинка,   содержащего   2,4   ∙   1024  молекул   соли, обработали раствором массой 1 кг с массовой долей серной кислоты 49 %. Вычислите количество вещества, объем (н. у.) и массу выделившегося газа. (4 моль; 89,6 л; 136 г.) 23. При освещении солнечным светом газовой смеси, состоящей из 1,2 ∙ 1024 молекул хлора и 1,8 ∙ 1024 молекул водорода, образовался хлороводород. Определите количество вещества, объем (н. у.) и массу образовавшегося газа. (4 моль; 89,6 л; 146 г.) 24.   Определите   массовую   долю   алкоголята   натрия   в   его   спиртовом растворе, полученном в результате реакции между металлическим натрием массой   2,3 г   и   абсолютным   (100%­ным)   этанолом   объемом   50 мл   и плотностью 0,79 г/мл. (16,3 %.) 25.   Какую   массу   2, 4, 6­триброманилина   можно   получить   при взаимодействии анилина массой 18,6 г с бромом массой 104 г? (66 г.) 26.   Какой   объем   оксида   углерода   (IV)   образуется   при   взаимодействии ацетилена объемом 6 л и кислорода объемом 18 л? (12 л.) 27. Какую массу фенолята калия можно получить взаимодействием фенола массой 4,7 г с водным раствором KOH массой 120 г с массовой долей КОН 14 %? (6,6 г.) В е щ е с т в о,  в з я т о е  в  и з б ы т к е,  в з а и м о д е й с т в у е т  с  п р о д у к т о м  р е а к ц и и П р и м е р. Водный раствор, содержащий гидроксид кальция массой 3,7 г, поглотил   оксид   углерода   (IV)   объемом   1,68 л   (н. у.).   Определите   массу осадка. Решение. 0,05 моль 0,075 мольх моль Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 1 моль 1. Определяем, какое вещество взято в избытке. С п о с о б  1. а) Вычисляем количества веществ Ca(OH)2 и CO2: 1 моль 1 моль ν (Ca(OH)2) =  ))OH(Ca(m 2  ))OH(Ca(M 2 7,3 74  = 0,05 (моль), )CO(V 2  ν (CO2) =  V M 68,1 4,22  = 0,075 (моль).б) Из уравнения реакции следует, что ν (Ca(OH)2) : ν (CO2) = 1 : 1, а по условию задачи ν (Ca(OH)2) : ν (CO2) = 1 : 1,5  CO2 дан в избытке. С п о с о б 2.  (Ca(OH)  по) 2  (Ca(OH) по) 2  по) 2 по) 2 усл. уравн .  05,0 1 = 0,05; ,0  075 1 = 0,075 усл. уравн .  (CO  (CО 0,075 > 0,05  СО2 дан в избытке. 2. Находим массу осадка по Ca(OH)2. Из уравнения реакции ν (Ca(OH)2) : ν (СаCO3) = 1 : 1   ν (СаCO3) = ν (Ca(OH)2) = 0,05 (моль), m (СаCO3) = 0,05 ∙ 100 = 5 (г). 3. Но избыток оксида углерода (IV) среднюю соль (осадок) частично или полностью переводит в растворимую кислую соль: х моль 0,025 моль СаCO3 + СО2 + Н2О = Ca(HCO3)2, 1 моль 1 моль поэтому определяем избыток оксида углерода (IV): ∆ ν (CO2) = 0,075 – 0,05 = 0,025 (моль). 4. Вычисляем массу средней соли (осадка), перешедшей в кислую соль, по уравнению реакции: ν (СаCO3) : ν (CO2) = 1 : 1  ν (СаCO3) = 0,025 (моль). m (СаCO3) = 0,025 ∙ 100 = 2,5 (г). 5.   Находим   массу   осадка   (массу   оставшейся   нерастворимой   соли): m (СаCO3) = 5 – 2,5 = 2,5 (г). Реши самостоятельно: 1. К раствору массой 200 г с массовой долей хлорида цинка 34 % прилили раствор   объемом   116 мл   с   массовой   долей   гидроксида   натрия   32 %   и плотностью   1,35 г/мл.   Определите   массу   осадка   и   массовые   доли   солей   в растворе. (37,125 г;  (NaC ) = 18,32  %;  (Na2[Zn(OH)4]) = 7 %.) ℓ 2.   Определите   массу   гидрофосфата   кальция,   образующегося   при взаимодействии гидроксида кальция массой 3,7 г с ортофосфорной кислотой массой 3,92 г. (2,72 г.) 3. Углерод массой 12 г сожгли в кислороде объемом 16,8 л. Определите объемный состав газовой смеси после реакции. (11,2 л СО; 11,2 л СО2.) 4. Через газовую смесь, содержащую азот объемом 4 л и кислород объемом 1 л, пропустили электрический разряд. При этом в реакцию вступило 17,5 % азота. Через некоторое время газовая смесь приобрела бурый цвет, кислородполностью вступил в реакцию. Определите объемную долю (%) газов после реакции. (70,21 % N2; 17,02 % NO; 12,77 % NO2.) 5. Газ, выделившийся при полном разложении карбоната кальция массой 135 г, пропустили через раствор, полученный действием кальция массой 36 г на   воду.   Вычислите   массы   образовавшихся   солей.   (45 г   CaCO3;   72,9 г Ca(HCO3)2.) 6.   Через   раствор   объемом   178,6 мл   (  =   1,12 г/мл)   с   массовой   долей гидроксида   натрия   5 %   пропустили   оксид   серы   (IV)   объемом   3,36 л. Определите   массовые   доли   солей   в   растворе.   (2,48 %   NaHSO3;   6,01 % Na2SO3.) 7. Прокалили смесь, состоящую из оксида кремния массой 48 г и магния массой 57,6 г. При обработке полученной массы раствором соляной кислоты выделился   водород   объемом   13,44 л   (н. у.).   Определите   массу образовавшегося кремния. (19,6 г.) 8.   Сульфид   марганца   (II)   массой   26,1 г   обработали   раствором хлороводородной   кислоты.   Выделившийся   газ   пропустили   через   раствор, полученный при взаимодействии натрия массой 9,2 г с водой массой 300 г. Определите   массовые   доли   солей   в   полученном   растворе.   (3,5 %   NaHS; 2,45 % Na2S.) 9.   К   раствору   массой   25 г   с   массовой   долей   хлорида   алюминия   8 % прилили   раствор   массой   25 г   с   массовой   долей   гидроксида   натрия   8 %. Образовавшийся осадок отфильтровали и прокалили. Определите его массу и состав. (0,51 г Aℓ2O3.) 10. На раствор, содержащий муравьиный альдегид массой 15 г, подействовали при нагревании аммиачным раствором оксида серебра, содержащим Ag2O  массой 174 г. Определите массу образовавшейся кислоты и объем  выделившегося газа. (11,5 г; 5,6 л.)