Элементарные расчёты по химическим уравнениям

Задача 1. Сколько  молей  едкого  кали  КОН необходимо  для  полной  нейтрализации  4,9г  фосфорной  кислоты?

Решение:

Фосфорная  кислота H₃PO₄ – трехосновная  кислота,  для  полной  нейтрализации (т.е. нейтрализации  с образованием  нормальной  соли, а  не  кислых  солей) 1 моля  кислоты  требуется  3 моля  однокислотного  основания, что  хорошо  видно  из  уравнения  реакции:

H₃PO₄ + 3 KOH = K₃PO₄  + 3 H₂O

m( H₃PO₄ )= 4,9г

M( H₃PO₄ ) = 3·1 + 31 + 4· 16= 98г/моль

Рассчитаем  число  молей   H₃PO₄  в данной  её  массе:

n(  H₃PO₄ ) = m( H₃PO₄ ) : M ( H₃PO₄ )  = 4,9 г : 98 г/моль= 0,05 моль

Коэффициент  перед  формулой  КОН   в  уравнении  реакции  в  3 раза  больше  коэффициента  перед  формулой  H₃PO₄ , поэтому :

n( KOH)= 3 n ( H₃PO₄ )  =  3·0,05 = 0,15 моль

Таким  образом, для  полной  нейтрализации  4,9 г  фосфорной  кислоты  требуется  0,15 моль  едкого кали.

Ответ : 0, 15 моль KOH

Задача 2 . Какую  массу  алюминия нужно  взять  для  получения  10 л водорода ( н.у.)  по  реакции :

2 Al + 2 NaOH + 2 H₂O = 2 NaAlO₂ + 3 H₂ ↑

Решение :

Зная  объём водорода  при  н.у.  , мы  легко  можем  рассчитать  число  его  молей :

n( H₂) = V(H₂) / V_m = 10л/ 22,4 л/моль= 0,45 моль

Уравнение  реакции  показывает, что  3 моля  водорода  образуется, если  в  реакцию  вступают  2 моля алюминия, т.е.  число  молей Al  составляет 2/3 от  числа  молей  Н₂

   n( Al) = 2/3 n(H₂)= 2/3 ·0,45= 0,3 моль

Требуемая  масса  алюминия  равна :

m( Al)= M (Al) · n( Al)= 27 г/моль · 0,3 моль= 8,1 г

Ответ : 8,1 г Al

Задача 3. В реакцию, выражаемую  следующей  схемой:

KMnO₄ + HCl→ MnCl₂ + Cl₂ +KCl + H₂O,  вступило 6,32 г перманганата  калия. Сколько  молей  хлорида  марганца (II) и  сколько  молей хлора  образовалось  в  результате  реакции? Какова  масса  полученного MnCl₂  и каков объём (н.у.)  выделившегося в ходе  реакции хлора?

Решение :

В условии  дано  не  уравнение, а  схема  реакции. Данная  реакция  является  окислительно-восстановительной , поэтому  для  нахождения коэффициентов  в  её уравнении  используем  метод  электронного  баланса :

Mn⁺⁷  + 5e^-  → Mn ⁺² / x2

2Cl^-  - 2e^- → Cl₂ ⁰ / x 5

2 KMnO₄ + 16 HCl=  2 MnCl₂ + 5 Cl₂ + 2KCl + 8 H₂O

Поставив  коэффициенты  в  схему  реакции, мы получили  её  уравнение, по  которому уже можно  производить  расчёты.

 Нам  известна  масса вступившего в реакцию  перманганата  калия :

m( KMnO₄) = 6,32г. Зная  массу  вещества, рассчитаем  его  количество, т.е. число  молей:

n( KMnO₄) = m ( KMnO₄)/ M ( KMnO₄)

M ( KMnO₄) = 39 + 55+ 4· 16= 158 г/моль

n( KMnO₄) = 6,32 г/моль : 158 г/моль = 0,04 моль

Как видно  из  уравнения  реакции, коэффициенты  перед   KMnO₄ и MnCl₂ одинаковы, поэтому  число  молей  вступившего  в  реакцию   KMnO₄  равно  числу  молей  образовавшегося  MnCl₂  :

    n( MnCl₂) = n ( KMnO₄) = 0, 04 моль

Коэффициент  перед Cl₂ в  2,5 раза  больше  коэффициента  перед  KMnO₄

(5 : 2= 2,5), поэтому  число  молей  в 2,5 раза  больше  числа  молей  KMnO₄

n(Cl₂ )= 2,5 n( KMnO₄) = 2, 5 · 0,04= 0,1 моль

Рассчитаем  массу  хлорида  марганца (II) :

    m( MnCl₂) = M (MnCl₂) · n( MnCl₂)

M (MnCl₂ ) =  55 + 2·35,5= 126 г/моль

m( MnCl₂) = 126г/моль · 0,04 моль = 5,04 г

         Рассчитаем  объём  хлора  при  н.у. :

V(Cl₂ ) = V_m · n(Cl₂) = 22,4 л/моль · 0,1 моль = 2,24л.

Итак, если  в данную  реакцию  вступает  6,32 г   KMnO₄ , то в результате  образуется  0,04 моль  или 5,04 г MnCl₂   и  0,1 моль  или 2,24л (н.у.) Cl_2.

Задача 4. В результате  следующих  превращений :

KClO₃ + 6 HCl = KCl + 3Cl₂ +3 H₂O               (а)

2 FeCl₂ + Cl₂  = 2 FeCl₃                                     (б)

необходимо  получить  65 г хлорида  железа ( III) . Какая  минимальная  масса  окислителя- хлората  калия (бертолиевой  соли) KClO₃- потребуется  для этого?

Решение :

Для  получения  2 моль FeCl₂  требуется 1 моль  Cl₂  ( из  уравнения (б)) ;  для  получения  1 моль  Cl₂  требуется 1/3 моль  KClO₃ ( так как  в соответствии  с  уравнением  (а) число  молей   KClO₃ в 3 раза  меньше  числа  молей Cl₂

Таким  образом, мольная  схема  такова:

  2 моль FeCl₃ → 1/3 моль  KClO₃  или

1 моль FeCl₃ → 1/6 моль   KClO₃

Отсюда  : n( KClO₃ ) = 1/6 n(FeCl₃)

   Рассчитаем , какому  числу  молей  соответствует  65 г хлорида  железа (III)

M(FeCl₃ ) = 56 + 3· 35, 5= 162,5 г/моль

n( FeCl₃) = m(FeCl₃) : M(FeCl₃ ) = 65 г : 162,5 г/моль= 0,4 моль

Следовательно, n( KClO₃) = 1/6 ·0,4 = 0,067 моль

- Определяем  массу  хлората  калия:

M(KClO₃) = 39 + 35,5 + 3·16= 122,5 г/моль

m( KClO₃) = M(KClO₃) · n( KClO₃) = 122,5 г/моль · 0,067 моль =  8,2 г

Ответ :  8,2 г KClO₃