Учитель высшей категории
Учитель высшей категории
Чернозубова Е.В.
Город Нижний Новгород.
Муниципальное образовательное учреждение лицей № 8.
9 класс.
Расчеты по уравнениям химических реакций. Часть II.
Тип задачи: вычисление массы продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке
Тип задачи: вычисление массы продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке.
Правило: если в условии задачи даны данные о двух веществах, вступающих в реакцию, то данная задача на избыток одного из реагирующих веществ. При ее решении сначала находят вещество, взятое в избытке. Затем задачу решают по тому веществу, которое полностью расходуется.
Например, опыт: H2SO4 + BaCI2 BaSO4 +2 HCI
Вопрос:
Какие варианты проведения опыта мы можем наблюдать?
Ответ: три варианта проведения данного опыта:
Ответ: три варианта проведения данного опыта:
Серная кислота и хлорид бария взяты в эквимолярных соотношениях. Тогда серная кислота и хлорид бария полностью расходуются. А после реакции в пробирке в растворе будет находиться соляная кислота, а осадок на дне пробирки будет состоять из сульфата бария.
Серная кислота взята в избытке. Тогда в результате реакции полностью расходуется хлорид бария. В пробирке после реакции в растворе будет находиться соляная кислота, остаток серной кислоты, а осадок на дне пробирки будет состоять из сульфата бария.
Хлорид бария взят в избытке. Тогда в результате реакции полностью расходуется серная кислота. В пробирке после реакции в растворе будет находиться соляная кислота, остаток хлорида бария, а осадок на дне пробирки будет состоять из сульфата бария.
Возможные схемы проведения опыта:
Возможные схемы проведения опыта:
Решение: Первое действие: найдем вещество, взятое в избытке
Решение:
Первое действие: найдем вещество, взятое в избытке.
Для этого пишем уравнение химической реакции, под уравнением реакции прописываем постоянные количества веществ для данной реакции (коэффициенты). Над уравнением реакции пишем количества веществ из условия задачи. Сравниваем две дроби, что бы найти вещество, взятое в избытке:
0,3 моль 0,4 моль 0, 3 0, 4
H2SO4 + BaCI2 BaSO4 + 2 HCI ---- < ----
(избыток)
1 моль 1 моль 1 1
Второе действие: так как хлорид бария в избытке, то задачу решаем по уравнению реакции по количеству вещества серной кислоты:
0,3 моль x моль 0, 3 x
H2SO4 + BaCI2 BaSO4 + 2 HCI ---- = ---- ; x = 0, 3 моль
1 моль 1 моль 1 1
Третье действие: найдем массу осадка сульфата бария:
m = M * n ; m (BaSO4) = 0,3 моль * 233 г/моль = 69,9 г.
Ответ: m (BaSO4) = 69,9 г.
Задача: Какая масса осадка получится при действии 0,3 моль серной кислоты на 0,4 моль хлорида бария?
Задание: посмотрите видео – клип, составьте условие задачи на вычисление массы продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке (задание устное)
Задание: посмотрите видео – клип, составьте условие задачи на вычисление массы продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке (задание устное).
PbBr2 + 2 KJ PbJ2 + 2 KBr
Правило: у химической реакции возможно «продолжение», когда продукты первой реакции могут взаимодействовать друг с другом, с водой из раствора или с избытком одного из реагирующих…
Правило: у химической реакции возможно «продолжение», когда
продукты первой реакции могут взаимодействовать друг с другом, с водой из раствора или с избытком одного из реагирующих веществ.
когда реакция может протекать ступенчато, то протекание «ступенек» в каждой конкретной задаче зависит от количеств взятых исходных веществ.
Задачи "на избыток с продолжением"
Тема № 1: а) AICI3 + 3
Тема № 1:
а) AICI3 + 3 NaOH AI(OH)3 + 3 NaCI
если NaOH в избытке, то
AI(OH)3 + NaOH Na (AI(OH)4)
тетрагидроксоалюминат натрия
б) Zn(NO3)2 + 2 KOH Zn(OH)2 + 2 KNO3
если KOH в избытке, то
Zn(OH)2 + 2 KOH K2 (Zn(OH)4)
тетрагидроксоцинкат калия
Амфотерные соединения
Тема № 2: 1) Mg(OH)2 + 2
Тема № 2:
1) Mg(OH)2 + 2 HCI MgCI2 + 2 H2O
2) Mg(OH)2 + HCI MgOHCI + H2O
гидроксохлорид магния
Правило: основная соль + кислота
средняя соль + вода
MgOHCI + HCI MgCI2 + H2O
Основные соли
Тема a) 2 AICI3 + 3 (NH4)2S
3. Тема
a) 2 AICI3 + 3 (NH4)2S AI2S3 + 6 NH4CI ;
так как реакция идет в растворе, в пробирке присутствует вода, то соль AI2S3 , образованная слабым основанием и слабой кислотой, сразу подвергается гидролизу:
AI2S3 + 6 H2O 2 AI(OH)3 + 3 H2S
Итого суммарное уравнение реакции:
2 AICI3 + 3 (NH4)2S + 6 H2O 2 AI(OH)3 + 3 H2S + 6 NH4CI
б) Fe2(SO4)3 + 3 K2CO3 Fe2(CO3)3 + 3 K2SO4
Fe2(CO3)3 + 6 H2O 2 Fe(OH)3 + 3 H2CO3 ;
и H2CO3 CO2 + H2O ; тогда
Fe2(SO4)3 + 3 K2CO3 + 3 H2O 2 Fe(OH)3 + 3 K2SO4 + 3 CO2
в) Na2SiO3 + 2 NH4CI 2 NaCI + (NH4)2 SiO3
(NH4)2 SiO3 + 2 H2O 2 NH4OH + H2SiO3
так как NH4OH NH3 + H2O ;
и H2SiO3 SiO2 + H2O то
Na2SiO3 + 2 NH4CI 2 NaCI + SiO2 + 2 NH3 + H2O
Гидролиз
Тема I. a) 1) H2SO4 +
4. Тема
I. a) 1) H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O
гидросульфат натрия
2) H2SO4 + 2 NaOH Na2SO4 + 2 H2O
Правило: кислая соль + щелочь
средняя соль + вода
NaHSO4 + NaOH Na2SO4 + H2O
б) SO3 + NaOH NaHSO4
SO3 + 2 NaOH Na2SO4 + H2O
Кислые соли
II. a) 1) H3PO4 + KOH
II. a) 1) H3PO4 + KOH KH2PO4 + H2O
дигидроортофосфат калия
2) H3PO4 + 2 KOH K2HPO4 + 2 H2O
гидроортофосфат калия
3) H3PO4 + 3 KOH K3PO4 + 3 H2O
ортофосфат калия
б) KH2PO4 + KOH K2HPO4 + H2O
KH2PO4 + 2 KOH K3PO4 + 2 H2O
в) K2HPO4 + KOH K3PO4 + H2O
г) 1) P2O5 + 2 KOH + H2O KH2PO4
2) P2O5 + 4 KOH 2 K2HPO4 + H2O
3) P2O5 + 6 KOH 2 K3PO4 + 3 H2O
III. a) 1) H3PO4 + NH3
III. a) 1) H3PO4 + NH3 NH4H2PO4
дигидроортофосфат аммония
2) H3PO4 + 2 NH3 (NH4)2HPO4
гидроортофосфат аммония
3) H3PO4 + 3 NH3 (NH4)3PO4
ортофосфат аммония
б) NH4H2PO4 + NH3 (NH4)2HPO4
NH4H2PO4 + 2 NH3 (NH4)3PO4
в) (NH4)2HPO4 + NH3 (NH4)3PO4
IV. SO2 + NaOH NaHSO3 гидросульфит натрия
IV. SO2 + NaOH NaHSO3
гидросульфит натрия
SO2 + 2 NaOH Na2SO3 + H2O
V. 1) H2S + NaOH NaHS + H2O
гидросульфид натрия
2) H2S + 2 NaOH Na2S + 2 H2O
Правило: кислая соль + щелочь
средняя соль + вода
NaHS + NaOH Na2S + H2O
VI. 1) СO2 + NaOH
VI. 1) СO2 + NaOH NaHCO3
гидрокарбонат натрия
2) СO2 + 2 NaOH Na2CO3 + H2O
Правило: кислая соль + щелочь средняя соль + вода
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
VII. Правило: карбонат + CO2 + H2O гидрокарбонат
а) Na2CO3 + CO2 + H2O 2 NaHCO3
б) 1) СO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Признаки реакции: помутнение известковой воды.
Если CO2 пропускать дальше, то раствор становится
прозрачным, так как образуется растворимый в воде
гидрокарбонат кальция:
2) CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
Пример решения задачи «на избыток с продолжением»:
Пример решения задачи «на избыток с продолжением»:
Задача: К раствору, содержащему 6 моль серной кислоты, прилили раствор, содержащий 8 моль гидроксида калия. Найдите количества веществ в полученном после реакции растворе.
Решение:
Первое действие: продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ:
n (H2SO4) : n (NaOH) = 6 моль : 8 моль =
= как соотношение 1 : 1 (избыток)
Может ли двухосновная серная кислота взаимодействовать с однокислотным основанием гидроксидом натрия в соотношении 1 : 1 ?
Да. Запишем уравнение реакции № 1 и по количеству вещества серной кислоты найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
Второе действие: 6 моль 6 моль 6 моль 1)
Второе действие:
6 моль 6 моль 6 моль
1) H2SO4 + NaOH NaHSO4 + H2O
1 моль 1 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
Подведем итог: после реакции № 1
H2SO4 расходуется полностью.
n (NaOH) остав. = n (NaOH) было - n (NaOH)расход. =
= 8 моль – 6 моль = 2 моль
n (NaHSO4) = 6 моль
гидросульфат натрия
Все соединения элемента натрия растворимы в воде.
Третье действие: в пробирке в растворе после реакции № 1 находятся кислая соль гидросульфат натрия и щелочь
Третье действие:
в пробирке в растворе после реакции № 1 находятся кислая соль гидросульфат натрия и щелочь. Может ли протекать реакция между этими веществами?
Да. Правило: кислая соль + щелочь средняя соль + вода
Так как мы знаем количества этих веществ, то у нас начинается как бы вторая задача внутри основной задачи. То есть данная задача относится к типу: «задача на избыток с продолжением».
Продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ для реакции № 2:
n (NaOH)остав. : n (NaHSO4) = 2 моль : 6 моль (избыток).
Запишем уравнение реакции № 2 и по количеству вещества гидроксида натрия найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
Четвертое действие: 2 моль 2 моль 2 моль 2)
Четвертое действие:
2 моль 2 моль 2 моль
2) NaOH + NaHSO4 Na2SO4 + H2O
1 моль 1 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
Подведем итог: после реакции № 2:
NaOH расходуется полностью
n (NaHSO4) остав. = n (NaHSO4) было - n (NaHSO4)расход. =
= 6 моль – 2 моль = 4 моль
n (Na2SO4) = 2 моль
Ответ: после реакции в растворе n (NaHSO4) = 4 моль;
n (Na2SO4) = 2 моль
Закрепление пройденного материала
Закрепление пройденного материала.
Задача: 6, 9 г. металла натрия опустили в 100 г. 13, 6 % -ного раствора хлорида цинка. Найдите массовую долю веществ в полученном растворе.
Решение:
Первое действие: найдем массы исходных веществ:
m (ZnCI2) = (вещества) * m(раствора) = 0, 136 * 100 г. = 13, 6 г.
m (H2O) = m(раствора) – m(вещества) = 100 г. – 13, 6 г. = 86, 4 г.
Найдем количества исходных веществ:
n ( ZnCI2) =m/M =13,6г./136г./моль = 0,1 моль; n (H2O) =86,4г./18г./моль = 4, 8 моль;
n ( Na) =6,9г./23г./моль = 0,3 моль.
Щелочной металл натрий в первую очередь вступает в реакцию с водой из раствора соли хлорида цинка.
n ( Na) : n (H2O) = 0, 3 моль : 4, 8 моль (избыток)
Запишем уравнение реакции № 1 и по количеству вещества натрия найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
Второе действие: 0, 3 моль 0,3 моль 0, 3 моль 0, 15 моль 1) 2
Второе действие:
0, 3 моль 0,3 моль 0, 3 моль 0, 15 моль
1) 2 Na + 2 H2O 2 NaOH + H2
2 моль 2 моль 2 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
После реакции № 1:
Выделяется газ: n (H2) = 0, 15 моль
В растворе: n (H2O)остав. = n (H2O)было - n (H2O)расход. =
= 4, 8 моль – 0, 3 моль = 4, 5 моль n (NaOH) = 0, 3 моль
n (ZnCI2) = 0, 1 моль
Из оставшихся в пробирке веществ вступают друг с другом в реакцию хлорид цинка и гидроксид натрия.
Правило:
средняя соль + щелочь новая соль + новое основание,
если выпадает осадок или выделяется газ.
Третье действие: n ( ZnCI2) : n (NaOH) = 0, 1 моль : 0, 3 моль (избыток)
Третье действие: n ( ZnCI2) : n (NaOH) = 0, 1 моль : 0, 3 моль (избыток)
Запишем уравнение реакции № 2 и по количеству вещества хлорида цинка найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
0, 1 моль 0, 2 моль 0, 1 моль 0, 2 моль
2) ZnCI2 + 2 NaOH Zn(OH)2 + 2 NaCI
1 моль 2 моль 1 моль 2 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
После реакции № 2:
Выпал осадок: n ( Zn(OH)2) = 0, 1 моль
В растворе:
n(NaOH)остав. после №2 =n(NaOH)получено по №1 - n(NaOH)расход. по №2=
= 0,3 моль – 0, 2 моль = 0, 1 моль
n (NaСI) = 0, 2 моль
n (H2O)остав. = 4, 5 моль
Из оставшихся в пробирке веществ вступают друг с другом в реакцию амфотерный гидроксид цинка и щелочь – гидроксид натрия.
Четвертое действие: n (NaOH)остав
Четвертое действие:
n (NaOH)остав. после №2 : n ( Zn(OH)2) = 0, 1 моль : 0, 1 моль (избыток)
Запишем уравнение реакции № 3 и по количеству вещества гидроксида натрия найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
0, 1 моль 0, 05 моль 0, 05 моль
3) 2 NaOH + Zn(OH)2 Na2(Zn(OH)4) тетрагидроксоцинкат
натрия
2 моль 1 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
Все соединения элемента натрия растворимы в воде.
Подведем итог после всех реакций, прошедших в данной пробирке:
После реакции № 1 выделился газ: n (H2) = 0, 15 моль
После реакции № 3: часть осадка растворилась, часть осадка осталась:
n (Zn(OH)2)остав. после №3 = n (Zn(OH)2)получено по №2 -
n (Zn(OH)2)расход. по №3 = 0, 1 моль – 0, 05 моль = 0, 05 моль
В растворе после всех трех реакций:
n (NaСI) = 0, 2 моль
n (H2O)остав = 4, 5 моль
n (Na2(Zn(OH)4)) = 0, 05 моль
Пятое действие: найдем массы всех веществ после реакций: m (H2) =n *
Пятое действие: найдем массы всех веществ после реакций:
m (H2) =n * M = 0, 15 моль * 2 г/моль = 0, 3 г.
m (Zn(OH)2)остав. = 0, 05 моль * 99 г/моль = 4, 95 г.
m (NaCI) = 0, 2 моль * 58, 5 г/моль = 11, 7г.
m (H2O)остав. = 4, 5 моль * 18 г/моль = 81 г.
m (Na2(Zn(OH)4)) = 0, 05 моль * 179 г/моль = 8, 95 г.
Шестое действие: найдем массу раствора после реакций:
I способ: m раствора после реакции =
= m (H2O) оставш. + m (NaCI) + m (Na2(Zn(OH)4))
Раствор состоит из растворителя и растворенных в нем веществ. Осадок и газ в состав раствора не входят!
II способ: m раствора после реакции =( m (Na) + m раствора (ZnCI2) ) -
массы веществ до реакции
- m (H2) газа - m (Zn(OH)2)осадка
m раствора после реакции = 6, 9 г. + 100 г. – 0, 3 г. – 4, 95 г. = 101, 65 г.
Седьмое действие: найдем массовые доли веществ в растворе после реакций:
Седьмое действие: найдем массовые доли веществ в растворе после реакций:
W (NaCI) = масса вещества/масса раствора после реакции =
= 11, 7 г./ 101, 65 г. = 0, 115
W (Na2(Zn(OH)4) = 8, 95 г./101, 65 г. = 0, 088
Ответ: в растворе после реакций W (NaCI) % = 11, 5 % ;
W (Na2(Zn(OH)4) % = 8, 8 %
ВНИМАНИЕ!
Самостоятельная работа учащихся.
Составьте условие задачи на «избыток с продолжением».
Зачитайте условие задачи классу.
Решение: Первое действие: продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ: n (H3PO4) : n (NH3) = 0
Решение:
Первое действие:
продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ:
n (H3PO4) : n (NH3) = 0.2 моль : 0, 3 моль =
= как соотношение 1 : 1 (избыток)
Может ли трехосновная ортофосфорная кислота взаимодействовать с аммиаком в соотношении = 1 : 1 ?
Да.
Запишем уравнение реакции № 1 и по количеству вещества ортофосфорной кислоты найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
Задача: Найдите количества веществ в растворе, полученном при пропускании 0, 3 моль аммиака через раствор, содержащий 0, 2 моль ортофосфорной кислоты.
H3PO4 + NH3
0, 2 моль 0, 2 моль 0, 2 моль
1) H3PO4 + NH3 NH4H2PO4
дигидроортофосфат аммония
1 моль 1 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
После реакции № 1:
n (NH3)остав. = n (NH3)было - n (NH3)расход. =
= 0, 3 моль – 0, 2 моль = 0, 1 моль
n (NH4H2PO4) = 0, 2 моль
Кислая соль будет вступать в реакцию с аммиаком, потому начинается «продолжение» у данной задачи.
Второе действие: продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ для реакции № 2: n (NH3)оставш
Второе действие:
продумаем, в каком соотношении взяты количества исходных веществ для реакции № 2:
n (NH3)оставш. после реакции № 1 : n (NH4Н2PO4) =
= 0.1 моль : 0, 2 моль (избыток).
Запишем уравнение реакции № 2 и по количеству вещества аммиака найдем количества израсходовавшихся и полученных веществ.
0, 1 моль 0, 1 моль 0, 1 моль
2) NH3 + NH4H2PO4 (NH4)2HPO4
гидроортофосфат аммония
1 моль 1 моль 1 моль
расходующиеся вещества образующиеся вещества
После реакции № 2: NH3 израсходовался полностью
После реакции № 2:
NH3 израсходовался полностью.
n (NH4Н2PO4) оставш. после реакции № 2 =
= n (NH4Н2PO4)получ. по реакции № 1 -
- n (NH4Н2PO4) израсх. по реакции № 2 =
= 0, 2 моль – 0, 1 моль = 0, 1 моль
n ((NH4)2HPO4 ) = 0, 1 моль
Соли аммония растворимы в воде.
Ответ: в растворе после реакции n (NH4Н2PO4) = 0, 1 моль; n ((NH4)2HPO4 ) = 0, 1 моль.
Домашнее задание: ЗАДАЧА: Найдите массовую долю веществ в растворе, полученном при взаимодействии: a) 100 г
Домашнее задание:
ЗАДАЧА: Найдите массовую долю веществ в растворе, полученном при взаимодействии:
a) 100 г. 21, 3 % - ного раствора нитрата алюминия с 8 г. гидроксида натрия.
b) 100 г. 21, 3 % - ного раствора нитрата алюминия с 12 г. гидроксида натрия.
c) 100 г. 21, 3 % - ного раствора нитрата алюминия с 14 г. гидроксида натрия.
d) 100 г. 21, 3 % - ного раствора нитрата алюминия с 20 г. гидроксида натрия.
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.
