Расчеты: массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси), если одно из веществ дано в виде раствора с определенной массовой долей растворенного вещества (задание 39 (С4)) Подготовила: учитель химии МОУ «Гимназия 1» г. Железногорска Курской области Федорченко С.М.

Группы заданий, включаемых в задание 39 тестов ЕГЭ: 1. Расчеты по уравнениям реакций. 2. Задачи на смеси веществ. 3. Определение состава продукта реакции (задачи на «тип соли»). 4. Нахождение массовой доли одного из продуктов реакции в растворе по уравнению материального баланса. 5. Нахождение массы одного из исходных веществ по уравнению материального баланса.

Общие принципы решения расчетных задач по химии 1 этап: составить уравнения реакций тех превращений, которые упоминаются в условии. 2 этап: рассчитать количества и массы «чистых веществ». 3 этап: установить причинно-следственные связи между реагирующими веществами, то есть определить – количество какого вещества требуется найти и по какому из реагирующих веществ будет производиться расчет. 4 этап: произвести расчеты по уравнению(-ям) реакций, то есть рассчитать количество искомого вещества, после чего найти его массу (или объем газа). 5 этап: ответить на дополнительные вопросы, сформулированные в условии.

Расчеты по уравнениям реакций. 1. Для окисления некоторого количества серы потребовался такой объем кислорода (н.у.), который образуется при разложении 665,3 г перманганата калия, содержащего 5% бескислородной примеси. Определите массу серы, которая может вступить в реакцию и объем образовавшегося продукта окисления (н.у.) Дано: m(KMnO 4 ) техн. =665,3 г ω(прим.)=5% m(S)-? V(газа)-? Решение: 1. Составляем уравнения реакций. 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 (1) S+O 2 =SO 2 (2) 2. Рассчитываем количества реагирующих веществ («чистых» реагирующих веществ). ω(KMnO 4 ) чист. =100%- ω(прим.)=100%- 5%=95% или 0,95 m(KMnO 4 ) чист. = m(KMnO 4 ) техн. ω(KMnO 4 ) чист. = 665,3 0,95=632 (г) M (KMnO 4 )=158 г/моль n (KMnO 4 )=m/M=632/158=4 (моль)

2KMnO 4 = K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 (1) S+O 2 =SO 2 (2) 3. Производим расчеты по уравнениям реакций. Из уравнения реакции (1) рассчитаем количество вещества выделившегося кислорода 4 моль х моль 2KMnO 4 = K 2 MnO 4 +MnO 2 +O 2 2 моль 1 моль n(O 2 )=2 моль По количеству вещества кислорода рассчитываем количество вещества серы и оксида серы (IV) по уравнению реакции (2) y моль 2 моль z моль S + O 2 = SO 2 1 моль 1 моль 1 моль n(S)= n(SO 2 )= n(O 2 )= 2 моль 4. По условию задачи требуется рассчитать массу серы, вступившей в реакцию с кислородом и объем образовавшегося продукта окисления (SO 2 ) m(S)=n(S) M(S)= 2 32=64 (г) V(O 2 )= n(O 2 ) Vm=2 22,4=44,8 (л) Ответ: m(S)=64 г; V(O 2 ) =44,8 л.

Расчеты по уравнениям реакций. 2. Оксид меди (II) массой 32 г обработали 80 мл 5,0%-го раствора серной кислоты (ρ=1,03 г/см 3 ). Полученный раствор отфильтровали, фильтрат упарили. Определите массу полученного кристаллогидрата. Дано: m(CuO)=32 г V(H 2 SO 4 ) раств. =80 мл ω(H 2 SO 4 ) =5% или 0,05 ρ (раствора) =1,03 г/см 3 m(CuSO 4 5H 2 O)-? Решение: 1. Составляем уравнения реакций. CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O (1) CuSO 4 + 5H 2 O = CuSO 4 5H 2 O (2) 2. Рассчитываем количества реагирующих веществ («чистых» реагирующих веществ). M (CuO)=80 г/моль n (CuO)=m/M=32/80=0,4(моль) V(мл)=V(см 3 ) M(H 2 SO 4 ) = 98 г/моль n(H 2 SO 4 ) = m/M= V (раств.) ρ (раствора) ω(H 2 SO 4 ) /M(H 2 SO 4 ) = 80 1,03 0,05/98=0,042 (моль)

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O (1) CuSO 4 + 5H 2 O = CuSO 4 5H 2 O (2) 3. Производим расчеты по уравнениям реакций. Из уравнения реакции (1) следует, что n (CuO)= n(H 2 SO 4 ) 0,4 моль 0,042 моль x моль CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O 1 моль 1 моль 1 моль Значит, оксид меди (II) находится в избытке. Расчет ведем по недостатку (по серной кислоте). n(CuSO 4 )= n(H 2 SO 4 ) = 0,042 моль 4. По количеству вещества сульфата меди (II) рассчитываем количество вещества кристаллогидрата по уравнению реакции (2) 0,042 моль yмоль CuSO 4 + 5H 2 O = CuSO 4 5H 2 O 1 моль n(CuSO 4 5H 2 O ) = n(CuSO 4 ) = 0,042 моль По условию задачи требуется рассчитать массу кристаллогидрата CuSO 4 5H 2 O. M(CuSO 4 5H 2 O )=250 г/моль m(CuSO 4 5H 2 O)=n(CuSO 4 5H 2 O ) M(CuSO 4 5H 2 O )= 0, =10,5 (г) Ответ: m(CuSO 4 5H 2 O)= 10,5 г.

Примеры кристаллогидратов гипс CaSO 4 ·2H 2 O, карналлит MgCl 2 ·KCl·6H 2 O медный купорос CuSO 4 ·5H 2 O (синий) выше 105 °C переходит в тригидрат CuSO 4 ·3H 2 O (голубой), при 150 °C в моногидрат CuSO 4 ·H 2 O (белый); полное обезвоживание происходит выше 250 °C. железный купорос FeSO 4 ·7H 2 O, кристаллическая сода Na 2 CO 3 ·10H 2 O, глауберова соль (Na 2 SO 4 10H 2 O).

Расчеты по уравнениям реакций. 3. При взаимодействии в сернокислой среде 26,1 г диоксида марганца с 67,5 г бромида калия выделился бром, практический выход которого составил 85%. Какой объем (н.у.) пропилена может прореагировать с полученным количества брома? Дано: m(MnO 2 )=26,1 г m(KBr)= 67,5 г η(Br 2 ) =85% или 0,85 V(C 3 H 6 )-? Решение: 1. Составляем уравнения реакций. Оксид марганца (IV) MnO 2 в кислотной среде проявляет свойства сильного окислителя. Он окисляет хлорид-ион до хлора, нитрит-ион до нитрат-иона, йодид-ион до йода и т. д. MnO 2 + 2KBr + 2H 2 SO 4 = Br 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 +2H 2 O (1) C 3 H 6 + Br 2 = C 3 H 6 Br 2 (2) 2. Рассчитываем количества реагирующих веществ («чистых» реагирующих веществ). M (MnO 2 )=87 г/моль n (MnO 2 )=m/M=26,1/87=0,3(моль) M(KBr) = 119 г/моль n(KBr)= m/M=67,5/119=0,567 (моль)

MnO 2 + 2KBr + 2H 2 SO 4 = Br 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 +2H 2 O (1) C 3 H 6 + Br 2 = C 3 H 6 Br 2 (2) 3. Производим расчеты по уравнениям реакций. 0,3 моль 0,567 моль x моль MnO 2 + 2KBr + 2H 2 SO 4 = Br 2 + MnSO 4 + K 2 SO 4 +2H 2 O 1 моль 2 моль 1 моль Из уравнения реакции (1) следует, что n (MnO 2 ): n(KBr) как 1:2, значит, оксид марганца (IV) находится в избытке. Расчет ведем по недостатку (по бромиду калия). n(Br 2 )= ½ n(KBr) = ½ 0, 567=0,2835 (моль). С учетом практического выхода брома n(Br 2 ) практ. = n(Br 2 ) теоретич. η(Br 2 ) = 0,2835 0,85 = 0,24 (моль) 4. По количеству вещества брома рассчитываем количество вещества пропилена по уравнению реакции (2) y моль 0,24 моль C 3 H 6 + Br 2 = C 3 H 6 Br 2 1 моль n(C 3 H 6 ) = n(Br 2 ) = 0,24 моль По условию задачи требуется рассчитать объем пропилена: V(C 3 H 6 )= n(C 3 H 6 ) Vm=0,24 22,4=5,4 (л) Ответ: V(C 3 H 6 )= 5,4 л.

Расчеты по уравнениям реакций. 4. Какой объем 15%-ного раствора хлороводородной кислоты плотностью 1,075 г/мл пойдет на полную нейтрализацию гидроксида кальция, образовавшегося при гидролизе карбида кальция, если при гидролизе выделилось 17,92 л (н.у.) газа? Дано: ω(HCl) =15% или 0,15 ρ (раствора) =1,075 г/мл V(газа)=17,92 л V(HCl) раств. -? Решение: 1. Составляем уравнения реакций. CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 (1) Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O (2) 2. Рассчитываем количества реагирующих веществ («чистых» реагирующих веществ). n(C 2 H 2 )= V(C 2 H 2 )/Vm=17,92/22,4=0,8 (моль) 3. Производим расчеты по уравнениям реакций. x моль 0,8 моль CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 1 моль 1 моль Из уравнения реакции (1) следует, что n (Ca(OH) 2 )=n(C 2 H 2 )=0,8 моль.

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 (1) Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O (2) 0,8 моль x моль Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O 1 моль 2 моль Из уравнения реакции (2) следует, что n(HCl )=2n(Ca(OH) 2 )=1,6 моль. 4. Рассчитаем объем раствора хлороводородной кислоты: M (HCl) = 36,5 г/моль. V(HCl) раств.= n M/ ρ ω = 1,6 36,5 /1,075 0,15 =362,2 (мл). Ответ:V(HCl)раств.= 362,2 мл.

Расчеты по уравнениям реакций. 5. В результате взаимодействия 168 г 16%-ного раствора гидроксида калия со 132 г 20%-ного раствора сульфата аммония выделился газ, который полностью прореагировал с гидрокарбонатом аммония, содержащимся в 468 г раствора. Определите массовую долю гидрокарбоната аммония в этом растворе. Дано: m(KOH) раств. = 168 г ω(KOH) =16% или 0,16 m((NH 4 ) 2 SO 4 ) раств. = 132 г ω((NH 4 ) 2 SO 4 )=20% или 0,2 m(NH 4 HCO 3 ) раств. = 468 г ω(NH 4 HCO 3 )-? Решение: 1. Составляем уравнения реакций. 2KOH + (NH 4 ) 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O (1) NH 3 + NH 4 HCO 3 = (NH 4 ) 2 CO 3 (2) 2. Рассчитываем количества реагирующих веществ («чистых» реагирующих веществ). M(KOH)=56 г/моль. n(KOH)= m(KOH) раств. ω(KOH) /M(KOH) =168 0,16/56=0,48 (моль) M((NH 4 ) 2 SO 4 )=132 г/моль n((NH 4 ) 2 SO 4 )= m((NH 4 ) 2 SO 4 ) раств. ω((NH 4 ) 2 SO 4 ) /M((NH 4 ) 2 SO 4 ) = 132 0,2/132=0,2 (моль)

2KOH + (NH 4 ) 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O (1) NH 3 + NH 4 HCO 3 = (NH 4 ) 2 CO 3 (2) 3. Производим расчеты по уравнениям реакций. 0,48 моль 0,2 моль x моль 2KOH + (NH 4 ) 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 O 2 моль 1 моль 2 моль Из уравнения реакции (1) следует, что n ((NH 4 ) 2 SO 4 )= ½ n(KOH )= ½ 0,48 =0,24 (моль), значит сульфат аммония в недостатке, по этому веществу ведем расчет. n(NH 3 )=2n((NH 4 ) 2 SO 4 )= 2 0,2 =0,4 (моль) По уравнению реакции (2) рассчитываем количество вещества гидрокарбоната аммония 0,4 моль x моль NH 3 + NH 4 HCO 3 = (NH 4 ) 2 CO 3 1 моль 1 моль Из уравнения реакции (2) следует, что n(NH 4 HCO 3 )=n(NH 3 )=0,4 моль. 4. Рассчитаем массовую долю гидрокарбоната аммония в растворе: M (NH 4 HCO 3 )= 79 г/моль. m (NH 4 HCO 3 )=n M=0,4 79=31,6 (г) ω(NH 4 HCO 3 )= m (NH 4 HCO 3 )/ m (NH 4 HCO 3 ) раств. =31,6/468=0,0675 или 6,75% Ответ: ω(NH 4 HCO 3 ) = 0,0675 или 6,75%

Домашнее задание: 1.Медь, выделившаяся в результате реакции 2,6 г цинка с 160 г 5%-ного раствора сульфата меди (II), полностью прореагировала с 20 мл разбавленной азотной кислоты ( ρ =1,055 г/мл). Определите массовую долю нитрата меди (II) в полученном растворе. 2. Пероксид натрия обработали избытком горячей воды. Выделившийся газ собрали, а образовавшийся раствор щелочи полностью нейтрализовали 10%-ным раствором серной кислоты объемом 300 мл и плотностью 1,08 г/мл. Определите массу взятого для реакции пероксида натрия и объем собранного газа мл 34%-ной соляной кислоты плотностью 1,16 г/мл добавили при нагревании к оксиду марганца (IV) массой 2,61 г. Какой объем хлора (н.у.) выделится? Сколько граммов карбоната калия может прореагировать (без нагревания) с выделившимся хлором?

Используемая литература В.Н. Доронькин, А.Г. Бережная, Т.В. Сажнева, В.А.Февралева, Химия. Подготовка к ЕГЭ Легион, Ростов- на-Дону, 2012 г. В.Н. Доронькин, А.Г. Бережная, Т.В. Сажнева, В.А.Февралева, Химия. Тематические тесты для подготовки к ЕГЭ. Задания высокого уровня сложности (С1-С5). Легион, Ростов-на-Дону, 2012 г.