Расчеты массы вещества по уравнению химической реакции

Рас­смот­рим урав­не­ние ре­ак­ции об­ра­зо­ва­ния воды из про­стых ве­ществ:

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Можно ска­зать, что из двух мо­ле­кул во­до­ро­да и одной мо­ле­ку­лы кис­ло­ро­да об­ра­зу­ет­ся две мо­ле­ку­лы воды. С дру­гой сто­ро­ны, эта же за­пись го­во­рит о том, что для об­ра­зо­ва­ния каж­дых двух молей воды нужно взять два моля во­до­ро­да  один моль кис­ло­ро­да.

Моль­ное со­от­но­ше­ние участ­ни­ков ре­ак­ции по­мо­га­ет про­из­во­дить важ­ные для хи­ми­че­ско­го син­те­за рас­че­ты. Рас­смот­рим при­ме­ры таких рас­че­тов.

 2. Задача 1

ЗА­ДА­ЧА 1. Опре­де­лим массу воды, об­ра­зо­вав­шу­ю­ся в ре­зуль­та­те сго­ра­ния во­до­ро­да в 3,2 г кис­ло­ро­да.  

Чтобы ре­шить эту за­да­чу, сна­ча­ла необ­хо­ди­мо со­ста­вить урав­не­ние хи­ми­че­ской ре­ак­ции и за­пи­сать над ним дан­ные усло­вия за­да­чи.

Если бы мы знали ко­ли­че­ство ве­ще­ства всту­пив­ше­го в ре­ак­цию кис­ло­ро­да, то смог­ли бы опре­де­лить ко­ли­че­ство ве­ще­ства воды. А затем, рас­счи­та­ли бы массу воды, зная ее ко­ли­че­ство ве­ще­ства и мо­ляр­ную массу. Чтобы найти ко­ли­че­ство ве­ще­ства кис­ло­ро­да, нужно массу кис­ло­ро­да раз­де­лить на его мо­ляр­ную массу.

Мо­ляр­ная масса чис­лен­но равна от­но­си­тель­ной мо­ле­ку­ляр­ной массе. Для кис­ло­ро­да это зна­че­ние со­став­ля­ет 32. Под­ста­вим в фор­му­лу: ко­ли­че­ство ве­ще­ства кис­ло­ро­да равно от­но­ше­нию 3,2 г к 32 г/моль. По­лу­чи­лось 0,1 моль.

Для на­хож­де­ния ко­ли­че­ства ве­ще­ства воды оста­вим про­пор­цию, ис­поль­зуя моль­ное со­от­но­ше­ние участ­ни­ков ре­ак­ции:

на 0,1 моль кис­ло­ро­да при­хо­дит­ся неиз­вест­ное ко­ли­че­ство ве­ще­ства воды, а на 1 моль кис­ло­ро­да при­хо­дит­ся 2 моля воды.

От­сю­да ко­ли­че­ство ве­ще­ства воды равно 0,2 моль.

Чтобы опре­де­лить массу воды, нужно най­ден­ное зна­че­ние ко­ли­че­ства воды умно­жить на ее мо­ляр­ную массу, т.е. умно­жа­ем 0,2 моль на 18 г/моль, по­лу­ча­ем 3,6 г воды.

Рис. 1.  Оформ­ле­ние за­пи­си крат­ко­го усло­вия и ре­ше­ния За­да­чи 1

По­ми­мо массы, можно рас­счи­ты­вать объем га­зо­об­раз­но­го участ­ни­ка ре­ак­ции (при н.у.), ис­поль­зуя из­вест­ную вам фор­му­лу, в со­от­вет­ствие с ко­то­рой объем газа при н.у. равен про­из­ве­де­нию ко­ли­че­ства ве­ще­ства газа на мо­ляр­ный объем. Рас­смот­рим при­мер ре­ше­ния за­да­чи.

 3. Задача 2

ЗА­ДА­ЧА 2. Рас­счи­та­ем объем кис­ло­ро­да (при н.у.), вы­де­лив­ший­ся при раз­ло­же­нии 27г воды.

За­пи­шем урав­не­ние ре­ак­ции и дан­ные усло­вия за­да­чи. Чтобы найти объем вы­де­лив­ше­го­ся кис­ло­ро­да, нужно найти сна­ча­ла ко­ли­че­ство ве­ще­ства воды через массу, затем по урав­не­нию ре­ак­ции опре­де­лить ко­ли­че­ство ве­ще­ства кис­ло­ро­да, после чего можно рас­счи­тать его объем при н.у.

Ко­ли­че­ство ве­ще­ства воды равно от­но­ше­нию массы воды к ее мо­ляр­ной массе. По­лу­ча­ем зна­че­ние 1,5 моль.

Со­ста­вим про­пор­цию: из 1,5 моля воды об­ра­зу­ет­ся неиз­вест­ное ко­ли­че­ство кис­ло­ро­да, из 2 молей воды об­ра­зу­ет­ся 1 моль кис­ло­ро­да. От­сю­да ко­ли­че­ство кис­ло­ро­да равно 0,75 моля. Рас­счи­та­ем объем кис­ло­ро­да при н.у. Он равен про­из­ве­де­нию ко­ли­че­ства кис­ло­ро­да на мо­ляр­ный объем. Мо­ляр­ный объем лю­бо­го га­зо­об­раз­но­го ве­ще­ства при н.у. равен 22,4 л/моль. Под­ста­вив чис­ло­вые зна­че­ния в фор­му­лу, по­лу­чим объем кис­ло­ро­да, рав­ный 16,8 л.

Рис. 2. Оформ­ле­ние за­пи­си крат­ко­го усло­вия и ре­ше­ния За­да­чи 2

Зная ал­го­ритм ре­ше­ния по­доб­ных задач, можно рас­счи­тать массу, объем или ко­ли­че­ство ве­ще­ства од­но­го из участ­ни­ков ре­ак­ции по массе, объ­е­му или ко­ли­че­ству ве­ще­ства дру­го­го участ­ни­ка ре­ак­ции.