Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты?



Дата03.05.2013
Размер102 Kb.
ТипРешение
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ

Пример 1:

Какой объём водорода (н.у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты?

Решение:

  1. Записываем уравнение реакции: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
    Находим молярную массу цинка: M (Zn) = 65 г/моль
    Находим молярную массу серной кислоты: M (H2SO4) = 1 • 2 + 32 + 16 • 4 = 98 (г/моль)
    (молярную массу каждого элемента, численно равную относительной атомной массе, смотрим в периодической таблице  под знаком элемента и округляем до целых)

  2. Находим чистую массу серной кислоты в растворе:
    m растворенного вещества = m раствора • ω = 200 • 0,10 = 20 (г)
    Более рационально подставить в уравнение массу, но если Ваш учитель требует решать через моли, находим количество вещества серной кислоты: ν (H2SO4) = m/M = 20 г / 198 г/моль и т.д. Потом подставляем в уравнение моли.

  3. Находим, какое вещество в недостатке. Для этого записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – массу согласно уравнению (равна молярной массе, умноженной на число моль, т.е. коэффициент перед веществом. В этом примере равен 1):
    6,5 г  20 г
    Zn + H
    2SO4 = ZnSO4 + H2
    65 г    98 г
    Составляем неравенство из двух дробей:
    6,5 г < 20 г
    65 г      98 г
    Цинк в недостатке – расчет ведем по нему (его отношение фактической массы к эквивалентной массе меньше, значит, он израсходуется раньше. Серная кислота останется в избытке)
    Будьте внимательны! Ошибка в этом действии делает решение неверным!

  4. Записываем над уравнением реакции полученные данные, а под уравнением – данные по уравнению в тех же единицах измерения:
    6,5 г                             x моль
    Zn + H
    2SO4 = ZnSO4 + H2
    65 г                              1 моль
    Составляем пропорцию:
    6,5 г –
    x моль
    65 г  – 1 моль
    Находим число моль выделившегося водорода:
    x = 6,5 г • 1 моль / 65 г = 0,1 моль

  5. Находим объем водорода:
    v = 22,4 л/моль • n,
    где 22,4 – молярный объем, т.е. объем одного моля любого газа,
    n – количество вещества (моль)
    v = 22,4 л/моль • 0,1 моль = 2,24 л

Ответ: 2,24 л.

Пример 2:

Какой объём газа (н.у.
) выделится, если цинк опустить в 40 мл 10%-ного раствора соляной кислоты, плотность которого 1.07 г/мл?


Решение:

  1. Записываем уравнение реакции: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
    Задача имеет решение, если цинк в избытке.

  2. Находим массу раствора соляной кислоты:
    m = v • ρ = 40 мл • 1,07 г/мл = 42,8 г

  3. Находим чистую массу соляной кислоты в растворе:
    m растворенного вещества =  42,8 • 0,10 = 4,28 (г)

  4. Находим молярную массу соляной кислоты: M (HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 (г/моль)
    Находим количество вещества соляной кислоты: ν (HCl) = m/M = 4,28 г / 36,5 г/моль = 0,117 моль

  5. Записываем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением – число моль согласно уравнению (равно коэффициенту перед веществом):
       
    0,117 моль         x моль
    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
          2 моль            1 моль
    Составляем пропорцию:
    0,117 моль – x моль
    2 моль – 1 моль

Находим x:
x = 0,117 моль • 1 моль / 2 моль = 0,0585 моль

  1. Находим объем водорода:
    v = 22,4 л/моль • 0,0585 моль = 1,31 л

  2. Округляем результат, чтобы в нем было не больше значащих цифр, чем в величинах в условии задачи (2 значащие цифры)

Ответ: 1,3 л.

Скорость химических реакций и факторы от которых она зависит: природа реагирующих веществ, их концентрация, температура протекания химических реакций, поверхность соприкосновения реагирующих веществ, катализаторы

В жизни мы сталкиваемся с разными химическими реакциями. Одни из них, как ржавление железа, могут идти несколько лет. Другие, например, сбраживание сахара в спирт, – несколько недель. Дрова в печи сгорают за пару часов, а бензин в моторе – за долю секунды.

Чтобы уменьшить затраты на оборудование, на химических заводах повышают скорость реакций. А некоторые процессы, например, порчу пищевых продуктов, коррозию металлов, – нужно замедлить.

Скорость химической реакции можно выразить как изменение количества вещества (n, по модулю) в единицу времени (t) – сравните скорость движущегося тела в физике как изменение координат в единицу времени: υ = Δx/Δt. Чтобы скорость не зависела от объема сосуда, в котором протекает реакция, делим выражение на объем реагирующих веществ (v), т.е. получаем изменение количества вещества в единицу времени в единице объема, или изменение концентрации одного из веществ в единицу времени:


           n2 – n1            Δn               Δс
υ = –––––––––– = –––––––– = ––––––––     (1)
      (t2 – t1) • v         Δt • v             Δt

где c = n/v – концентрация вещества,

Δ (читается «дельта») – общепринятое обозначение изменения величины.

Если в уравнении у веществ разные коэффициенты, скорость реакции для каждого из них, рассчитанная по этой формуле будет различной. Например, 2 моль сернúстого газа прореагировали полностью с 1 моль кислорода за 10 секунд в 1 литре:

2SO2 + O2 = 2SO3

Скорость по кислороду будет: υ = 1 : (10 • 1) = 0,1 моль/л·с

Скорость по сернúстому газу: υ = 2 : (10 • 1) = 0,2 моль/л·с – это не нужно запоминать и говорить на экзамене, пример приведен для того, чтобы не путаться, если возникнет этот вопрос.

Скорость гетерогенных реакций (с участием твердых веществ) часто выражают на единицу площади соприкасающихся поверхностей:


          Δn
υ = ––––––           (2)
        Δt • S

Гетерогенными называются реакции, когда реагирующие вещества находятся в разных фазах:

  • твердое вещество с другим твердым, жидкостью или газом,

  • две несмешивающиеся жидкости,

  • жидкость с газом.

Гомогенные реакции протекают между веществами в одной фазе:

  • между хорошо смешивающимися жидкостями,

  • газами,

  • веществами в растворах.

Условия, влияющие на скорость химических реакций

1)   Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Проще говоря, разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, цинк бурно реагирует с соляной кислотой, а железо довольно медленно.

2)   Скорость реакции тем больше, чем выше концентрация веществ. С сильно разбавленной кислотой цинк будет реагировать значительно дольше.

3)   Скорость реакции значительно повышается с повышением температуры. Например, для горения топлива необходимо его поджечь, т.е. повысить температуру. Для многих реакций повышение температуры на 10° C сопровождается увеличением скорости в 2-4 раза.

4)   Скорость гетерогенных реакций увеличивается с увеличением поверхности реагирующих веществ. Твердые вещества для этого обычно измельчают. Например, чтобы порошки железа и серы при нагревании вступили в реакцию, железо должно быть в виде мелких опилок.

Обратите внимание, что в данном случае подразумевается формула (1)! Формула (2) выражает скорость на единице площади, следовательно не может зависеть от площади.

5)   Скорость реакции зависит от наличия катализаторов или ингибиторов.

Катализаторы – вещества, ускоряющие химические реакции, но сами при этом не расходующиеся. Пример – бурное разложение перекиси водорода при добавлении катализатора – оксида марганца (IV):

2H2O2 = 2H2O + O2

Оксид марганца (IV) остается на дне, его можно использовать повторно.

Ингибиторы – вещества, замедляющие реакцию. Например, для продления срока службы труб и батарей в систему водяного отопления добавляют ингибиторы коррозии. В автомобилях ингибиторы коррозии добавляются в тормозную, охлаждающую жидкость.

Еще несколько примеров:

Условия

Примеры

Природа реагирующих веществ

Многие вещества хранятся годами, а перекись водорода разлагается: 2Н2О2 = 2Н2О + О2

Их концентрация

Чистая перекись водорода разлагается со взрывом, а в растворе – за несколько месяцев

Температура

В прохладном месте раствор Н2О2 сохраняется довольно долго

Присутствие катализаторов и ингибиторов

Раствор Н2О2, поступающий в продажу, содержит ингибиторы, чтобы лучше хранился. Но если к нему добавить щепотку MnO2 в качестве катализатора – происходит бурное выделение кислорода

Получение металлов из оксидов с помощью восстановителей: водорода, алюминия, оксида углерода (II). Роль металлов и сплавов в современной технике

Для получения металлов из оксидов используются различные восстановители. Использование водорода позволяет получать активные металлы, не восстанавливаемые оксидом углерода (II). Также этот способ применяется для получения металлов с низким содержанием примесей, например, для химической лаборатории. Стоимость этого способа  довольно высока. В качестве примера можно привести  реакцию восстановления меди из оксида меди (II) при нагревании в струе водорода:

CuO + H2 = Cu + H2O

С указанием степени окисления элементов:

Cu+2O + H20 = Cu0 + H2+1O

Хотя реакция обратимая, но проведение ее в токе водорода, и , как следствие, удаление паров воды из зоны реакции позволяет сместить равновесие вправо и добиться полного восстановления меди.

Железо, поступающее в школьную лабораторию, часто на этикетке имеет надпись: «Восстановлено водородом»:

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

Способ восстановления металлов алюминием получил название «алюминотермия» или «алюмотермия». Алюминий является еще более активным восстановителем. Этим способом получают хром, марганец:

2Al + Cr2O3 = Al2O3 + 2Cr

При реакции оксида железа (III)  с порошком алюминия (смесь необходимо поджечь магниевой лентой) выделяется много тепла:

2Al + Fe2O3 = Al2O3 + 2Fe

Алюминотермией получают некоторое количество кальция. Обратите внимание, что в электрохимическом ряду напряжений кальций находится левее алюминия, но это не делает невозможным данный способ – не следует забывать, что ряд напряжений говорит о возможности или невозможности протекания реакций только в растворах.

Оксид углерода (II) применяется наиболее широко. Например, при выплавке чугуна в доменной печи восстановителями являются кокс и образующийся оксид углерода(II). Суммарное уравнение получения железа из красного железняка:

Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2

Чистые металлы в современной технике используются сравнительно редко. Чистые медь и алюминий применяются для изготовления электрических проводов. Цинк, никель, хром, золото наносятся на поверхность стальных изделий для защиты от коррозии и придания красивого внешнего вида.

Сплавы обладают более высокой прочностью. Легкие сплавы на основе алюминия, например, дуралюмины (содержат медь и магний) – особенно широко применяются в изготовлении летательных аппаратов, автомобилей, скоростных судов.

Сплавы на основе железа – чугун и сталь – основные конструкционные материалы современной техники. Чугун, благодаря более низкой стоимости, устойчивости к коррозии, хорошим литейным качествам широко применяется для изготовления станков, печных плит, декоративных садовых решеток и пр.

Сталь хорошо обрабатывается и обладает высокой прочностью. Добавление в сталь легирующих добавок позволяет придавать ей особые свойства: высокую твердость, устойчивость к коррозии (нержавеющие стали), кислотам (кислотоупорные), высоким температурам (жаропрочные) и т.д.

Сплавы на основе меди – латуни и бронзы – обладают хорошей теплопроводностью, устойчивостью к коррозии (в том числе в морской воде), красивым внешним видом. Применяются для изготовления радиаторов, в судостроении, для декоративных целей.

Сплавы олова и свинца – припóи – обладают более низкой температурой плавления, чем олово и свинец в отдельности. Используются при пайке.

Соли угольной кислоты: карбонаты натрия, калия, кальция, их практическое значение. Распознавание карбонатов

Соли угольной кислоты – твердые кристаллические вещества.

Карбонат натрия Na2CO3 – сода – важнейший продукт химической промышленности.

Применяется:

  1. Для снижения жесткости воды, так как соли кальция и магния, присутствие которых обуславливает жесткость воды, взаимодействуют с карбонатом натрия с образованием осадка:
    CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3↓              (1)

  2. В качестве моющего средства, так как раствор соды обладает щелочной реакцией вследствие гидролиза (взаимодействия с водой):
    CO32 - + HOH = HCO3- + OH                       (2)

  3. В производстве стекла, мыла. В нефтяной, целлюлозно-бумажной промышленности.

Соду в промышленности получают прокаливанием гидрокарбоната натрия – питьевой соды:

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑                   (3)

Питьевая сода применяется:

  1. для выпечки в качестве разрыхлителя, лучше с добавлением лимонной кислоты:
    NaHCO3 + H+ = Na+ + H2O + CO2

  2. 2%-ный раствор – для нейтрализации кислоты, попавшей на кожу (та же реакция)

  3. Питьевая сода тоже гидролизуется и обладает щелочной реакцией раствора, поэтому применяется для мытья посуды, чистки сантехники и т.п.

  4. В составе наполнителя в пенных огнетушителях.

Химику полезно знать, что из-за образования большого количества газа сода не используется при попадании кислоты в пищеварительный тракт. В этом случае применяется оксид магния.

Карбонат калия K2CO3 – потáш. Белый порошок, расплывающийся во влажном воздухе и хорошо растворимый в воде.

Применяется для  получения жидкого мыла, тугоплавкого и хрустального стекла.

Карбонат кальция широко встречается в природе в виде мела, известняка, мрамора (минерал кальцит). Нерастворим в воде, гидрокарбонат кальция малорастворим.

Применение:

  1. В строительстве. Известняк – для кладки стен и, в виде щебня, для бетонных работ, строительства дорог. Мел – в виде порошка как наполнитель в шпаклевках, замазках, мастúках. Мрамор – для облицовки зданий и станций метрополитена.

  2. Óбжигом известняка в промышленности получают жжёную известь и углекислый газ:
    CaCO3 = CaO + CO2↑                            (4)

  3. Для известкования кислых почв. Известняк нейтрализует почвенные кислоты, при этом выделяется углекислый газ, повышая рыхлость почвы:
    CaCO3 + 2H+ =  Ca2+ + H2O +CO2

Для распознавания карбонатов приливают раствор соляной кислоты, происходит бурное выделение газа:

CaCO3 + 2HCl =  CaCl2 + H2O +CO2↑          (5)

Хотя в формулировке вопроса билета нет химических свойств, в старых «билетниках» они перечисляются и преподаватель может задать такой вопрос. В этом случае назовите:

  1. Реакции обмена с солями (уравнение 1)

  2. Гидролиз (уравнение 2)

  3. Взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов (уравнение 3 – реакция обратимая)

  4. Разложение при нагревании, кроме солей щелочных металлов (уравнение 4)

  5. Взаимодействие с кислотами (уравнение 5)

Похожие:

Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconЦирконий металл атомной энергетики
Двуокись циркония тугоплавка, при действии воды и разбавленных кислот не растворяется, медленно растворяется при действии концентрированной...
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconКакова зависимость растворимости газов в жидкостях от температуры и давления
Сколько граммов хлористого водорода надо растворить в 250 мл воды для получения 10%-ного (по массе) раствора соляной кислоты?
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconБ) (NH4)2SO4 – сульфат аммония. Степень окисления азота х, водорода +1, кислорода (-2), серы в сульфатах (соли серной кислоты H2SO4) + 6 составляем уравнение: 2х + 24(+1) + 6 + 4(-2) = 0, откуда х = -3, т е
Степень окисления азота х, водорода +1, кислорода (-2), серы в сульфатах (соли серной кислоты H2SO4) + 6 составляем уравнение
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconПроизводство серной кислоты контактным способом
Исходным сырьём для производства серной кислоты могут быть сера, сероводород, сульфиды металлов
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconПримеры решения задач
Вычислить рН буферного раствора, полученного путем смешения 50 мл 0,5 м раствора аммиака и 200 мл 0,1 м раствора хлорида аммония
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? icon«Расчеты по определению массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного ( и обратные задачи)»
Пример: Вычислите массу азотной кислоты, которую можно получить из 17 г нитрата натрия при его взаимодействии с концентрированной...
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconЗадания с 2 (гиа 2012)
Рассчитайте массу осадка, который выпадает при сливании 500г 2% раствора иодида калия с избытком раствора нитрата свинца
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconКислоты ― это сложные вещества, образованные атомами водорода и кислотными
Кислоты это электролиты, при диссоциации которых образуются только катионы водорода и анионы кислотных остатков
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconБанк неорганических веществ Бинарные соединения
Олеум раствор серного ангидрида so3 в 100% й серной кислоте H2s дымящее жидкое или твёрдое вещество. Применяют олеум в производстве...
Решение задач на растворы, с избытком одного из реагирующих веществ Пример 1: Какой объём водорода (н у.) может получиться при действии 6,5 г цинка на 200 г 10%-ного раствора серной кислоты? iconПонятие о химической технологии. Производство серной кислоты
Важнейшим соединением серы является ее высший гидроксид серная кислота H2s она находит чрезвычайно широкое применение: см видеофрагмент...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org