Хімія. 8 клас. Ярошенко

§ 37. Розрахунки за хімічними рівняннями маси, об’єму, кількості речовини реагентів і продуктів реакцій

Вивчення параграфа допоможе вам:

  • здійснювати розрахунки маси реагентів за відомою масою продуктів реакції та навпаки;
  • за рівняннями хімічних реакцій обчислювати об'єм газоподібного (н.у.) реагенту чи продукту реакції;
  • за хімічним рівнянням установлювати кількість речовини реагенту чи продукту реакції;
  • установлювати міжпредметні зв'язки хімії з математикою.

КІЛЬКІСНІ ВІДНОШЕННЯ РЕЧОВИН У ХІМІЧНІЙ РЕАКЦІЇ. Щоразу, записуючи рівняння тієї чи іншої хімічної реакції, ви брали до уваги склад реагентів і продуктів реакції. Тобто зважали на якісну характеристику хімічного явища. Коефіцієнти перед формулами забезпечували відповідність ваших записів закону збереження маси речовин. Однак роль коефіцієнтів цим не вичерпується — у рівняннях реакцій вони відображають відношення кількості речовини реагентів і продуктів реакції.

Розглянемо це на прикладі реакції фосфор(V) оксиду з гарячою водою.

Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4

За рівнянням цієї реакції 1 моль фосфор(V) оксиду взаємодіє з 3 моль води, унаслідок чого утворюється 2 моль ортофосфатної кислоти.

Тобто відношення молів реагентів і продукту реакції буде таким:

1 : 3 : 2.

Тому якщо для реакції буде взято 2 моль фосфор(V) оксиду, то, щоб це відношення не порушилося, води знадобиться 6 моль, а кислоти утвориться не 4, а 2 моль.

Скільки б молів обох реагентів не було взято для проведення цієї реакції, взаємодіятимуть вони у відношенні 1 : 3, а кількість речовини ортофосфатної кислоти буде вдвічі більша, ніж оксиду.

Для того щоб обчислити за рівнянням реакції масу, об'єм чи кількість речовини будь-якого реагенту або будь-якого продукту реакції, достатньо відомостей про одну з речовин.

ОБЧИСЛЕННЯ ЗА РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ МАСИ РЕЧОВИНИ.

Приклад 1. Обчислити масу натрій гідроксиду, що утвориться внаслідок взаємодії натрій оксиду кількістю речовини 2 моль із достатньою кількістю води.

1. Напишемо рівняння реакції.

Na2O + H2O = 2NaOH

2. Обчислимо кількість речовини натрій гідроксиду NaOH, що утворився в результаті реакції.

Згідно з рівнянням реакції та записами, зробленими на початку параграфа, співвідношення молів реагенту Na2O і продукту реакції NaOH становить 1:2. Тобто кількість речовини натрій гідроксиду вдвічі більша, ніж кількість речовини оксиду. Отже:

v(NaOH) = 2 · 2 = 4 (моль).

3. Обчислимо масу натрій гідроксиду, що утворився:

Задачу можна розв'язати, склавши пропорцію. Однак, зважаючи на те, що кількість речовини v — це важлива фізико-хімічна характеристика речовин, є сенс здійснювати всі розрахунки за рівнянням реакції з використанням кількості речовини. Це не лише спрощує обчислення, допомагає знайти відповідь на поставлене в умові задачі запитання, а й розкриває хімічну сутність взаємодії речовин — зміст хімічних процесів, на яких побудована умова задачі.

Математичною складовою задачі є математичні обчислення.

ОБЧИСЛЕННЯ ЗА РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ ОБ'ЄМУ РЕЧОВИНИ.

Приклад 2. Який об'єм кисню (н.у.) витратиться на спалювання метану масою 48 кг та який об'єм вуглекислого газу виділиться в результаті цієї реакції?

ОБЧИСЛЕННЯ ЗА РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ ЗА ВІДОМОЮ КІЛЬКІСТЮ ІНШОЇ РЕЧОВИНИ.

Приклад 3. Яка кількість речовини кисню потрібна для окиснення цинку кількістю речовини 4 моль?

Оскільки співвідношення між кількістю речовини цинку та кисню становить 2:1, то кількість речовини кисню порівняно з кількістю речовини цинку в цій реакції завжди буде вдвічі меншою. Відтак ν12) = v(Zn) : 2 = 2 моль. Тобто 4 моль цинку прореагують із 2 моль кисню (4 : 2).

Скористайтеся розглянутим поясненням та обчисліть усно, яка кількість речовини цинк оксиду утворилася, якщо на його утворення використали 3 моль кисню.

Використовуючи кількісні відношення речовин у реакції, обчислюють кількість речовини, масу та об'єм будь-якого реагенту чи продукту реакції за відомою кількістю речовини, масою та об'ємом однієї з речовин.

Такі розрахунки мають неабияке практичне значення. На хімічних заводах, перш ніж розпочати виготовлення продукції, проводять подібні обчислення, визначаючи наперед, скільки і якої сировини необхідно взяти та яким буде вихід продукції.

Стисло про основне

• За рівняннями хімічних реакцій можна обчислювати масу, об'єм, кількість речовини будь-якого реагенту чи продукту реакції, якщо в умові задачі є відомості про одну з речовин.

• Розрахунки за хімічними рівняннями кількості речовини, маси та об'єму реагентів і продуктів реакцій здійснюють на основі закону збереження маси речовин.

• Для розрахунків за рівняннями хімічних реакцій важливо, щоб коефіцієнти були розставлені правильно.

• Найбільш уживана одиниця кількості речовини — моль. До розмірних із нею одиниць вимірювання фізичних величин належать грам (г), літр (л), літр на моль (л/моль).

• Алгоритм розрахунків за хімічним рівнянням такий:

  • 1) записують рівняння реакції;
  • 2) зрівнюють ліву та праву частини рівняння (розставляють коефіцієнти);
  • 3) розглядають кількісні відношення зазначених в умові задачі речовин за рівнянням реакції та під їхніми формулами записують кількість речовини, на яку вказують коефіцієнти;
  • 4) розглядають кількісні відношення зазначених в умові задачі речовин і над їхніми формулами записують кількість речовини, виходячи з умови задачі;
  • 5) обчислюють кількість речовини, а за потреби — її масу чи об'єм, скориставшись записами, зробленими над формулами в рівнянні реакції й дотримуючись кількісних відношень речовин;
  • 6) записують відповідь.

Сторінка ерудита

Вам відомо, що у складі суміші речовини зберігають свої властивості. Знаючи це, можна здійснювати розрахунки кількості речовини, маси чи об'єму компонентів суміші.

Приклад 4. Суміш цинку та цинк оксиду масою 20 г обробили надлишком хлоридної кислоти. Об'єм газу, що виділився при цьому, дорівнював 4,48 л (н.у.). Визначте масу кожного компонента в суміші.

Знаємо, розуміємо

1. На підставі чого роблять висновок про кількісні відношення речовин у рівнянні хімічної реакції?

2. З дотриманням якого закону пишуть рівняння хімічних реакцій?

3. Які одиниці вимірювання маси та об'єму розмірні з кількістю речовини 1 моль?

Застосовуємо

131. Обчисліть масу всіх речовин у реакції окиснення магнію (н.у.), якщо:

  • а) прореагувало 11,2 л кисню;
  • б) маса утвореного магній оксиду дорівнює 8 г;
  • в) на проведення реакції витрачено 2 моль магнію.

132. Обчисліть об'єм (н.у.) і кількість молекул водню, який прореагував з киснем масою 3,2 г.

133. Обчисліть кількість речовини сульфур(VІ) оксиду та масу води, необхідних для добування сульфатної кислоти масою 78,4 г.

134. Суміш силіцій(IV) оксиду й фосфор(V) оксиду масою 40 г обробили надлишком гарячої води. Маса одержаного продукту реакції дорівнювала 39,2 г. Визначте масу кожного оксиду в початковій суміші.

135. Складіть умову задачі, аналогічної до задачі з прикладу 4, що міститься на «Сторінці ерудита», та розв'яжіть її.