Коротин Вячеслав Юрьевич: другие произведения.

Решение задач по химии. Пособие для школьников. Максимально доступно, а иногда и весело.

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Оценка: 5.73*43  Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Если у ваших детей проблемы с решением химических задач, то вам сюда. Старался писать минимально академическим языком:))
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  1. 'Страшный моль'.
  
  Cловосочетание 'количество вещества' зачастую здорово раздражает учеников (честно говоря, меня в детстве оно тоже здорово бесило). Зачем, спрашивается, измерять количество вещества в каких-то непонятных молях, когда есть привычные килограммы, с которыми знаком каждый, а, значит, почему бы не ограничиться всем понятной массой? Но, как это ни странно, масса значительно более непонятная штука. Судите сами: 'два тела имеют одинаковую массу' - это значит, что 'оба они в одинаковой степени сопротивляются изменению скорости' - а это одно из самых простых определений массы. 'Одинаковое количество вещества' - просто одинаковое количество молекул, пусть молекулы разные, отличаются по массе, но количество их одинаково. Ну, и какое из определений яснее?
  Продолжим: 'Тело имеет массу 1 килограмм'. Это значит, что данное тело сопротивляется изменению своей скорости так же, как и платино-иридиевый эталон килограмм из парижской палаты мер и весов. 'Вещество количеством 1 моль' - молекул данного вещества. Ну, и что понятнее - масса и килограмм или количество вещества и моль?
  Но у массы есть значительное преимущество - её можно легко и быстро измерить. Количество вещества же непосредственно вообще измерить практически невозможно, это можно сделать только опосредовано (через массу), что совсем несложно.
  И ещё один пример необходимости и незаменимости понятия количество вещества: возьмём по одному килограмму апельсинов и, например, семечек - можно ли сказать, что мы взяли поровну и того, и другого? Я думаю, понятно, что, несмотря на равную массу, семечек будет в сотни раз больше, так что равенство масс ни в коем случае не говорит о равенстве количества объектов, которые мы берём. И нужно постараться придумать способ, позволяющий брать
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  одинаковое (или почти одинаковое) количество штук чего-либо (в -ашем случае - атомов и молекул), используя достаточно -есложные измерительные приборы и простенькие вычисления.
  В мире атомов очень неудобно использовать в качестве эталона массы привычные килограммы, граммы и даже миллиграммы. Если иь попытаемся выразить массу атома или молекулы в этих единицах, мы получим число с жутким количеством нулей за запятой, что никак нельзя считать способствующим удобству работы с этой величиной. Поэтому весьма разумно выбрать более подходящий эталон массы в этой ситуации, более удобную 'гирьку' для того, чтобы 'взвешивать' атомы и молекулы. Это было сделано более 150 лет назад. В качестве эталона была принята масса самого лёгкого из атомов - атома водорода (впоследствии была взята часть массы атома углерода, но нас вполне устроит и атом водорода), то есть, чтобы судить о массе атома или молекулы достаточно показать, во сколько раз они тяжелее атома водорода - просто и удобно. Точно также раньше взвешивали, например, драгоценные камни, показывая, во сколько раз они тяжелее семечка одного растения - карата. И вам, наверное, известно, что ювелиры дс сих пор измеряют в каратах массу драгоценностей.
  Продолжим наши ботанические аналогии - можно сказать, что и в микромире есть атомы-семечки, атомы-вишни, атомы-апельсины, ну и так далее. И, если семечки - это самые мелкие имеющиеся гсъекты, то и массы вишен, крыжовника, апельсинов мы показываем в семечках.
  Но вернёмся к 'молю'. Почему один моль содержит такое странное число молекул - , неужели нельзя было взять число более 'круглое' - миллион, миллиард или что-нибудь, что можно было бы выразить как 10 в n-ой степени. Для того чтобы это понять, вернёмся к массе атома водорода (атомной единицы массы). Его масса в граммах равна приблизительно . Значит, масса
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  молекулы воды (два атома водорода и один атом кислорода) - . А чему будет равна масса 1 моля воды? . Поняли? Масса одного моль любого вещества в граммах такая же, как и масса одной молекулы данного вещества в атомных единицах массы:
  
  Вещество Масса молекулы Масса моля
  H2 2 а.е.м. 2 г
  CO2 44 а.е.м. 44 г
  H2SO4 98 а.е.м. 98 г
  
  
  
  Ну, а теперь поучимся считать количество вещества. Для этого нужно договориться об условных обозначениях:
  
  Количество вещества будем обозначать - n (зачастую используется греческая буква - ν (ню), но использование непривычного алфавита часто вызывает проблемы у учеников, так что постараемся максимально упростить восприятие материала).
  Единица измерения - моль.
  
  Молярная масса (масса одного моля) обозначается буквой - μ (мю) (увы, без греческого алфавита обойтись не удаётся).
  Единица измерения - .
  
  Масса (просто масса, измеряемая на весах) обозначается - m и измеряется в граммах.
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Ну, а теперь свяжем между собой эти величины: n, μ, m. Например, выразим n:
  Как связаны n и m - прямо пропорционально или обратно пропорционально? Если масса величина большая, то и количество вещества большое, не так ли? Значит, связаны прямо пропорционально.
  А как с молярной массой? В каком случае больше количество вещества при данной массе: если молярная масса большая или маленькая (чего больше в килограмме - семечек или апельсинов)?
  Я думаю, ответ очевиден, - связаны обратно пропорционально, следовательно, имеем:
   (1)
  Понятно, что отсюда:
   (2)
  
   и
  
   (3)
  Ну что же, порешаем задачки на эту тему.
  
  
  Пример 1. 'Какое количество вещества имеет массу 29
  граммов? '
  
  Перво-наперво нам дана масса , значит, в 'Дано' запишем (после n, m и других величин нужно привыкнуть записывать, к какому веществу они относятся).
  Далее - посчитаем :
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  
  Ну, а найти нужно количество вещества - n.
  Используя формулу 1, подставляем:
  и пишем "Ответ".
  
  
  Пример 2. 'Какую массу имеет 0.25 моль серной кислоты ?'
  
  Дано количество вещества: и формула этого вещества (значит, быстро подсчитаем его молярную массу - .
  Подставляем данные в формулу 1 (или 2) и
  получаем:
  
  
  Ответ:
  
  
  Пример 3. '0.4 моль какого металла имеют массу 10.8 г ?'
  
  
  
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Данные чисто количественные, а ответ требуется качественный (не 'сколько?', а 'что?'). Ну, а какая количественная характеристика может показать, что это за металл? Правильно - его молярная масса, ну так найдём её, подставив данные в формулу 1 (или 2, или 3).
  
  
  
  Посмотрим в таблицу: этот металл - алюминий. Ну, правда, ведь ничего сложного?
  
  
  Пример 4. ' какого металла имеет такую же массу, как и железа?'
  
  Тоже весьма несложно, никакого качественного усложнения по сравнению с 'Примером 3' нет, просто потребуется чуть больше времени.
  Коль масса неизвестного металла равна массе железа, посчитаем какую массу имеет железа ( ):
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Следовательно, m неизвестного металла равна 8 г, и его количество
  вещества - , отсюда:
   (магний).
  
  Задачи для тренировки:
  1.01. какое количество вещества СO2 имеет массу ЗЗ г ?
  1.02. какое количество вещества Na2CO3 имеет массу 21.2 г ?
  1.03. какое количество вещества HNO3 имеет массу 6.З г ?
  1.04. какое количество вещества CuSO4 имеет массу 8 г ?
  1.05. какую массу имеет 0.3 моль SO3 ?
  1.06. какую массу имеет 0.75 моль Li3PO4 ?
  1.07. какую массу имеет MgSiO3 количеством 0.15 моль ?
  1.08. какую массу имеет NaOH количеством 2.7 моль ?
  1.09. 0.25 моль какого металла имеют массу 10 г ?
  1.10. какую молярную массу имеет вещество, 0.2 моль которого имеют массу 12.8 г ?
  
  
  Отмерить определённое количество вещества, если оно твёрдое, не составляет особых проблем - его нужно просто взвесить; если же вещество жидкое - это сделать сложнее, хотя тоже не слишком хлопотно - нужно либо взвесить его в сосуде, предварительно узнав массу пустого сосуда, либо, измерив плотность жидкости, вычислить её необходимый объём, отмерить же объём даже легче, чем взять нужную порцию по массе.
  А вот если вещество газообразное, то из-за ничтожной плотности любого газа и стремления газов заполнить собой весь сосуд, в
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  котором они находятся (а в качестве сосуда нужно рассматривать не ампулу, не колбу, а всё помещение лаборатории), его взвешивание вызывает серьёзные проблемы. Значительно удобней
  взять его объём, причем, узнав объём газа, мы в один приём можем определить его количество вещества. Дело в том, что объём, который занимает газ, обусловлен практически только средним расстоянием между его молекулами, и лишь в ничтожнейшей степени зависит от размеров самих молекул, а поскольку среднее расстояние между молекулами определяется температурой и давлением, при которых находится газ, то если мы возьмем равное количество молекул (моль) двух любых газов и измерим их объём при одинаковых давлении и температуре, то их объём будет одинаковым.
  Наверное, стоит пояснить, что значит 'Зависит только от среднего расстояния между молекулами и практически не зависит от размеров самих молекул'. Представьте себе карту Европы. А теперь соедините столицы всех Европейских государств с тремя -четырьмя соседними столицами. Получится некая сетка, покрывающая определенную площадь, верно? А теперь представьте, что вместо многомиллионных городов, которыми являются столицы многих государств, стояли бы маленькие деревушки, или даже лежали бы апельсины, или даже семечки -насколько изменилась бы площадь, покрываемая нашей 'сеткой' -ничтожно, не правда ли? Теперь ещё раз прочитаем 'Зависит только от ...' - всё понятно, правда?
  Итак, объём, который занимает газ, определяется: во-первых, количеством вещества этого газа, во-вторых, температурой и, в-третьих, давлением. Следовательно, один моль любого газа при одинаковых температуре и давлении будет занимать один и тот же объём. Возьмём фиксированные условия - 0RС и 1 атмосфера, тогда
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  1 моль любого газа будет занимать объём . Следовательно, количество вещества для газов (только для газов!) взятых при нормальных условиях (0RС и 1 атмосфера) можно выразить не только через массу, но и через объём:
   (6)
  ну а если n=V/V0 или n=m/ч, то даже для отпетого двоечника должно быть очевидно
   (5)
  Теперь с одной стороны хочу предостеречь - формула (5) действует только при нормальных условиях (0RС и 1 атмосфера), так что не вздумайте заменить ей на уроках физики уравнение Клапейрона - Менделеева, с другой стороны в химических задачах практически всегда подразумевается, что газы берутся именно при нормальных условиях.
  Ну а теперь несколько примеров.
  Пример 5. 'Какой объём занимает 0.3моль водорода?'
  
  Дано:
  nH2=0.3
  Найти:
  VH2=?
  Ислользуем формулу (4):
  n=V/V0
  Преобразуем:
  V=nV0
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  
  Представляем:
  
  
  Пример 6. 'Какую массу имеет СО2 взятый объёмом 13.44л?'
  Дано:
  VCO2= 13.44л
  
  
  Найти:
  V СO2=?
  Какую же формулу взять? - Естественно ту, в которой есть и V и m,
  то есть (5)
  
  Выразим m:
  
  Подставим данные, подсчитав предварительно молекулярную массу
  ( ):
  
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Пример 7. 'Какой объём занимает водород, масса которого такая же, как у SO2 объёмом 5.6л?'
  Здесь важно правильно составить 'Дано'; во-первых, очевидно, что дан объём SO2 (V SO2=5.6л), а больше не дано ни одного числа, но, тем не менее кое-какие (и очень важные) данные для решения всё-таки есть - масса SO2 и Н2 равны, не так ли?
  
  
  VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Дано:
  VSO2=5.6л
  mSO= mН2
  Найти:
  VH2=?
  Сначала найдём по формуле (5) mSO2
   , отсюда
  
  Найдя массу SO2 мы одновременно нашли массу Н2, верно? Значит, используя ту же формулу (5) можем найти и объём
  
  Не пугайтесь, что получился такой большой объём, ведь если водород имеет молярную массу в 32 раза меньшую, чем сернистый газ(SO2), то ничего удивительного нет в том, что и плотность его плотность будет в 32 раза меньше. Кстати о плотности:
  
  Пример 8. 'Какую плотность имеет азот при нормальных
  условиях?'
  Вот так задача - вообще ничего не дано! Но давайте спокойно подумаем: зависит ли плотность вещества от того, сколько его ззяли? Понятно, что не зависит. Значит, сколько бы мы ни взяли зещества - плотность будет одна и та же, правда? Следовательно,
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  имеем право взять любую массу, любой объём, любое количество вещества, так? Берём 1 моль, а тогда масса вещества равна его молярной массе, а его объём равен 22.4л, не так ли? И если плотность - есть отношение массы вещества к его объёму:
  р=mV (6)
  То для газов при нормальных условиях можно записать:
   (7)
  Ну, и подставим в формулу (7) данные азота:
  
  Задачи для тренировки:
  1.11.какой объём занимает водород количеством 0.2моль?
  1.12.какой объём занимает углекислый газ количеством 1.5моль?
  1.13.какое количество вещества хлора занимает объём 16.8л?
  1.14.какое количество вещества метана занимает объём 3.36л?
  1.15.какую массу имеет метан (СН4), взятый об.11.2л?
  1.16.какой объём занимает аммиак (NН3) массой 34г?
  1.17.какую массу имеет кислород, занимающий объём 6.72л?
  1.18.какой объём занимает сероводород (Н2S), имеющий массу
  6.4г?
  1.19.рассчитайте плотность тетрафторсилана (51Р4)?
  1.20.рассчитайте плотность этана (С2Н6)?
  1.21.какова молярная масса газа с плотностью 0.714г/л?
  1.22.какой объём занимает кислород, масса которого такая же, как и у 4.48л СO2?
  1.23.какую массу имеет тетрафторсилан, занимающий такой же объём, как и 1 г водорода?
  *Объёмы всех газов измерены при нормальных условиях.
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  В предыдущей главе мы занимались в принципе чистой физикой, ведь химия изучает превращения веществ друг в друга, чего мы не рассматривали, теперь же мы морально готовы поговорить о оличественных отношениях собственно в химии. Я думаю, что мне не надо доказывать, что для проведения реакции между веществами их нужно брать в определённом количественном отношении, ведь даже когда варят картофель, то не берут картошку и соль в отношении 'как бог на душу положит' -это чревато бессмысленными затратами с результатом процесса, отправленном в мусорник. В химии же последствия могут быть значительно более печальными, не говоря уже о том, что сырьё химического производства обычно значительно дороже картошки и соли. Так что посчитать перед проведением реакции всё-таки приходится. Итак, возьмём некое превращение:
  Переводится на русский язык оно следующим образом: 'Одна молекула азота реагирует с тремя молекулами водорода, при этом образуется две молекулы аммиака (МН3)'.
  Можно ли утверждать, что если взять 10 молекул азота, то они будут реагировать с 30 молекулами водорода, и получится 20 молекул аммиака? - По-моему, это достаточно очевидно. А теперь -внимание!": '6.02*1023 молекул азота реагируют с 18.06*1023 молекулами водорода, а образуется при этом 12.06*1023 молекул аммиака'.
  Понятна ли справедливость данного высказывания? А теперь заменим 'неудобоваримые' 6.02*1023, 18.06*1023 и т.д. молекул на уже (я надеюсь) не страшный 'моль': '1 моль азота реагирует с 3 моль водорода, при этом образуется 2 моль аммиака'.
  Зафиксируем:
  N2 Н2 NН3
  1 моль 3 моль 2 моль
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
   А если вместо 1 моль взять 0.5 моль - сколько потребуется водорода? А сколько аммиака получится? Решили? А по сколько взять азота и водорода, чтобы получить 0.4 моль аммиака? без проблем? - Тогда поздравляю - химические задачи не должны представлять для вас серьёзных трудностей, если вы владеете арифметикой на уровне 5-го класса и умеете составлять простейшие уравнения химических реакций.
   А теперь сосредоточьтесь... сделаем два крайне важных вывода из предыдущих рассуждений:
  1. Количество вещества веществ, вступающих в реакцию и образовавшихся в результате реакции, относятся так же, как и их коэффициенты.
  То есть, если имеется уравнение: аА + bВ сС + dD
  где А, В, С и D - формулы веществ, а а, b, с и d - коеффициенты, стоящие перед ними, то:
   и так далее. Это ясно?
  2. 'Зная количество хотя бы одного вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции вещества можно легко определить количество любого другого вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции вещества'.
  Непонятно? Поясню:
  Аl2O3 + 6НNO3 2Аl(NО3)3 + 3Н2O
  Имеются данные о количестве одного из веществ (какого - абсолютно всё равно), например - Аl(NO3)3 Требуется найти количества всех остальных веществ, фигурирующих в данной реакции (Аl2O3, НNO3, Н2O). Так как количества веществ относятся
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  друг к другу так же, как и их коэффициенты, можем составить отношения:
  
  А дальше - подставляем известное nАl(NO3)3.
  Ну а теперь порешаем задачи.
  Пример 2.1. Какое количество серной кислоты потребуется для реакции с 0.6моль гидроксида калия?
   Перво-наперво нужно составить уравнение реакции. Что известно о веществах вступающих в реакцию или образующихся в результате реакции? Во-первых, указаны два вещества: серная кислота и гидроксид калия, а, во-вторых, оба эти вещества исходные, то есть именно вступают в реакцию, а не образуются в результате (Я не издеваюсь, на самом деле есть достаточно много учеников не способных понять условия задачи, написанные на их родном языке, и для них требуется как следует сосредоточиться, чтобы понять, что текст: 'вещество А реагирует с веществом В' - означает, что оба эти вещества именно вступают в реакцию). Итак,
  КОН + Н2SO4
  Зачаточных знаний по химии достаточно, чтобы закончить уравнение:
  2KOH + H2SO4 K2SO4 + 2H2O
  о том как составлять уравнения реакций я в этой книжке рассказывать не буду, это разговор отдельный, но обещаю, что реакции будут весьма несложными.
  Продолжим:
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Задано количество КОН (nКОН = 0.6 моль), а спрашивается количество Н2SO4, составим отношение:
  (На всякий случай напомню, что 2 и 1 - это коэффициенты стоящие перед соответствующими веществами в уравнении реакции). Подставим известное nКОН:
  
  И найдём nН2SO4:
  пН2SO4 = 0.3моль
  Смело пишем 'Ответ'.
  
  Пример 2.2. 'Сколько моль алюминия вступило в реакцию с соляной кислотой, если при этом выделилось 0.15моль водорода?'
  Решение:
  О том, что алюминий и кислота вступают в реакцию, а водород образуется в результате, сказано абсолютно конкретно, не так ли?
  Al + HCl H2 + ...
  Закончим с уравнением: 2Аl + 6НС1 3Н2 + 2А1С13
  Задано количество водорода (nН2 = 0.15моль), а найти требуется количество алюминия (nAl = ? )
  Составим отношение количеств известного и искомого веществ:
  
  
  Подставим известное :
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Отсюда :
  
  
  Ну, согласитесь, что сложными эти задачи назвать нельзя.
  2.3 'Какое количество водорода потребуется для реакции с 0.8моль кислорода?'
  2.4 'Сколько моль лития вступило в реакцию с кислородом, если при этом образовалось 0.4моль оксида лития?'
  2.5 'Сколько моль оксида фосфора V (Р205) образуется при сжигании фосфора в 0.5 моль кислорода?'
  Ну а теперь пришло время сделать следующий шаг в знакомстве с химическими задачами:
  
  Пример 2.6. 'Сколько граммов алюминия вступило в реакцию с серной кислотой, если в результате реакции образовалось 13.44 л водорода?'
   Начинаем, естественно, с уравнения реакции:
   2Аl + ЗН2SO4 Аl2(SO4)3 + 3Н2
  Фиксируем данные:
   Дано:
   V(Н2) = 13.44 л
   m(А1) = ?
  
   И пока не надо торопиться составлять отношение объёма водорода к массе алюминия, ведь относятся между собой так же как и коэффициенты в уравнении только количества веществ (моли), а никак не их массы, но как раз количество вещества нам и не дано. Однако вычислить его нам не составит труда. Можете запомнить, что вычисления в химической задаче практически всегда нужно начинать с перевода массы или объёма в количество
  вещества.
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Итак, найдём количество водорода :
  
  А вот теперь, зная количество водорода можно определить количество любого другого в-ва, ну а интересует нас, конечно, количество алюминия
  
  А зная количество без проблем считаем массу алюминия:
  
   Ответ: m(А1) = 10.8 г
  Вообще-то алгоритм решения основы не менее чем девяноста процентов химических задач школьного курса состоит из трёх простеньких шагов:
   Шаг 1. - Перевести массу или объём вещества по которому есть данные в количество вещества, то есть попросту перевести граммы или литры в моли по формулам или
   Шаг 2. - Зная количество одного вещества найти количество другого используя коэффициенты в уравнении реакции.
   Шаг 3. - Зная количество искомого в-ва найти его массу или объём (m=m , V=n\/о)
   Ну неужели это сложно?
   Если кому-то легче воспринимать это в виде схемы - представлю схему.
   aA + bB cC + dD
   mD mB
   nD nB
   VD nD/nB=d/b VB
  
   (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
   Я надеюсь вы понимаете, что вместо В и D могут быть и А, и С.
  Пример 2.7. 'Сколько г хлорида меди II (СuСl2) потребуется для реакции с 20г гидроксида натрия (NaOH)?'
  2.8. Какой объём кислорода потребуется для сжигания 5.4г алюминия?
  2.9. Сколько г соли образуется при нейтрализации 19.6г гидроксида меди II (Сu(ОН)2) азотной кислотой?
  2.10. Какой объём углекислого газа (СO2) вступил в реакцию с гидроксидом кальция (Са(ОН)2), если образовалось 30г карбоната кальция (СаСОз)?
  2.11. Сколько граммов серной кислоты потребуется для растворения 32г оксида железа III?
  2.12. Какой объём водорода выделится при растворении 12г магния в фосфорной кислоте?
  2.13. Сколько граммов серной кислоты вступило в реакцию с оксидом алюминия, если при этом образовалась соль (А12(SO4)3) массой 171 г?
  2.14. Какой объём фтора потребовался для реакции с железом, если в результате реакции образовалось 11.3 г фторида железа III?
  2.15. Сколько г гидроксида натрия потребуется для нейтрализации фосфорной кислоты массой 24.5г?
  3."Сплошная математика"
  
  
  Задачи, которые мы рассмотрим в этой главе, по сути своей являются чисто математическими - никаких химических превращений в них не происходит, но, тем не менее, занимаются ими в основном на уроках химии и даже многие учителя математики называют их "химическими" - это задачи на концентрацию растворов.
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Большинство химических реакций химики проводят не с чистыми веществами, а с их растворами - в этом случае реакция проходит быстрее, более полно и к тому же это значительно удобней (Кроме того многие вещества вообще могут реагировать друг с другом только в виде растворов). Но когда мы берём для проведения реакции раствор, мы должны учесть, что не весь он примет участие в реакции, а только растворённое вещество, значит необходимо знать сколько собственно нужного вещества мы возьмём, беря определённую порцию раствора. Для определения этого и используют понятие "концентрация".
  КОНЦЕНТРАЦИЯ РАСТВОРА показывает - сколько растворённого вещества содержится в единице раствора. Эта формулировка наиболее общая, ведь понятие "сколько" может выражаться по-разному (в граммах, в молях), понятие "единица раствора" тоже не конкретное: она может иметь как массовое так и объёмное выражение. Поэтому существует много видов концентраций: процентная, молярная, моляльная, объёмная и многие другие. Не пугайтесь, мы будем заниматься в основном только процентной концентрацией. Вы не задумывались откуда взялось слово "процент" и что оно значит? - Это слово имеет латинское происхождение "per cento" - значит от сотни (вспомните, что такое центы или сантимы).
  То есть, если где-то чего-то имеется сколько-то процентов, то значит этого имеется столько сотых долей от целого. А относительно растворов процентная концентрация показывает СКОЛЬКО РАСТВОРЁННОГО ВЕЩЕСТВА СОДЕРЖИТСЯ В 100 ГРАММАХ РАСТВОРА.
  Понятно ли теперь что значит: "Раствор азотной кислоты концентрацией 6,3%" или "10%-ый раствор гидроксида натрия"?
  Ну а теперь к символике и формулам:
  Процентная концентрация обозначается греческой буквой ("омега") со значком %, т.е. %.
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Масса растворённого вещества обозначается маленькой (маленькой!) буквой m .
  Масса раствора - большой (!) буквой М (Подчеркну, что масса раствора, это сумма масс растворённого вещества и растворителя, а не только масса растворителя!).
  А теперь сведём всё в одну формулу:
  
  
  
  И попробуем решить задачу:
  Пример 3.1: "В 200 г воды растворили 50 г соли. Какова концентрация полученного раствора?"
  Составим "Дано", т.е. каждое данное число приравняем к символу: m=50г, а М=200г, не так ли? Нет! Не так! (Хотя от 80 до 100% моих учеников (опять проценты!) делают именно так и очень удивляются, когда я говорю, что ответ неверный. М - это масса не растворителя, а всего раствора, значит М=200+50=250г.
  
  Дано:
  m=50 г
  М=250г
   =?
  
  Когда "Дано" составлено, то нет никаких поблем, чтобы решить задачу, подставив данные в формулу:
  
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Пример 3.2:Сколько г гидрокарбоната аммония содержится в 350г его 7% раствора?"
  Обычно словосочетание "гидрокарбонат аммония" вгоняет в ступор добрую половину учеников и зачастую именно из-за этого большинство считает эти задачи химическими, но скажите, а если бы вместо этого стояло слово "сахар", или "дезоксирибонуклеиновая кислота", или -D - глюкопиранозидо - D -фруктофуранозид" в конце концов, что-нибудь изменилось бы?
  Так что нужно составить "Дано"
  Дано:
  М=350г
   =7%
   m=?
  И уже не страшно, правда? Выражаем из основной формулы m:
  
  
  Подставляем данные:
  
  
  
  И пишем: "Ответ: m=24,5г".
  
  Ну а теперь самостоятельно:
  3.1.1. "Сколько граммов азотной кислоты содержится в 80г её 20%-го раствора?"
  3.1.2. "В скольки граммах 30% раствора сульфата алюминия содержится 12 г растворённого вещества?"
  3.1.3. "Какова концентрация раствора гидроксида калия, если в 400г раствора содержится 16г этого вещества?"
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  3.1.5. "В 300 г воды растворили 60г хлорида калия. Какова концентрация получившегося раствора?"
  3.1.6. "Сколько граммов 24% раствора гидроксида натрия нужно взять, чтобы в нём содержалось 6г гидроксида натрия?"
  И чуть похитрее:
  
  3.1.7 'В результате выпаривания 50г раствора сульфата меди II получили 4г сухой соли. Какова была исходная концентрация раствора?'
  3.1.8 'По сколько г нитрата калия и воды нужно взять, чтобы приготовить 700г 8% раствора нитрата калия?'
  
  Ну что, справились? Тогда идем дальше.
  Пример 3.3. 'В 200г 40% раствора йодида натрия добавили 400г воды. Рассчитать концентрацию полученного раствора.'
  'Йодид натрия' не смущает? Ну и хорошо. Итак: Имелся некий раствор и его разбавили. Очень желательно постаратся представить себе этот процесс: стоит стакан(колба, ведро) с раствором, а в него льют воду. Какие из 3-х характеристик раствора меняются? Меняется ли концентрация растворенного вещества, если раствор разбавить? (Я надеюсь понятно, что если бутылочку 30% уксусной эссенции вбухать в ведро, то она уже не будет 30%-ой) То есть концентрация меняется несомненно, причем она уменьшается, а не увеличивается. Меняется ли масса растовра? - Как вы думаете, если к 200г прибавить 400г - то что получится будет весить 200г?
  Ну, вобщем масса раствора меняется. Меняется ли масса растворенного вещества?
  Представьте, у нас имеется, например, 100г этого несчастного йодида натрия, мы доливаем к нему 100г воды, а потом еще 100кг,
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  потом еще 10т. Станет от этого соли больше или ментше? - Естественно, нет. При разбавлении раствора, масса растворенного вещества не меняется.
  Итак, 'соберем все в кучу': был один раствор, а получился новый, с новыми массой и концентрацией, но с неизменной массой растворенного вещества. Составим 'Дано':
  Дано:
  М1=200г
  ω%1=40%
  М2=600г
  ω%2=?
  
  То, что М2=600г понятно? Сначала до конца расберемся с исходным раствором (найдем m)
  
  
  
  Теперь мы знаем все необходимое об образовавшемся растворе (m=80, M=600), значит легко решаем:
  
  Пример 3.4. 'В 300г 10% раствора алюмокалиевых квасцов растворили еще 40г квасцов. Какова концентрация образовавшегося раствора?'
  Еще раз повторяю: Очень желательно, чтобы вы представляли как это происходит, ну например: учитель химии (если учителя химии представлять противно, то представьте юношу (девушку) в белом халате) берет стакан (колбу, ведро) с раствором, открывает банку с реактивом и ложкой черпает оттуда вещество, кладет на весы, а потом пересыпает то, что взвесил в стакан (колбу, ведро). Да! Не зацикливайтесь на внешности юноши (девушки) - мы ведь всё-таки
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  задачу решаем! В общем НЕКТО бухнул в ведро (колбу,стакан) с раствором то, что там и так уже было, но было мало. Теперь стало больше? Составляем "Дано":
  Дано:
  М1=300г
  ω1%=10%
  +∆m=40г
  ω2%=?
   (Что значит +∆m - понятно?) Опять же разберёмся до конца с исходным раствором: масса раствора и его концентрация известны - найдём массу растворённого вещества
  
  Что изменилось у вновь получившегося раствора? Концентрация? - Ну ещё бы, а если нет - то для чего решать задачу? Масса растворённого вещества? - Конечно! Ведь мы его досыпали. Масса раствора? - А как же! - Если в раствор чего-то добавить - он станет тяжелее. Итак, данные по новому раствору: М2=М1+∆m, а m2=m1+∆m, т.е. М2= 340г, а m2=70г, следовательно, его конценрация:
  
  Ну и ещё один пример.
  Пример 3.5: "Сколько граммов тетрахлораурата натрия нужно растворить в 180г 5% раствора этого вещества, чтобы получить 15% раствор?"
  Слово "тетрахлораурат" не пугает? Надеюсь, что уже нет. Ну что ж, приступим.
  Дано:
  M1=180г
  ω1=5%
  ω2=15%
  ∆mв-ва=?
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  
  Как обычно, сначала разберёмся до конца с исходным раствором, т.е. найдём М1
  
  Теперь перейдём к раствору, который нужно получить. Концентрация известна: ω=15%.
  Масса растворённого вещества изменилась? Стала больше или меньше? А на сколько больше? Правильно - на столько граммов, сколько мы добавили к раствору: m2=m1+∆m.
  Изменилась ли масса раствора? (Ну представьте себе, что симпатичного лаборанта лаборантку), или нет! - снова будете на них отвлекаться. Как это ни противно, представьте себе учителя химии, который досыпает в раствор какой-то порошок. Стал : раствор тяжелей? А на сколько?)
  
  Значит, я надеюсь, ясно:
  М2=М1+∆m
  
  Подставим известное:
  
  
  
  Дальше элементарная математика:
  0,15(180+∆m)=9+∆m
  27+0,15 ∆m=9+∆m
  18=0,85∆m
  18/0,85=∆m
  ∆m 21,2г
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Ответ: нужно добавить 21,2г тетрахлораурата натрия.
  Задание 3.6: "Сколько г нитрата калия нужно растворить в 380г воды, чтобы получить 5% раствор?"
  Задание 3.7: "В скольки граммах воды нужно растворить 15г сульфата алюминия, чтобы получить раствор с концентрацией 30%?"
  Задание 3.8: "Сколько граммов воды нужно добавить к 300г 40% раствора азотной кислоты,чтобы получить 10% раствор?"
  Задание 3.9: "Сколько граммов гексацианоферрата лития нужно добавить к 240г 10% раствора этой соли, чтобы получить 16% раствор?"
  Задание 3.10: "Смешали 200г 5% раствора хлорной кислоты с 100г 40% раствора этой кислоты. Определить концентрацию получившегося раствора."
  Задание 3.11: "В каком массовом отношении нужно смешивать 96% раствор этанола с водой, чтобы получился 40% раствор этанола?"
  А теперь для тех, кто всё вышеперечисленное отрешал без проблем и хочет более сложных задач. Их есть у меня.
  Задание 3.12: "К 400г 7% раствора хлорида сурьмы добавили ещё 70г хлорида сурьмы, потом ещё 150г 20% раствора этого вещества, долили 230г воды, а получившийся раствор выпарили так, что его масса уменьшилась вдвое. Какова концентрация хлорида сурьмы в получившемся растворе?"
  Задание 3.13: "В каком массовом отношении нужно смешать 45% и 5% растворы, чтобы получить 30% раствор?"
  Иу что же, можно было заметить, что кроме неудопроизносимых названий веществ химией в данной главе и не пахло. А теперь пора подключить и её.
  
  4. 2+3
  Странное название этой главы означает, что здесь пойдет речь о суммировании ваших умений и навыков, полученных в двух
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  предыдущих главах, а именно - о реакциях между растворами различных веществ.
  Принципиально задачи, с которыми вы познакомитесь в этой главе, ничуть не сложнее простейших из тех, что были раньше, если быть аккуратным и внимательно читать их тексты. Главное при их решении правильно составить 'Дано', не ошибаясь в обозначении чисел символами. Ну, в общем легче объяснять на конкретном примере.
  Пример 4.1.1. Сколько граммов оксида железа Ш можно растворить в 300 г азотной кислоты с концентрацией 6,3%?
  Перво-наперво, всегда и везде, если в химической задаче идет речь о реакции, нужно составить уравнение:
  
  Теперь 'Дано' - если это сделать грамотно, а в вашем 'арбузе' есть какие-то 'семечки', то задача решена на 30%.
  Составить 'Дано', это значит присвоить числам, имеющимся в задаче, определенные символы. В данном случае: 300 г - это что? То, что это масса, а не сила тока и не объем, я надеюсь, понятно - что еще можно измерять в граммах? Но массу можно обозначить т или М, что принципиально важно -ошибка в этом обозначении может вас запутать во всего двух формулах, использующихся при решении большинства химических задач. Прочтем еще раз условия: '.....в 300 г азотной кислоты с концентрацией 6,3%?'
  Если бы речь шла о чистой азотной кислоте, то имело бы смысл указать ее концентрацию? Для обладателей лишней хромосомы поясню - нет! Любое чистое вещество имеет концентрацию 100%, а если концентрация другая, то значит мы имеем дело с раствором, масса которого обозначается М, т.е. MHNO3= 300 г. (г, а не гр - масса измеряется в граммах, а не в граблях или гробах). Теперь второе число - 6,3%, это несомненно концентрация, и не чего-нибудь, а именно азотной кислоты, о чем в условиях русским языком нарисовано, значит ωHNO3= 6,3%. Теперь - что надо найти: '....сколько граммов оксида железа III ....' То есть найти нужно
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  массу (поскольку спрашивают 'Сколько граммов'). А это m или М ? - идет здесь речь о растворе Fe2О3? Нет его концентрации ? Нет! Говорится о чистом веществе, а значит найти нужно m Fe2O3 . Итого:
  
  
  Дано:
  M HNO3=300г
  ωHNO3=6,3%
  m Fe2O3=?
  
  Для начала смело считаем молярные массы вещества, по которому есть данные, и вещества о котором спрашивают:
  ч HNO3= 63 г/моль
  ч Fe2O3 = 160 г/моль
  Теперь приступаем к более 'сложным' расчетам: В первую очередь нужно уйти от данных по раствору к данным по чистому веществу (Сколько воды было в растворе нас абсолютно не должно волновать - ведь в реакцию вступает кислота, а не вода). Будет грубейшей ошибкой в поисках колличества азотной кислоты разделить массу ее раствора на молярную массу:
   , а не !
  Так, что как ни лень, а сначала придется найти m HNO3.
  Напомню:
  
  Значит:
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  А вот теперь можно смело переходить к тому, без чего не решить ни одну химическую задачу - к количеству вещества:
  
  
  Теперь отнесем количество известного вещества к искомому:
  
  (По уравнению реакции)
  Отсюда:
  
  И последний штрих:
  Пишем 'Ответ:'
  
  Упражнения:
  4.1.2 Сколько граммов оксида меди II можно растворить в 150 г 19,6 % раствора серной кислоты?
  4.1.3 В скольки граммах 9,8 % раствора серной кислоты можно растворить 10,8 г аллюминия?
  4.1.4 Сколько граммов гидроксида калия потребуется для нейтрализации 600 г 4,9% раствора фосфорной кислоты?
  4.1.5 Для нейтрализации 200 г раствора соляной кислоты потребовалось 8 г гидроксида натрия. Рассчитайте исходную концентрацию соляной кислоты.
  Во всех вышеприведенных задачах только одно вещество
  фигурирует в виде раствора. А если оба?
  Пример 4.2.1. 'Сколько г 8 % раствора гидроксида натрия
  потребуется для нейтрализации 350 г 19, 6 % раствора серной
  кислоты?'
  На самом деле ничего принципиально не меняется, просто чуть-чуть больше вычислений. Как всегда, сначала составим уравнение реакции:
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Потом присвоим символику численным данным: 8%, 359 г, 19, 6 % 8 % - это концентрация ( ) и не чего-нибудь, а NaОН (ωNaОН = 8%)
  350 г - это масса Н2S04 (М Н2S04 = 250 г или m Н2S04 = 350 г?) Еще раз читаем : '... для нейтрализации 350 г 19, 6 % РАСТВОРА серной кислоты...' Так что (М Н2SO4 = 350 г. Ну и 19,6%, это несомненно ω Н2S04 ('... 350г 19,6% раствора СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ....')
  А что найти? 'Сколько г 8% РАСТВОРА ГИДРООКСИДА НАТРИЯ ....' Я надеюсь ясно, что нужно найти M NaOH?
  
  
  
  Дано:
  M H2SO4 = 350г
  ω H2SO4 = 19,6%
  ω NaOH = 8%
  M NaOH = ?
  
  
  Считаем необходимые молярные массы:
  ч NaOH = 40 г/моль
  ч H2SO4 = 98 г/моль
  В первую очередь беремся за вещество, о котором больше данных (H2SO4), и переходим от данных по раствору к данным по чистому веществу:
  m H2SO4 = 68 г
  Теперь, как водится к молям:
  n H2SO4
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  А зная количество одного вещества спокойно находим количество другого:
  
  (по уравнению реакции)
  Отсюда:
  n NaOH = 2 n H2SO4 = 2 * 0,7 = 1,4 моль
  Зная количество, находим массу:
  m NaOH=nч= 1,4*40 = 56 г
  Мы знаем массу растворенного вещества (56г) и концентрацию раствора (8%), следовательно легко находим массу раствора:
  
  
  Ответ: М NаОН = 700 г
  Пример 4.22: 'Сколько г 5,6% раствора гидроксида калия потребуется для реашщи 40г 4% раствора сульфата железа III?' ,
  
  Теперь я вам буду помогать поменьше, постарайтесь сами решить задачу, используя подсказанный порядок действий. (Не забудьте посчитать молярные массы).
  Дано:
  M Fe2(SO4)3=40г
  ω Fe2(SO4)3 = 4%
  ω KOH = 5,6%
  M KOH = ?
  
   l) m Fe2(S04)3 =
   2) n Fe2(S04)3 =
   3) n KOH =
   4) m KOH = nч=
  5) M KOH =
  
  Ответ: M KOH =
  
  Пример 4.2.3. 'Какова концентрация раствора гидроскида бария, если для нейтрализации 50г этого раствора потребовалось 25г раствора соляной кислоты с концентрацией 9,125%?'
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Дано:
  M Ba(OH)2 = 50 г
  M HCl = 25 г
  ω HCl = 9,125%
  ω Ba(OH)2 = ?
  
   l) m HCl =
   2) n HCl =
   3) n Ba(OH)2 =
   4) ω Ba(OH)2 =
  
  Ответ: ω Ba(OH)2 =
  
  Ну а теперь совсем самостоятельно. Упражнения:
  4.2.4. 'Сколько г 12,6% раствора азотной кислоты потребуется для нейтрализации 80г раствора гидроксида кальция с концентрацией 0,74%?'
  4.2.5. 'Какова концентрация раствора фосфорной кислоты, если для нейтрализации 20г этого раствора потребовалось 60г 4% раствора гидроксида натрия?'
  4.2.6(!) 'Какова концентрация раствора карбоната калия, если при реакции 400г этого раствора с 200г раствора нитрата кальция образовалось 10г осадка?'
  Решили? Идем дальше:
  
  Пример 4.3.1. 'Рассчитайте концентрацию соли в растворе, образовавшемся в результате нейтрализации 150г 4,9 % раствора серной кислоты и 300г раствора гидроксида калия.'
  Приступаем:
  1) Уравнение:
  2КОН + H2S04 K2SO4+ 2Н20
  Теперь 'Дано:'
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Дано:
  M H2SO4 = 150 г
  ω H2SO4 = 4,9%
  M KOH = 100 г
  ω K2SO4 = ?
  
  А что нужно найти? 'Концентрацию соли в растворе, ОБРАЗОВАВШЕМСЯ в результате...' Что у нас здесь соль?
  (К тому же соль образовалась), т.е. ее формулу ищем в правой части уравнения: K2SO4 или H2O ? (Нет, я, конечно, не принимаю вас за идиотов, но, поверьте, если бы не мой многолетний опыт, я бы не посмел задать такой вопрос, можете не сомневаться, что есть ученики, которым задать этот вопрос, в этот момент вполне уместно, но это, конечно же, не Вы). Итак, ищем ω K2SO4
  l)m H2S04 =
  2)n H2S04 =
  3)n K2S04, а не КОН или Н2О, ведь нужно найти концентрацию СОЛИ, не так ли?
  4)m K2SO4 =
  5) ω K2S04 =
  Ну m К2S04 вы, я надеюсь, нашли, а чему же равна масса раствора? 150г? 300г?
  А вот постарайтесь представить себе реальный процесс: на столе стоит сосуд со 150г раствора серной кислоты. Вы берете другой сосуд, с раствором гидроксида калия и льете этот раствор в первый, до полной нейтрализациц раствора, который в нем находится. (Как вы определите момент полной нейтрализации сейчас не важно.) Щелочь и кислота уничтожал' друг друга и вы имеете раствор соли - нейтрального вещества. Чеэду равна масса получившегося раствора, если для нейтрализации раствора 150г кислоты вы
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  истратили 300г раствора щелочи? Можно ли считать, что масса получившегося раствора просто арифметическая сумма масс растворов веществ, вступивших в реакцию? Вот ответьте себе сами на этот вопрос. (Перечитайте вопрос, если его забыли, а потом ответьте.)
  Если вы ответили 'да, масса образовавшегося раствора есть сумма масс растворов', то вы абсолютно правы, но, тем не менее, читайте дальше, чтобы понять ошибку тех, кто с вами не согласен. Вы ответили 'нет'? А почему собственно? Еще раз представьте стакан со 150г раствора (для наглядности представьте его стоящим на весах, которые уравновешены).
  А теперь вольем в этот стакан еще 300г раствора. Причем, хоть между растворами и произошла реакция, она не сопровождалась ни выделением газа (а он, конечно, унес бы с собой часть массы), ни выпадением осадка (тоже потеря массы) - было два прозрачных раствора, получился один прозрачный раствор. Гирьку какой массы нужно положить на противоположную чашку весов, чтобы их уравновесить? На одну половину весов добавили 300г (пусть в виде жидкости, а не в виде гирьки, пусть эта жидкость вступила в реакцию, ну и что?) Еще раз спрашиваю: 'Груз какой массы нужен, чтобы уравновесить весы?' - Те же 300г! ЕСЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ РЕАКЦИИ МЕЖДУ РАСТВОРАМИ НЕ ВЫДЕЛЯЕТСЯ НИ ГАЗОВ, НИ ОСАДКА, ТО МАССА ОБРАЗОВАВШЕГОСЯ РАСТВОРА ЕСТЬ СУММА МАСС РАСТВОРОВ ИСХОДНЫХ. Если же только одно из веществ, вступающих в реакцию было в растворенном виде, а второе чистым, то масса полученного раствора, это сумма масс раствора исходного плюс масса второго вещества, вступившего в реакцию. (Если не выделялось ни газов, ни осодка).
  Но вернемся к нашей задаче. Теперь, я думаю понятно, какие числа нужно подставить в уравнение:
  ωK2SO4=
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Пример 4.3.2. 'В 240г раствора азотной кислоты растворили 22г сульфида железа II. Вещества прореагировали полностью. Рассчитать концентрацию соли в полученном растворе.'
  раствора, если для нейтрализации раствора 150г кислоты вы истратили 300г раствора щелочи? Можно ли считать, что масса получившегося раствора просто арифметическая сумма масс растворов веществ, вступивших в реакцию? Вот ответьте себе сами на этот вопрос. (Перечитайте вопрос, если его забыли, а потом ответьте.)
  Если вы ответили 'да, масса образовавшегося раствора есть сумма масс растворов', то вы абсолютно правы, но, тем не менее, читайте дальше, чтобы понять ошибку тех, кто с вами не согласен. Вы ответили 'нет'? А почему собственно? Еще раз представьте стакан со 150г раствора (для наглядности представьте его стоящим на весах, которые уравновешены).
  А теперь вольем в этот стакан еще 300г раствора. Причем, хоть между растворами и произошла реакция, она не сопровождалась ни выделением газа (а он, конечно, унес бы с собой часть массы), ни выпадением осадка (тоже потеря массы) - было два прозрачных раствора, получился один прозрачный раствор. Гирьку какой массы нужно положить на противоположную чашку весов, чтобы их уравновесить? На одну половину весов добавили 300г (пусть в виде жидкости, а не в виде гирьки, пусть эта жидкость вступила в реакцию, ну и что?) Еще раз спрашиваю: 'Груз какой массы нужен, чтобы уравновесить весы?' - Те же 300г! ЕСЛИ В РЕЗУЛЬТАТЕ РЕАКЦИИ МЕЖДУ РАСТВОРАМИ НЕ ВЫДЕЛЯЕТСЯ НИ ГАЗОВ, НИ ОСАДКА, ТО МАССА ОБРАЗОВАВШЕГОСЯ РАСТВОРА ЕСТЬ СУММА МАСС РАСТВОРОВ ИСХОДНЫХ. Если же только одно из веществ, вступающих в реакцию было в растворенном виде, а второе чистым, то масса полученного раствора, это сумма масс раствора исходного плюс масса второго вещества, вступившего в реакцию. (Если не выделялось ни газов, ни осодка).
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Но вернемся к нашей задаче. Теперь, я думаю понятно, какие числа нужно подставить в уравнение:
  
  Пример 4.3.2. 'В 240г раствора азотной кислоты растворили 22г сульфида железа П. Вещества прореагировали полностью. Рассчитать концентрацию соли в полученном растворе.'
  
  (Стрелка, направленная вверх после формулы вещества означает,
  что данное вещество выделяется из раствора в виде газа, а если
  стрелка направлена вниз, то это осадок).
  240г - это несомненно , 22г - , а найти нужно
  
  Дано:
  
  Составим уравнение для подсчета концентрации :
  
  Неизвестно ничего, но, наверное все можно найти. Для начала, как обычно, постараемся найти количество какого-нибудь из веществ, фигурирующих в уравнении. В данном случае можно найти в один миг:
  
  А поскольку (см. уравнение реакции), то:
   , значит
   - числитель найден.
  Теперь перейдем к знаменателю:
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Из чего складывается масса получившегося раствора? Представим: сосуд содержал 140г раствора азотной кислоты, в него поместили 22г сульфида железа, логично будет сложить две эти массы, не так ли? Но! В результате реакции выделился газ, который покинул раствор, значит его массу нужно вычесть из только что полученной суммы:
  
  То, что массы сероводорода мы пока не знаем - не беда, вычислить ее совсем не сложно, ведь мы знаем, что , а по уравнению реакции видно, что , следовательно , теперь рассчитаем его массу:
  
  
  И теперь никаких проблем, чтобы посчитать :
  
  Ответ:
  А теперь САМИ!
  4.3.3. 'Какова концентрация соли в растворе, образовавшемся в результате растворения 16г оксида меди II в 150 г раствора серной кислоты?'
  4.3.4. '200г раствора гидроксида бария нейтрализовали 150г раствора соляной кислоты с концентрацией 9, 125%. Какова концентрация соли в получившемся растворе?'
  4.3.5. '80г 29,4% раствора фосфорной кислоты встуило в реакцию с 120г раствора сульфида натрия. Какова концентрация соли в растворе, если вещества прореагировали полностью?'
  4.3.6. 'Раствор соли с какой концентрацией образуется, если 60г раствора гидроксида натрия с концентрацией 10% прореагирует с 120 г раствора сульфата меди II?'
  Попробуем решить задачу обратного типа.
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  4.4.1. Сколько г натрия нужно растворить в ЗООг воды, чтобы
  образовался раствор NaOH с концентрацией 10%?
  Здесь мы, несомненно, имеем дело с не просто с растворением, а с
  химической реакцией:
  
  
  Дано:
  
  
  Попробуем сотавить уравнение для расчета концентрации NaOH :
  
  Из чего складывается ? (Имеется сосуд с водой, в который бросают натрий, а в результате взаимодействия выделяется газ)
  
  Подставим известные данные:
  
  
  Теперь предостерегу от неверного шага: кажется очень соблазнительным перевести массу чистой воды в количество вещества и начать от этого расчитывать количества остальных веществ. Это будет грубой ошибкой - вода дана с огромным избытком и вступает в реакцию НЕ ВСЯ(!), лишь ее небольшая часть, ведь если бы прореагировала вся вода, то мы получили бы чистый (100%) гидроксид натрия, а не его 10% раствор. За что же тогда зацепиться? ВСЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ РЕШАЮТСЯ ЧЕРЕЗ КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА.
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  И если не имеет смысла выражать через количество вещества воду, то выразим через него все остальное, то есть массам остальных веществ:
  
  Значит
  
  
  Подставляем в уравнение
  
  На первый взгляд легче не стало - столько же неизвестных, да еще и множители появились, однако сейчас мы количество неизвестных стремительно уменьшим, ведь это все количества веществ, фигурирующих а уравнении одной реакцщ, значит их всех можно выразить через одно (удобнее всего через , нам же нужно узнать именно массу натрия):
   так ведь?
  
  Если это не очевидно, посмотрите еще раз на уравнение реакции:
  
  
  
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Значит:
  
  
  Имеем линейное уравнение с одним неизвестным - какие проблемы?
  
  Это еще не ответ! (А то знаем вас - решили уравнение, нашли
  'икс', значит и задачу решили).
  Нужно найти m Na! Ну это не трудно:
  
  Вот теперь пишем:
  'Ответ: '
  
  УПРАЖНЯЕМСЯ:
  Упражнение 4.4.2. 'Сколько г оксида фосфора V нужно растворить в 150г воды, чтобы олучить 9,8% раствор фосфорной кислоты?' Упражнение 4.4.3. 'Сколько г гидроксида натрия нужно нейтрализовать 300 г раствора серной кислоты, чтобы получить раствор сульфата натрия с концентрацией 14,2%?' Упражнение 4.4.4. 'В результате взаимодействия 250 г раствора азотной кислоты с сульфидом натрия образовался раствор нитрата натрия с концентрацией 17%. Какой объём газа при этом выделился?'
  Упражнение 4.4.5. 'В результате реакции между 200 г раствора нитрата серебра и 200 г раствора бромида калия образовалось 47г осадка. Рассчитать концентрацию соли в образовавшемся растворе.'
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  Упражнение 4.4.6. 'В результате реакции 500г раствора гидроксида натрия с оксидом углерода IV образовался 5,3% раствор карбоната натрия. Какой объём газа вступил в реакцию?'
  5.МИСТЕР 'ИКС'.
  
  На мой взгляд, интереснее решать задачи, в которых нужно найти ответ не на вопрос 'Сколько?', а на вопрос 'Что?'. Что это было за вещество, о котором рассказывается в условиях задачи? 'Сорвать
  маску' с этого.....валентного 'Мистера 'Икс''! Ну вот например:
  Пример 5.1.1. 'Для реакции с 4г оксида двухвалентного металла потребовалось 50г раствора соляной кислоты с концентрацией 14,6%. Оксид какого металла вступил в реакцию?' Для начала давайте договоримся, как мы будем ободначать нашего неизвестного - каким символом. Я предлагаю, в честь названия этой главы -X (Если вам хочется, можете использовать любое другое обозначение, хоть Ю,Ы,Ъ )
  Перво-наперво, а что мы собственно хотим 'вычислить', решая данную задачу, какое число может нам подсказать - кто такой (то есть 'что' такое) - таинственный X? Ведь если даны какие-то числа, то, наверное, нужно что-то считать. Какая количественная характеристика элемента может подсказать, что это за элемент? Атомный вес! (1 - водород, 207 - свинец и т.д.) Приступим к решению:
  Известно, металл двухвалентный, значит формула его оксида (а не или ). Составим уравнение реакции:
  
  
  Дано:
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Единственное вещество, за которое мы можем 'зацепиться' - это соляная кислота, поэтому с нее и начнем. Для начала вычислим массу чистого вещества:
  
  
  Теперь, как водится, переведем массу в количество вещества:
  
  А как относятся к ?
  
  Отсюда
  Теперь мы знаем не только массу оксида, но и его количество, значит, по формуле можно найти его молярную массу:
  
  У какого элемента такой атомный вес? Кальций!.....Стоп! Те, кто
  заметил мою ошибку - молодцы, а для тех, кто не заметил поясню это не атомный вес металла, а молярная (молекулярная) масса его ОКСИДА (ХО). Чтобы определить атомный вес самого металла нужно вычесть из молярной массы оксида массу атома кислорода, и только тогда мы узнаем атомный вес самого металла.
   - это магний. Вот теперь можно писать 'Ответ:'.
  
  Теперь сами:
  5.1.2. 'При взаимодействии 13 г двухвалентного металла с серной кислотой выделилось 4,48 л газа. Какой металл вступил в реакцию?'
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  5.1.3. 'Для нейтрализации 200 г 19,6% раствора серной кислоты потребовалось 50 г раствора гидрооксида одновалентного металла с концентрацией 19,2%. Гидрооксид какого металла был во втором растворе ?'
  5.1.4. 'Для растворения 10,3 г гидрооксида трёхвалентного металла потребовалось 200 г раствора азотной кислоты с концентрацией 9,45%. Определить металл.'
  5.1.5. 'Для сжигания 0,45 г двухвалентного металла потребовалось 0,56 л кислорода. Какой металл сжигали ?'
  
  Возьмем случай посложнее:
  Пример 5.2.1. При взаимодействии 50 г 8% раствора сульфата трёхвалентного металла с избытком раствора гидроксида лития образовалось 2,14 г осадка. Сульфат какого металла был в исходном растворе ?
  Составим уравнение реакции (напомню - X - трёхвалентный)
  
  
  
  Дано:
  
  
  
  
  Пока всё ясно ? Продолжаем - найдём массу чистого
  
  
  
  
  
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  Мы знаем массы сульфата и гидрооксида неизвестного металла, а так же знаем как относятся их количества:
  
  
  
  Значит
  
  а поскольку , то:
  
  
  х2(804)з = 2х + (32+16 * 4) * 3 = 2х +288 р(он)3 = х + (16+1)*3 = х+51
  
  Значит:
  
  
  
  
  
  
  56 - это атомный вес железа
  Ответ: железо
  
  Пример 5.2.2. 'При прокаливании гидрооксида двухвалентного металла масса твёрдого вещества уменьшилось на 7,47 %. Гидроксид какого металла был взят?'
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  
  Что происходит при прокаливании (нагревании) гидроксида какого-нибудь металла ? Как правило он разлагается . И, как правило на оксид данного металла и воду:
  
  Вас не удивляет стрелки после формулы воды ? - Удивляться нечего - при ПРОКАЛИВАНИИ температура значительно выше 100R С, и вода выделяется в виде газа, а значит ИМЕННО МАССА ВЫДЕЛЕВШЕЙСЯ ВОДЫ и составляет эти самые 7,77 % массы исходного вещества. А теперь до решения задачи рукой подать - поскольку (см. уравнение реакции), то:
  
  
  
  а точнее:
  
  
   ( и - молярные массы соответствующих веществ)
  поскольку
  
  
  
  
  
  
   (атомный вес свинца)
  Ответ :
  
  (VienošanasNr.2008/001/1DP/2.1.2.2./08/08/IPIA/VIA/)
  
  5.2.3. В результате взаимодействия 4,6 г одновалентного металла с фтором, масса твёрдого вещества увеличилась на 54,8%. Какой металл вступил в реакцию ?
  5.2.4. При взаимодействии 200 г 16,225 % раствора нитрата двухвалентного металла с избытком раствора сульфида калия образовалось 23,25 г осадка. Нитрат какого металла вступил в реакцию ?
  5.2.5. В результате разложения 10 г карбоната двухвалентного металла образовалось 5,6 г оксида этого металла. Определить металл.
  5.2.6. При взаимодействии 150 г раствора натриевой соли одноосновной кислоты с концентрацией 10 % и раствором нитрата свинца II образовалось 23,05 г осадка. Определить формулу кислоты, натриевая соль которой была взята для реакции
  
  
Оценка: 5.73*43  Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
С.Гатаулин "Вирусапиенс" Е.Звездная "Хелл.Обучение наемницы" Е.Малиновская "Демон-хранитель. Сделка" А.Флим "Я - лорд звездной империи" А.Кувайкова "Друзей не выбирают. Эпизод 1" А.Вербицкий "Испытания на прочность" И.Сафина "Принц для роскошной женщины" А.Илларионова "Оборотни Его Величества" М.Князев "Полный набор-5. Бог Дракон" А.Баренберг "Вторым делом самолеты. Выйти из тени Сталина!" В.Гвор "Прорыв выживших. Враждебные земли" Ю.Скуркис "Роковое наследие" А.Радов "Изгой: Начало пути" В.Горъ "Граф-3. Клинок его Величества" В.Хватов "Ядерная осень" А.Валерьев "Объект Родина" В.Коротин "Броненосцы победы" Я.Денисенко "Закон сильного" О.Виноградова "Непристойное предложение" М.Михеев "Путь домой" Е.Никольская "Мой огненный и снежный зверь" О.Шовкуненко "Оружейник-2. Бой без правил" В.Поляков "Чернокнижник" О.Говда "Рыцарь" Ю.Иванович "Лиходеи Апокалипсиса" Н.Кузьмина "Летящая против ветра" В.Поселягин "Я - истребитель"

Как попасть в этoт список

Сайт - "Художники"
Доска об'явлений "Книги"