Как найти массу примесей. Химический словарь или справочная тетрадь по химии

У студентов часто вызывает затруднение в решении задач. Алгоритмя оформления и решения задач помогут им в этом. Здесь рассмотрены алгоритмы решения задач по темам:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЫХОДА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНОГО.

Просмотр содержимого документа
«Алгоритмы решения задач по химии»

Алгоритм

решения задач на примеси.

Определение массы (объема) вещества по известной массе другого вещества, содержащего определенную долю примесей.

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

2. В условии задачи в роли смеси может выступать руда, технический образец вещества, раствор.

Схема решения задачи :

Анализ и крат- расчёты по

кая запись определение уравнению ответ.

Условия задачи массы чистого реакции

вещества

Порядок решения задачи:

Определите массу чистого вещества по формуле: m в-ва = m смеси * ω в-ва.

Напишите уравнение реакции.

Найдите количества веществ, данных в задаче, по уравнению и по условию.

Произведите необходимые расчёты и запишите ответ.

Образец решения:

Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии с соляной кислотой 325 г цинка, содержащего 20% примесей.

Д а н о: Р е ш е н и е:

m технич. (Zn)= 325 г 1) m технич. (Zn)= 325 г ω (Zn)= 100%-20%=80% (0,8);

ω прим. = 20% (0,2) ω прим. = 20% (0,2) m (Zn)= 325 * 0,8 = 260 г

V(Н 2)= ? n (Zn) = 260г: 65 г/моль = 4 моль.

по условию: 4 моль Х моль

2) Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2

по уравнению : 1 моль 1 моль

V(Н 2) = Vm * n(Н 2); V(Н 2) = 22,4 л/моль * 4 моль = 89,6 л.

Ответ: V(Н 2) =89,6 л.

Алгоритм

решения задач на примеси.

Определение массовой доли примесей (или массовой доли чистого вещества в смеси) по массе (объёму) продуктов реакции.

Помните : 1) сначала выполняются действия по уравнению реакции;

2) для определения массовой доли примесей применяем формулу:

ω прим. = m прим. /m смеси.

Схема решения задачи :

задачи расчёты массы определение определение

Вещества по урав- массы массовой доли ответ.

Нению примесей примесей

Порядок решения задачи :

Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

Составьте уравнение химической реакции.

Рассчитайте массу чистого вещества, необходимого для реакции по уравнению реакции .

Вычислите массу примесей в образце по условию.

Вычислите массовую долю примесей по формуле: ω прим. = m прим. /m смеси.

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

Д а н о: Р е ш е н и е: пусть х г – масса чистого вещества CaC 2 .

m технич. (CaC 2)=200г 1)по условию: х г 56л

V(С 2 Н 2) = 56 л CaC 2 + 2Н 2 О = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2

ω прим = ? 1 моль 1 моль

М=64г/моль V m =22.4л/моль

по уравнению: m=64 г V= 22,4 л,

тогда х г/64 г= 56 л/22,4 л; х = 160 г.

2) определяем массу примесей в образце:

m прим. = 200 – 160 = 40 г.

3) определяем массовую долю примесей:

ω прим = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

Ответ: ω прим = 20%.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ ЗАДАЧ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ВЫХОДА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ ОТ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНОГО.

1. Внимательно прочитай условие

При пропускании 11,2л аммиака через раствор азотной кислоты, получили 15г нитрата аммония. Сколько % это составляет от теоретически возможного выхода.

2. Запиши «Дано:»

(масса продукта реакции, данная по

условию является его практическим

V(NH 3) = 11,2л

m практ.вых (NH 4 NO 3 ) = 15г_

η(NH 4 NO 3) - ?

3. Запиши формулу массовой доли

выхода продукта реакции от

теоретически возможного

4. Запиши уравнение реакции.

Расставь коэффициенты.

Подчеркни формулы тех веществ,

с которыми будешь решать задачу.

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

5. Над формулой исходного вещества

проставь массу(V), данные

по условию, а над формулой

продукта реакции поставь – Х, так

ты найдешь массу(V) его

теоретического выхода

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

6. Под формулами подчеркнутых

веществ: проставь число их

молей; определи и проставь

молярные массы(объемы) этих

веществ, не забывая умножать

их на число молей.

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

1 моль 1 моль

× 22,4л/моль × 80г/моль

7. Составь пропорцию, найди

значение Х – это и будет

масса(объем) теоретического

выхода продукта реакции. .

NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

1 моль 1 моль

× 22,4л/моль × 80г/моль

22,4л = 80г = Х = = 40г – m теор.вых

7. Подставь в формулу массы(V) практического и теоретического выхода продукта реакции и рассчитай массовую долю выхода продукта реакции
8. Запиши ответ.	Ответ: η(NH 4 NO 3) = 37,5%

Образец оформления задачи:

Дано: Решение:

V(NH 3) = 11,2л 1) m(V)теоретич. выхода -?

m практ.вых (NH 4 NO 3 ) = 15г 11,2л Х

η(NH 4 NO 3) - ? NH 3 + HNO 3 → NH 4 NO 3

1 моль 1 моль

× 22,4л/моль × 80г/моль

Х = = 40г – m теор.вых

2) η(NH 4 NO 3) - ?

η(NH 4 NO 3) = 100% = 100% = 37,5%

Ответ: η(NH 4 NO 3) = 37,5%

Реши самостоятельно:

При пропускании 170г аммиака через раствор соляной кислоты получили 500г хлорида аммония. Сколько % это составляет от теоретически возможного выхода

Алгоритм решения задач

Вычисление по химическим уравнениям

Расчеты по химическим уравнениям реакций, если одно вещество взято в избытке

	Действия

	Записываем условие задачи («дано»)	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г
	Составляем уравнение реакции (правильно записываем все формулы веществ, согласно валентностям, расставляем коэффициенты)	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г
	Над уравнением реакции выписываем данные из условия задачи	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г K 2 CO 3 +2 HNO 3 →2 KNO 3 + CO 2 +H 2 O
	Под уравнением указываем количество молей по уравнению реакции (количество молей определяется по коэффициенту, только для веществ которые указаны в условии)	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г K 2 CO 3 +2 HNO 3 →2 KNO 3 + CO 2 +H 2 O 1моль 2моль 1моль
	Переводим массу (объем) в моли	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г K 2 CO 3 +2 HNO 3 →2 KNO 3 + CO 2 +H 2 O 1моль 2моль 1моль Мr(HNO 3)=1+14+16∙3=63 n(HNO 3)= 315 / 63=5 моль
	Определяем, какое вещество в избытке, а какое в недостатке. Для этого выбираем самое маленькое значение получившихся молей и составляем пропорцию. Решаем задачу по недостатку.	m(K 2 CO 3) = 27,6г m(HNO 3) = 315 г 0,2моль 5моль K 2 CO 3 +2 HNO 3 →2 KNO 3 + CO 2 +H 2 O 1моль 2моль 1моль n=m/M Мr(K 2 CO 3)=39∙2+12+16∙3=138 Мr(HNO 3)=1+14+16∙3=63 n(K 2 CO 3)=27,6 / 138=0,2 моль n(HNO 3)= 315 / 63=5 моль 0,2 х х= 0,2∙2 /1= 0,4 моль Можно рассуждать так: по уравнению на 1 моль K 2 CO 3 необходимо 2 моль HNO 3 (в два раза больше), значит на 0,2 моль K 2 CO 3 достаточно 0,4 моль HNO 3 , а по условию задачи 5моль (315г).
	Составляем пропорцию (выписываем через дробь верхние и нижние значения молей для). Решаем пропорцию.	----------- ------- 1моль 1моль Х =0,2 моль (CO 2)
	Вычисляем объем оксида углерода (IV)	V(CO 2)= 0,2 моль ∙ 22,4 моль/л=4,48л

3. На этикетках реактивов используется маркировка: "ос.ч." - особо чистые - используют для изготовления электроники, космической техники; "х.ч." - химически чистые - научно-исследовательские и лабораторные работы; "ч.д.а." - чистые для анализа - для анализа технических продуктов; "ч." - чистые - используют в промышленности; "т." - технические. Проранжируйте реактивы с различной маркировкой по уменьшению процентного содержания в них примесей:

4. При очистке 560 г технического известняка было получено 28 г примесей. Рассчитайте массовую долю примесей в известняке.

5. Основным компонентом природного газа является метан. Но в природном газе присутствуют примеси, например ядовитый газ - сероводород. Сероводород вызывает головокружеие, тошноту и рвоту, а при дыхании в большом количестве - поражение мышцы сердца и судороги, вплоть до смертельного исхода. Рассчитайте массовую долю примеси сероводорода, если известно, что на 1 кг природного газа приходится не более 50 г этого ядовитого газа.

6. При химическом анализе старинного кольца массой 5,34 г было выяснено, что оно на 92,5% состоит из золота, остальное - примеси других месталлов. Рассчитайте массу примесей в кольце.

Абсолютно чистых веществ не бывает, любое всегда содержит какое-то количество примесей. Это содержание может быть весьма большим, может быть очень малым, но примеси все равно есть. А можно ли найти массу чистого вещества ?

Инструкция

Согласно принятым нормам, любая химическая продукция, выпущенная на государственных или частных предприятиях, должна иметь сертификат качества, в котором указано процентное содержание основного вещества и наиболее значимых примесей. Это определяется лабораторным путем с помощью методов качественного и количественного анализа. Сертификат прилагается к любой конкретной партии продукции, а его основные показатели должны быть отражены на каждой единице упаковки.
Например, хорошо известная поваренная соль - хлористый натрий. Покупая упаковку марки «Экстра» массой 1 килограмм, сколько чистой соли вы приобретаете? Посмотрите на информацию с упаковки. Если содержание основного вещества 99,7%, это очень хороший показатель, что неудивительно, поскольку «экстра» означает высокую степень очистки. Следовательно, чистого вещества в единице упаковки содержится: 1000*0,997=997 грамм. Остальные три грамма распределятся между различными примесями. Разумеется, в других, менее очищенных сортах поваренной соли, содержание чистого вещества будет ниже.
Или вот задача, которая наверняка заинтересует прекрасный пол. Предположим, имеется золотое кольцо 585-й пробы, массой 20 грамм. Сколько чистого золота оно содержит? Дать ответ на этот вопрос очень просто, достаточно лишь вспомнить, каков смысл понятия «проба». В России ее величина указывает, какова доля чистого благородного металла в 1000 весовых долей изделия. Следовательно, 585-я проба соответствует концентрации, равной 58,5%. Произведите вычисление в одно действие: 20*0,585=11,7 грамма. Именно столько чистого золота содержится в кольце.
А как быть, к примеру, если кольцо работы английского мастера, и весит те же 20 грамм, но на клейме вместо пробы указано что-то непонятное - «18К»? Как в таком случае найти количество чистого золота в изделии? И тут нет абсолютно ничего сложного. Дело в том, что в Великобритании принята «каратная» шкала чистоты благородных металлов. Наивысшей теоретически, 100% концентрации, соответствует 24 карата. Тогда изделие было бы промаркировано «24К». Раз стоит клеймо «18К», это значит, что в изделии 18 весовых частей золота, и 6 весовых частей примесей. Разделите: 18/24=0,75. Изделие соответствует вашей 750-й пробе. Произведите вычисление: 20*0,75=15 грамм. Вот сколько чистого золота содержится в этом кольце.

Массовая доля — один из важных параметров, который активно используется для расчетов и не только в химии. Приготовление сиропов и рассолов, расчет внесения удобрений на площадь под ту или иную культуру, приготовление и назначение лекарственных препаратов. Для всех этих расчетов нужна массовая доля. Формула для ее нахождения будет дана ниже.

В химии она рассчитывается:

для компонента смеси, раствора;
для составной части соединения (химического элемента);
для примесей к чистым веществам.

Раствор — это тоже смесь, только гомогенная.

Массовая доля — это отношение массы компонента смеси (вещества) ко всей его массе. Выражают в обычных числах или в процентах.

Формула для нахождения такая:

𝑤 = (m (сост. части) · m (смеси, в-ва)) / 100% .

Массовая доля химического элемента в веществе находится по отношению атомной массы химического элемента, умноженной на количество его атомов в этом соединении, к молекулярной массе вещества.

Например, для определения w кислорода (оксигена) в молекуле углекислого газа СО2 вначале найдем молекулярную массу всего соединения. Она составляет 44. В молекуле содержится 2 атома кислорода. Значит w кислорода рассчитываем так:

w(O) = (Ar(O) · 2) / Mr(СО2)) х 100%,

w(O) = ((16 · 2) / 44) х 100% = 72,73%.

Аналогичным образом в химии определяют, например, w воды в кристаллогидрате — комплексе соединения с водой. В таком виде в природе находятся многие вещества в минералах.

Например, формула медного купороса CuSO4 · 5H2O. Чтобы определить w воды в этом кристаллогидрате, нужно в уже известную формулу подставить, соответственно, Mr воды (в числитель) и общую m кристаллогидрата (в знаменатель). Mr воды 18, а всего кристаллогидрата — 250.

w(H2O) = ((18 · 5) / 250) · 100% = 36%

Нахождение массовой доли вещества в смесях и растворах

Массовая доля химического соединения в смеси или растворе определяется по той же формуле, только в числителе будет масса вещества в растворе (смеси), а в знаменателе — масса всего раствора (смеси):

𝑤 = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100% .

Следует обратить внимание , что массовая концентрация — это отношение массы вещества к массе всего раствора , а не только растворителя.

Например, растворили 10 г поваренной соли в 200 г воды. Нужно найти процентную концентрацию соли в полученном растворе.

Для определения концентрации соли нам нужна m раствора. Она составляет:

m (р-ра) = m (соли) + m (воды) = 10 + 200 = 210 (г).

Находим массовую долю соли в растворе:

𝑤 = (10 · 210) / 100% = 4,76%

Таким образом, концентрация поваренной соли в растворе составит 4,76%.

Если в условии задачи дается не m , а объем раствора, то его нужно перевести в массу. Делается это обычно через формулу для нахождения плотности:

где m — масса вещества (раствора, смеси), а V — его объем.

Такую концентрацию используют чаще всего. Именно ее имеют в виду (если нет отдельных указаний), когда пишут о процентном содержании веществ в растворах и смесях.

В задачах часто дается концентрация примесей в веществе или вещества в его минералах. Следует обратить внимание на то, что концентрация (массовая доля) чистого соединения будет определяться путем вычитания из 100% доли примеси.

Например, если говорится, что из минерала получают железо, а процент примесей 80%, то чистого железа в минерале 100 — 80 = 20%.

Соответственно, если написано, что в минерале содержится только 20% железа, то во все химические реакции и в химическом производстве будут участвовать именно эти 20%.

Например , для реакции с соляной кислотой взяли 200 г природного минерала, в котором содержание цинка 5%. Для определения массы взятого цинка пользуемся той же формулой:

𝑤 = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100% ,

из которой находим неизвестную m раствора:

m (Zn) = (w · 100%) / m (минер.)

m (Zn) = (5 · 100) / 200 = 10 (г)

То есть, в 200 г взятого для реакции минерала содержится 5% цинка.

Задача . Образец медной руды массой 150 г содержит сульфид меди одновалентной и примеси, массовая доля которых составляет 15%. Вычислите массу сульфида меди в образце .

Решение задачи возможно двумя способами. Первый — это найти по известной концентрации массу примесей и вычесть ее из общей m образца руды. Второй способ — это найти массовую долю чистого сульфида и по ней уже рассчитать его массу. Решим обоими способами.