Алгоритм решения задач по химии
Рейтинг:   / 1
ПлохоОтлично 
МБОУ « Сатламышевская СОШ»
Апастовского муниципального района РТ

Алгоритмы
решения задач
по химии

учитель химии

Салахова Гулина Фаритовна

2013 г
Основные понятия и величины
Понятия Математическое выражение
Понятие величины Обозна-чение ед. измере-ния
Относительная атомная масса Аr безразм. например, Аr(S) = 32
Относительная молекулярная масса Мr безразм например,
Мr(НCl) = 1+35 = 36

Количество вещества(число молей) n моль

Молярная масса

М
г/моль

Масса m г, кг m = M г/моль  n моль

Число Авогадро
NA структурных единиц/моль NA = 6,02  1023
Молярный
объем

Vm л/моль
м3/моль

молярный объем любого газа:
Vm = 22,4 л/моль

Объем газообразного вещества (н.у)
V л, м3 V = Vm л/моль  n моль

Массовая доля


доли от единицы, % Например, массовая доля элемента х в веществе равна:

Задачи на определение формулы вещества

Алгоритм решения:
1. Определяем простейшую формулу вещества, то есть атомы каких элементов и в каком соотношении входят в состав вещества. Запишем ее как СхНу. Для этого находят количества элементов (n (С),n(Н) и т.д.) в любом количестве вещества и выражают их отношение в виде целых чисел:
например х:у = n(С) : n(Н).
При определении простейшей формулы следует искать количества элементов в том количестве вещества, которое наиболее удобно, исходя из условий задачи. Так, если приведены данные по сожжению вещества, то надо брать то количество вещества, которое сжигалось; если в условии указан элементный состав вещества в процентах, следует исходить из 100 г вещества; если в массовых долях – то из 1 г.
2. Находим молекулярную формулу (СхНу)р (для этого необходимо знать молярную массу вещества) по формуле:

где М – молярная масса, М (СхНу) – формульная масса, соответствующая простейшей формуле.

Примеры решения задач:
1.
При сжигании органического вещества, состоящего только из углерода и водорода, получилось 3,08 мг оксида углерода (IV) и 1,44 мг воды. Найдите простейшую формулу вещества.
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:

О2 = х СО2 + Н2О

Нам необходимо найти n(С) и n(Н). Исходя из уравнения реакции, весь углерод перешел в оксид углерода, а весь водород – в воду. Учитываем, что в молекуле оксида углерода содержится один атом углерода, а в молекуле воды – два атома водорода:
n(С) = n (СО2) n(Н) = 2 n (Н2О)
Для определения n(СО2) и n(Н2О) применяем основное соотношение:

n(СО2) =

n(Н2О) = 2n =

Находим простейшую формулу:
х:у = n(С) : n(Н) = : = 7:16
Ответ: простейшая формула вещества С7Н16

2.
Определите молекулярную формулу этиленового углеводорода с массовой долей углерода 87,5% и массовой долей водорода 12,5%, если масса 1 л данного газа 3,571 г.
Решение:
Находим молярную массу искомого газа:
М (СхНу) = 3,571 г/моль  22,4 л/моль = 80 г/моль
Вычисляем массу углерода в 1 моль искомого вещества:

m(С) =

Вычисляем количество вещества углерода, которое покажет величину х в простейшей формуле вещества:

n (С) =

Аналогично вычисляем те же величины для водорода:

m(Н) = n (Н) =

Ответ: формула вещества С5Н10 – это пентен
3.
Массовая доля элементов в органическом веществе соответственно равна 0,8182 (или 81,82%) углерода и 0,1818 (18,18%) водорода. Относительная его плотность по водороду – 22. Выведите формулу вещества.
Решение:
Находим молекулярную массу искомого вещества:

, отсюда: Мr (вещества) = D(Н)  Мr (водорода)

Мr = 22  2 = 44
Находим, сколько массовых частей приходится на углерод:
m(С) = 44  0,8182 = 36
Находим, сколько массовых частей приходится на водород:
m(Н) = 44  0,1818 = 8
Находим соотношение атомов в молекуле вещества СхНу:

х:у = = 3:8 Ответ: формула органического вещества С3Н8

Расчеты по уравнениям химических реакций

Алгоритм решения:
1. Пишем уравнение реакции.
2. Пишем над формулами заданные и искомые значения.
3. Пишем под формулами этих же соединений:
а) количества в граммах, рассчитанные исходя из их молекулярных масс и числа молей (коэффициентов в уравнении) – если заданы массы веществ;
б) объемные количества, рассчитанные исходя из молярного объема газов и числа молей – если заданы объемы веществ;
в) весовые и объемные количества, рассчитанные аналогично а) и б).
4. Составляем пропорцию.
5. Вычисляем пропорцию по количественным и объемным соотношениям или вычисляем на основании данных п. 2 и 3 иные требуемые величины по формулам на странице 3.

Примеры решения задач:
Задачи на количественные и объемные соотношения
4.
Какой объем этилена получится при дегидратации этанола массой 32,2 г?
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:
32,2 гр t° , H2SO4 х л
С2H5OH ------------------------- H2C = CH2 + H2O
М= 46 v = 22,4 л
n = 1 моль

Далее задачу можно решить несколькими способами.
Вариант первый:
Определяем количество вещества этанола:


Следовательно, и этилена получится тоже 0,7 моль.
Вычисляем объем этилена:
V(С2Н4) = 22,4л  0,7 = 15,68 л.

Вариант второй:
Исходя из обозначенных (соответственно п.2 и 3 алгоритма) величин сразу составляем пропорцию:

Ответ: объем образовавшегося этилена 15,68 л.

5.
Иногда в условиях задачи заложено, что одно из реагирующих веществ находится в избытке. Такая задача решается следующим образом:

Вычислите массу метилацетата, образующуюся при нагревании метанола массой 6 гр и уксусной кислоты массой 9 гр.
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:
6 гр 9 гр х гр
СH3ОН + СH3СООН  СH3CООСН3 + H2O
32 гр 60 гр 74 гр

0,19  0,15

Следовательно, СH3ОН в избытке, считаем по СH3СООН

Ответ: В результате реации получится 11,1 г метилацетата.

Задачи на массовую (объемную) долю выхода продукта реакции
6.
При дегидратации 32,2 г этанола образовалось 14,7 г этилена. Определите массовую долю выхода продукта реакции.
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:
32,2 гр t° , H2SO4 х г
С2H5OH ------------------------- H2C = CH2 + H2O
М= 46 М=28

Вычисляем теоретический выход этилена:

(мы получили mтеор(С2Н4)

Вычисляем массовую долю выхода этилена в процентах от теоретически возможного:

(или 75%)

Ответ: выход этилена составляет 75% от теоретически возможного.

7.
Объемная доля метана в природном газе составляет 96%. Вычислите массу муравьиной кислоты, полученную каталитическим окислением природного газа объемом 420 л.
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:
V катализатор х гр
2С2H4 + 3О2 ------------------------- 2HCООН + 2H2O
44,8 л 92 гр

V(CH4) =

Ответ: 828 г

Задачи на определение теплового эффекта реакции
8.
При взаимодействии 1,8 г алюминия с кислородом выделилось 54,7 кДж теплоты. Вычислите тепловой эффект реакции.
Решение:
Сначала записываем уравнение реакции:
1,8 г 54,7 кДж
4Al + 3O2 = 2 Al2O3 + Q
108 г
Из уравнения реакции следует, что:
1, 8 г Al выделяет 57,4 кДж
108 г Al выделяет Q кДж

Ответ: тепловой эффект реакции равен 3282 кДж.

Задачи на определение количественного состава смеси веществ
Количества веществ (n моль) в смеси следует принять за неизвестные (х, у) и выразить через них те величины, , численные значения которых даны в условии, получив в результате систему математических уравнений. Основой для составления математических уравнений служат коэффициенты в химических уравнениях. :
9.
При сжигании в избытке кислорода 1,10 смеси метанола и этанола образовалось 0,896 л оксида углерода (IV), измеренного при н.у. Определить количественный состав смеси в массовых долях.
Решение:
Сначала записываем уравнения реакций, обозначив метиловый спирт как вещество А, а этиловый спирт как вещество Б:

Реакция 1 2СН3ОН + 3О2 = 2СО2 + 4Н2О
А
Реакция 2 С2Н5ОН +3О2 = 2СО2 + 3Н2О
Б

m А + m Б = 1,10 г V (СО2) = 0,896 л
Определяем количество оксида углерода, занимающего объем 0,896 л

Вводим неизвестные: n(А) = х моль n(Б) = у моль
Используя соотношения, задаваемые коэффициентами в химических уравнениях, выражаем через х и у массу смеси спиртов и количество оксида углерода и составляем систему математических уравнений:
М(А) = 32 г/моль М(Б) = 46 г/моль

32х + 46у = 1,10

Оксид углерода образовался в результате реакций 1 и 2.
n(СО2) = n(СО2) + n(СО2)
В соответствии с уравнением 1: n(СО2) = n(А) = х моль
В соответствии с уравнением 2 : n(СО2) =2 n(Б) = 2у моль
Отсюда: n(СО2) = (х + 2у) моль.
По условию n(СО2) = 0,04 моль
Таким образом, х + 2у = 0,04
Составляем систему математических уравнений с двумя неизвестными:
32х + 46у = 1,10
х + 2у = 0,04
Решаем полученную систему уравнений. Умножаем обе части второго уравнения на 23 (чтобы потом сократить у) и вычитаем из верхнего уравнения нижнее:
32х + 46у = 1,10
23х + 46у = 0,92
9х = 0,18
х =0,02
Но поскольку х + 2у = 0,04, то у = 0,5 (0,04 – х)
Следовательно, у = 0,01
Количество вещества А = 0,2 моль.
Следовательно, масса метанола m А = 0,2  32 = 0,64 г
Его массовая доля, таким образом,

(или 58,18%)
Находим массовую долю этанола в смеси:
(или 41,82%)

Ответ: В смеси двух спиртов, вступивших в реакцию, было 58,18% метанола и 41,82% этанола.

Следует помнить, что большинство задач по химии можно решить несколькими способами (как, например, в задаче №4).

Используемая литература

1. Химия для поступающих в ВУЗы. Г.П.Хомченко Москва 1994 г.
2. Задачи по химии Г.П. Хомченко Москва 2000г.

У вас нет прав для создания комментариев.