РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ
4. Химическая реакция
Примеры решения типовых задач
II. Расчеты по уравнениям химических реакций
Задача 7. Какой объем водорода (н.у.) потратится на восстановление 0,4 моль хром(ІІІ) оксида?
Дано:
Решение
Запишем уравнение реакции:
1. Из написанного уравнения видно, что
2. Для нахождения объема водорода воспользуемся формулой 
Ответ: V(H2) = 26,88 л.
Задача 8. Какая масса алюминия вступило в реакцию с хлоридной кислотой, если выделилось 2688 мл (н.у.) водорода?
Дано:
Решение
Запишем уравнение реакции:
Составим пропорцию: 54 г алюминия соответствует 67,2 л водорода, а х г алюминия - 2, 688 л водорода:
Ответ: m(Аl) = 2,16 г.
Задача 9. Какой объем кислорода необходимо использовать, чтобы сжечь 120 м3 смеси азота и карбон(II) оксида, если объемная доля азота в смеси составляет 40 %?
Дано:
Решение
1. В исходной смеси горит только карбон(II) оксид, объемная доля которого:
2. По формуле 
вычислим объем карбон(II) оксида в смеси:
3. Запишем уравнение реакции и, используя закон объемных отношений, проведем расчет:
Ответ: V(O2) = 36 м3.
Задача 10. Вычислите объем газовой смеси, которая образуется в результате термического разложения 75,2 г купрум(ІІ) нитрата.
Дано:
Решение
Запишем уравнение реакции:
1. Рассчитаем количество вещества купрум(ІІ) нитрата. M(Cu(NO3)2) = 188 г/моль:
2. Проводим расчет количества веществ газов, которые образуются по уравнениям реакции:
3. Вычислим объем газовой смеси. VM = 22,4 л/моль:
Ответ: V(смеси) = 22,4 л.
Задача 11. Какой объем сульфур(ИV) оксида можно получить при обжиге 2,425 т цинковой обманки, массовая доля цинк сульфида в которой составляет 80 %?
Дано:
Решение
1. Рассчитаем массу ZnS в цинковой обманке:
2. Составим уравнение реакции, по которому и вычислим объем SO2. M(ZnS) = 97 г/моль, VM = 22,4 л/моль:
Ответ: V(SO2) = 448 м3.
Задача 12. Вычислите объем кислорода, который можно получить при полном термическом разложении 34 г раствора дигідроген перекиси с массовой долей Н2O2 30 %.
Дано:
Решение
1. Рассчитаем массу дигідроген пероксида в растворе. М(Н2O2) = 34 г/моль:
2. Составим уравнение реакции и проведем по ним расчет. VM = 22,4 л/моль:
Ответ: V(O2) = 3,36 л.
Задача 13. Какую массу технического алюминия с массовой долей примесей 3 % необходимо использовать для добывания 2,5 моль железа из железной окалины?
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции и рассчитаем массу чистого алюминия, которую необходимо использовать на реакцию:
2. Поскольку алюминий содержащего 3 % примесей, то
3. Из формулы 
рассчитаем массу технического алюминия (то есть с примесями):
Ответ: m(Аl)Тех. = 61,9 г.
Задача 14. Вследствие нагрева 107,2 г смеси калий сульфата и калий нитрата выделилось 0,1 моль газа. Вычислите массу калий сульфата в исходной смеси солей.
Дано:
Решение
1. Калий сульфат - вещество термически устойчива. Следовательно, при нагревании разлагается только калий нитрат. Запишем реакцию, кладем пропорцию, определим количество вещества калий нитрата, что розклалась:
2. Вычислим массу 0,2 моль калий нитрата. M(KNO3) = 101 г/моль:
3. Вычислим массу калий сульфата в исходной смеси:
Ответ: m(K2SO4) = 87 г.
Задача 15. При полном термическом разложении 0,8 моль алюминий нитрата получили 35,7 г твердого остатка. Вычислите относительный выход вещества (%), содержащийся в твердом остатке.
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции разложения алюминий нитрата. Составим пропорцию, определим количество вещества n(Аl2O3):
2. Рассчитаем массу образовавшегося оксида. М(Аl2O3) = 102 г/моль:
3. Рассчитаем относительный выход Аl2O3 по формуле:
Ответ: η(Аl2O3) = 87,5 %.
Задача 16. До полного разложения нагрели 0,4 моль ферум(III) гидроксида. Полученный оксид восстановили водородом и получили 19,04 г железа. Вычислите относительный выход железа (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнения реакций:
2. По уравнениям составляем стехіометричну схему и по пропорции определим теоретический выход железа n(Fe)татаки.:
3. Вычислим массу железа, которую теоретически можно было бы получить, исходя из проведенных реакций (M(Fe) = 56 г/моль):
4. Рассчитаем относительный выход железа:
Ответ: η(Fe) = 85 %.
Задача 17. При растворении в воде 23,4 г калия получили 5,6 л газа (н.у.). Вычислите относительный выход этого газа (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции и вычислим объем водорода, который теоретически, т.е. в соответствии с уравнением реакции, можно получить из данной массы калия:
Составим пропорцию:
2. Вычислим относительный выход водорода:
Ответ: η(Н2) = 83,3 %.
Задача 18. При сжигании 0,0168 м3 ацетилена получили 55 г карбон(ИV) оксида. Вычислите относительный выход углекислого газа (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции горения ацетилена, составим пропорцию и вычислим массу карбон(ИV) оксида, которую можно получить теоретически. VM = 22,4 л/моль, М(СО2) = 44 г/моль:
2. Вычислим относительный выход карбон(ИV) оксида:
Ответ: η(CO2) = 83,3 %.
Задача 19. В результате каталитического окисления 5,8 моль аммиака получили 0,112 м3 нитроген(II) оксида. Вычислите относительный выход полученного оксида (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции каталитического окисления аммиака, составим пропорцию и обчислімо объем нитроген(ИV) оксида, который теоретически можно получить (VM = 22,4 л/моль):
2. Рассчитаем относительный выход нитроген(II) оксида:
Ответ: η(NO) = 86,2 %.
Задача 20. Сквозь избыток раствора калий гидроксида пропустили 1,2 моль азот(ИV) оксида. Получили 0,55 моль калий нитрата. Вычислите относительный выход полученной соли (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение химической реакции, составим пропорцию и вычислим массу калий нитрата, которую теоретически можно получить:
2. Вычислим относительный выход калий нитрата:
Ответ: η(KNO3) = 91,7 %.
Задача 21. Какую массу аммоний сульфата можно добыть из 56 л аммиака, если относительный выход соли составляет 90 %.
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции и составим пропорцию и вычислим массу соли, которую теоретически можно получить из 56 л NH3. VM = 22,4 л/моль M((NH4)2SО4) = 132 г/моль:
2. Вычислим массу соли, которую можно получить практически:
Ответ: m((NH4)2SО4) = 148,5 г.
Задача 22. Хлором полностью окислили 1,4 моль железа. Какую массу соли получили, если ее выход составляет 95 %?
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции и проведем расчет массы соли, которую можно получить теоретически. M(FeCl3) = 162,5 г/моль:
2. Рассчитаем массу FeCl3, которую получили практически:
Ответ: m(FeCl3)прак. ≈ 216 г.
Задача 23. К раствору, который содержит 0,15 моль калий ортофосфату, долили раствор, в котором содержалось 0,6 моль аргентум(И) нитрата. Определите массу осадка, который образовался.
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции (M(Ag3PO4) = 419 г/моль):
Из него видно, что для реакции с 0,15 моль К3РО4 нужно 0,45 моль (0,15 · 3 = 0,45) аргентум(И) нитрата. Поскольку, согласно условию задачи, количество вещества AgNВ3 составляет 0,6 моль, именно эту соль взят в избытке, то есть ее часть остается не использованной. Калий ортофосфат вступит в реакцию полностью, а потому выход продуктов рассчитываем по его количеству.
2. Составляем пропорцию:
Ответ: m(Ag3PO4). = 62,85 г.
Задача 24. В раствор, в котором содержалось 58,4 г хлороводорода, поместили 16,2 г алюминия. Какой объем газа (н.у.) выделился?
Дано:
Решение
1. Вычислим количество вещества алюминия и хлороводорода. М(Аl) = 27 г/моль, М(НСl) = 36,5 г/моль:
2. Запишем уравнение реакции и установим вещество, которое взято в избытке:
Рассчитаем количество вещества алюминия, которую можно растворить в данной количества соляной кислоты:
Следовательно, алюминий взят в избытке: количество его вещества (0,6 моль) больше необходимой. Объем водорода рассчитываем по количеству вещества хлороводорода.
3. Вычислим объем водорода, который выделился. VM = 22,4 л/моль:
Ответ: V(H2) = 17,92 л.
Задача 25. Смесь, которая содержала 0,4 л ацетилена и 1200 мл кислорода, привели к условиям реакции. Какой объем карбон(ИV) оксида образовался?
Дано:
Решение
Запишем уравнение реакции:
Согласно закону объемных соотношений, из приведенного уравнения следует, что на каждые 2 объемы С2Н2 расходуется 5 объемов O2 с образованием 4 объемов карбон(ИV) оксида. А поэтому сначала определим вещество, которое есть в избытке - проверим, хватит ли кислорода на сжигание ацетилена:
Поскольку по условиям задачи на сжигание ацетилена взято 1,2 л, а нужно 1л, делаем вывод, что кислород взят в избытке, а объем карбон(ИV) оксида рассчитываем по объему ацетилена, воспользовавшись законом объемных соотношений газов:
Ответ: V(CO2) = 0,8 л.
Задача 26. Смесь, содержащую 80 мл сероводорода и 120 мл O2, привели к условиям реакции и получили 70 мл сульфур(ИV) оксида. Измерения объемов газов проводили при одинаковых условиях. Вычислите относительный выход сульфур(IV) оксида (%).
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции горения сероводорода:
2. Проверим, хватит ли кислорода на сжигание 80 мл сероводорода:
Следовательно, кислорода хватит, потому что его взяли 120 мл в стехіометричній количества. Избытка одной из веществ нет. А потому объем SO2 можно рассчитать по любой из них:
3. Вычислим относительный выход сульфур(ИV) оксида:
Ответ: η(SO2) = 87,5 %.
Задача 27. При растворении в воде 0,28 г щелочного металла выделилось 0,448 л водорода (н.у.). Назовите металл и укажите его протонне число.
Дано:
Решение
1. Запишем уравнение реакции (VM = 22,4 л/моль):
Составим пропорцию и рассчитаем количество вещества металла:
2. Вычислим значение молярной массы металла, вступившего в реакцию:
Это Литий. Протонне число Лития - 3.
Ответ: Z(Me) = 3.
Задача 28. В результате полного термического разложения 42,8 г гидроксида трехвалентного металлического элемента получили 32 г твердого остатка. Укажите молярну массу металлического элемента.
Дано:
Решение
1. Напишем уравнение реакции в общем виде:
Поскольку единственной известной веществом этой реакции является вода, расчеты будем проводить по массе воды, которая образовалась. Опираясь на закон сохранения массы веществ, определяем его массу:
2. По уравнению реакции проведем расчет молярной массы гидроксида металлического элемента. Молярну массу гидроксида Ме(ОН)3 обозначим х г/моль (М(Н2O) =18 г/моль):
3. Вычислим значение молярной массы металлического элемента:
Это Ферум.
Ответ: М(Ме) = 56 г/моль.
Задача 29. Купрум(II) оксидом окислили 13,8 г насыщенного одноатомного спирта и получили 9,9 г альдегида, относительный выход которого составил 75 %. Назовите спирт и укажите его молярну массу.
Дано:
Решение
Самый оптимальный вариант записи формулы насыщенного одноатомного спирта для написания уравнения реакции его окисления - это R-CH2OH, где R - алкільний заместитель, общая формула которого СnН2n+1. Это обусловлено тем, что именно группа-СН2ОН меняется во время реакции окисления, то есть переходит в альдегідну группу-СНО.
1. Запишем уравнение реакции окисления спирта до альдегида в общем виде:
2. Вычислим теоретическую массу альдегида:
Для дальнейшего решения этой задачи можно использовать 2 способа.
И способ (математический способ, который предусматривает выполнение определенного количества арифметических операций).
Обозначим молярну массу алькільного заместителя M(R) через х г/моль. Тогда:
Составим пропорцию и вычислим молярну массу алкильной заместителя:
Итак, алкільний заместитель - метил-СН3, а спирт - этанол СН3-СН2-ОН; М(С2Н5ОН) = 46 г/моль.
II способ.
Вычислим разность молярных масс органических продуктов в соответствии с уравнением:
Согласно условию Δmр = 13,8 - 13,2 = 0,6 (г).
Составим пропорцию: если в реакцию вступает 1 моль RCH2OH, то разница масс составляет 2 г, а если в моль RCH2OH, то разница масс - 0,6 г.
По формуле 
рассчитаем молярну массу спирта:
Итак, результат тот же.
Ответ: М(С2Н5ОН) = 46 г/моль.
Задача 30. При полном обезвоживании 87,5 г кристаллогидрата феррум(III) нитрата получили 1,5 моль водяного пара. Установите формулу исходного вещества.
Дано:
Решение
1. Вычислим массу 1,5 моль воды, полученной в результате реакции. М(Н2O) =18 г/моль:
2. Исходя из закона сохранения массы, вычислим массу соли, которую получили при нагревании кристаллогидрата:
3. Рассчитаем количество вещества Fe(NO3)3. M(Fe(NO3)3) = 242 г/моль:
4. Вычислим соотношение количеств вещества безводной соли и воды:
На 0,25 моль соли приходится 1,5 моль воды на 1 моль соли-х моль:
Ответ: формула кристаллогидрата - Fe(NO3)3 · 6Н2O.
Задача 31. Вычислите объем кислорода, необходимый для сжигания 160 м3 смеси карбон(II) оксида, азота и этана, если объемные доли компонентов смеси соответственно составляют 50,0, 12,5 и 37,5 %.
Дано:
Решение
1. По формуле 
вычислим объемы горючих компонентов, а именно карбон(II) оксида и этана (заметим, что азот не горит):
2. Напишем уравнения реакций горения СО и С2Н6:
3. Воспользуемся законом объемных соотношений газов и проведем расчет объемов кислорода за каждым из уравнений реакций:
4. Вычислим суммарный объем кислорода:
Ответ: V(О2) = 250 м3.