ВЫЧИСЛЕНИЕ МАССЫ ОДНОГО ИЗ ИСХОДНЫХ ВЕЩЕСТВ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УКАЗАННОГО КОЛИЧЕСТВА ПРОДУКТА РЕАКЦИИ

Задача 1. Вычислить массу раствора серной кислоты с массовой долей вещества 20%, необходимую для получения сульфата бария количеством 0,2 моля при взаимодействии её с избытком раствора хлорида бария.

Дано:

Решение

w(H₂SO₄)=20% = 0,2 моль
v(BaSO₄) = 0,2 моль

m_р-ра(H₂SO₄) - ?
M(H₂SO₄)=98 г/моль 
M(BaSO₄)=233 г/моль 

При взаимодействии раствора хлорида бария образуется сульфат бария BaSO₄, который выпадает в виде белого кристаллического осадка. Этот осадок не растворим в воде и кислотах, поэтому указанная реакция является качественной на серную кислоту и её соли - сульфаты, а также на соли бария.

Решение задачи основано на использовании уравнения реакции. Рассмотрим два способа решения задачи.

I способ. Используем при решении задачи величину v - количество вещества и уравнение химической реакции:

H₂SO₄

+

BaCl₂

->

BaSO₄ 

+

2HCl₂

1 моль>

1 моль

1 моль

2 моль

M=98 г/моль

M=233 г/моль

m=98 г

m=233 г

Из уравнения химической реакции определим количество серной кислоты, необходимое для получения сульфата бария количеством 0,2 моль.

для получения

1 моль BaSO₄

требуется

1 моль H₂SO₄ (из уравнения реакции)

для получения

0,2 моль BaSO₄

требуется

X моль H₂SO₄ (из условия задачи)

Из этой пропорции находим неизвестную величину:
x = 0,2 моль * 1 моль / 1 моль = 0,2 моль
То есть v(H₂SO₄) = 0,2 моль
Рассчитаем теперь массу серной кислоты количеством 0,2 моль.
m(H₂SO₄) = v(H₂SO₄) * M(H₂SO₄) = 0,2 моль * 98 г/моль = 19,6 г 
m(H₂SO₄) = 19,6 г 
Найденная величина представляет собой массу чистой серной кислоты. По условию задачи необходимо вычислить массу её раствора.

Используя выражение массовой доли w = m_в-ва / m_р-ра * 100%, определим массу раствора серной кислоты:
m_р-ра(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) * 100% / w(H₂SO₄) = 19,6 г * 100% / 20% = 98 г

Ответ: m_р-ра(H₂SO₄) = 98 г .

II способ.

Расчеты по массе продукта реакции. Поэтому определим массу сульфата бария количеством 0,2 моль.
m(BaSO₄) = v(BaSO₄) * M(BaSO₄) = 0,2 моль * 233 г/моль = 46,6 г 
Итак, M(BaSO₄) = 46,6 г 
Используем уравнение химической реакции:

H₂SO₄

+

BaCl₂

->

BaSO₄ 

+

2HCl₂

1 моль>

1 моль

1 моль

2 моль

M=98 г/моль

M=233 г/моль

m=98 г

m=233 г

Из уравнения химической реакции найдем массу серной кислоты, необходимую для получения 46,6 г сульфата бария, составив пропорцию.

для получения

233 г BaSO₄

требуется

98 г H₂SO₄ (из уравнения реакции)

для получения

46,6 г BaSO₄

требуется

X г H₂SO₄ (из расчетов)

Отсюда:
x = 46,6 г * 98 г / 233 г = 19,6 г
Далее, как описано в решении I способом, определим массу раствора серной кислоты.

Используя выражение массовой доли w = m_в-ва / m_р-ра * 100%, определим массу раствора серной кислоты:
m_р-ра(H₂SO₄) = m(H₂SO₄) * 100% / w(H₂SO₄) = 19,6 г * 100% / 20% = 98 г

Ответ: Для получения 0,2 молей BaSO₄необходимо 98 г раствора H₂SO₄ с массовой долей 20%.

Задача 2. Определить массу железа, необходимую для получения сульфида железа массой 17,6 г.

Дано:

Решение

m(FeS)=17,6 г
m(Fe) - ?
M(Fe)=56 г/моль 
M(S)=32 г/моль 
M(FeS)=88 г/моль

Сульфид железа FeS получается при взаимодействии железа Fe с серой S. Поэтому при решении решении задачи необходимо использовать уравнение химической реакции, происходящей между этими простыми веществами.

Задачу можно решить двумя способами: либо с использованием значения массы продукта реакции, либо с использованием значения количества вещества, которое легко рассчитать, исходя из массы этого вещества.

I способ. Запишем уравнение химической реакции:

Fe

+

S

->

FeS

1 моль>

1 моль

1 моль

M=56 г/моль

M=32 г/моль

M=88 г/моль

m=56 г

m=32 г

m=88 г

Уравнение реакции показывает, что при взаимодействии 1 моль железа, масса которого 56 г и 1 моль серы, масса которой 32 г, получается 1 моль сульфида железа, масса которого 88 г. То есть для получения сульфида железа массой 88 г требуется железо массой 56 г. Отсюда легко определить массу железа, необходимую для получения 17,6 г сульфида железа, составив пропорцию:

для получения

88 г FeS

необходимо

56 г Fe

для получения

17,6 г FeS

необходимо

X г Fe

отсюда:

X = 17,6 * 56 / 88 = 11,2 (г);

m(Fe) = 11,2 г

Ответ: для получения 17,6 г сульфида железа необходимо 11,2 г железа.

II способ. Определим, какое количество вещества составляет 17,6 г FeS:

V(FeS) = m(FeS) / M(FeS) = 17,6 г / 88 г/моль = 0,2 моль

Fe

+

S

->

FeS

1 моль>

1 моль

1 моль

M=56 г/моль

M=32 г/моль

M=88 г/моль

m=56 г

m=32 г

m=88 г

Из уравнения химической реакции видно, что для получения 1 моль сульфида железа FeS необходимо 1 моль железа Fe.
Следовательно, для получения 0,2 моль FeS потребуется 0,2 моль Fe. 
То есть, V(Fe) = 0,2 моль. 
Зная количество железа, легко определить его массу: V(Fe) = m(Fe) / M(Fe), отсюда

m(Fe) = V(Fe) * M(Fe) = 0,2 моль * 56 г/моль = 11,2 г; m(Fe) = 11,2 г

Ответ: для получения 17,6 г сульфида железа необходимо 11,2 г железа.

Задача 3. Вычислить массу цинка, необходимую для получения хлорида цинка количеством 0,5 моль при взаимодействии его с избытком соляной кислоты.

Дано:

Решение

V(ZnCl₂)=0,5 моль
m(Zn) - ?
M(Zn)=65 г/моль 
M(ZnCl₂)=136 г/моль

Из условия задачи следует, что хлорид цинка ZnCl₂ получают из цинка и соляной кислоты. Поэтому задачу необходимо решать с использованием уравнения соответствующей реакции.

I способ. Запишем уравнение химической реакции:

Zn

+

2HCl

->

ZnCl₂

+

H₂

1 моль>

2 моль

1 моль

1 моль

M=65 г/моль

M=136 г/моль

m=65 г

m=136 г

Из уравнения химической реакции видно, что для получения хлорида цинка количеством 1 моль требуется цинк количеством 1 моль. Следовательно, для того чтобы получить 0,5 моль ZnCl₂ необходимо столько же и цинка, то есть 0,5 моль.
Зная количество цинка, рассчитываем его массу: V(Zn) = m(Zn) / M(Zn), отсюда

m(Zn) = V(Zn) * M(Zn) = 0,5 моль * 65 г/моль = 32,5 г; m(Zn) = 32,5 г

Ответ: для получения 0,5 моль ZnCl₂ необходимо 32,5 г цинка.

II способ. Запишем уравнение химической реакции:

Zn

+

2HCl

->

ZnCl₂

+

H₂

1 моль>

2 моль

1 моль

1 моль

M=65 г/моль

M=136 г/моль

m=65 г

m=136 г

Определим вначале, какую массу составляет ZnCl₂ количеством 0,5 моль.
V(ZnCl₂) = m(ZnCl₂) / M(ZnCl₂), отсюда

m(ZnCl₂) = V(ZnCl₂) * M(ZnCl₂) = 0,5 моль * 136 г/моль = 68 г; 
m(ZnCl₂) = 68 г

Из уравнения химической реакции следует, что для получения 136 г ZnCl₂ надо взять 65 г Zn. Из пропорции рассчитаем массу цинка, необходимую для получения 68 г ZnCl₂: 

для получения

136 г ZnCl₂

необходимо

65 г Zn

для получения

68 г ZnCl₂

необходимо

X г Zn

отсюда:

X = 68 * 65 / 136 = 32,5 (г);

m(Zn) = 32,5 г

Ответ: для получения 0,5 моль ZnCl₂ необходимо 32,5 г цинка.