Химическое уравнение

Химическое уравнение характеризует как качественную сторону реакции (какие вещества вступили в реакцию и какие вещества получились в результате неё), так и количественную её сторону (каковы количественные отношения между массами исходных веществ и продуктов реакции).

Если известна масса или объём одного из реагирующих веществ, то по уравнению реакции можно вычислить массу или объём любого другого вещества, указанного в уравнении. Все вычисления проводятся через количество вещества (ν;).

Пример 1. Определите массу цинка, которую необходимо взять для реакции с раствором, содержащим 7,3 г соляной кислоты. Чему равен объем, (н.у.) выделившегося при этом газа?

Дано: Решение:

m(HCl)=7,3 г Zn +2HCl = ZnCl₂+H₂

Найти:1) найдем количество вещества (ν;) соляной кислоты

m(Zn) -? ν( HCl )= m(HCl)/M(HCl)=7,3 / 36,5 = 0,2 (моль)

V(газа) -? 2) по уравнению найдем количество вещества цинка

и водорода:

а) по уравнению: 1 моль (Zn) взаимодействует с 2 моль (HCl)

по условию: x моль (Zn) --------------------- c 0,2 моль (HCL)

x=0,2 · 1 / 2 =0,1 (моль) = ν (Zn)

б) по уравнению: из 2 моль (HCl) образуется 1 моль (Н₂)

по условию: из 0,2 моль (HCl) ------------ x моль (H₂)

x=0,2 · 1 / 2 =0,1 (моль) = ν (H₂)

3) найдем массу цинка и объём водорода по известным количествам вещества:

m(Zn)= ν (Zn) · M(Zn)= 0,1· 65= 6,5 (г)

V(H₂)= ν (H₂) · V_m= 0,1·22,4=2,24 л

Ответ: масса цинка равна 6,5 г, а объём, выделившегося при этом газа (H₂) – 2,24 л.

 

 

По химическому уравнению можно вычислить количество исходного вещества, необходимое для получения заданного количества конечного продукта, если исходное вещество содержит примеси (или находится в растворе) и наоборот. При этом важно помнить, что в уравнении химической реакции приведены вещества без примесей (без растворителя). Т.е. прежде чем проводить вычисления необходимо найти массу чистого вещества (вещества без растворителя).

Массовая доля чистого вещества в загрязнённом примесями веществе равна:

ω%(чистого в-ва) = m (чистого в-ва) 100 %/ m (в-ва c примесью) (1.17)

ω%(чистого в-ва)=100% - ω%(примесей) (1.18)

Массовая доля вещества в растворе вычисляется по формуле:

ω%(в-ва в р-ре) = m (в-ва) 100 %/ m (р-ра) (1.19)

ω%(в-ва)=100% - ω%(растворителя) (1.20)

Пример 2. Вычислить массу известняка, содержащего 90% карбоната кальция, потребуется для получения, при разложении, 150 г негашеной извести (CaO).

Дано: Решение:

ω%(СaCO₃) =90% СaCO₃→ CaO+CO₂

m(CaO)=150г 1) найдем количество вещества (ν;) оксида кальция

Найти: ν( CaO )= m(CaO)/M(CaO)=150 / 56 = 2,68 (моль)

m(известняка) -? 2) по уравнению найдем количество вещества чистого CaCO₃:

по уравнению: 1 моль (СaCO₃) дает 1 моль (CaO)

по условию: x моль (СaCO₃) ----- 2,68 моль (CaO)

x=2,68 · 1 / 1=2,68 (моль) = ν (СaCO₃)

3) найдём массу чистого карбоната кальция по известному количеству вещества:

m(СaCO₃)= ν (СaCO₃) · M(СaCO₃)= 2,68· 100= 268 (г)

4) найдём массу известняка:

m (известняка) = m (СaCO₃) · 100 % / ω%(СaCO₃)=268·100% / 90% = 297,7г

Ответ: масса известняка равна 297,7г

 

 

По химическому уравнению, можно подсчитать какое вещество, и в каком количестве взято в избытке. Для этого, во-первых, нужно найти количества веществ вступающих в реакцию (по условию), затем по коэффициентам (по уравнению) в уравнении реакции определить какое из веществ, по предложенному условию, дано в избытке. Для этого любое из двух найденных количеств веществ принимают за x. Затем сравнивают, полученное значение x c количеством вещества, предложенном в условии и делают вывод об его избытке или недостатке (см. пример 3). Следует помнить, что дальнейшие вычисления масс или объёмов других продуктов реакции ведутся по веществу, взятому в недостатке.

Пример 3. Вычислить массу вещества, образующегося при взаимодействии 5,4 г алюминия и 2,24 л кислорода (н.у.).

Дано: Решение:

m(Аl)=5,4 г 4Al+ 3O₂→ 2Al₂O₃

V(О₂)=2,24л 1) Найдём количество вещества (ν;) алюминия

Найти: ν( Al )= m(Al)/M(Al)=5,4 / 27 = 0,2 (моль).

m(Al₂O₃ ) -? 2) Найдём количество вещества (ν;) кислорода

ν( О₂ )= V(О₂)/V_m = 2,24 / 22,4 = 0,1 (моль).

3) По уравнению определим, какое вещество дано в недостатке:

по уравнению: 4 моль (Al) взаимодействуют с 3 моль (O₂)

по условию: x моль (Al) ---------------------- с 0,1 моль (O₂)

x=0,1·4/3=0,13 (моль) – ν _необх (Al), необходимого для взаимодействия с имеющимся 0,1 моль O₂.

4) Сравним ν _необх. (Al) с ν _имеющ. (Al), ν _необх (Al)=0,13 моль, а ν _имеющ. (Al)=0,2 моль, следовательно, алюминий дан в избытке, поэтому вычисления массы продукта реакции ведем по недостатку, т.е. по кислороду.

5) Найдём количество вещества Al₂O₃ по известному количеству вещества кислорода:

по уравнению: из 3 моль (O₂) получаем 2 моль (Al₂O₃)

по условию: из 0,1 моль (O₂)----------- x моль (Al₂O₃)

x= 0,1 · 2 / 3=0,06 (моль) – ν (Al₂O₃)

6) Найдём массу оксида алюминия:

m (Al₂O₃) = ν (Al₂O₃)· М(Al₂O₃)=0,06·102= 6,12 (г)

Ответ: масса оксида алюминия равна 6,12 г