Задачи по уравнениям химических реакций

     Все расчетные задачи по уравнениям реакций можно разбить на несколько типов.

1тип задач) По условию задачи дана масса одного исходного вещества, требуется определить массу полученного продукта, если выход продукта реакции менее 100%.

ПРИМЕР 5.

Сколько граммов пропанола-2 с выходом 80% от теоретически возможного получится из 200г пропилена.

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения пропанола - 2.

СН₂ = СН – СН₃ +  Н₂О  →  СН₃ – СН – СН₃

_│

ОН

2. Найдем количество вещества пропена, вступившего в реакцию:

n (С₃Н₆) =  m  /  М

n (С₃Н₆) =  200 / 42 = 4,76 моль.

3.  Найдем по уравнению, что количество вещества пропанола -2 равно количеству вещества пропена, вступившего в реакцию:

n(С₃Н₇ ОН)  =  4,76  моль.

4.  Найдем теоретическую массу образовавшегося пропанола-2:

m = n ∙ М

m = 4,76 ∙ 60 = 285,7 г

5.  Учитывая, что выход вещества составляет 80%, найдем массу практическую продукта

m _пр =  m_теор ∙ W / 100%

m _пр = 285,7 ∙ 80 / 100 = 228,6 г.

Ответ: 228,6г.

Тип задач) По условию задачи дана масса исходных веществ. Требуется найти объем выделившегося газообразного продукта (при нормальных условиях).

ПРИМЕР 6.

Какой объем (при нормальных условиях) займет метан, образовавшийся из 100г ацетата натрия.

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения метана:

CH₃COONa + NaOH → CH₄ + Na₂CO₃

2.  Найдем количество вещества ацетата натрия, вступившего в реакцию:

n (CH₃COONa)  =  m / М

n (CH₃COONa)= 100 / 82 = 1,22 моль.

3.  Найдем по уравнению, что количество вещества метана равно количеству вещества ацетата натрия, вступившего в реакцию.

n (CH₄) = 1,22 моль.

4.  Найдем объем метана, образовавшегося в результате реакции:

V = V_m ∙ n

V_m = 22,4 л/моль

V = 22,4 ∙ 1,22 = 27,3 л

Ответ: 22,4 л CH₄.

Тип задач) По условию дана масса исходного вещества, которое содержит примеси. Требуется определить массу (или объем) полученного продукта.

ПРИМЕР 7. Сколько литров (н.у.) ацетилена образуется из 50г карбида кальция, содержащего 40% примесей?

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения ацетилена:

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂

2. Найдем массу чистого карбида кальция: 100% - 40% = 60%

m (СаС₂) = m _{СаС2 с прим} ∙ W _СаС2  /  100%

m (СаС₂) = 50 ∙ 60 / 100 = 30г.

3.  Найдем количество вещества карбида кальция, вступившего в реакцию:

n (СаС₂) = m / М

n (СаС₂) = 30 / 64 = 0,47 моль

4.  Найдем по уравнению, что количество вещества ацетилена равно количеству вещества карбида кальция, вступившего в реакцию:

n (С₂Н₂) = 0,47 моль

5.  Найдем объем ацетилена, образовавшегося в результате реакции:

V = V_m ∙ n

V_m = 22,4 л / моль

V = 22,4 ∙ 0,47 = 10,5л

Ответ: 10,5л.

Тип задач) По условию задачи дана масса исходных веществ и полученных продуктов. Требуется определить выход продукта реакции в процентах.

ПРИМЕР 8. Определить выход эфира в процентах от теоретически возможного, если из 300г уксусной кислоты и соответствующего количества спирта получено 400г этилацетата.

Решение:

1. Составим уравнение реакции

СН₃СООН +  С₂Н₅ОН → СН₃СООС₂Н₅ + Н ₂О

2. Найдем количество вещества уксусной кислоты, вступившей в реакцию:

n (СН₃СООН) = m / М

n (СН₃СООН) = 300 / 60 = 5 моль

3.  Найдем по уравнению, что количество вещества этилацетата равно количеству вещества уксусной кислоты, вступившей в реакцию:

n (СН₃СООС₂Н₅) = 5 моль.

4.  Найдем теоретическую массу образовавшегося этилацетата:

m = n ∙ М

m (СН₃СООС₂Н₅) = 5 ∙ 88 = 440 г

5. Учитывая, что масса практическая этилацетата 400 г, найдем массовую долю выхода продукта:

W = m_пр / m_теор ∙ 100%

W = 400 / 440 ∙ 100 = 90%.

Ответ: 90%.

Тип задачи) По условию задачи дана масса исходного вещества и масса продукта. Требуется определить процентное содержание примесей в исходном веществе.

ПРИМЕР 9. Определить содержание примесей (в процентах) в карбиде кальция, если из 170 г карбида кальция получено 50 г ацетилена.

Решение:

1. Составим уравнение реакции получения ацетилена:

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂

2.  Найдем количество вещества ацетилена, образовавшегося в результате реакции:

n (С₂Н₂) =  m / М

n (С₂Н₂) = 50 / 26 = 1,92 моль

3.  Найдем по уравнению, что количество вещества карбида кальция равно количеству вещества ацетилена, образовавшегося в результате реакции:

 n (СаС₂) = 1,92 моль

4.  Найдем массу чистого карбида кальция:

m = n ∙ М

m (СаС₂) = 1,92 ∙ 64 = 123 г

5.  Найдем массу примесей:

m (прим) = m (загряз. в-ва) – m (чист. в-ва)

m _(прим) = 170-123 = 47 г

6.  Найдем массовую долю примесей в карбиде:

W (прим) =  m _(прим)  /  m_{(загряз. в-ва)} ∙ 100%

W (прим) = 47 / 170 ∙ 100 = 27,6%

Ответ: 27,6%.

6 тип задач) По условию задачи дана масса полученного продукта. Требуется определить необходимое количество исходных веществ, если выход продукта реакции менее 100%.

ПРИМЕР 10. Сколько граммов этилового спирта нужно взять для получения 200г диэтилового  эфира, если выход продукта равен 80% от теоретически возможного.

Решение:

1. Составим уравнение реакции

С₂Н₅ОН +  С₂Н₅ОН →  С₂Н₅ОС₂Н₅ + Н₂О

2.  Найдем теоретическую массу образовавшегося продукта:

m _теор =  m_пр ∙ 100% / W

m _теор = 200 ∙ 100 / 80 = 250г

3.  Найдем количество вещества диэтилового эфира, образовавшегося в результате реакции:

n (С₂Н₅ОС₂Н₅) =  m / М

n (С₂Н₅ОС₂Н₅) = 250 / 4 = 3,38 моль

4. Найдем по уравнению, что количество вещества этанола в 2 раза больше количеств вещества диэтилового эфира, вступившего в реакцию:

n (С₂Н₅ОН) = 3,38 ∙ 2 = 6,76 моль

5.  Найдем массу этанола, вступившего в реакцию:

m = n ∙ М;

m = 6,76 ∙ 46 = 310,8 г

Ответ: 310,8 г.

Тип задач) По условию задачи дана масса полученного продукта. Необходимо найти необходимое количество растворов исходных веществ.

ПРИМЕР 11. Сколько грамм 8% раствора уксусной кислоты необходимо для получения водорода объемом 2,8 л при взаимодействии ее с магнием.

1.Составим уравнение реакции:

2 СН₃СООН + Мg → (СН₃СОО)₂ Мg + Н₂↑

2.  Найдем количество вещества водорода, образовавшегося в результате реакции:

n  = V / V_m

V_m = 22,4 л / моль

n  = 2,8 / 22,4 = 0,125 моль

3. Найдем по уравнению, что количество вещества водорода в 2 раза меньше количествa вещества уксусной кислоты, вступившей в реакцию:

n (СН₃СООН) =  0,125 ∙ 2 = 0,25 моль

4.  Найдем массу уксусной кислоты:

m = n ∙ М

m = 0,25 ∙ 60 = 15 г

5.  Найдем массу раствора уксусной кислоты:

m _р-ра = m _в-ва ∙ 100 / W

m _р-ра = 15∙ 100 / 8 = 187,5 г

Ответ: 187,5 г 8% раствора СН₃СООН.

Тип задач) По условию задачи даны массы двух исходных веществ, одно из которых взято в избытке.

ПРИМЕР 12.

Сколько граммов этилацетата можно получить при взаимодействии 100г уксусной кислоты с 50г этанола.

Решение:

1. Составим уравнение реакции

СН₃СООН+ С₂Н₅ОН= СН₃СООС₂Н₅ +Н₂О

2. Найдем количество веществ уксусной кислоты и этанола, вступивших в реакцию:

n =  m  / М

n (СН₃СООН) = 100 / 60 = 1,67моль

n (С₂Н₅ОН) = 50 / 46 = 1,09 моль

3.  Так как по уравнению реакции уксусная кислота и этанол реагирует 1:1, то из найденных значений видно, что в избытке находится уксусная кислота и часть ее останется после реакции, а этанол прореагирует полностью. Решаем по недостатку.

4. Найдем по уравнению, что количество вещества этанола равно количеству вещества этилацетата, образовавшегося в результате реакции:

n (СН₃СООС₂Н₅) = 1,09 моль

5. Найдем массу этилацетата:

m = n ∙ М

m = 1,09 ∙ 88 = 95,7 г

Ответ: 95,7 г.

ПРИМЕР 13.