Хімія. 8 клас. Буринська

§ 26. Розрахунки за рівняннями хімічних реакцій

Опрацювавши зміст параграфа, ви будете:

• знати алгоритм розв’язування розрахункової задачі;
• вміти обчислювати масу речовини за відомою масою іншої речовини або кількістю речовини; кількість речовини за відомою масою, об’єм газуватої речовини (н. у.) за відомою масою або кількістю речовини.

Ви вже знаєте, що хімічне рівняння - умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формул. Його складають на основі закону збереження маси речовин, згідно з яким маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі речовин, які утворюються внаслідок реакції. Добираючи коефіцієнти до формул речовин, ми зрівнюємо число атомів кожного елемента в лівій та правій частинах і дістаємо хімічне рівняння, що відповідає закону збереження маси.

За хімічним рівнянням можна здійснювати різні розрахунки - обчислювати кількість речовин, масу, об’єм вихідних речовин або продуктів реакції. Для цього потрібно спочатку записати скорочену умову задачі, правильно використовуючи фізичні величини та їх позначення (табл. 9).

Таблиця 9

Співвідношення деяких фізико-хімічних величин та одиниць виміру

Одиниці виміру	Маса, т	Кількість речовини, v	Молярна маса, М	Об’єм, V	Молярний об’єм, Vm
Найчастіше застосовуються під час вивчення хімії	г	моль	г/моль	л	л/моль
У 1000 разів більша	кг	кмоль	кг/кмоль	м3	м3/кмоль
У 1000 разів менша	мг	ммоль	мг/ммоль	мл	мл/ммоль

Розглянемо конкретні приклади.

Приклад 1. Яку масу гашеного вапна можна добути внаслідок взаємодії з водою кальцій оксиду масою 280 г?

Передусім записуємо скорочену умову задачі та складаємо рівняння хімічної реакції.

Варіант 1. Прочитайте ще раз умову задачі й у хімічному рівнянні підкресліть відоме (що дано) і невідоме (що треба дізнатися). Над підкресленими формулами проставляємо вихідні дані з умови задачі:

Під формулами речовин записуємо дані, які можна дістати з рівняння реакції:

З рівняння реакції виходить, що внаслідок взаємодії з водою 56 г СаО можна добути 74 г Са(ОН)₂, а з 280 г СаО можна добути гашеного вапна у стільки разів більше, у скільки 280 г більше за 56 г. Тобто ми бачимо, що між величинами існує прямо пропорційна залежність. Отже, ми можемо скласти пропорцію і розв’язати її.

З рівняння реакції видно: якщо з водою взаємодіє кальцій оксид СаО кількістю речовини 1 моль, то й утворюється кальцій гідроксид Са(ОН)₂ кількістю речовини 1 моль. Отже, якщо в реакцію вступає кальцій оксид кількістю речовини 5 моль, той утворюється кальцій гідроксид кількістю речовини 5 моль, тобто:

Приклад 2. Яка кількість речовини нітроген(V) оксиду прореагувала з водою, якщо утворилася нітратна кислота ΗΝΟ₃ кількістю речовини 10 моль?

Приклад 3. Який об’єм кисню (н. у.) необхідний для окиснення алюмінію масою 54 г?

Виконуючи дії з іменованими числами і використовуючи при цьому будь-які зручні одиниці виміру, стежте за тим, у яких одиницях має надаватися відповідь.

Зверніть увагу, майже кожна хімічна задача може бути розв’язана кількома способами. Намагайтеся віднаходити різні варіанти розв’язування конкретної задачі, але обирайте той з них, який є найраціональнішим.

Для розв’язування розрахункової задачі можна використовувати такий алгоритм:

1. Записуємо скорочені умови задачі.

2. Складаємо рівняння хімічної реакції.

3. Підкреслюємо в рівнянні формули речовин, про які йдеться в умові задачі (відомої і невідомої).

4. Над формулами речовин з умови задачі надписуємо відому величину і невідому з відповідними одиницями виміру (йдеться лише про чисті речовини, без домішок).

5. Під формулами речовин із відомою і невідомою величинами записуємо відповідні значення цих величин, обчислені за рівнянням реакції.

6. Складаємо й розв’язуємо пропорцію на підставі двох даних, узятих з рівняння реакції, і двох даних - з умови задачі.

7. Записуємо повне формулювання відповіді.

Висновки

Рівняння хімічної реакції відображає матеріальний баланс процесу, тому дає змогу здійснювати розрахунки маси, об’єму або кількості речовини продуктів реакції чи вихідних речовин.

Щоб розв’язати хімічну задачу, треба правильно написати формули речовин, вміти правильно скласти рівняння хімічної реакції і пам’ятати, що розв’язування задачі будується на використанні прямо пропорційної залежності між кількісними характеристиками величин.

Для розв’язування задачі треба знати формули, що виражають зв'язок між фізичними величинами (див. форзац).

Можна використовувати будь-які величини, але для кожної з речовин (взятої чи то з умови задачі, чи з рівняння реакції) потрібно застосовувати одну й ту саму величину.

Завдання для самоконтролю

1. У виробництві гуми як наповнювач використовують сажу (являє собою майже чистий вуглець). Її добувають неповним спалюванням природного газу метану СН₄ за рівнянням:

СН₄ + О₂ = С + 2Н₂О.

Обчисліть масу метану, необхідного для добування сажі масою 60 кг.

2. У наслідок взаємодії магнію кількістю речовини 0,1 моль із киснем утворюється магній оксид масою:

• А 1 г;
• Б 2 г;
• В 3 г;
• Г 4 г.

3. Якщо в кисні спалити 4 г кальцію, то при цьому утвориться кальцій оксид масою:

• А 112 г;
• Б 11,2 г;
• В 5,6 г;
• Г 5,8 г.

4. Якщо утворився купрум(ІІ) оксид масою 4 г, то з міддю прореагував кисень кількістю речовини і масою:

• А 40 моль, 0,8 г;
• Б 0,05 моль, 1,6 г;
• В 1 моль, 160 г;
• Г 2 моль, 320 г.

5. Об’єм вуглекислого газу, що утворюється внаслідок повного згоряння вуглецю кількістю речовини 0,3 моль, становить:

• А 3,36 л;
• Б 6,72 л;
• В 13,44 л;
• Г 22,2 л.

Додаткові завдання

6. Обчисліть маси ртуті й кисню, необхідні для добування меркурій(ІІ) оксиду кількістю речовини 0,1 моль.

7. В якому випадку буде витрачено більший об’єм кисню (н. у.) - у разі окиснення літію кількістю речовини 1 моль чи спалювання такої ж кількості речовини кальцію? Відповідь обґрунтуйте розрахунком.

8*. У зерносховищах для звільнення приміщення від шкідників зерна часто спалюють сірку з розрахунку, аби кожний кубічний метр повітря містив не менш, як 50 г сульфур(ІV) оксиду. Обчисліть масу сірки, яку необхідно спалити в приміщенні об’ємом 5000 м³.

9*. Барій спалили в кисні (н. у.) об’ємом 5,6 л. Яку масу барій гідроксиду можна добути з утвореного оксиду?

10*. Фосфор масою 248 г спалили в кисні. Утворений оксид прокип’ятили з водою. Яка кількість речовини (і якої) з фосфатних кислот утворилася при цьому?