Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Лашевська

§ 18. Обчислення за хімічними рівняннями кількості речовини, маси або об’єму продукту реакції за кількістю речовини, масою або об’ємом реагенту, що містить певну частку домішок

Після опрацювання параграфа ви зможете:

  • обчислювати за хімічними рівняннями кількість речовини, масу або об’єм продукту реакції за кількістю речовини, масою або об’ємом реагенту, що містить певну частку домішок, та обґрунтовувати вибраний спосіб розв’язування.

На хімічних виробництвах доводиться використовувати сировину, що містить домішки (поясніть чому). Ці домішки зазвичай мають властивості, відмінні від властивостей основної речовини, і тому не перетворюються в процесі виробництва на потрібні продукти. Постає проблема, як за таких умов розрахувати кількість продукту реакції. Вихід з будь-якої проблемної ситуації потрібно шукати - тоді неодмінно знайдете його.

Обчислення за хімічним рівнянням кількостей (мас, об’ємів) продуктів реакції за кількостями (масами, об’ємами) реагентів, що містять певну частку домішок, - це проблема? Проаналізуймо її, щоб відокремити відоме від невідомого. Чи вмієте ви обчислювати за хімічними рівняннями кількості (маси, об’єми) продуктів реакції за кількостями (масами, об’ємами) реагентів? Звісно! А масу речовини в суміші (розчині, зокрема) за масою суміші й масовою часткою речовини в ній? Ще б пак! Тож жодних проблем з розв’язуванням задач нового типу не матимете - адже вони є поєднанням задач уже відомих вам типів. І алгоритм розв’язування їх досить простий (рис. 18.1). Головне, взяти до уваги, що спочатку потрібно обчислити масу чистої речовини в суміші (нею може бути руда, технічний зразок речовини, розчин тощо).

Рис. 18.1. Алгоритм обчислення кількості (маси, об’єму) продуктів реакції за кількістю (масою, об’ємом) реагенту, що містить певну частку домішок

Зрозуміло, що так само просто розв’язати й обернену задачу: визначити масову частку домішок (або масову частку чистої речовини) у реагенті за кількістю (масою, об’ємом) продуктів реакції (рис. 18.2).

Рис. 18.2. Алгоритм обчислення масової частки складника (домішок або чистої речовини) у суміші за кількістю (масою, об’ємом) продуктів реакції

Пам’ятаймо, що коефіцієнти в хімічних рівняннях показують співвідношення між кількостями речовин реагентів і продуктів реакцій. Для газуватих речовин, що за властивостями наближаються до ідеального газу, - ще й співвідношення між їхніми об’ємами, виміряними за однакових умов.

Розгляньмо приклади. Задача 1. Обчислімо масу (г) сажі та об’єм (л) водню (н. у.), які можна добути термічним розкладанням метану об’ємом 94,3 л (н. у.), об’ємна частка азоту в якому становить 95 %.

Обчислюємо об’єм метану в суміші: V(СН4) = 94,3 · 0,95 ≈ 89,6 л.

Складаємо рівняння реакції термічного розкладання метану:

Задача 2. Обчислімо масову частку (%) домішок у технічному кальцій карбіді, якщо внаслідок оброблення його зразка масою 32 г водою, узятою в надлишку, виділився етин об’ємом 10 л (н. у.).

Зверніть увагу: задачі щойно розглянутого типу траплятимуться вам і далі в підручнику. Тож матимете нагоду багаторазово застосувати для розв’язування їх знання та вміння, здобуті під час опрацювання цього параграфа.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Задачі на обчислення за хімічними рівняннями кількостей (мас, об’ємів) продуктів реакції за кількостями (масами, об’ємами) реагентів, що містять певну частку домішок, поєднують задачі вже відомих вам типів.

• Якщо реагент містить домішки, то спочатку потрібно обчислити масу чистої речовини в ньому, а потім - виконувати розрахунки за хімічним рівнянням.

Перевірте себе

1. Задачі яких типів поєднують у собі задачі на обчислення за хімічними рівняннями кількостей (мас, об’ємів) продуктів реакції за кількостями (масами, об’ємами) реагентів, що містять певну частку домішок? 2. Опишіть алгоритми розв’язування задач тих типів, про які йшлося в параграфі. 3. Які знання й уміння знадобились вам під час розв’язування задач нового типу?

Застосуйте свої знання й уміння

4. Складіть задачі, обернені до наведених у параграфі, і розв’яжіть їх. 5. Обчисліть: а) масу (г) спирту - продукту гідратації етену об’ємом 500 л (н. у.), об’ємна частка домішок етану в якому становить 8 %; б) масу (г) продукту каталітичної гідратації етину об’ємом 40 л (н. у.), об’ємна частка домішок метану в якому становить 16 %; в) об’єм (л) карбон(ІV) оксиду (н. у.), що утвориться внаслідок повного окиснення бензену масою 164 г, масова частка негорючих домішок у якому становить 5 %; г) масову частку лугу в розчині масою 500 г, що повністю витратився на реакцію з фенолом масою 18,8 г; д) масу (г) бромної води з масовою часткою брому 3,2 %, потрібної для добування 2,4,6-трибромофенолу масою 99,3 г; е) об’єм (л) етану, який можна добути гідруванням етину об’ємом 40 л, об’ємна частка азоту в якому становить 2 % (об’єми газів виміряно за однакових умов); є) масу (г) кальцій карбіду, масова частка домішок у якому становить 16 %, для добування з нього послідовними перетвореннями: а) етену об’ємом 4,48 л (н. у.); б) етаналю масою 196 г; в) бензену масою 176 г.

Творча майстерня

6. Укладіть міні-збірник задач нового типу, умови яких ґрунтуються на хімічних реакціях за участі органічних речовин, про які ви дізналися торік і цього року. Запропонуйте розв’язати їх у класі. Чи збіглися ваші розв’язки та відповіді? 7. У математиці є багато підходів до розв’язування задач - алгебричний, графічний тощо. З’ясуйте, чи можна задачі, розглянуті в цьому параграфі, розв’язати в інші, ніж наведені, способи. За результатами дослідження підготуйте презентацію. 8. Напишіть комп’ютерну програму для розв’язування хімічних задач вивченого типу.