Хімія. Повторне видання. 8 клас. Ярошенко

§ 33. Розрахунки за хімічними рівняннями маси, об’єму, кількості речовини реагентів і продуктів реакцій

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

• здійснювати розрахунки маси реагентів за відомою масою продуктів реакції та навпаки;
• за рівняннями хімічних реакцій обчислювати об’єм газоподібного (н.у.) реагенту чи продукту реакції;
• за хімічним рівнянням установлювати кількість речовини реагенту чи продукту реакції.

КІЛЬКІСНІ ВІДНОШЕННЯ РЕЧОВИН У XIМІЧНІЙ РЕАКЦІЇ. Щоразу, записуючи рівняння тієї чи іншої хімічної реакції, ви брали до уваги склад реагентів і продуктів реакції. Тобто зважали на якісну характеристику хімічного явища. Коефіцієнти перед формулами забезпечували відповідність ваших записів закону збереження маси речовин. Однак роль коефіцієнтів цим не вичерпується — у рівняннях реакцій вони відображають відношення кількості речовини реагентів і продуктів реакції.

Розглянемо це на прикладі реакції фосфор(V) оксиду з гарячою водою.

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

За рівнянням цієї реакції 1 моль фосфор(V) оксиду взаємодіє з 3 моль води, унаслідок чого утворюється 2 моль ортофосфатної кислоти.

Тобто відношення молів реагентів і продукту реакції буде таким:

1 : 3 : 2.

Тому якщо для реакції буде взято не 1, а 2 моль фосфор(V) оксиду, то, щоб це відношення не порушилося, води знадобиться 6 моль, а кислоти утвориться не 2, а 4 моль. Та скільки б молів обох реагентів не було взято для проведення цієї реакції, взаємодіятимуть вони у відношенні 1 : 3, а кількість речовини ортофосфатної кислоти буде вдвічі більша, ніж оксиду.

Для того щоб обчислити за рівнянням реакції масу, об’єм чи кількість речовини будь-якого реагенту або будь-якого продукту реакції, достатньо відомостей про одну з речовин.

ОБЧИСЛЕННЯ МАСИ РЕЧОВИНИ ЗА ХІМІЧНИМ РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ.

Приклад 1. Обчисліть масу натрій гідроксиду, що утвориться внаслідок взаємодії натрій оксиду кількістю речовини 2 моль з достатньою кількістю води.

Задачу можна розв’язати, склавши пропорцію. Однак, зважаючи на те, що кількість речовини n — це важлива фізико-хімічна характеристика речовин, є сенс здійснювати всі розрахунки за рівнянням хімічної реакції з використанням кількості речовини. Це не лише спрощує обчислення, допомагає знайти відповідь на поставлене в умові задачі запитання, а й розкриває хімічну сутність взаємодії речовин — зміст хімічних процесів, на яких побудована умова задачі.

Математичною складовою частиною задачі є математичні обчислення.

Під час розрахунків за рівняннями хімічних реакцій важливо не припускатися помилок у використанні фізичних величин. Варто пам’ятати, що:

ОБЧИСЛЕННЯ ОБ’ЄМУ РЕЧОВИНИ ЗА ХІМІЧНИМ РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ.

Приклад 2. Який об’єм кисню (н.у.) витратиться на спалювання метану масою 48 кг та який об’єм вуглекислого газу виділиться внаслідок цієї реакції?

ОБЧИСЛЕННЯ ЗА ХІМІЧНИМ РІВНЯННЯМ РЕАКЦІЇ КІЛЬКОСТІ РЕЧОВИНИ ЗА ВІДОМОЮ КІЛЬКІСТЮ ІНШОЇ РЕЧОВИНИ.

Приклад 3. Яка кількість речовини кисню потрібна для окиснення цинку кількістю речовини 4 моль?

Відповідь: для окиснення 4 моль цинку потрібно 2 моль кисню.

Оскільки співвідношення між кількістю речовини цинку та кисню становить 2 : 1, то кількість речовини кисню порівняно з кількістю речовини цинку в цій реакції завжди буде вдвічі меншою. Відтак n₁(Ο₂) = n(Ζn) : 2 = 2 моль. Тобто 4 моль цинку прореагують із 2 моль кисню (4 : 2).

Скористайтеся розглянутим поясненням та обчисліть усно, яка кількість речовини цинк оксиду утворилася, якщо на його утворення витратили 3 моль кисню.

Використовуючи кількісні відношення речовин у реакції, обчислюють масу, об’єм та кількість речовини будь-якого реагенту чи продукту реакції за відомою кількістю речовини, масою чи об’ємом однієї з речовин.

Такі розрахунки мають неабияке практичне значення. На хімічних заводах, перш ніж розпочати виготовлення продукції, проводять подібні обчислення, визначаючи наперед, скільки і якої сировини необхідно взяти та яким буде вихід продукції.

Стисло про основне

• За рівняннями хімічних реакцій можна обчислювати масу, об’єм, кількість речовини будь-якого реагенту чи продукту реакції, якщо в умові задачі є відомості про одну з речовин.

• Розрахунки за хімічними рівняннями кількості речовини, маси та об’єму реагентів і продуктів реакцій здійснюють на основі закону збереження маси речовин.

• Для розрахунків за рівняннями хімічних реакцій важливо, щоб коефіцієнти були розставлені правильно.

• Алгоритм розрахунків за хімічним рівнянням такий:

• 1) записують рівняння реакції;
• 2) зрівнюють ліву та праву частини рівняння (розставляють коефіцієнти);
• 3) розглядають кількісні відношення зазначених в умові задачі речовин за рівнянням хімічної реакції та під їхніми формулами записують кількість речовини, на яку вказують коефіцієнти;
• 4) розглядають кількісні відношення зазначених в умові задачі речовин і над їхніми формулами записують кількість речовини, зважаючи на умову задачі;
• 5) обчислюють кількість речовини, а за потреби — її масу чи об’єм, скориставшись записами, зробленими над формулами в рівнянні реакції та дотримуючись кількісних відношень речовин;
• 6) записують відповідь.

Сторінка ерудита

Вам відомо, що у складі суміші речовини зберігають свої властивості. Знаючи це, можна здійснювати розрахунки кількості речовини, маси чи об’єму компонентів суміші.

Приклад. Суміш цинку та цинк оксиду масою 20 г обробили надлишком хлоридної кислоти. Об’єм газу, що виділився при цьому, дорівнював 4,48 л (н.у.). Визначте масу кожного компонента в суміші.

Знаємо, розуміємо

1. На підставі чого роблять висновок про кількісні відношення речовин у рівнянні хімічної реакції?

2. З дотриманням якого закону складають рівняння хімічних реакцій?

3. Які одиниці вимірювання маси та об’єму розмірні з кількістю речовини 1 моль?

4. Які формули використовують для обчислення маси, об’єму, кількості речовини?

Застосовуємо

115. Обчисліть масу всіх речовин у реакції окиснення магнію (н.у.), якщо:

• а) прореагувало 11,2 л кисню;
• б) маса утвореного магній оксиду дорівнює 8 г;
• в) на проведення реакції витрачено 2 моль магнію.

116. Обчисліть об’єм (н.у.) і кількість молекул водню, який прореагував з киснем масою 3,2 г.

117. Обчисліть кількість речовини сульфур(VІ) оксиду та масу води, необхідних для добування сульфатної кислоти масою 78,4 г.

118. Суміш силіцій(IV) оксиду й фосфор(V) оксиду масою 40 г обробили надлишком гарячої води. Маса одержаного продукту реакції дорівнювала 39,2 г. Визначте масу кожного оксиду в початковій суміші.