Подготовка к ЕГЭ Расчёты по уравнениям реакций, происходящих в растворах

Общие принципы решения расчётных задач: 1.Составить уравнения реакций тех превращений, которые упоминаются в условии 2. Рассчитать количества и массы «чистых» веществ 3.Установить причинно-следственные связи между реагирующими веществами, то есть определить - количество какого вещества требуется найти, и по какому из реагирующих веществ будет производиться расчёт 4. Произвести расчёты по уравнению(-ям) реакций, то есть рассчитать количество искомого вещества, после чего найти его массу (или объём). 5.Ответить на дополнительные вопросы, сформулированные в условии.

Массовая доля показывает отношение массы растворённого вещества к массе раствора: р.в. = m р.в. / m р-ра Производные формулы: m р.в. = m р-ра р.в. m р-ра = m р.в. / р.в. Если в условии задачи указан объём раствора с определённой плотностью, то прежде всего находят массу раствора: m р-ра = V р-ра, затем – массу растворённого вещества: m р.в. = m р-ра р.в. Количество вещества находят по массе растворённого вещества: = m р.в. / М Рассмотрим некоторые типы задач с расчётами по уравнениям реакций, происходящих в растворах.

Нахождение массовых долей растворённых веществ в растворе после реакции Найти количества реагирующих веществ Если задача на избыток и недостаток, то количества продуктов реакции находят по веществу, которое дано в недостатке. Один из важных моментов – это нахождение массы раствора после реакции (массы полученного раствора) Если вещество взаимодействует с веществом, находящимся в растворе, то складывают массу вещества и массу раствора; в случае, когда оба реагирующих вещества даны в виде растворов, складывают массы двух растворов. Если в результате реакции образуется осадок или газ, то из полученной суммы отнимают массу вещества, ушедшего из раствора в виде осадка или газа. m р-ра получ. = m в. + m р-ра 1 – m осадка (газа) m р-ра получ. = m р-ра 1 + m р-ра 2 – m осадка (газа) При решении задач на избыток и недостаток нужно помнить о том, что в растворе после реакции будет находиться в растворённом виде не только продукт реакции, но и вещество, которое было дано в избытке. Чтобы найти количество вещества – избытка, нужно от исходного количества вещества отнять количество прореагировавшего вещества: изб. = исх. - прор. Затем найти его массу и массовую долю в растворе полученном после реакции.

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения Задача 3: Карбонат кальция массой 10г растворили при нагревании в 150 мл хлороводородной кислоты ( = 1,04 г/мл) с массовой долей 9 %. Какова массовая доля хлороводорода в получившемся растворе? Ответ: р.в. (HCl) = 4,2 %. Задача 4: 5,6г железа растворили в 100 мл 10 % - го раствора соляной кислоты ( = 1,05г/мл). Вычислите массовую долю хлороводорода в полученном растворе. Ответ: р.в.(HCl) = 2,9 %. Задача 5: 5,6г железа растворили в 200 мл раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл) с массовой долей 10 %. Найти массовую долю соли в полученном растворе. Ответ: р.в. (FeCl 2 ) = 5,9 %. Задача 6: Смешали 110,4г раствора карбоната калия с концентрацией 25 % и 111г раствора хлорида кальция с концентрацией 20 %. Найти концентрацию вещества в полученном растворе. Ответ: р.в. (KCl) = 14,8 %. Задача 7: Смешали 320г раствора сульфата меди (II) с концентрацией 5 % и 120 г раствора гидроксида натрия с концентрацией 10 %. Найти концентрации веществ в полученном растворе. Ответ: р.в.(Na 2 SO 4 ) = 3,3 %, р.в. (NaOH) = 0,9 %. Задача 8: Раствор соляной кислоты объёмом 150 мл (w(HCl) = 16%, ρ = 1,08 г/мл) нейтрализовали твёрдым гидроксидом кальция. Определите массовую долю хлорида кальция в образовавшемся растворе. Ответ: (CaCl 2 ) = 20,9 %,

Определение состава продукта реакции (задачи на «тип соли») Определяем количества реагирующих веществ и соотношение этих веществ в реакции. Если в избытке кислота – образуется кислая соль, если щелочь – средняя соль. Задача 9: В избытке кислорода сожгли 8г серы. Полученный газ пропустили через 200г 8% раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю солей в полученном растворе. Ответ: (Na 2 SO 3 ) = 8,75 %, (NaНSO 3 ) = 4,8 %. Задача 10: Оксид фосфора(V) массой 1,42г растворили в 60г 8,2% ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили. Какая соль и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 3,92г гидроксида калия. Ответ: n (KH 2 PO 4 ) = 0,07моль. Задача 11: Аммиак объёмом 4,48л (н.у.) пропустили через 200г 4,9% раствора ортофосфорной кислоты. Назовите соль, образующуюся в результате реакции, и определите её массу. Ответ: m((NH 4 ) 2 HPO 4 ) = 13,2г

Задачи на нахождение массы или объёма вещества, которое нужно добавить к раствору другого вещества для того, чтобы изменилась его концентрация в результате произошедшей реакции. В этом случае: 1)Нужно обозначить за x количество добавленного вещества – реагента. 2)Выразить через х количества прореагировавшего с ним вещества и полученного в результате реакции газа или осадка. 3)Найти количество растворённого вещества в исходном растворе и его количество, оставшееся после реакции: оставш. = 1 - прор. 4)Выразить через х массы реагента, оставшегося в растворе вещества и осадка (газа). 5)Найти массу раствора, полученного после реакции: m р-ра получ. = m реаг. + m р-ра 1 – m осадка (газа) m р-ра получ. = m р-ра 1 + m р-ра 2 – m осадка (газа). 6)Все данные подставить в формулу: р.в. 2 = m оставш. / m р-ра получ. Найти количество вещества – реагента, его массу или объём.

Примеры решения задач

Задачи для самостоятельного решения Задача 3: Какой объём 30% раствора аммиака ( = 0,892 г/мл) необходимо добавить к 200 мл 40% - ного раствора соляной кислоты ( = 1,198 г/мл), чтобы массовая доля кислоты уменьшилась вчетверо? Ответ: V р-ра(NH 3 ) = 108,2 мл Задача 4: Какой объём углекислого газа нужно добавить к 100 мл 20% - ного раствора гидроксида натрия ( = 4,1 г/мл), чтобы массовая доля гидроксида натрия уменьшилась вдвое? Ответ: V(CO 2 ) = 10,9 л Задача 5: Найти объём раствора соляной кислоты ( = 1,05 г/мл) с массовой долей 10%, который нужно добавить к 350 г раствора гидроксида калия с массовой долей 105, чтобы концентрация щелочи составила 3%. Ответ: Vр-ра(HCl) = 135, 6 мл.

Внимание: растворённое вещество – реагент! При решении задач на растворы нужно помнить о том, что при обычных условиях с водой реагируют – щелочные и щелочно – земельные металлы: 2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 – оксиды щелочных и щелочно – земельных металлов: СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2 – оксиды неметаллов: SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 – многие бинарные соединения – гидриды, карбиды, нитриды и другие: КН + Н 2 О = КОН + Н 2 В этих случаях нужно прежде всего составлять уравнения реакций, расчёты производить и по химическому уравнению, и по концентрации раствора.

1 тип: растворение вещества – реагента в воде. Растворённым веществом в данном случае будет продукт взаимодействия вещества – реагента с водой. Масса раствора будет складываться из массы реагента и массы воды: m р-ра = m реаг. + m H2O Если в результате реакции выделился газ: m р-ра = m реаг. + m H2O – m газа р.в.(продукта) = m р.в.(продукта) / m р-ра

Задачи, в которых неизвестна масса вещества – реагента, необходимого для образования раствора с определённой концентрацией. 1)Принять количество растворённого реагента за х моль; 2)Согласно уравнения реакции выразить через х количества продуктов реакции; 3) Найти через х массы реагента и продуктов реакции; 4) Найти массу раствора; 5)Подставить все данные в формулу для расчёта массовой доли вещества в растворе: р.в.(продукта) = m р.в.(продукта) / m р-ра.

2 тип: растворение вещества – реагента в растворе. В этом случае растворяемое вещество реагирует с водой, которая присутствует в растворе. Масса растворённого вещества во втором растворе складывается из массы вещества в первом растворе и массы вещества – продукта реакции: m р.в. 1 = m р-ра 1 р.в. 1 m р.в. 2 = m р.в. 1 + m р.в. (продукта) m р-ра 2 = m р-ра 1 + m реаг. или m р-ра 2 = m р-ра 1 + m реаг. – m газа р.в. 2 = m р.в. 2 / m р-ра 2

Задачи для самостоятельного решеня Задача 5: В 240 мл воды опустили 69г натрия. Найти массовую долю продукта в растворе. Ответ: 39,2%. Задача 6: Найти массовую долю кислоты в растворе, полученном при растворении 33,6л сернистого газа в 320г 5% - ного раствора сернистой кислоты. Ответ: 33.4%. Задача 7: Какую массу оксида серы (VI) нужно растворить в 150 мл воды, чтобы получить 60% - й раствор серной кислоты? Ответ: m(SO 3 ) = 144г. Задача 8: Найти массу оксида серы (VI), который необходимо растворить в 99г 40% серной кислоты, чтобы получить 80% - й раствор. Ответ: m(SO 3 ) = 93г.

Задача 9: Какую массу оксида фосфора (V) нужно растворить в 120г воды, чтобы получить 40% - й раствор ортофосфорной кислоты? Ответ: m(P 2 O 5 ) = 49г. Задача 10: К 180г 50% раствора ортофосфорной кислоты добавили 42,6г оксида фосфора (V). Найти массовую долю кислоты в полученном растворе. Ответ: (Н 3 РО 4 ) = 66,8 %. Задача 11: В 20г воды растворили 3,5г оксида натрия. Вычислите массовую долю растворённого вещества. Ответ: (NaOH) = 19,2 %. Задача 12: К 120г 8% - ного раствора гидроксида натрия добавили 18,6г оксида натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в образовавшемся растворе. Ответ: (NaOH) = 24,2%. Задача 13: Найти массу оксида серы (VI), которую нужно добавить к 2л 8% - ного раствора серной кислоты ( = 1,06г/мл), если массовая доля серной кислоты стала равной 20%. Ответ: m(SO 3 ) = 248,2г.