Абитуриенту

Виртуальный репетитор: решение задач

Стехиометрические законы химии

Закон сохранения массы веществ. Закон постоянства состава веществ. Закон Авогадро и следствия из него. Молярный объем газа. Относительная плотность газов и определение молярной массы веществ. Химические формулы сложных веществ. Количественный состав сложного вещества. Определение молекулярных и истинных формул веществ

Примеры решения типовых задач

Задача 1. Монооксид углерода ("угарный газ") - опасный загрязнитель атмосферы. Он снижает способность гемоглобина крови к переносу кислорода, вызывает болезни сердечно-сосудистой системы, снижает активность работы мозга. Из-за неполного сжигания природного топлива ежегодно на Земле образуется 500 млн. т CO. Определите, какой объем (при н.у.) займет угарный газ, образующийся на Земле по этой причине.

Решение. Запишем условие задачи в формульном виде:

m(CO) = 500 млн. т = 5 ^. 10¹⁴ г

M(CO) = 28 г/моль

V_M = 22,4 л/моль (н.у.)

V (CO) = ? (н.у.)

В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой количество вещества, массу и молярную массу:

m(CO) / M(CO) = n(CO),

а также количество газообразного вещества, его объем и молярный объем:

V (CO) / V_M = n(CO)

Следовательно: m(CO) / M(CO) = V (CO) / V_M, отсюда:

V(CO) = {V_M ^. m(CO)} / M(CO) = {22,4 ^. 5 ^. 10¹⁴} / 28

[{л/моль} ^. г / {г/моль}] = 4 ^. 10¹⁴ л = 4 ^. 10¹¹ м³ = 400 км³

Ответ. 4 ^. 10¹⁴ л, или 4 ^. 10¹¹ м³, или 400 км³.

Задача 2. Рассчитайте объем, который занимает (при н.у.) порция газа, необходимого для дыхания, если в этой порции содержится 2,69 ^. 10²² молекул этого газа. Какой это газ?

Решение. Газ, необходимый для дыхания - это, конечно, кислород. Чтобы решить задачу, сначала запишем ее условие в формульном виде:

N(O₂) = 2,69 ^. 10²² (молекул)

V_M = 22,4 л/моль (н.у.)

N_A = 6,02 ^. 10²³ моль^--1

V(O₂) = ? (н.у.)

В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой число частиц N(O₂) в данной порции вещества n(O₂) и число Авогадро N_A:

n(O₂) = N(O₂) / N_A,

а также количество, объем и молярный объем газообразного вещества (н.у.):

n(O₂) = V(O₂) / V_M

Отсюда: V(O₂) = V_M ^. n(O₂) = {V_M ^. N(O₂)} / N_A = {22,4 ^. 2,69 ^. 10²²} : {6,02 ^. 10²³} [{л/моль} : моль^--1] = 1,0 л

Ответ. Порция кислорода, в которой содержится указанное в условии число молекул, занимает при н.у. объем 1 л.

Задача 3. В процессах фотосинтеза зеленые растения усваивают из воздуха газообразный оксид углерода, относительная плотность которого по водороду составляет 22. Какова формула этого оксида углерода?

Решение. Чтобы установить формулу оксида углерода C_XO_Y, который усваивается растениями при фотосинтезе, надо знать молярную массу этого соединения. Известные нам оксиды углерода состава CO и CO₂ имеют молярные массы, равные соответственно 28 и 44 г/моль.

Запишем условие задачи в формульном виде:

D(H₂) = 22

M(H₂) = 2 г/моль

M(C_XO_Y) = ?

Запишем уравнение, связывающее между собой молярную массу газа M(C_XO_Y), относительную плотность его по водороду D(H₂) и молярную массу водорода M(H₂):

M(C_XO_Y) = M(H₂) ^. D(H₂) = 2 ^. 22 [г/моль] = 44 г/моль

Молярная масса, равная 44 г/моль, отвечает диоксиду углерода CO₂.

Ответ. Формула оксида углерода -- CO₂.

Задача 4. Первая стадия получения серной кислоты в промышленности, дающая наибольшее количество вредных выбросов в атмосферу - обжиг пирита, минерала, отвечающего формуле FeS₂. Определите массовые доли (в процентах) железа и серы в пирите. Рассчитайте массу серы, которая содержится в 1 т пирита.

Решение. Запишем условие задачи в формульном виде:

m(FeS₂) = 1 т

M(Fe) = 56 г/моль

M(S) = 32 г/моль

M(FeS₂) = 120 г/моль

w(Fe) = ?

w(S) = ?

m(S) = ?

В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой массовую долю и молярную массу каждого из элементов, входящих в состав соединения, и молярную массу соединения в целом, а именно:

w(Fe) = {M(Fe) / M(FeS₂)} = (56 : 120) = 0,467 = 46,7 %,

w(S) = 2M(S) / M(FeS₂) = (2 ^. 32) : 120 = 0,533 = 53,3%, или иначе:

w(S) = 100 -- w(Fe) = 100 -- 46,7 = 53,3%

Для расчета массы серы в 1 т пирита тоже можно использовать два пути:

m(S) = w(S) ^. m(FeS₂) = 0,533 ^. 1 т = 0,533 т = 533 кг

m(S) = {2M(S) / M(FeS₂)} ^. m(FeS₂) = = {(2 ^. 32) : 120} ^.1 [(г/моль : г/моль) ^. т] = 0,533 т = 533 кг

Ответ. w(Fe) = 46,7%; w(S) = 53,3%. Масса серы в 1 т пирита -- 533 кг.

Если приведенные здесь типовые задачи стали Вам совершенно понятны, приступайте к решению дополнительных задач.