Как найти массу если известен выход реакции - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

При обучении учащихся решению расчётных задач
по химии учителя сталкиваются с рядом проблем

решая задачу, учащиеся не понимают сущности
задач и хода их решения;
не анализируют содержание задачи;
не определяют последовательность действий;
неправильно используют химический язык,
математические действия и обозначение
физических величин и др.;

Преодоление этих недостатков является одной из
главных целей, который ставит перед собой
учитель, приступая к обучению решению расчетных
задач.

Задача учителя состоит в том, чтобы научить
учащихся анализировать условия задач, через
составление логической схемы решения конкретной
задачи. Составление логической схемы задачи
предотвращает многие ошибки, которые допускают
учащиеся.

Цели урока:

формирование умения анализировать условие
задачи;
формирование умения определять тип расчетной
задачи, порядок действий при ее решении;
развитие познавательных, интеллектуальных и
творческих способностей.

Задачи урока:

овладеть способами решения химических задач с
использованием понятия “массовая доля выхода
продукта реакции от теоретического”;
отработать навыки решения расчетных задач;
способствовать усвоению материала, имеющего
отношение к производственным процессам;
стимулировать углубленное изучение
теоретических вопросов, интерес к решению
творческих задач.

Ход урока

Определяем причину и сущность ситуации,
которые описываются в задачах “на выход
продукта от теоретического”.

В реальных химических реакциях масса продукта
всегда оказывается меньше расчетной. Почему?

Многие химические реакции обратимы и не доходят
до конца.
При взаимодействии органических веществ часто
образуются побочные продукты.
При гетерогенных реакциях вещества плохо
перемешиваются, и часть веществ просто не
вступает в реакции.
Часть газообразных веществ может улетучиться.
При получении осадков часть вещества может
остаться в растворе.

Вывод:

масса теоретическая всегда больше
практической;
объём теоретический всегда больше объёма
практического.

Теоретический выход составляет 100%,
практический выход всегда меньше 100%.

Количество продукта, рассчитанное по уравнению
реакции, — теоретический выход, соответствует 100%.

Доля выхода продукта реакции ( — “этта”) — это отношение
массы полученного вещества к массе, которая
должна была бы получиться в соответствии с
расчетом по уравнению реакции.

Три типа задач с понятием “выход продукта”:

1. Даны массы исходного вещества и продукта
реакции. Определить выход продукта.

2. Даны массы исходного вещества и выход продукта
реакции. Определить массу продукта.

3. Даны массы продукта и выход продукта.
Определить массу исходного вещества.

Задачи.

1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3 г
хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III).
Рассчитайте выход продукта реакции.

2. Над 16 г серы пропустили водород при
нагревании. Определите объем (н.у.) полученного
сероводорода, если выход продукта реакции
составляет 85% от теоретически возможного.

3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для
восстановления оксида железа (III), если получено
11,2г железа с выходом 80% от теоретически
возможного.

Анализ задач.

Каждая задача складывается из совокупности
данных (известные вещества) – условия задачи
(“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры
которых требуется найти). Кроме этого, в ней есть
система зависимостей, которые связывают искомое
с данными и данные между собой.

Задачи анализа:

1) выявить все данные;

2) выявить зависимости между данными и
условиями;

3) выявить зависимости между данным и искомым.

Итак, выясняем:

1. О каких веществах идет речь?

2. Какие изменения произошли с веществами?

3. Какие величины названы в условии задачи?

4. Какие данные – практические или
теоретические, названы в условии задачи?

5. Какие из данных можно непосредственно
использовать для расчётов по уравнениям реакций,
а какие необходимо преобразовать, используя
массовую долю выхода?

Алгоритмы решения задач трёх типов:

Определение выхода продукта в % от теоретически
возможного.

1. Запишите уравнение химической реакции и
расставьте коэффициенты.

2. Под формулами веществ напишите количество
вещества согласно коэффициентам.

3. Практически полученная масса известна.

4. Определите теоретическую массу.

5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся
практическую массу к теоретической и умножив на
100%.

6. Запишите ответ.

Расчет массы продукта реакции, если известен
выход продукта.

1. Запишите “дано” и “найти”, запишите
уравнение, расставьте коэффициенты.

2. Найдите теоретическое количество вещества
для исходных веществ. n =

3. Найдите теоретическое количество вещества
продукта реакции, согласно коэффициентам.

4. Вычислите теоретические массу или объем
продукта реакции.

m = M _* n или V = V_m _* n

5. Вычислите практические массу или объем
продукта реакции (умножьте массу теоретическую
или объем теоретический на долю выхода).

Расчет массы исходного вещества, если известны
масса продукта реакции и выход продукта.

1. По известному практическому объёму или массе,
найдите теоретический объём или массу (используя
долю выхода продукта).

2. Найдите теоретическое количество вещества
для продукта.

3. Найдите теоретическое количество вещества
для исходного вещества, согласно коэффициентам.

4. С помощью теоретического количества вещества
найдите массу или объем исходных веществ в
реакции.

Домашнее задание.

Решите задачи:

1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112 л (н.у.)
кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему
равен выход продукта в процентах от теоретически
возможного?

2. При взаимодействии азота и водорода получили
95 г аммиака NH₃ с выходом 35%. Какие объёмы
азота и водорода были взяты для реакции?

3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком
углерода. Определите массу образовавшегося
металла, если выход продукта реакции равен 65%.

Источник

Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического»

Признак

В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.

Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.

Доля выхода продукта обозначается буквой

(эта), измеряется в процентах или долях.

Также для расчётов может использоваться количественный выход:

I. Первый тип задач

Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.

Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).

1. Записываем краткое условие задачи

Дано:

m (Mg) = 1,2 г

m _{практическая}(MgSO₄) = 5,5 г

_____________________

Найти:-?

2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.

Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.

3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ

M(Mg) = 24 г/моль

M(MgSO₄) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль

4. Находим количество вещества реагента по формулам

ν(Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль

5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν_теор) и теоретическую массу (m_теор) продукта реакции

m = ν · M

m_теор (MgSO₄) = M(MgSO₄) · ν_теор (MgSO₄) =

= 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г

6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле

(MgSO₄)=(5,5г ·100%)/6г=91,7%

Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим

II. Второй тип задач

Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.

Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.

1. Записываем краткое условие задачи	Дано: m(CaO) = 16,8 г =80% или 0,8 ___________________ Найти: m _практ (CaC₂) = ?
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ	M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль M(CaC₂) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль
4. Находим количество вещества реагента по формулам	ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (ν_теор) и теоретическую массу (m_теор) продукта реакции
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле	m_{практич} (CaC₂) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г Ответ: m_{практич} (CaC₂) = 15,36 г

III. Третий тип задач

Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.

Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.

1. Записываем краткое условие задачи

Дано: н. у.

V_m = 22,4 л/моль

V_{практич}(CO₂) = 28,56 л

= 85% или 0,85

____________________

Найти:

m(Na₂CO₃) =?

2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо

M (Na₂CO₃) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль

3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы:

V_{теоретич}(CO₂) =

= 28,56 л / 0,85 = 33,6 л

ν(CO₂) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль

4. Запишем УХР. Расставим коэффициенты.

Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции.

5. Находим количество вещества реагента по УХР

По УХР:

, следовательно

ν(Na₂CO₃) = ν(CO₂) = 1,5 моль

6. Определяем массу (объём) реагента по формуле:

m = ν · M

V = ν · V_m

m = ν · M

m(Na₂CO₃) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г

IV. Решите задачи

Задача №1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).

Задача №2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr₂O₃ металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.

Задача №3. Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.

Задача №4. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.

Источник

Алгоритм 12

Вычисление массы реагента по известной массе продукта реакции, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного

Пример. Вычислите массу оксида серы(IV), который потребуется для получения 180г оксида серы(VI), если выход продукта реакции составит 90 % от теоретически возможного.

С помощью соответствующих обозначений запишем условие задачи, найдем молярные массы веществ, о которых идет речь в условии задачи

Дано:
m(SO₃)=180г
?=90%
—————-
m_np(S0₂)=?г
М(SО₂)=64г/моль
M(SO₃)=80г/моль

Найдем количество вещества, которое требуется получить в результате реакции

Решение:
n(SO₃)=2,25моль

Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты
2SO₂ + O₂ = 2SO₃

Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами — стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции

? моль 2,25 моль
2SO₂+ О₂ = 2SO₃
2 моль 2 моль

Вычислим количество вещества реагента. Для этого составим пропорцию

=откуда х=2,25моль.

Следовательно, n(SO₂)=2,25 моль

Найдем массу исходного вещества при 100%-м выходе продукта теоретически требуемую массу)

m(SO₂)= n(SO₂)•M(SO₂)

m(SO₂)=2,25моль•64г/моль=144г

Найдем массу исходного вещества с учетом выхода (m_np). Для этого составим пропорцию и решим уравнение

144г SO₂ соответствует 90 %,
а г SO₂ соответствует 100 %.
а•90%=144•100%, а=160г.
Следовательно, m_np(SO₂)=160г

Запишем ответ
Ответ: m_np(SO₂)=160г

Источник

Алгоритм 10
Вычисление массы продукта реакции по известной массе реагента, если известен выход продукта реакции от теоретически возможного

Пример. Вычислите массу оксида серы(VI), который можно получить при окислении 160 г оксида серы(IV) кислородом, если выход продукта реакции составит 90 % от теоретически возможного.

Дано:

m(SO₂)=160г
?=90%
——————
m_np(S0₃)=?%
M(SO₂)=64 г/моль
M(SO₃)=80 г/моль

Найдем количество вещества исходного реагента

Запишем уравнение реакции. Расставим коэффициенты
Над формулами веществ запишем данные о количествах веществ, найденных из условия задачи, а под формулами — стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции

2SO₂+О₂=2SO₃

2,5моль ? моль
2SO₂ + O₂ = 2SO₃
2моль 2 моль

Вычислим количество вещества образовавшегося продукта. Для этого составим пропорцию

= откуда х= 2,5 моль.

Следовательно, n(SO₃)=2,5моль

Найдем массу продукта реакции при 100%-м выходе продукта (теоретически возможную массу)

m(S0₃)=n(S0₃)•M(S0₃)
m_т(SO₃)=2,5моль•80г/моль=200 г

Найдем массу продукта реакции с учетом выхода (практически получаемую массу). Для этого составим пропорцию и решим уравнение

200 г SO₃ образуется при выходе 100 %
а г SO₃ образуется при выходе 90 %,
а•100%=200•90 %,
а=180г.
Следовательно, m_np(SO₃)=180г

Запишем ответ
Ответ: m_np(SO₃)=180г

Источник

Решение расчётных задач на
тему:

«
Массовая и объёмная доля выхода продукта реакции от теоретически возможного».

При обучении учащихся решению расчётных задач по химии учителя
сталкиваются с рядом проблем

·
решая задачу, учащиеся не понимают сущности задач и
хода их решения;

·
не анализируют содержание задачи;

·
не определяют последовательность действий;

·
неправильно используют химический язык,
математические действия и обозначение физических величин и др.;

Преодоление этих недостатков является одной из главных целей, который
ставит перед собой учитель, приступая к обучению решению расчетных задач.

Задача учителя состоит в том, чтобы научить учащихся анализировать
условия задач, через составление логической схемы решения конкретной задачи.
Составление логической схемы задачи предотвращает многие ошибки, которые
допускают учащиеся.

Цели урока:

·
формирование умения анализировать условие задачи;

·
формирование умения определять тип расчетной
задачи, порядок действий при ее решении;

·
развитие познавательных, интеллектуальных и
творческих способностей.

Задачи урока:

·
овладеть способами решения химических задач с
использованием понятия “массовая доля выхода продукта реакции от
теоретического”;

·
отработать навыки решения расчетных задач;

·
способствовать усвоению материала, имеющего
отношение к производственным процессам;

·
стимулировать углубленное изучение теоретических
вопросов, интерес к решению творческих задач.

Ход урока

Определяем причину и сущность ситуации, которые описываются в задачах
“на выход продукта от теоретического”.

В реальных химических реакциях масса продукта всегда оказывается меньше
расчетной. Почему?

·
Многие химические реакции обратимы и не доходят до
конца.

·
При взаимодействии органических веществ часто
образуются побочные продукты.

·
При гетерогенных реакциях вещества плохо
перемешиваются, и часть веществ просто не вступает в реакции.

·
Часть газообразных веществ может улетучиться.

·
При получении осадков часть вещества может остаться
в растворе.

Вывод:

·
масса теоретическая всегда больше практической;

·
объём теоретический всегда больше объёма
практического.

Теоретический выход составляет 100%, практический выход всегда меньше
100%.

Количество продукта, рассчитанное по уравнению реакции, — теоретический
выход, соответствует 100%.

Доля выхода продукта реакции ( —
“этта”) — это отношение массы полученного вещества к массе, которая должна была
бы получиться в соответствии с расчетом по уравнению реакции.

Три типа задач с понятием “выход продукта”:

1. Даны массы исходного
вещества и продукта реакции. Определить
выход продукта.

2. Даны массы исходного
вещества и выход продукта реакции. Определить массу продукта.

3. Даны массы продукта и выход продукта. Определить массу исходного вещества.

Задачи.

1. При сжигании железа в сосуде, содержащем 21,3
г хлора, было получено 24,3 г хлорида железа (III). Рассчитайте выход продукта
реакции.

2. Над 16 г серы пропустили водород при нагревании. Определите объем
(н.у.) полученного сероводорода, если выход продукта реакции составляет 85% от
теоретически возможного.

3. Какой объём оксида углерода (II) был взят для восстановления оксида
железа (III), если получено 11,2г железа с выходом 80% от теоретически
возможного.

Анализ задач.

Каждая задача складывается из совокупности данных (известные вещества)
– условия задачи (“выход” и т.п.) – и вопроса (вещества, параметры которых
требуется найти). Кроме этого, в ней есть система зависимостей, которые
связывают искомое с данными и данные между собой.

Задачи анализа:

1) выявить все данные;

2) выявить зависимости между данными и условиями;

3) выявить зависимости между данным и искомым.

Итак, выясняем:

1. О каких веществах идет речь?

2. Какие изменения произошли с веществами?

3. Какие величины названы в условии задачи?

4. Какие данные – практические или теоретические, названы в условии
задачи?

5. Какие из данных можно непосредственно использовать для расчётов по
уравнениям реакций, а какие необходимо преобразовать, используя массовую долю
выхода?

Алгоритмы решения задач трёх типов:

Определение выхода продукта в % от теоретически возможного.

1. Запишите уравнение химической реакции и расставьте коэффициенты.

2. Под формулами веществ напишите количество вещества согласно
коэффициентам.

3. Практически полученная масса известна.

4. Определите теоретическую массу.

5. Определите выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к
теоретической и умножив на 100%.

6. Запишите ответ.

Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта.

1. Запишите “дано” и “найти”, запишите уравнение, расставьте
коэффициенты.

2. Найдите теоретическое количество вещества для исходных веществ. n =

3. Найдите теоретическое количество вещества продукта реакции, согласно
коэффициентам.

4. Вычислите теоретические массу или объем продукта реакции.

m = M _* n или V = V_m _* n

5. Вычислите практические массу или объем продукта реакции (умножьте
массу теоретическую или объем теоретический на долю выхода).

Расчет массы исходного вещества, если известны масса продукта реакции и
выход продукта.

1. По известному практическому объёму или массе, найдите теоретический
объём или массу (используя долю выхода продукта).

2. Найдите теоретическое количество вещества для продукта.

3. Найдите теоретическое количество вещества для исходного вещества,
согласно коэффициентам.

4. С помощью теоретического количества вещества найдите массу или объем
исходных веществ в реакции.

Домашнее задание.

Решите задачи:

1. Для окисления оксида серы (IV) взяли 112
л (н.у.) кислорода и получили 760 г оксида серы (VI). Чему равен выход
продукта в процентах от теоретически возможного?

2. При взаимодействии азота и водорода получили 95
г аммиака NH₃ с
выходом 35%. Какие объёмы азота и водорода были взяты для реакции?

3. 64,8 г оксида цинка восстановили избытком углерода. Определите массу
образовавшегося металла, если выход продукта реакции равен 65%.

Сколько литров аммиака (NH3) образуется при взаимодействии 112
килограмм азота (N2) с водородом (H2)? Выход от теоретически
возможного 80% (нормальные условия).

Решение задачи

Запишем уравнение реакции образования аммиака (NH3):

Напомню, что под выходом от теоретически возможногопродукта реакции
понимают отношение массы (объема, числа молей) практически полученного вещества
к массе (объему, числу молей), теоретически рассчитанной по уравнению реакции.

Выход от теоретически возможного. Учитывая, что молярная
масса азота (N2) равна 28 г/моль (смотри таблицу Менделеева), найдем химическое
количество азота (N2) по формуле, устанавливающей связь между химическим
количеством вещества и массой:

Получаем:

n (N2) = 112000 /28 = 4000 (моль) = 4 (кмоль).

По уравнению реакции найдем химическое количество аммиака (NH3)
(теоретическое химическое количество вещества), которое выделяется в ходе реакции
образования аммиака (NH3):

из 1 моль N2 образуется 2 моль NH3

из 4000 моль N2 образуется х моль NH3

Откуда:

Выход от теоретически возможного.

По формуле, устанавливающей связь между химическим количеством вещества
и объемом, вычислим объем аммиака (NH3), который образуется в ходе
реакции:

Получаем:

V теор.( NH3) = 8000 ∙ 22,4 = 179200 (л).

Вычислим объем аммиака (NH3) практический (выход от
теоретически возможного) по формуле:

Выход от теоретически возможного.

Получаем:

V практ. (NH3) = 80 ⋅ 179200 / 100 = 143360 (л) = 143,36
(м3).

Ответ:

объем аммиака (NH3) равен 143,36
м3.

Источник

Расчетные задачи типа «Определение выхода про­дукта реакции в процентах от теоретического»

Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического»