Как найти массу газа зная количество вещества - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

4.3.3. Расчеты массы вещества или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ.

На данный момент задачи по этой теме кодификатора идут в КИМе ЕГЭ под номером 29.

Для их решения можно воспользоваться следующим алгоритмом:

1) записать уравнение реакции, о которой идет речь в задаче, и убедиться в правильности расставленных коэффициентов;

2) рассчитать количество молей вещества, масса или объем которого указаны в условии.

Если указана масса некого вещества A, то расчет количества вещества для него следует вести по формуле:

где m_A – масса вещества А, а M_A – молярная масса вещества А.

Если указан объем газообразного вещества А:

где V_A – объем газообразного вещества А, а V_m – молярный объем, одинаковый для всех газов и при н.у. равный 22,4 л/моль.

Иногда вместо массы или объема вещества дается его количество вещества (моль). В таком случае действия по его нахождению не требуются.

3) далее от молей вещества А нужно перейти к молям вещества, массу или объем которого спрашивают в условии.

Допустим спрашивают объем или массу вещества B. Тогда для перехода от количества моль вещества А к количеству моль вещества B следует пользоваться тем правилом, что для любого вещества его количество, деленное на его коэффициент, в уравнении реакции одно и то же. Т.е. количества веществ А и В связаны друг с другом через коэффициенты в уравнении следующим образом:

где n(A) и n(B) – количества вещества А и В соответственно, а k(A) и k(B) – коэффициенты в уравнении перед этими веществами.

Из этого выражения следует, что количество вещества В равно:

4) далее, зная количество вещества B, мы можем найти его массу по формуле:

Если же вещество B является газом и спрашивают его объем, то рассчитать его можно следующим образом:

В общем, последовательность решения таких задач можно изобразить следующей схемой:

1) Зная массу или объем вещества A, рассчитываем его количество вещества.

2) Зная количество вещества A, рассчитываем количество вещества B по формуле:

где n(A) и n(B) – количества веществ А и В соответственно, а k(A) и k(B) – коэффициенты в уравнении перед этими веществами.

3) В зависимости от того, требуется найти массу вещества В или объем газа В, умножаем его количество либо на молярную массу, либо на молярный объем газа:

Пример

Какая масса сульфида алюминия потребуется для того, чтобы в результате его взаимодействия с избытком соляной кислоты образовался газ объемом 33,6 л (н.у.).

Решение:

1) Запишем уравнение реакции:

2) Рассчитываем количество вещества, для которого известна его масса или объем (в случае газа). Нам известен объем сероводорода, рассчитаем его количество вещества:

3) Отношение количества вещества любого фигуранта реакции к его коэффициенту в уравнении этой реакции всегда одно и то же. Т.е. для сульфида алюминия и сероводорода мы можем записать, что:

где k(Al₂S₃) и k(H₂S) – коэффициенты перед Al₂S₃ и H₂S соответственно.

Из этого выражения выразим n(Al₂S₃):

Подставим известные значения n(H₂S) и коэффициентов перед H₂S и Al₂S₃:

Тогда масса сульфида алюминия будет равна:

Задачи с реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты массы вещества или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ» можно порешать здесь.

Источник

Сдан ЕГЭ по химии 2020 и как показывают отклики учащихся, родителей, учителей и репетиторов, большинство не справилось с заданиями. Возможно, полагали, что задачи будут похожи на тренировочные и демонстрационные версии с сайта ФИПИ, либо сыграли роль излишняя самонадеянность и отсутствие должной подготовки. В любом случае мы постараемся с вами разобрать все задачи программы, а также в каждой статье помимо стандартных тренировочных попробуем решать одно-два олимпиадных задания. Такой подход поможет лучше подготовиться к экзамену и абсолютно спокойно набрать высокий балл. Поехали!

В прошлой статье мы рассматривали с вами 27 задание, задачи с использованием понятий массовой доли вещества в растворе, растворимостью. Сегодня обратимся к 29 заданию егэ по химии и прорешаем как самые примитивные задачи так повышенной сложности.

В соответствии с формулировкой Спецификации ФИПИ 29 задание — это «Расчёты массы вещества или объема газов по известному количеству вещества, массе или объёму одного из участвующих в реакции веществ.»

Давайте вспомним что такое моль, масса, объем.

Одна из основных формул химии связывает массу любого вещества (m) с количеством вещества (ν) и его молярной массой (M). Математическое выражение этой зависимости позволяет определять любую из перечисленных величин при известных двух других:

m= ν*M ν=m/M, M=m/ ν

Поскольку 1 моль любого вещества, независимо от его агрегатного состояния (твёрдое, жидкое, газообразное), содержит 6,02*10²³ молекул, количество вещества может быть также определено по формуле ν= N/N_A

Где N –общее число молекул вещества, N_A – число Авогадро

Таким образом, при составлении формул может быть получена зависимость:

m/M=N/N_{A ,}m= M* N/N_A,M= m( N_A/ N), N= (m/M)* N_A

Давайте попробуем применить эти формулы на практике:

Задача № 1

Какое число молей составляет 102 кг оксида алюминия, 51 г оксида алюминия, 53 кг кальцинированной соды и 42 кг питьевой?

Решение:

Кальцинированная сода – это карбонат натрия. А питьевая сода – гидрокарбонат натрия. Запишем молярные массы всех исходных веществ:

М (Al₂O₃) =27*2+16*3=102 г/моль

M(Na₂CO₃) = 23*2+12+16*3= 106 г/моль

M(NaHCO₃) = 23+1+12+16*3 =84 г/моль

ν (Al₂O₃) =102*10³ г/102 г/моль= 1000 моль

ν (Al₂O₃) = 51 г/102 г/моль =0,5 моль

ν (Na₂CO₃) = 5310³ г/106 г/моль=500 моль

ν (NaHCO₃) =42*10³ г/84 г/моль=500 моль

Задача № 2

Кристаллическая сода содержит 63% воды. Сколько молей воды приходится на 1 моль безводной соды?

Решение:

Массовая доля карбоната натрия в кристаллической соде: ω ((Na₂CO₃)=100-63=37%.

M (Na₂CO₃) = 23*2+12+16*3= 106 г/моль, M (H₂O) =18 г/моль.

В общем виде можно записать формулу кристаллической соды x Na₂CO₃*y H₂O.

х*106 от общей массы кристаллической соды составляет 37%

у*18 – 63%

106х/18у=37/63

Откуда

у/х= 63*106/37*18=10:1

ν (H₂O): ν (Na₂CO₃)=10:1 (молекулярная формула кристаллической соды Na₂CO₃*10H₂O

Рассмотрим теперь газообразные состояния веществ при нормальных условиях и условиях, отличающихся от нормальных.

Нормальными условиями считаются:

Давление (р₀)= 1 атм=760 мм.рт.ст=101,3 кПа

Температура t₀ – 0⁰ С (Т₀=273,15 К)

При нормальных условиях (н.у) 1 моль любого газа занимает объем, равный 22, 4 л (следствие из закона Авогадро):

Vm=22,4 л/моль.

Объем газа количеством один моль при нормальных условиях называют молярным объемом. Молярный объем определяется как отношение объема газа в литрах к его количеству в молях

Для газообразного состояния ν=V/ Vm

Молярная масса и молярный объем данного газа связаны соотношением

M=Vm*ρ, M –молярная масса, Vm – молярный объем, ρ – плотность газа.

Выведем еще одно следствие из закона Авогадро. Пусть при одинаковых условиях1 моль газа Х и один моль газа У. Плотности этих газов соответствуют ρ (X)=m(X)/V(X), ρ (Y)=m(Y)/V(Y), а отношение плотностей газов ρ(X)/ ρ(Y)=m(X)*V(X)/m(Y)*V(Y)

Так как количество каждого из газов составляет 1 моль, их массы численно равны молярным массам, а последние, в свою очередь, численно равны молекулярным массам. Поэтому отношение m(X)/m(Y) можно заменить отношением Мr(X)/Мr(Y). А так как газы находятся при одинаковых условиях, то, согласно закону Авогадро, V(X) =V(Y). Отсюда вытекает, что ρ(X)/ ρ(Y)= Мr(X)/Мr(Y). То есть плотности газов при одинаковых условиях находятся в таком же соотношении, как их молекулярные массы. Иными словами, зная молекулярные массы двух газов, мы можем вычислить плотность одного газа по отношению к другому. Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа при тех же условиях называется относительной плотностью первого газа по второму. Для краткости слово «относительная» обычно опускают и говорят просто: плотность по…»( указывая газ, по отношению к которому вычисляется относительная плотность)

Помните, что закон Авогадро и следствие из него применимы только к газам при невысоких давлениях. При этих условиях расстояния между молекулами газа гораздо больше, чем размеры самих молекул, и объем занимаемый самими молекулами газа составляет лишь небольшую долю от общего объема газа. При повышенных давлениях наблюдаются отклонения от закона Авогадро, тем большие, чем выше давление. Отклонения при высоких давлениях связаны с тем, что расстояния между молекулами делаются сравнимыми по величине с размерами самих молекул.

Для условий, отличающихся от нормальных мы используем уравнение газового состояния Клайперона:

PV/T=const

pV/T=p₀V₀/T₀

p, V,T – давление, объем, температура ( в кельвинах) при заданных условиях;

p₀, V₀, T₀ – то же при нормальных условиях.

Если p₀V₀/T₀=R , то

pV=RT (уравнение Менделеева – Клайперона)

R- универсальная газовая постоянная.

Уравнение pV=RT актуально для одного моля газообразного вещества. В случае если у нас представлено произвольное число молей, тогда уравнение Менделеева – Клайперона будет иметь вид:

pV= νRT, pV= (m/M)RT

Если p₀= 1 атм, V₀= 22,4 л/моль, T₀= 273 К, то R = 1 атм*22,4 л/моль/273 К = 0,082 л*атм/моль*К

В СИ p₀= 101,3 кПа, V₀= 22,4*10^-3м³/моль, T₀= 273 К

R = 101,3 кПа*22,4*10^-3м³/моль/273 К =8,31 Па*м³/моль*К=8,31 Дж/моль*К

Задача № 3

Шар, объемом 8 литров при давлении равном 10⁵ Па и температуре 20 градусов по Цельсию поднят в верхние слои атмосферы, где давление составляет 10³ Па и температура равна минус 20 градусов по Цельсию. Учитывая, что шар легкорастяжимую оболочку, вычислите его объем при этих условиях.

Решение:

T₁=20+273=293 К, Т₂= -20+273= 253 К

Пользуясь уравнением Менделеева-Клайперона получаем:

(P₁*V₁/T₁) = (p₂V₂/T₂) отсюда определяем V₂= (P₁*V₁/T₁)*(T₂/p₂)= 10⁵ Па* 8 л* 253 К/293 К*10³Па=690 л

Задача № 4

Относительная плотность паров брома по воздуху равна 5, 37. Какова истинная формула брома?

Решение:

Молекула брома состоит из х атомов брома M(Br_x)=D(Br_x /M(возд)=5,37*29=156 г/моль; M(Br_x)=А(Br)*х. А(Br)=80 г/моль х=156/80=2

Истинная формула брома Br₂

Кстати, с понятием относительной плотности мы с вами столкнемся при решении 35 задания егэ по химии, когда будем определять неизвестное органическое вещество опираясь на известные немногочисленные данные из условия задачи. Но об этом мы поговорим уже в следующих статьях.

Источник

Молярная масса газа

Определить молярную массу газа (мольную), если масса его 500 миллилитров при нормальных условиях равна 0,625 грамм.

Решение задачи

Молярная масса газа связывает между собой две физические величины: массу вещества и химическое количество вещества.

Зная объем порции газа, определим химическое количество вещества этой порции газа по формуле, устанавливающей связь между химическим количеством и объемом газа:

Учитывая, что 500 мл = 0,5 л, получаем:

n (газа) = 0,5 / 22,4 = 0,022 (моль).

А затем, зная массу газа и количество вещества, вычислим молярную массу газа по формуле, устанавливающей связь между массой газа и химическим количеством:

M (газа) = 0,625 / 0,022 = 28 (г/моль).

Ответ:

молярная масса газа равна 28 г/моль.

Источник

РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ УРАВНЕНИЯМ, или Как вычислить массу вещества (или объем газа) по известному количеству вещества одного из вступающих в реакцию или образующихся в результате нее веществ

Расчеты по химическим уравнениям являются одними из самых широко используемых в химии.

Это самый простой тип расчетных задач, в основе которых лежит химическое уравнение.

Содержание

Особенности задач с расчетами по химическим уравнениям

Основной алгоритм расчетов с использованием химических уравнений

Расчеты по химическим уравнениям: примеры

Особенности задач с расчетами по химическим уравнениям

В задачах с расчетами по химическим уравнениям речь идет о каком-либо химическом превращении (например, разложении) одного какого-то вещества или химическом взаимодействии двух или нескольких веществ. Причем:

Масса или объем одного из них известны. Требуется найти массу или объем продукта реакции – вещества (или одного из веществ), образующегося в результате взаимодействия.
Либо, наоборот, известны масса или объем образовавшегося вещества, требуется найти массу или объем исходного вещества.
Либо известны масса или объем одного из реагентов, необходимо вычислить массу или объем второго реагента.

Прежде, чем приступить к вычислениям, важно составить уравнение реакции взаимодействия и правильно расставить коэффициенты.

Необходимо помнить, что коэффициенты, стоящие перед формулами веществ в уравнении реакции, показывают, в каких эквивалентных (достаточных, необходимых, пропорциональных) количествах реагируют вещества. Эти количества называют «количествами вещества по уравнению реакции» и записывают под формулами соответствующих веществ в уравнении.

Те количества вещества, которые находят, используя данные задачи, называют «количествами вещества по условию задачи» и в уравнение не записывают.

В ходе решения сравнивают «количества вещества по уравнению реакции» для того, чтобы узнать, в каком соотношении находятся вещества, о которых идет речь в задаче. Используя данные об этом соотношении, определяют «количества вещества по условию задачи». А затем, применяя основную расчетную формулу, вычисляют искомые массу или объем вещества.

Основной алгоритм расчетов с использованием химических уравнений

Основные шаги, которые необходимо сделать при решении задач с использованием химических уравнений, можно отобразить в виде схемы:

Расчеты по химическим уравнениям: примеры

Приведем несколько примеров с расчетами по химическим уравнениям.

Пример 1. В избытке воды растворили 11,5 г металлического натрия. Какой объем водорода выделился при этом?

Так как в задаче говорится о химическом процессе: натрий реагирует с водой, — то запишем уравнение реакции.
Над формулами веществ в уравнении реакции расставим данные условия задачи.
Под формулами веществ в уравнении реакции расставим количества вещества (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярную массу натрия (смотрим по таблице Менделеева) и молярный объем для водорода (так как требуется найти объем этого газа, а не массу).
В условии говорится, что натрий реагирует с избытком воды. Это означает только то, что её будет достаточно для взаимодействия с металлом.

Пример 2. Кальций массой 2 г прореагировал с кислородом. Какая масса кислорода вступила в реакцию?

Так как в задаче говорится о химическом процессе: кальций реагирует с кислородом, — то запишем уравнение реакции.
Над формулами веществ в уравнении реакции расставим данные условия задачи.
Под формулами веществ в уравнении реакции расставим количества вещества (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярные массы (смотрим и считаем по таблице Менделеева).

Пример 3. Смесь, состоящую из 3 г магния и 3,9 г цинка, сплавили с серой, которая находилась в избытке. Рассчитайте массу полученной смеси сульфидов металлов.

В составе смеси два металла: магний и цинк. Однако каждый из них прореагирует с серой самостоятельно. Поэтому запишем два уравнения реакции и решим фактически две задачи в одной.
Над формулами веществ в уравнениях реакций расставим данные условия задачи.
Под формулами веществ в уравнениях реакций расставим количества веществ (они соответствуют коэффициентам, стоящим перед формулами веществ, это эквивалентные количества), молярные массы (смотрим и считаем по таблице Менделеева).
Поскольку требуется найти массу смеси образовавшихся сульфидов, то рассчитаем массу каждого из них из соответствующего уравнения. Укажем это в уравнениях над формулами сульфидов.
Избыток серы говорит только о том, что ее будет достаточно для полного реагирования как магния, так и цинка.

Итак, при расчетах по химическим уравнениям важно правильно записать уравнение реакции и расставить коэффициенты.

Чтобы самыми первыми узнавать о новых публикациях на сайте, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте.

Источник

Вычисление массы и объема газов

Если в условиях задачи указаны вещества в газообразном состоянии, то при вычислениях необходимо использовать газовые законы, связывающие количества и массы веществ с их объемами.

Задача 1. Вычислить объем диоксида углерода при н.у., взятого количеством
вещества 3 моль.

Задача 2. Вычислить массу этилена (C₂H₄), занимающего при н.у. объем 28 л.

Задача 3. Вычислить объемную долю метана в смеси, состоящей из 30 л
метана, 5 л этана и 2 л водорода. Объемы газов измерены при одинаковых
условиях.

Часто допускается ошибка, когда при проведении расчётов отождествляются величины массовых и объёмных долей вещества.

Чтобы показать ошибочность таких представлений, рассмотрим решение задачи, в которой расчёт объемов газов связан с вычислениями их масс.

Задача 4. Имеется газовая смесь, массовые доли газа в которой равны (%): метана – 65, водорода – 35. Определите объемные доли газов в этой смеси.

Таким образом, числовые значения массовых и объемных долей не совпадают.

Источник