Как найти массу солей в химии

Масса образовавшейся соли

К 25 граммам серной кислоты (H2SO4) прилили 25 грамм гидроксида калия (KOH), содержащего 2% примесей. Найдите массу образовавшейся соли.

Решение задачи

Запишем уравнение реакции нейтрализации раствора гидроксида калия (KOH) раствором серной кислоты (H₂SO₄):

Используя формулу нахождения массовой доли растворенного вещества:

выразим массу вещества:

Найдём массу вещества гидроксида калия (KOH):

m
(вещества KOH) = 25 ∙ 0,98 = 24,5
(г).

Если раствор 98-процентный
(известно, что примеси составляют 2% поэтому: 100% — 2% = 98%), то массовая
доля  гидроксида калия (KOH) в нем 0,98.

Учитывая, что молярные массы гидроксида калия (KOH) и серной кислоты (H₂SO₄) соответственно равны 56 г/моль и 98 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции рассчитаем, сколько грамм серной кислоты (H₂SO₄) нужно для нейтрализации 1,192 г гидроксида калия (KOH):  

на
нейтрализацию 112 г KOH
нужно 98 г H₂SO₄

на
нейтрализацию 24,5 г KOH
нужно х г H₂SO₄

Откуда:

Это означает, что серная кислота (H₂SO₄) находится в избытке и
дальнейшие расчеты производим по недостатку, то есть по гидроксиду калия (KOH).

Учитывая, что молярная масса сульфата калия (К₂SO₄) равна 174 г/моль (смотри таблицу Д.И. Менделеева), по уравнению реакции найдём массу образовавшейся соли:

112
г KOH нужно для
образования 174 г соли

24,5
г KOH нужно для
образования а г соли

Откуда масса образовавшейся соли:

Масса образовавшейся соли равна 38,1 грамм.

Ответ:

масса образовавшейся соли равна
38,1 грамм.

Основные формулы для решения задач по химии

05-Авг-2012 | комментариев 450 | Лолита Окольнова

Все, все основные задачи по химии решаются с помощью

нескольких основных понятий и формул.

У всех веществ разная масса, плотность и объем. Кусочек металла одного элемента может весить во много раз больше, чем точно такого же размера кусочек другого металла.

Моль (количество моль)

обозначение: моль, международное: mol — единица измерения количества вещества. Соответствует количеству вещества, в котором содержится N_A частиц (молекул, атомов, ионов). Поэтому была введена универсальная величина — количество моль. Часто встречающаяся фраза в задачах — «было получено… моль вещества»

N_A = 6,02 · 10²³ 

N_A — число Авогадро.  Тоже «число по договоренности». Сколько атомов содержится в стержне кончика карандаша? Несколько миллионов. Оперировать такими величинами не удобно. Поэтому химики и физики всего мира договорились — обозначим 6,02 · 10²³ частиц (атомов, молекул, ионов) как 1 моль вещества.

1 моль =  6,02 · 10²³ частиц 

Это была первая из основных формул для решения задач.

Молярная масса вещества

Молярная масса вещества — это масса одного моль вещества. Обозначается как M

Есть еще молекулярная масса — Mr

Находится по таблице Менделеева — это просто сумма атомных масс вещества.

Например, нам дана серная кислота — H₂SO₄. Давайте посчитаем молярную массу вещества: атомная масса H =1, S-32, O-16.
Mr(H₂SO₄)=1•2+32+16•4=98 гмоль.

Вторая необходимая формула для решения задач —

формула массы вещества:

Т.е., чтобы найти массу вещества, необходимо знать количество моль (n), а молярную массу мы находим из Периодической системы.

Закон сохранения массы — масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ.

Если мы знаем массу (массы) веществ, вступивших в реакцию, мы можем найти массу (массы) продуктов этой реакции. И наоборот.

Третья формула для решения задач по химии —

объем вещества:

Откуда взялось число 22.4?  Из закона Авогадро:

в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро, 1 моль идеального газа при нормальных условиях (н.у.) имеет один и тот же объём V_m = 22,413 996(39) л

Т.е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества.

Итак,  основные формулы для решения задач по химии

 Число Авогадро N_A

6,02 · 10²³ частиц

Количество вещества n (моль)

n=mM

n=V22.4 (лмоль)

Масса вещества m (г)

m=n•Mr

Объем вещества V(л)

V=n•22.4 (лмоль)

или вот еще удобная табличка:

 Это формулы. Часто для решения задач нужно сначала написать уравнение реакции и (обязательно!) расставить коэффициенты — их соотношение определяет соотношение молей в процессе.

---

В ОГЭ и ЕГЭ по химии задач , в которых нужно было бы найти только объем массу кол-во моль нет — это обычно ЧАСТЬ решения задачи. Однако, чтобы легко решать более сложные задачи, нужно тренироваться на таких вот небольших упражнениях.

Находим количество вещества по массе

 
1 Какое количество вещества алюминия содержится в образце металла массой 10.8 г?

2 Какое количество вещества содержится в оксиде серы (VI) массой 12 г?

3 Определите количество моль брома, содержащееся в массе 12.8 г.

Находим массу по количеству вещества:

4. Определите массу карбоната натрия количеством вещества 0.25 моль.

Объем по количеству вещества:

 
5. Какой объем будет иметь азот при н.у., если его количество вещества 1.34 моль?

6. Какой объем занимают при н.у. 2 моль любого газа?
 

Ответы:/p>
 

1. 0.4 моль
2. 0.15 моль
3. 0.08 моль
4. 26.5 г
5. 30 л
6. 44.8 л

---

Категории:
|

Обсуждение: «Основные формулы для решения задач по химии»

(Правила комментирования)

Задачи на кислые и средние соли — это разновидность задач на альтернативные реакции, в которых в зависимости от соотношения количества вещества реагентов возможно протекание разных реакций и образование различных продуктов. 

При взаимодействии щелочей с кислотными оксидами многоосновных кислот, либо с многоосновными кислотами возможно образование кислых или средних солей.

При избытке щелочи образуется средняя соль. При избытке кислоты или кислотного оксида образуется кислая соль. При этом возможно одновременное образование и кислой, и средней соли.

Рассмотрим взаимодействие углекислого газа и гидроксида натрия. При избытке гидроксида натрия образуется средняя соль и вода:

2NaOH_(изб.) + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O    (1)

При избытке углекислого газа образуется только кислая соль:

NaOH + CO_2(изб.) = NaНCO₃      (2)

Два варианта химических реакций, но пять возможных ситуаций расчетных задач с этими реакциями.

Отличительная особенность таких задач: при решении зачастую необходимо сравнить количества вещества реагентов, чтобы понять, какая именно (или какие) реакции протекают.

Ситуация 1. Избыток щелочи n(NaOH):n(CO₂) > 2:1.

Например. Смешали 8 моль гидроксида натрия и 3 моль углекислого газа.

Соотношение n(NaOH):n(CO₂) = 8:3 > 2:1

Количество вещества щелочи более чем в два раза больше, чем количество вещества углекислого газа. Тогда протекает реакция 1:

2NaOH_(изб.) + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

Гидроксид натрия в избытке, расчет ведем по недостатку, углекислому газу. В реакцию вступит 3 моль углекислого газа, и 6 моль гидроксида натрия:

n_{прореаг.}(NaOH) = 2n(CO₂) = 6 моль

При этом образуются карбонат натрия и вода:

n(Na₂CO₃) = n(СO₂) = 3 моль

При этом остается гидроксид натрия:

n_ост.(NaOH) = 8 — 6 = 2 моль

Таким образом, после полного протекания реакции в системе присутствуют:

n(Na₂CO₃) = n(H₂O) = 3 моль, n(NaOH) = 2 моль

Ситуация 2. Эквимолярное соотношение гидроксида натрия и углекислого газа n(NaOH):n(CO₂) = 2:1

Например. Смешали 6 моль гидроксида натрия и 3 моль углекислого газа.

Соотношение n(NaOH):n(CO₂) = 2:1

Количество вещества щелочи ровно в два раза больше, чем количество вещества углекислого газа. Тогда протекает реакция 1:

2NaOH_(изб.) + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

При эквимолярном соотношении реагентов оба реагента вступают в реакцию полностью. То есть ни один из реагентов ни в избытке, ни в недостатке. При этом образуются карбонат натрия и вода:

n(Na₂CO₃) = n(H₂O) = n(СO₂) = 1/2n(NaOH) = 3 моль

Таким образом, после полного протекания реакции в системе присутствуют:

n(Na₂CO₃) = n(H₂O) = 3 моль

Ситуация 3. Избыток углекислого газа n(NaOH):n(CO₂) > 1:1.

Например. Смешали 3 моль гидроксида натрия и 4 моль углекислого газа.

Соотношение n(NaOH):n(CO₂) = 3:4 > 1:1

Количество вещества углекислого газа больше, чем количество вещества щелочи. Тогда протекает реакция 2:

NaOH + CO_2(изб.) = NaHCO₃ 

Углекислый газ в избытке, расчет ведем по недостатку, по гидроксиду натрия. В реакцию вступит 3 моль гидроксида натрия, и 3 моль углекислого газа:

n_{прореаг.}(СО₂) = n(NaOH) = 3 моль

При этом образуется гидрокарбонат натрия:

n(NaHCO₃) = n(NaOH) = 3 моль

При этом остается углекислый газ:

n_ост.(СО₂) = 4 — 3 = 1 моль

Таким образом, после полного протекания реакции в системе присутствуют:

n(NaHCO₃) = 3 моль, n(СO₂) = 1 моль

Ситуация 4. Эквимолярное соотношение гидроксида натрия и углекислого газа n(NaOH):n(CO₂) = 1:1

Например. Смешали 3 моль гидроксида натрия и 3 моль углекислого газа.

Соотношение n(NaOH):n(CO₂) = 1:1

Количество вещества щелочи равно количеству вещества углекислого газа. Тогда протекает реакция 2:

NaOH + CO_2(изб.)= NaHCO₃

При эквимолярном соотношении реагентов оба реагента вступают в реакцию полностью. То есть ни один из реагентов ни в избытке, ни в недостатке. При этом образуется гидрокарбонат натрия:

n(NaHCO₃) = n(СO₂) = (NaOH) = 3 моль

Таким образом, после полного протекания реакции в системе присутствует:

n(NaHCO₃) =  3 моль

Ситуации 1-4 — довольно стандартные. И, по сути, отличаются от обычных расчетных задач на избыток-недостаток только тем, что нужно определить, какая именно из двух реакций протекает. Ситуация 5 принципиально отличается.

Ситуация 5. Соотношение 1:1 < n(NaOH):n(CO₂) < 2:1.

Например. Смешали 4 моль гидроксида натрия и 3 моль углекислого газа.

Соотношение n(NaOH):n(CO₂) = 4:3, 1:1 < 4:3 < 2:1.

В такой ситуации образуются и карбонат натрия, и гидрокарбонат.

Решить такую задачу можно двумя способами — расчет через последовательно протекающие реакции и расчет через параллельно идущие реакции.

Метод последовательных реакций:

Пусть протекает реакция 1:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

Углекислый газ в избытке, расчет ведем по недостатку, по гидроксиду натрия. В реакцию вступит 4 моль гидроксида натрия, и 2 моль углекислого газа:

n_{прореаг.}(СО₂) = 1/2n(NaOH) = 2 моль

При этом образуются карбонат натрия и вода:

n(Na₂CO₃) = 1/2n(NaOH) = 2 моль

Остается углекислый газ:

n_ост.(СО₂) = 3 — 2 = 1 моль

Таким образом, после полного протекания реакции (1) в системе присутствуют:

n(Na₂CO₃) = n(H₂O) = 2 моль, n(СO₂) = 1 моль

Однако, оставшиеся вещества вступают в реакцию с образованием кислой соли:

Na₂CO₃ + H₂O + СО₂ = 2NaHCO₃

При этом углекислый газ в недостатке, карбонат натрия в избытке. В реакцию вступают карбонат натрия:

n_{прореаг.}(Na₂СО₃) = n(CO₂) = 1 моль

Образуется гидрокарбонат натрия:

n(NaHCO₃) = 2n(CO₂) = 2 моль,

Остается карбонат натрия:

n_ост.(Na₂СО₃) = 2 — 1 = 1 моль

Таким образом, после полного протекания последней реакции  в системе присутствуют:

n(Na₂CO₃) = 1 моль, n(NaHСO₃) = 2 моль

Метод параллельно идущих реакций:

Пусть одновременно протекают реакции (1) и (2):

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O    (1)

NaOH + CO₂ = NaНCO₃      (2)

Пусть в первую реакцию вступает х моль СО₂, во вторую реакцию у моль СО₂.

Тогда в первую реакцию вступают 2х моль гидроксида натрия, во вторую реакцию у моль гидроксида натрия.

Получаем систему уравнений:

2х + y = 4

x + y = 3

Отсюда: x = 1 моль, у = 2 моль

n(Na₂CO₃) = 1/2n₁(NaOH) = n₁(CO₂) = 1 моль

n(NaHCO₃) = n₂(NaOH) = n₂(CO₂) = 2 моль

Как видно, ответ не зависит от выбранного способа решения.

Примеры задач на кислые и средние соли из ЕГЭ по химии.

1. Через 228 г 3%-ного раствора гидроксида бария пропустили 1,21 л углекислого газа (н.у.), при этом углекислый газ поглотился полностью. Выпавший осадок отделили, а к оставшемуся раствору добавили 49 г 5%-ного раствора серной кислоты. Найдите массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.

2. Газ, образовавшийся при гидролизе 36,4 г фосфида кальция, сожгли. К образовавшемуся при этом продукту последовательно добавили 100 мл воды и 50 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 25% и плотностью 1,28 г/см³. Определите состав образовавшейся соли и её массовую долю в растворе.

3. При растворении 9,4 г оксида калия в воде получили раствор с массовой долей вещества 20%. К этому раствору добавили 98 г 20%-ного раствора серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

4. При растворении 30,6 г оксида бария в воде получили раствор с массовой долей вещества 5%. К этому раствору добавили 98 г 40%-ного раствора ортофосфорной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

5. Газ, выделившийся при гидролизе 21 г нитрида лития, поглотили 545 мл 10%-ного раствора серной кислоты (плотностью 1,08 г/мл). Определите массовую долю соли в полученном растворе.

6. При растворении пероксида лития Li₂O₂ в тёплой воде выделяется кислород. Определите массовую долю гидроксида лития в растворе, полученном растворением 2,3 г пероксида лития в 62 г воды. Какой максимальный объём углекислого газа (н.у.) может быть поглощён получившейся щёлочью?

7. В 880 г 4%-ной серной кислоты растворили 16 г оксида серы(VI). К полученному раствору добавили 11,2 г гидроксида калия. Определите массу образовавшейся соли.

8. Серу массой 6,4 г сожгли в избытке кислорода. Полученный газ пропустили через 138 мл 8%-ного раствора гидроксида натрия (плотностью 1,087 г/мл). Определите массовые доли солей в полученном растворе.

9. Фосфор массой 1,55 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся при этом вещество растворили в воде и полученный раствор прокипятили. К полученному раствору добавили 3,7 л 0,1%-ного раствора гидроксида кальция (плотностью 1 г/мл). Определите массу образовавшейся соли.

10. Технический сульфат аммония массой 2,04 г, содержащий 3% примесей, нагревают с твёрдым гидроксидом натрия массой 1,6 г. Выделившийся в результате газ поглотили 29,4 г раствора с массовой долей фосфорной кислоты 10%. Вычислите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

11. В 250 мл воды растворили 13,8 г натрия, затем добавили 50 г 59%-ного раствора ортофосфорной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

12. Оксид фосфора(V) массой 2,84 г растворили в 120 г раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей 9% и полученный раствор прокипятили. К полученному раствору добавили 30 г 20%-ного раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.

13. При растворении пероксида лития Li₂O₂ в тёплой воде образуется гидроксид лития и выделяется газ. Раствором, полученным при действии 2,3 г пероксида лития на 62 г воды, поглотили 2,24 л (н.у.) углекислого газа. Вычислите массовую долю соли в полученном растворе.

14. Газ, выделившийся при гидролизе 16 г карбида кальция, сожгли. Газообразный продукт сгорания пропустили через 200 г 7%-ного раствора гидроксида калия. Найдите массу образовавшейся соли.

15. 19,6 г оксида углерода(II) сожгли. Продукт сгорания полностью поглотили 420 г 10,5%-ного раствора гидроксида натрия. Найдите массовую долю веществ в полученном растворе.

16. Образец натрия массой 0,92 г растворили в воде. Какую массу 10%‑ного раствора ортофосфорной кислоты нужно добавить к образовавшемуся раствору для получения гидроортофосфата натрия?

17. Смешали 120 г 4,1%-ного раствора ортофосфорной кислоты и 28 г 10%-ного раствора гидроксида калия. Найдите массу образовавшейся соли.

18. Углекислый газ объёмом 560 мл (н.у.) полностью поглотили 1000 г раствора гидроксида кальция с массовой долей 0,15%. Найдите массу образовавшегося осадка и массовую долю соли в растворе.

19. В избытке кислорода сожгли 8 г серы. Полученный газ пропустили через 200 г 8%-ного раствора гидроксида натрия. Определите массовые доли солей в полученном растворе.

Выделить растворённое вещество из раствора можно путём выпаривания воды. В некоторых случаях образуются гидраты в кристаллическом виде или кристаллогидраты. Они содержат молекулы воды, которые называются кристаллизационной водой.

Общее описание

Кристаллогидраты образуются благодаря взаимодействию катионов кристаллической решётки вещества с молекулами воды. Это возможно, если связь между катионами и анионами кристалла более слабая.

К кристаллогидратам в первую очередь относятся соли. Типичными кристаллогидратами являются природные минералы – гипс, карналлит, алебастр, бура. Также кристаллогидраты образуют кислоты и основания.

Рис. 1. Кристаллогидраты.

Название вещества зависит от количества молекул воды. Для этого используют приставки, обозначающие число:

• 1 – моно;
• 2 – ди;
• 3 – три;
• 4 – тетра;
• 5 – пента;
• 6 – гекса;
• 7 – гепта;
• 8 – окта;
• 9 – нона;
• 10 – дека.

Рис. 2. Строение молекулы кристаллогидрата.

Например, кристаллогидрат FeSO4, содержащий одну молекулу воды, называется моногидрат сульфата железа (II). Если в кристаллогидрате семь молекул воды, он называется гептагидрат сульфата железа (II).

Вода из кристаллогидрата в большинстве случаев удаляется ступенчато. Например, при нагревании медного купороса, он переходит в тригидрат, затем в моногидрат. При нагревании до 250°С медный купорос полностью обезвоживается до сульфата меди (II).

Формула кристаллогидрата состоит из двух частей. Сначала записывается формула вещества. Через точку (знак умножения) указывается количество молекул воды. Например, ZnSO4 ∙ 7H2O, CuSO4 ∙ H2O, Na2CO3·10H2O, H2SO4 · H2O.

Рис. 3. Пентагидрат сульфата меди (II) и сульфат меди (II).

Расчёт массы вещества

При прокаливании кристаллогидраты разлагаются на сухое вещество и воду. Чтобы вычислить массовую долю вещества используется следующая формула:

ω(сух. в-ва) = m(сух. в-ва) / m(кр-та).

Для расчёта массовой доли воды применяется схожая формула:

ω(H2O) = m(H2O) / m(кр-та).

Рассмотрим решение задачи с применением формулы.

Необходимо вычислить массовую долю кристаллизационной воды в тригидрате нитрата меди (II) (Cu(NO3)2 ∙ 3H2O).

Решение:

Сначала запишем молярные массы воды и нитрата меди (II):

• M (Cu(NO3)2) = 187,5 г/моль;
• M (H2O) = 18 г/моль.

В 1 моле кристаллогидрата содержится 1 моль нитрата меди (II) и 3 моль воды, поэтому получаем по формуле m = n ∙ M массу воды и массу соли в кристаллогидрате:

• m (H2O) = 3 ∙ 18 = 54 г;
• m (Cu(NO3)2) = 1 ∙ 187,5 = 187,5 г.

Высчитаем общую массу вещества:

m (Cu(NO3)2 ∙ 3H2O) = 187,5 + 54 = 241,5 г.

Остаётся вычислить массовую долю воды:

ω(H2O) = m(H2O) / m(кр-та) = 54 / 241,5 = 0,22 или 22 %.

Ответ: массовая доля воды в тригидрате нитрата меди (II) 22 %.

Некоторые вещества невозможно обезводить без разложения. Например, соединение BeC2O4·H2O устойчиво только в форме кристаллогидрата.

Что мы узнали?

Кристаллогидратами называются вещества, содержащие молекулы воды за счёт их притяжения катионами кристаллической решётки. В формуле кристаллогидратов, а также в названии вещества указывается количество воды. Например, CuSO4 ∙ H2O – моногидрат сульфата меди (II). Если известны массы воды и сухого вещества, можно вычислить их массовую долю.