Расчеты по уравнениям химических реакций
1. Уравнение: \( \text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO} \)
Рассчитайте массу оксида кальция, образующегося при сгорании 8 г кальция.
Дано:
\( m(\text{Ca}) = 8 \text{ г} \)
Найти:
\( m(\text{CaO}) - ? \)
Решение:
1. Запишем и уравняем химическое уравнение реакции:
\[ 2\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CaO} \]2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете:
\( M(\text{Ca}) = 40 \text{ г/моль} \)
\( M(\text{CaO}) = M(\text{Ca}) + M(\text{O}) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль} \)
3. Найдем количество вещества кальция:
\[ n(\text{Ca}) = \frac{m(\text{Ca})}{M(\text{Ca})} = \frac{8 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль} \]4. По уравнению реакции видно, что 2 моль кальция образуют 2 моль оксида кальция. Значит, количество вещества оксида кальция равно количеству вещества кальция:
\[ n(\text{CaO}) = n(\text{Ca}) = 0,2 \text{ моль} \]5. Рассчитаем массу оксида кальция:
\[ m(\text{CaO}) = n(\text{CaO}) \cdot M(\text{CaO}) = 0,2 \text{ моль} \cdot 56 \text{ г/моль} = 11,2 \text{ г} \]Ответ: Масса оксида кальция, образующегося при сгорании 8 г кальция, составляет 11,2 г.
2. Уравнение: \( \text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} \)
Найдите массу меди, образующейся при восстановлении 16 г оксида меди(II) водородом.
Дано:
\( m(\text{CuO}) = 16 \text{ г} \)
Найти:
\( m(\text{Cu}) - ? \)
Решение:
1. Уравнение реакции уже уравнено:
\[ \text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} \]2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете:
\( M(\text{CuO}) = M(\text{Cu}) + M(\text{O}) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль} \)
\( M(\text{Cu}) = 64 \text{ г/моль} \)
3. Найдем количество вещества оксида меди(II):
\[ n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{16 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль} \]4. По уравнению реакции видно, что 1 моль оксида меди(II) образует 1 моль меди. Значит, количество вещества меди равно количеству вещества оксида меди(II):
\[ n(\text{Cu}) = n(\text{CuO}) = 0,2 \text{ моль} \]5. Рассчитаем массу меди:
\[ m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0,2 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 12,8 \text{ г} \]Ответ: Масса меди, образующейся при восстановлении 16 г оксида меди(II), составляет 12,8 г.
3. Уравнение: \( \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \)
Вычислите массу хлорида натрия, образующегося при нейтрализации 4 г гидроксида натрия.
Дано:
\( m(\text{NaOH}) = 4 \text{ г} \)
Найти:
\( m(\text{NaCl}) - ? \)
Решение:
1. Уравнение реакции уже уравнено:
\[ \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \]2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете:
\( M(\text{NaOH}) = M(\text{Na}) + M(\text{O}) + M(\text{H}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} \)
\( M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль} \)
3. Найдем количество вещества гидроксида натрия:
\[ n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{4 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль} \]4. По уравнению реакции видно, что 1 моль гидроксида натрия образует 1 моль хлорида натрия. Значит, количество вещества хлорида натрия равно количеству вещества гидроксида натрия:
\[ n(\text{NaCl}) = n(\text{NaOH}) = 0,1 \text{ моль} \]5. Рассчитаем массу хлорида натрия:
\[ m(\text{NaCl}) = n(\text{NaCl}) \cdot M(\text{NaCl}) = 0,1 \text{ моль} \cdot 58,5 \text{ г/моль} = 5,85 \text{ г} \]Ответ: Масса хлорида натрия, образующегося при нейтрализации 4 г гидроксида натрия, составляет 5,85 г.
4. Уравнение: \( \text{AgNO}_3 + \text{NaCl} \rightarrow \text{AgCl} + \text{NaNO}_3 \)
Найдите массу хлорида серебра, образующегося при взаимодействии 17 г нитрата серебра.
Дано:
\( m(\text{AgNO}_3) = 17 \text{ г} \)
Найти:
\( m(\text{AgCl}) - ? \)
Решение:
1. Уравнение реакции уже уравнено:
\[ \text{AgNO}_3 + \text{NaCl} \rightarrow \text{AgCl} + \text{NaNO}_3 \]2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете:
\( M(\text{AgNO}_3) = M(\text{Ag}) + M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 108 + 14 + 48 = 170 \text{ г/моль} \)
\( M(\text{AgCl}) = M(\text{Ag}) + M(\text{Cl}) = 108 + 35,5 = 143,5 \text{ г/моль} \)
3. Найдем количество вещества нитрата серебра:
\[ n(\text{AgNO}_3) = \frac{m(\text{AgNO}_3)}{M(\text{AgNO}_3)} = \frac{17 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль} \]4. По уравнению реакции видно, что 1 моль нитрата серебра образует 1 моль хлорида серебра. Значит, количество вещества хлорида серебра равно количеству вещества нитрата серебра:
\[ n(\text{AgCl}) = n(\text{AgNO}_3) = 0,1 \text{ моль} \]5. Рассчитаем массу хлорида серебра:
\[ m(\text{AgCl}) = n(\text{AgCl}) \cdot M(\text{AgCl}) = 0,1 \text{ моль} \cdot 143,5 \text{ г/моль} = 14,35 \text{ г} \]Ответ: Масса хлорида серебра, образующегося при взаимодействии 17 г нитрата серебра, составляет 14,35 г.
5. Уравнение: \( \text{KClO}_3 \rightarrow \text{KCl} + \text{O}_2 \)
Рассчитайте объем кислорода (н.у.), выделяющегося при разложении 12,25 г хлората калия.
Дано:
\( m(\text{KClO}_3) = 12,25 \text{ г} \)
Найти:
\( V(\text{O}_2) - ? \)
Решение:
1. Запишем и уравняем химическое уравнение реакции:
\[ 2\text{KClO}_3 \rightarrow 2\text{KCl} + 3\text{O}_2 \]2. Найдем молярную массу хлората калия:
\( M(\text{KClO}_3) = M(\text{K}) + M(\text{Cl}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 39 + 35,5 + 3 \cdot 16 = 39 + 35,5 + 48 = 122,5 \text{ г/моль} \)
3. Найдем количество вещества хлората калия:
\[ n(\text{KClO}_3) = \frac{m(\text{KClO}_3)}{M(\text{KClO}_3)} = \frac{12,25 \text{ г}}{122,5 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль} \]4. По уравнению реакции видно, что 2 моль хлората калия образуют 3 моль кислорода. Составим пропорцию для нахождения количества вещества кислорода:
\[ \frac{n(\text{KClO}_3)}{2} = \frac{n(\text{O}_2)}{3} \] \[ n(\text{O}_2) = \frac{3 \cdot n(\text{KClO}_3)}{2} = \frac{3 \cdot 0,1 \text{ моль}}{2} = \frac{0,3 \text{ моль}}{2} = 0,15 \text{ моль} \]5. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем любого газа при н.у. равен 22,4 л/моль:
\[ V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 0,15 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,36 \text{ л} \]Ответ: Объем кислорода, выделяющегося при разложении 12,25 г хлората калия, составляет 3,36 л.