Расчеты по уравнениям химических реакций
Задача 1
Уравнение: \( \text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CaO} \) Рассчитайте массу оксида кальция, образующегося при сгорании 8 г кальция.
Дано: Масса кальция \( m(\text{Ca}) = 8 \text{ г} \) Найти: Массу оксида кальция \( m(\text{CaO}) \)
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: Молярная масса кальция \( M(\text{Ca}) = 40 \text{ г/моль} \) Молярная масса оксида кальция \( M(\text{CaO}) = M(\text{Ca}) + M(\text{O}) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль} \) 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.
Задача 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: Масса оксида меди(II) \( m(\text{CuO}) = 16 \text{ г} \) Найти: Массу меди \( m(\text{Cu}) \)
Решение: 1. Запишем и уравняем химическое уравнение реакции. Уравнение уже уравнено: \( \text{CuO} + \text{H}_2 \rightarrow \text{Cu} + \text{H}_2\text{O} \) 2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете: Молярная масса оксида меди(II) \( M(\text{CuO}) = M(\text{Cu}) + M(\text{O}) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль} \) Молярная масса меди \( M(\text{Cu}) = 64 \text{ г/моль} \) 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.
Задача 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: Масса гидроксида натрия \( m(\text{NaOH}) = 4 \text{ г} \) Найти: Массу хлорида натрия \( m(\text{NaCl}) \)
Решение: 1. Запишем и уравняем химическое уравнение реакции. Уравнение уже уравнено: \( \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \) 2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете: Молярная масса гидроксида натрия \( M(\text{NaOH}) = M(\text{Na}) + M(\text{O}) + M(\text{H}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль} \) Молярная масса хлорида натрия \( M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 + 35,5 = 58,5 \text{ г/моль} \) 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.
Задача 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: Масса нитрата серебра \( m(\text{AgNO}_3) = 17 \text{ г} \) Найти: Массу хлорида серебра \( m(\text{AgCl}) \)
Решение: 1. Запишем и уравняем химическое уравнение реакции. Уравнение уже уравнено: \( \text{AgNO}_3 + \text{NaCl} \rightarrow \text{AgCl} + \text{NaNO}_3 \) 2. Найдем молярные массы веществ, участвующих в расчете: Молярная масса нитрата серебра \( M(\text{AgNO}_3) = M(\text{Ag}) + M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 108 + 14 + 48 = 170 \text{ г/моль} \) Молярная масса хлорида серебра \( M(\text{AgCl}) = M(\text{Ag}) + M(\text{Cl}) = 108 + 35,5 = 143,5 \text{ г/моль} \) 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.
Задача 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: Масса хлората калия \( m(\text{KClO}_3) = 12,25 \text{ г} \) Найти: Объем кислорода \( V(\text{O}_2) \) (н.у.)
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: Молярная масса 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.