Решение задач по химии для школы

Ниже представлено решение задач в виде, удобном для переписывания в школьную тетрадь. Задача 1 Дано: \(V(C_3H_8) = 1\) л \(M_{возд} \approx 29\) г/моль \(V_m = 22,4\) л/моль Найти: \(D_{возд}(C_3H_8) - ?\) \(m(1 \text{ л}) - ?\) Решение: 1. Молярная масса пропана \(C_3H_8\): \[M(C_3H_8) = 3 \cdot 12 + 8 \cdot 1 = 44 \text{ г/моль}\] 2. Относительная плотность по воздуху: \[D_{возд} = \frac{M(C_3H_8)}{M_{возд}} = \frac{44}{29} \approx 1,52\] Пропан тяжелее воздуха в 1,52 раза. 3. Масса 1 л пропана при н.у.: \[m = \frac{V \cdot M}{V_m} = \frac{1 \cdot 44}{22,4} \approx 1,96 \text{ г}\] Ответ: тяжелее в 1,52 раза; масса 1,96 г. Задача 2 Дано: а) \(V(C_2H_6) = 5 \text{ м}^3\) б) \(m(C_2H_6) = 5 \text{ кг}\) Найти: \(V(CO_2) - ?\) Решение: Уравнение реакции горения этана: \[2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O\] а) По закону объемных отношений: \[V(CO_2) = 2 \cdot V(C_2H_6) = 2 \cdot 5 = 10 \text{ м}^3\] б) Находим количество вещества этана: \[M(C_2H_6) = 30 \text{ г/моль}\] \[n(C_2H_6) = \frac{m}{M} = \frac{5000 \text{ г}}{30 \text{ г/моль}} \approx 166,67 \text{ моль}\] По уравнению \(n(CO_2) = 2 \cdot n(C_2H_6) = 333,34 \text{ моль}\). \[V(CO_2) = n \cdot V_m = 333,34 \cdot 22,4 \approx 7466,8 \text{ л} \approx 7,47 \text{ м}^3\] Ответ: а) 10 м\(^3\); б) 7,47 м\(^3\). Задача 3 Дано: \(V(C_4H_{10}) = 67,2 \text{ м}^3\) \(\phi(O_2) \text{ в воздухе} = 21\%\) (или 0,21) Найти: \(V(O_2) - ?\), \(V_{возд} - ?\) Решение: Уравнение реакции: \[2C_4H_{10} + 13O_2 \rightarrow 8CO_2 + 10H_2O\] 1. Находим объем кислорода: \[V(O_2) = \frac{13}{2} \cdot V(C_4H_{10}) = 6,5 \cdot 67,2 = 436,8 \text{ м}^3\] 2. Находим объем воздуха: \[V_{возд} = \frac{V(O_2)}{0,21} = \frac{436,8}{0,21} = 2080 \text{ м}^3\] Ответ: \(V(O_2) = 436,8 \text{ м}^3\); \(V_{возд} = 2080 \text{ м}^3\). Задача 4 Дано: \(m(CH_3Cl) = 202 \text{ г}\) Найти: \(V(Cl_2) - ?\), \(m(Cl_2) - ?\) Решение: Уравнение реакции хлорирования метана: \[CH_4 + Cl_2 \rightarrow CH_3Cl + HCl\] 1. Молярные массы: \(M(CH_3Cl) = 12 + 3 + 35,5 = 50,5 \text{ г/моль}\) \(M(Cl_2) = 71 \text{ г/моль}\) 2. Количество вещества хлорметана: \[n(CH_3Cl) = \frac{202}{50,5} = 4 \text{ моль}\] 3. По уравнению \(n(Cl_2) = n(CH_3Cl) = 4 \text{ моль}\). 4. Масса и объем хлора: \[m(Cl_2) = 4 \cdot 71 = 284 \text{ г}\] \[V(Cl_2) = 4 \cdot 22,4 = 89,6 \text{ л}\] Ответ: 89,6 л; 284 г. Задача 5 Дано: \(V_{смеси} = 50 \text{ м}^3\) \(\phi(CH_4) = 90\%\) \(\phi(C_2H_6) = 5\%\) \(CO_2, N_2\) — не горят. Найти: \(V_{возд} - ?\) Решение: 1. Объемы горючих газов: \(V(CH_4) = 50 \cdot 0,9 = 45 \text{ м}^3\) \(V(C_2H_6) = 50 \cdot 0,05 = 2,5 \text{ м}^3\) 2. Реакции и расход кислорода: 1) \(CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O\) \(V_1(O_2) = 2 \cdot V(CH_4) = 2 \cdot 45 = 90 \text{ м}^3\) 2) \(2C_2H_6 + 7O_2 \rightarrow 4CO_2 + 6H_2O\) \(V_2(O_2) = 3,5 \cdot V(C_2H_6) = 3,5 \cdot 2,5 = 8,75 \text{ м}^3\) 3. Общий объем кислорода: \[V_{общ}(O_2) = 90 + 8,75 = 98,75 \text{ м}^3\] 4. Объем воздуха (при \(\phi(O_2) = 21\%\)): \[V_{возд} = \frac{98,75}{0,21} \approx 470,24 \text{ м}^3\] Ответ: 470,24 м\(^3\).