Rješavanje tipičnih zadataka iz kemije. Kako riješiti probleme iz kemije, gotova rješenja
Metode rješavanja problema u kemiji
Prilikom rješavanja problema morate se voditi nekoliko jednostavnih pravila:
- Pažljivo pročitajte uvjete zadatka;
- Zapišite što je dano;
- Pretvorite jedinice ako je potrebno fizikalne veličine u SI jedinice (dopuštene su neke nesustavne jedinice, kao što su litre);
- Zapišite, ako je potrebno, jednadžbu reakcije i rasporedite koeficijente;
- Riješite problem koristeći pojam količine tvari, a ne metodu crtanja proporcija;
- Zapiši odgovor.
Da biste se uspješno pripremili za kemiju, trebate pažljivo razmotriti rješenja zadataka iz teksta, a dovoljan broj njih i sami riješiti. U procesu rješavanja zadataka učvršćuju se osnovne teorijske postavke kolegija kemije. Zadatke je potrebno rješavati kroz cijelo vrijeme učenja kemije i pripreme za ispit.
Zadatke možete koristiti na ovoj stranici ili možete preuzeti dobru zbirku zadataka i vježbi s rješenjima standardnih i kompliciranih zadataka (M. I. Lebedeva, I. A. Ankudimova): download.
Mol, molarna masa
Molarna masa je omjer mase tvari i količine tvari, tj.
M(x) = m(x)/ν(x), (1)
gdje je M(x) molarna masa tvari X, m(x) je masa tvari X, ν(x) je količina tvari X. SI jedinica molarne mase je kg/mol, ali jedinica g /mol obično se koristi. Jedinica mase – g, kg. SI jedinica za količinu tvari je mol.
Bilo koje problem iz kemije riješen kroz količinu tvari. Morate zapamtiti osnovnu formulu:
ν(x) = m(x)/ M(x) = V(x)/V m = N/NA, (2)
gdje je V(x) volumen tvari X(l), V m je molarni volumen plina (l/mol), N je broj čestica, N A je Avogadrova konstanta.
1. Odredi masu natrijev jodid NaI količina tvari 0.6 mol.
S obzirom: ν(NaI)= 0,6 mol.
Pronaći: m(NaI) =?
Riješenje. Molarna masa natrijevog jodida je:
M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 g/mol
Odredite masu NaI:
m(NaI) = ν(NaI) M(NaI) = 0,6 150 = 90 g.
2. Odredite količinu tvari atomski bor sadržan u natrijevom tetraboratu Na 2 B 4 O 7 mase 40,4 g.
S obzirom: m(Na2B4O7) = 40,4 g.
Pronaći: ν(B)=?
Riješenje. Molarna masa natrijeva tetraborata je 202 g/mol. Odredite količinu tvari Na 2 B 4 O 7:
ν(Na 2 B 4 O 7) = m (Na 2 B 4 O 7)/ M (Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 mol.
Podsjetimo se da 1 mol molekule natrijeva tetraborata sadrži 2 mola atoma natrija, 4 mola atoma bora i 7 mola atoma kisika (vidi formulu natrijeva tetraborata). Tada je količina atomske tvari bora jednaka: ν(B) = 4 ν (Na 2 B 4 O 7) = 4 0,2 = 0,8 mol.
Izračuni pomoću kemijskih formula. Maseni udio.
Maseni udio tvari je omjer mase određene tvari u sustavu i mase cijelog sustava, tj. ω(X) =m(X)/m, gdje je ω(X) maseni udio tvari X, m(X) masa tvari X, m masa cijelog sustava. Maseni udio je bezdimenzijska veličina. Izražava se kao razlomak jedinice ili kao postotak. Na primjer, maseni udio atomskog kisika je 0,42, odnosno 42%, tj. ω(O)=0,42. Maseni udio atomskog klora u natrijevom kloridu je 0,607, odnosno 60,7%, t j . ω(Cl)=0,607.
3. Odredite maseni udio kristalizacijska voda u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.
Riješenje: Molarna masa BaCl 2 2H 2 O je:
M(BaCl 2 2H 2 O) = 137+ 2 35,5 + 2 18 = 244 g/mol
Iz formule BaCl 2 2H 2 O proizlazi da 1 mol barijevog klorida dihidrata sadrži 2 mol H 2 O. Iz ovoga možemo odrediti masu vode sadržanu u BaCl 2 2H 2 O:
m(H20) = 2 18 = 36 g.
Maseni udio kristalizacijske vode nalazimo u barijevom kloridu dihidratu BaCl 2 2H 2 O.
ω(H2O) = m(H20)/ m(BaCl22H20) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%.
4. Iz uzorka stijena mase 25 g, koja sadrži mineral argentit Ag 2 S, izolirano je srebro mase 5,4 g. Odredite maseni udio argentita u uzorku.
S obzirom m(Ag) = 5,4 g; m = 25 g.
Pronaći: ω(Ag 2 S) =?
Riješenje: određujemo količinu srebrne supstance koja se nalazi u argentitu: ν(Ag) =m(Ag)/M(Ag) = 5,4/108 = 0,05 mol.
Iz formule Ag 2 S proizlazi da je količina tvari argentita upola manja od količine tvari srebra. Odredite količinu tvari argentita:
ν(Ag 2 S)= 0,5 ν(Ag) = 0,5 0,05 = 0,025 mol
Izračunavamo masu argentita:
m(Ag 2 S) = ν(Ag 2 S) M(Ag 2 S) = 0,025 248 = 6,2 g.
Sada odredimo maseni udio argentita u uzorku stijene mase 25 g.
ω(Ag 2 S) = m(Ag 2 S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%.
Izvođenje spojenih formula
5. Odredite najjednostavniju formulu spoja kalija s manganom i kisikom, ako su maseni udjeli elemenata u ovoj tvari 24,7, 34,8 odnosno 40,5%.
S obzirom: ω(K) = 24,7%; ω(Mn) = 34,8%; ω(O) = 40,5%.
Pronaći: formula spoja.
Riješenje: za izračune odabiremo masu spoja jednaku 100 g, tj. m=100 g Mase kalija, mangana i kisika bit će:
m (K) = m ω (K); m (K) = 100 0,247 = 24,7 g;
m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) = 100 0,348 = 34,8 g;
m (O) = m ω (O); m(O) = 100 0,405 = 40,5 g.
Određujemo količine atomskih tvari kalija, mangana i kisika:
ν(K)= m(K)/ M(K) = 24,7/39= 0,63 mol
ν(Mn)= m(Mn)/ M(Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 mol
ν(O)= m(O)/ M(O) = 40,5/16 = 2,5 mol
Nalazimo omjer količina tvari:
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5.
Dijeljenjem desne strane jednakosti s manjim brojem (0,63) dobivamo:
ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 1:1:4.
Stoga, najjednostavnija formula KMnO 4 spojevi.
6. Izgaranjem 1,3 g tvari nastalo je 4,4 g ugljičnog monoksida (IV) i 0,9 g vode. Pronađite molekulsku formulu tvar ako je njezina gustoća vodika 39.
S obzirom m(in-va) = 1,3 g; m(C02)=4,4 g; m(H20) = 0,9 g; D H2 =39.
Pronaći: formula tvari.
Riješenje: Pretpostavimo da tvar koju tražimo sadrži ugljik, vodik i kisik, jer pri njegovom izgaranju nastali su CO 2 i H 2 O. Tada je potrebno pronaći količine tvari CO 2 i H 2 O da bi se odredile količine atomskih tvari ugljika, vodika i kisika.
ν(CO2) = m(CO2)/ M(CO2) = 4,4/44 = 0,1 mol;
ν(H2O) = m(H2O)/ M(H2O) = 0,9/18 = 0,05 mol.
Određujemo količine atomskih tvari ugljika i vodika:
ν(C)= ν(CO 2); ν(C)=0,1 mol;
ν(H)= 2 ν(H2O); ν(H) = 2 0,05 = 0,1 mol.
Stoga će mase ugljika i vodika biti jednake:
m(C) = ν(C) M(C) = 0,1 12 = 1,2 g;
m(N) = ν(N) M(N) = 0,1 1 =0,1 g.
Određujemo kvalitativni sastav tvari:
m(in-va) = m(C) + m(H) = 1,2 + 0,1 = 1,3 g.
Prema tome, tvar se sastoji samo od ugljika i vodika (vidi postavku problema). Odredimo sada njegovu molekularnu težinu na temelju zadanog uvjeta zadaci vodikova gustoća tvari.
M(v-va) = 2 D H2 = 2 39 = 78 g/mol.
ν(S) : ν(N) = 0,1 : 0,1
Podijelimo li desnu stranu jednakosti s brojem 0,1, dobivamo:
ν(S) : ν(N) = 1 : 1
Uzmimo broj atoma ugljika (ili vodika) kao "x", a zatim, množenjem "x" s atomskim masama ugljika i vodika i izjednačavanjem tog zbroja s molekulskom masom tvari, rješavamo jednadžbu:
12x + x = 78. Stoga je x = 6. Prema tome, formula tvari je C 6 H 6 - benzen.
Molarni volumen plinova. Zakoni idealnih plinova. Volumni udio.
Molarni volumen plina jednaka omjeru volumena plina na količinu tvari tog plina, tj.
V m = V(X)/ ν(x),
gdje je V m molarni volumen plina - konstantna vrijednost za bilo koji plin pod danim uvjetima; V(X) – volumen plina X; ν(x) – količina plinovite tvari X. Molarni volumen plinova u normalnim uvjetima ( normalan pritisak pH = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa i temperatura Tn = 273,15 K ≈ 273 K) je V m = 22,4 l/mol.
U proračunima koji uključuju plinove često je potrebno prijeći s ovih uvjeta na normalne ili obrnuto. U ovom slučaju, prikladno je koristiti formulu koja proizlazi iz Boyle-Mariotteovog i Gay-Lussacovog zakona kombiniranog plina:
──── = ─── (3)
Gdje je p tlak; V – volumen; T - temperatura u Kelvinovoj skali; indeks "n" označava normalne uvjete.
Sastav plinskih smjesa često se izražava volumnim udjelom - omjerom volumena određene komponente prema ukupnom volumenu sustava, tj.
gdje je φ(X) volumni udio komponente X; V(X) – volumen komponente X; V je volumen sustava. Volumni udio je bezdimenzijska veličina; izražava se u dijelovima jedinice ili u postocima.
7. Koji volumenće uzeti pri temperaturi 20 o C i tlaku 250 kPa amonijak mase 51 g?
S obzirom m(NH3) = 51 g; p=250 kPa; t=20 o C.
Pronaći: V(NH3) =?
Riješenje: odredite količinu tvari amonijaka:
ν(NH3) = m(NH3)/ M(NH3) = 51/17 = 3 mol.
Volumen amonijaka u normalnim uvjetima je:
V(NH3) = Vm ν(NH3) = 22,43 = 67,2 l.
Koristeći formulu (3), reduciramo volumen amonijaka na ove uvjete [temperatura T = (273 +20) K = 293 K]:
p n TV n (NH 3) 101,3 293 67,2
V(NH 3) =───────── = ────────── = 29,2 l.
8. Definirajte volumen, koji će u normalnim uvjetima biti zauzet plinskom smjesom koja sadrži vodik, težine 1,4 g, i dušik, težine 5,6 g.
S obzirom m(N2) = 5,6 g; m(H2)=1,4; Dobro.
Pronaći: V(mješavine)=?
Riješenje: pronađite količine vodika i dušika:
ν(N 2) = m(N 2)/ M(N 2) = 5,6/28 = 0,2 mol
ν(H2) = m(H2)/ M(H2) = 1,4/2 = 0,7 mol
Budući da u normalnim uvjetima ovi plinovi međusobno ne djeluju, volumen plinske smjese bit će jednak zbroju volumena plinova, tj.
V(smjese)=V(N 2) + V(H 2)=V m ν(N 2) + V m ν(H 2) = 22,4 0,2 + 22,4 0,7 = 20,16 l.
Izračuni pomoću kemijskih jednadžbi
Proračuni pomoću kemijskih jednadžbi (stehiometrijski proračuni) temelje se na zakonu održanja mase tvari. Međutim, u stvarnim kemijskim procesima, zbog nedovršenosti reakcije i raznih gubitaka tvari, masa nastalih proizvoda često je manja od one koja bi trebala nastati sukladno zakonu održanja mase tvari. Iskorištenje produkta reakcije (ili maseni udio iskorištenja) je omjer, izražen u postocima, mase stvarno dobivenog produkta i njegove mase, koji treba biti formiran u skladu s teoretskim proračunom, tj.
η = /m(X) (4)
Gdje je η prinos proizvoda, %; m p (X) je masa produkta X dobivenog u stvarnom procesu; m(X) – izračunata masa tvari X.
U onim zadacima gdje prinos produkta nije naveden, pretpostavlja se da je on kvantitativni (teorijski), tj. η=100%.
9. Koliko fosfora treba sagorjeti? za dobivanje fosfor (V) oksid mase 7,1 g?
S obzirom: m(P205) = 7,1 g.
Pronaći: m(P) =?
Riješenje: zapisujemo jednadžbu reakcije izgaranja fosfora i sređujemo stehiometrijske koeficijente.
4P+ 5O 2 = 2P 2 O 5
Odredite količinu tvari P 2 O 5 koja nastaje u reakciji.
ν(P 2 O 5) = m (P 2 O 5)/ M (P 2 O 5) = 7,1/142 = 0,05 mol.
Iz reakcijske jednadžbe slijedi da je ν(P 2 O 5) = 2 ν(P), stoga je količina fosfora potrebna u reakciji jednaka:
ν(P 2 O 5)= 2 ν(P) = 2 0,05= 0,1 mol.
Odavde nalazimo masu fosfora:
m(P) = ν(P) M(P) = 0,1 31 = 3,1 g.
10. Magnezij mase 6 g i cink mase 6,5 g otopljeni su u suvišku klorovodične kiseline. Kakav volumen vodik, mjeren pod standardnim uvjetima, će se istaknuti gdje?
S obzirom m(Mg) = 6 g; m(Zn) = 6,5 g; Dobro.
Pronaći: V(H 2) =?
Riješenje: zapisujemo jednadžbe reakcije međudjelovanja magnezija i cinka s klorovodična kiselina i poredati stehiometrijske koeficijente.
Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2
Mg + 2 HCl = MgCl 2 + H 2
Određujemo količine tvari magnezija i cinka koje su reagirale s klorovodičnom kiselinom.
ν(Mg) = m(Mg)/ M(Mg) = 6/24 = 0,25 mol
ν(Zn) = m(Zn)/ M(Zn) = 6,5/65 = 0,1 mol.
Iz jednadžbi reakcija proizlazi da su količine metala i vodika jednake, tj. ν(Mg) = ν(H2); ν(Zn) = ν(H 2), određujemo količinu vodika koja nastaje iz dviju reakcija:
ν(H 2) = ν(Mg) + ν(Zn) = 0,25 + 0,1 = 0,35 mol.
Izračunavamo volumen vodika koji se oslobađa kao rezultat reakcije:
V(H 2) = V m ν(H 2) = 22,4 0,35 = 7,84 l.
11. Kada se volumen od 2,8 litara sumporovodika (normalni uvjeti) propusti kroz višak otopine bakrovog (II) sulfata, nastao je talog mase 11,4 g. Odredite izlaz proizvod reakcije.
S obzirom: V(H2S) = 2,8 1; m (talog) = 11,4 g; Dobro.
Pronaći: η =?
Riješenje: zapisujemo jednadžbu reakcije sumporovodika i bakrova (II) sulfata.
H 2 S + CuSO 4 = CuS ↓+ H 2 SO 4
Određujemo količinu sumporovodika koja je uključena u reakciju.
ν(H2S) = V(H2S) / Vm = 2,8/22,4 = 0,125 mol.
Iz jednadžbe reakcije proizlazi da je ν(H 2 S) = ν(SuS) = 0,125 mol. To znači da možemo pronaći teoretsku masu CuS.
m(SuS) = ν(SuS) M(SuS) = 0,125 96 = 12 g.
Sada određujemo prinos proizvoda pomoću formule (4):
η = /m(X)= 11,4 100/ 12 = 95%.
12. Koji težina amonijev klorid nastaje međudjelovanjem klorovodika mase 7,3 g s amonijakom mase 5,1 g? Koji plin će ostati u višku? Odredite masu viška.
S obzirom m(HCl) = 7,3 g; m(NH3)=5,1 g.
Pronaći: m(NH4Cl) =? m(višak) =?
Riješenje: napiši jednadžbu reakcije.
HCl + NH3 = NH4Cl
Ovaj zadatak govori o "višku" i "manjku". Izračunavamo količine klorovodika i amonijaka te određujemo koji je plin u višku.
ν(HCl) = m(HCl)/ M(HCl) = 7,3/36,5 = 0,2 mola;
ν(NH3) = m(NH3)/ M(NH3) = 5,1/17 = 0,3 mol.
Amonijak je u višku, pa računamo prema manjku, t.j. za klorovodik. Iz jednadžbe reakcije proizlazi da je ν(HCl) = ν(NH 4 Cl) = 0,2 mol. Odredite masu amonijeva klorida.
m(NH 4 Cl) = ν(NH 4 Cl) M(NH 4 Cl) = 0,2 53,5 = 10,7 g.
Utvrdili smo da je amonijak u višku (u odnosu na količinu tvari višak je 0,1 mol). Izračunajmo masu viška amonijaka.
m(NH3) = ν(NH3) M(NH3) = 0,1 17 = 1,7 g.
13. Tehnički kalcijev karbid mase 20 g tretiran je s viškom vode, pri čemu je dobiven acetilen, koji je propuštanjem kroz višak bromne vode stvorio 1,1,2,2-tetrabromoetan mase 86,5 g. Odrediti maseni udio CaC 2 u tehničkom karbidu.
S obzirom: m = 20 g; m(C2H2Br4) = 86,5 g.
Pronaći: ω(CaC 2) =?
Riješenje: zapisujemo jednadžbe interakcije kalcijevog karbida s vodom i acetilena s bromnom vodom te sređujemo stehiometrijske koeficijente.
CaC2 +2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2
C2H2 +2 Br2 = C2H2Br4
Odredite količinu tetrabromoetana.
ν(C2H2Br4) = m(C2H2Br4)/M(C2H2Br4) = 86,5/346 = 0,25 mol.
Iz reakcijskih jednadžbi proizlazi da je ν(C 2 H 2 Br 4) = ν(C 2 H 2) = ν(CaC 2) = 0,25 mol. Odavde možemo pronaći masu čistog kalcijevog karbida (bez nečistoća).
m(CaC 2) = ν(CaC 2) M(CaC 2) = 0,25 64 = 16 g.
Određujemo maseni udio CaC 2 u tehničkom karbidu.
ω(CaC2) =m(CaC2)/m = 16/20 = 0,8 = 80%.
Rješenja. Maseni udio komponente otopine
14. Sumpor mase 1,8 g otopljen je u benzenu volumena 170 ml. Gustoća benzena je 0,88 g/ml. Definirati maseni udio sumpora u otopini.
S obzirom: V(C6H6) = 170 ml; m(S) = 1,8 g; ρ(C6C6) = 0,88 g/ml.
Pronaći: ω(S) =?
Riješenje: da bismo pronašli maseni udio sumpora u otopini, potrebno je izračunati masu otopine. Odredite masu benzena.
m(C6C6) = ρ(C6C6) V(C6H6) = 0,88 170 = 149,6 g.
Odredite ukupnu masu otopine.
m(otopina) = m(C 6 C 6) + m(S) = 149,6 + 1,8 = 151,4 g.
Izračunajmo maseni udio sumpora.
ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19%.
15. Željezni sulfat FeSO 4 7H 2 O mase 3,5 g otopljen je u vodi mase 40 g Odredi maseni udio željezovog (II) sulfata u dobivenoj otopini.
S obzirom m(H20) = 40 g; m(FeSO47H20) = 3,5 g.
Pronaći: ω(FeSO 4) =?
Riješenje: pronađite masu FeSO 4 sadržanu u FeSO 4 7H 2 O. Da biste to učinili, izračunajte količinu tvari FeSO 4 7H 2 O.
ν(FeSO 4 7H 2 O)=m(FeSO 4 7H 2 O)/M(FeSO 4 7H 2 O)=3,5/278=0,0125 mol
Iz formule željeznog sulfata proizlazi da je ν(FeSO 4) = ν(FeSO 4 7H 2 O) = 0,0125 mol. Izračunajmo masu FeSO 4:
m(FeSO 4) = ν(FeSO 4) M(FeSO 4) = 0,0125 152 = 1,91 g.
S obzirom da se masa otopine sastoji od mase željeznog sulfata (3,5 g) i mase vode (40 g), izračunamo maseni udio željeznog sulfata u otopini.
ω(FeSO4) =m(FeSO4)/m=1,91 /43,5 = 0,044 =4,4%.
Problemi koje treba samostalno riješiti
- 50 g metil jodida u heksanu izloženo je metalnom natriju, pri čemu je oslobođeno 1,12 litara plina, mjereno pod normalnim uvjetima. Odredite maseni udio metiljodida u otopini. Odgovor: 28,4%.
- Nešto alkohola je oksidirano u monokarboksilnu kiselinu. Izgaranjem 13,2 g ove kiseline dobiven je ugljikov dioksid za čiju je potpunu neutralizaciju potrebno 192 ml otopine KOH s masenim udjelom od 28%. Gustoća otopine KOH je 1,25 g/ml. Odredite formulu alkohola. Odgovor: butanol.
- Plin dobiven reakcijom 9,52 g bakra s 50 ml 81%-tne otopine dušične kiseline gustoće 1,45 g/ml propušten je kroz 150 ml 20%-tne otopine NaOH gustoće 1,22 g/ml. Odredite masene udjele otopljenih tvari. Odgovor: 12,5% NaOH; 6,48% NaN03; 5,26% NaNO2.
- Odredite volumen plinova koji se oslobađaju pri eksploziji 10 g nitroglicerina. Odgovor: 7,15 l.
- Uzorak organska tvar mase 4,3 g izgorjela je u kisiku. Produkti reakcije su ugljikov monoksid (IV) volumena 6,72 l (normalni uvjeti) i voda mase 6,3 g. Gustoća pare polazne tvari prema vodiku je 43. Odredite formulu tvari. Odgovor: C6H14.
Raspravljali smo o općem algoritmu za rješavanje problema br. 35 (C5). Vrijeme je da pogledamo konkretne primjere i ponudimo vam izbor problema koje možete sami riješiti.
Primjer 2. Za potpunu hidrogenaciju 5,4 g nekog alkina potrebno je 4,48 litara vodika (n.s.). Odredite molekulsku formulu tog alkina.
Riješenje. Djelovat ćemo u skladu s generalnim planom. Neka molekula nepoznatog alkina sadrži n ugljikovih atoma. Opća formula homolognog niza C n H 2n-2. Hidrogenacija alkina odvija se prema jednadžbi:
CnH2n-2 + 2H2 = CnH2n+2.
Količina vodika koja je reagirala može se pronaći pomoću formule n = V/Vm. U ovom slučaju, n = 4,48/22,4 = 0,2 mol.
Jednadžba pokazuje da 1 mol alkina dodaje 2 mola vodika (sjetite se da u tekstu problema govorimo o potpuna hidrogeniranje), dakle, n(C n H 2n-2) = 0,1 mol.
Na temelju mase i količine alkina nalazimo njegovu molarnu masu: M(C n H 2n-2) = m(masa)/n(količina) = 5,4/0,1 = 54 (g/mol).
Relativna molekularna težina alkina je zbroj n atomskih masa ugljika i 2n-2 atomskih masa vodika. Dobivamo jednadžbu:
12n + 2n - 2 = 54.
Odlučimo se Linearna jednadžba, dobivamo: n = 4. Formula alkina: C 4 H 6 .
Odgovor: C4H6.
Želio bih skrenuti pozornost na jednu značajnu točku: molekularna formula C 4 H 6 odgovara nekoliko izomera, uključujući dva alkina (butin-1 i butin-2). Na temelju ovih problema nećemo moći jednoznačno utvrditi strukturnu formulu tvari koja se proučava. Međutim, u ovom slučaju to nije potrebno!
Primjer 3. Kada 112 litara (n.a.) nepoznatog cikloalkana sagori u suvišku kisika, nastaje 336 litara CO 2 . Odredite strukturnu formulu cikloalkana.
Riješenje. Opća formula homolognog niza cikloalkana: C n H 2n. Pri potpunom izgaranju cikloalkana, kao i kod izgaranja bilo kojeg ugljikovodika, nastaju ugljikov dioksid i voda:
C n H 2n + 1,5 n O 2 = n CO 2 + n H 2 O.
Napomena: koeficijenti u jednadžbi reakcije u ovom slučaju ovise o n!
Tijekom reakcije nastalo je 336/22,4 = 15 mol ugljični dioksid. 112/22,4 = 5 mola ugljikovodika je ušlo u reakciju.
Daljnje razmišljanje je očito: ako na 5 mola cikloalkana nastaje 15 molova CO 2, tada na 5 molekula ugljikovodika nastaje 15 molekula ugljičnog dioksida, tj. jedna molekula cikloalkana proizvodi 3 molekule CO 2 . Budući da svaka molekula ugljičnog monoksida (IV) sadrži jedan atom ugljika, možemo zaključiti: jedna molekula cikloalkana sadrži 3 atoma ugljika.
Zaključak: n = 3, formula cikloalkana - C 3 H 6.
Kao što vidite, rješenje ovog problema ne "uklapa" se u opći algoritam. Ovdje nismo tražili molarnu masu spoja, niti smo izradili jednadžbu. Po formalni kriteriji Ovaj primjer nije kao standardni C5 problem. Ali već sam gore naglasio da je važno ne zapamtiti algoritam, već razumjeti ZNAČENJE radnji koje se izvode. Ako razumijete značenje, sami ćete moći promijeniti Jedinstveni državni ispit. opća shema, odabrati najracionalniji put rješenja.
Postoji još jedna "čudna stvar" u ovom primjeru: potrebno je pronaći ne samo molekularnu, već i strukturnu formulu spoja. U prethodnom zadatku to nismo uspjeli, ali u u ovom primjeru- Molim te! Činjenica je da formula C3H6 odgovara samo jednom izomeru - ciklopropanu.
Odgovor: ciklopropan.
Primjer 4. 116 g nekog zasićenog aldehida dugo je zagrijavano s amonijačnom otopinom srebrovog oksida. Reakcijom je nastalo 432 g metalnog srebra. Odredite molekulsku formulu aldehida.
Riješenje. Opća formula homolognog niza zasićenih aldehida je: C n H 2n+1 COH. Aldehidi se lako oksidiraju u karboksilne kiseline, posebno pod djelovanjem amonijačne otopine srebrovog oksida:
C n H 2n+1 COH + Ag 2 O = C n H 2n+1 COOH + 2 Ag.
Bilješka. U stvarnosti, reakcija je opisana složenijom jednadžbom. Prilikom dodavanja Ag 2 O u Vodena otopina amonijaka nastaje kompleksni spoj OH – diamin srebrov hidroksid. Upravo taj spoj djeluje kao oksidacijsko sredstvo. Tijekom reakcije nastaje amonijeva sol karboksilne kiseline:
C n H 2n+1 COH + 2OH = C n H 2n+1 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O.
Još važna točka! Oksidacija formaldehida (HCOH) nije opisana navedenom jednadžbom. Kada HCOH reagira s otopinom amonijaka srebrnog oksida, oslobađaju se 4 mola Ag po 1 molu aldehida:
NCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.
Budite oprezni pri rješavanju zadataka koji uključuju oksidaciju karbonilnih spojeva!
Vratimo se našem primjeru. Na temelju mase oslobođenog srebra možete pronaći količinu ovog metala: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (mol). Prema jednadžbi, na 1 mol aldehida nastaju 2 mola srebra, dakle, n(aldehid) = 0,5n(Ag) = 0,5*4 = 2 mola.
Molarna masa aldehida = 116/2 = 58 g/mol. Pokušajte sami napraviti sljedeće korake: trebate sastaviti jednadžbu, riješiti je i donijeti zaključke.
Odgovor: C2H5COH.
Primjer 5. Kada 3.1 g nekog primarnog amina reagira s dovoljna količina HBr daje 11,2 g soli. Odredite formulu amina.
Riješenje. Primarni amini (C n H 2n + 1 NH 2) u interakciji s kiselinama tvore alkilamonijeve soli:
S n H 2n+1 NH 2 + HBr = [S n H 2n+1 NH 3 ] + Br - .
Nažalost, na temelju mase nastalog amina i soli nećemo moći pronaći njihove količine (budući da su molarne mase nepoznate). Krenimo drugim putem. Prisjetimo se zakona održanja mase: m(amin) + m(HBr) = m(sol), dakle, m(HBr) = m(sol) - m(amin) = 11,2 - 3,1 = 8,1.
Obratite pozornost na ovu tehniku koja se vrlo često koristi pri rješavanju C 5. Čak i ako masa reagensa nije eksplicitno navedena u tekstu zadatka, možete je pokušati pronaći iz masa drugih spojeva.
Dakle, vratili smo se na stazu sa standardnim algoritmom. Na temelju mase bromovodika nalazimo količinu, n(HBr) = n(amin), M(amin) = 31 g/mol.
Odgovor: CH3NH2.
Primjer 6. Određena količina alkena X pri reakciji s viškom klora stvara 11,3 g diklorida, a pri reakciji s viškom broma 20,2 g dibromida. Odredite molekulsku formulu X.
Riješenje. Alkeni pridružuju klor i brom da bi formirali dihalogene derivate:
C n H 2n + Cl 2 = C n H 2n Cl 2,
C n H 2n + Br 2 = C n H 2n Br 2.
U ovom zadatku besmisleno je pokušavati pronaći količinu diklorida ili dibromida (njihove molarne mase su nepoznate) ili količine klora ili broma (njihove mase su nepoznate).
Koristimo jednu nestandardnu tehniku. Molarna masa C n H 2n Cl 2 je 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M(C n H 2n Br 2) = 14n + 160.
Poznate su i mase dihalogenida. Možete pronaći količine dobivenih tvari: n(C n H 2n Cl 2) = m/M = 11,3/(14n + 71). n(CnH2nBr2) = 20,2/(14n + 160).
Prema dogovoru, količina diklorida jednaka je količini dibromida. Ova nam činjenica omogućuje izradu jednadžbe: 11,3/(14n + 71) = 20,2/(14n + 160).
Ova jednadžba ima jedinstveno rješenje: n = 3.
Odgovor: C3H6
U završnom dijelu nudim vam izbor problema tipa C5 različite složenosti. Pokušajte ih sami riješiti - bit će to izvrstan trening prije polaganja Jedinstvenog državnog ispita iz kemije!
Razvoj lekcija (bilješke lekcija)
Pažnja! Administracija stranice nije odgovorna za sadržaj metodološki razvoj, kao i za usklađenost s razvojem Saveznog državnog obrazovnog standarda.
Ispitno pitanje br.21 OGE materijali u kemiji je problem o jednadžbi kemijske reakcije. Specifikacijom kontrolnih mjernih materijala za glavnu državnu maturu iz kemije 2018. propisane su sljedeće vještine koje se provjeravaju i načini postupanja pri izvođenju ovog zadatka: « Izračunavanje masenog udjela otopljene tvari u otopini. Izračunavanje količine tvari, mase ili volumena tvari iz količine tvari, mase ili volumena jednog od reaktanata ili proizvoda reakcije.” Analiza demonstracijskih radova i zadataka otvorena banka omogućio nam je identificirati tri vrste zadataka koji se koriste u ispitnim radovima. U pripremi za OGE s učenicima rješavam primjere svake vrste problema i nudim slične zadatke odabrane iz otvorene banke za samostalno rješavanje. Pri rješavanju zadataka o jednadžbama kemijskih reakcija koristim se algoritmom predstavljenim u udžbeniku kemije za 8. razred O.S.
1 vrsta
Dana je masa otopine produkta ili jednog od polaznih materijala reakcije. Izračunajte masu (volumen) polazne tvari ili produkta reakcije.
1 radnja: Izračunavamo masu produkta ili jednog od polaznih materijala reakcije.
Radnja 2: Pomoću algoritma izračunavamo masu ili volumen polazne tvari.
Primjer zadatka: DO riješenje aluminijev klorid mase 53,2 g i masenog udjela 5% dodan je suvišak otopine srebrnog nitrata. Izračunajte masu nastalog taloga.
Analiza rješenja
- DO riješenje aluminijev sulfat mase 34,2 g i masenog udjela 10%, dodan je suvišak otopine barijevog nitrata. Izračunajte masu nastalog taloga.
- Ugljični dioksid je propušten kroz otopinu kalcijevog hidroksida. Nastalo je 324 g riješenje kalcijev bikarbonat s masenim udjelom 1%. Izračunajte volumen izreagiranog plina.
2. pogled
Zadana je masa otopine tvari ili produkta reakcije. Izračunajte maseni udio tvari ili produkta reakcije.
1 radnja: Pomoću algoritma izračunavamo masu početne tvari (produkta) reakcije. Ne obraćamo pažnju na masu njegove otopine.
Radnja 2: Znamo masu polazne tvari (produkta) – našli smo je u prvom koraku. Znamo masu rješenja – zadana je u uvjetu. Određivanje masenog udjela.
Primjer zadatka: 73 g riješenje klorovodična kiselina pomiješana je s dijelom kalcijevog karbonata. U ovom slučaju ispušteno je 0,896 litara plina. Izračunajte maseni udio originala riješenje klorovodične kiseline.
Analiza rješenja
2. ω = m(in-va)/m(otopina) · 100%
ω = 2,92/73 100 = 4%
Problemi za samostalno rješavanje.
- Do 200 gr riješenje dodana je otopina kalcijevog klorida, natrijevog karbonata sve dok precipitacija ne prestane. Masa taloga bila je 12,0 g. Izračunajte maseni udio kalcijeva klorida u izvornoj otopini. (Uzmite da je relativna atomska masa klora 35,5)
- Nakon prolaska 4,4 g ugljičnog dioksida kroz 320 g riješenje kalijev hidroksid da se dobije otopina srednje soli. Izračunajte maseni udio lužine u otopini
Tip 3
Naveden je maseni udio otopine polazne tvari. Odredite masu polazne tvari.
1 Radnja. Pomoću algoritma odredite masu polazne tvari.
2 Radnja. Poznata nam je masa polazne tvari (iz prvog djelovanja). Maseni udio znamo (iz uvjeta). Nađi masu otopine.
Ogledni zadatak: Suvišak otopine barijevog klorida dodan je u otopinu kalijevog karbonata s masenim udjelom od 6%. Kao rezultat, formiran je talog težine 9,85 g. Odredite masu početne otopine kalijevog karbonata.
Analiza rješenja
2. ω = m(in-va)/m(otopina) · 100%
m(otopina) = 6,9/6 ▪100% = 115 g.
Problemi koje treba samostalno riješiti
- Nakon prolaska 11,2 litara (N.S.) amonijaka kroz 10% otopinu sumporne kiseline, dobivena je otopina srednje soli. Odredite masu početne otopine sumporne kiseline.
- Propuštanjem 4,48 litara ugljičnog dioksida (n.o.) kroz otopinu barijevog hidroksida s masenim udjelom 12% nastao je barijev karbonat. Izračunajte masu početne otopine barijevog hidroksida.
Algoritam za rješavanje zadataka pomoću jednadžbi kemijskih reakcija
- Kratak opis stanja problema.
- Pisanje jednadžbe kemijske reakcije.
- Zapisivanje poznatih i nepoznatih veličina preko formula tvari.
- Ispod formula tvari napiši količine, molarne mase i mase (ili molarni volumeni i volumeni) tvari.
- Crtanje i rješavanje proporcija.
- Snimanje odgovora na zadatak.
