Расчеты: массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси). ЕГЭ

Для протекания реакции между двумя веществами А и Б необходимо взять некоторые

количества этих веществ. При этом может оказаться, что одного из веществ было взято больше, чем необходимо для реакции. Данное вещество, химики говорят, взято «в избытке», оно прореагирует не полностью, часть его останется. В таком случае расчёты по уравнению необходимо вести по другому веществу, которое взято ≪в недостатке≫. Давайте научимся определять, какой из реагентов дан в избытке, а какой в недостатке и рассчитывать состав полученных продуктов реакции.

1. Нагрели смесь 4 г серы и 4 г алюминия без доступа воздуха. Определите массу полученного сульфида алюминия.

Дано:                                                              Решение:

m(S) = 4 г                                                 2Аl + 3S = Al2S3

m(Аl) = 4 г                                            1. Определяем количество вещества алюминия и серы:                  

m(Al2S3) - ?                                               n(Al) = 4 / 27 = 0,148 (моль); n(S) = 4 / 32 = 0,125 (моль).

2. Сделать вывод, какое из веществ в избытке, а какое в недостатке можно разными способами. Вот один из них: по коэффициентам в уравнении

реакции видно, что серы по количеству вещества нужно в 1,5 раза больше, чем алюминия (3/2 = 1,5). По условию рассчитываем, что серы в 1,184 раза меньше, чем алюминия (0,148/0,125 = 1,148). Это значит, что сера прореагирует полностью в реакции, а алюминий – нет. Часть алюминия останется – он в избытке, значит сера в недостатке. Расчёт ведём по недостатку:

n(Al2S3) = n(S)/3 = 0,125/3 = 0,0417 (моль).

m(Al2S3) = n(Al2S3)・ М(Al2S3) = 0,0417・150 = 6,25 (г).

Ответ: m(Al2S3) = 6,25 г.

2. К 250 г раствора с массовой долей гидроксида натрия 6,0% прилили 100 г 6,3 %

раствора азотной кислоты. Определите среду полученного раствора и массовую долю нитрата натрия в нем.

Дано:

m(р-ра NaOH ) = 250 г

w(NaOH) = 6,0 %

m(р-ра HNO3) = 100г

w(HNO3) = 6,3 %

w(NaNO3) - ?

реакция среды − ?

Решение:

NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O

1. Определяем массу количества вещества щёлочи и кислоты:

m(NaOH ) = w(NaOH)・ m(р-ра NaOH ) = 250・0,06 = 15 (г)

n(NaOH ) = m(NaOH )/M(NaOH ) = 15/40 = 0,375 (моль)

m(HNO3 ) = w(HNO3)・ m(р-ра HNO3) = 100・0,063 = 6,3 (г)

n(HNO3) = m(HNO3 )/M(HNO3 ) = 6,3/63 = 0,1 (моль)

2. По коэффициентам в уравнении реакции видно, что кислота

и щёлочь реагируют в молярном отношении 1:1, значит

гидроксид натрия, которого берут больше чем азотной кислоты

будет в избытке, а азотная кислота в недостатке. Расчёт ведём

по недостатку:

n(NaNO3) = n(HNO3) = 0,1 моль.

m(NaNO3) = n(NaNO3)・ М(NaNO3) = 0,1・85 = 8,5 (г).

m(конечного раствора) = m(р-ра NaOH ) + m(р-ра HNO3) = 250 +100 = 350 г.

w(NaNO3) = m(NaNO3)/ m(конечного раствора) = 8,5/350 =0,0243 = 2,43 %.

Так как для реакции берут в избытке гидроксид натрия, то часть его не прореагирует, и среда раствора после окончания реакции будет щелочной.

Ответ: среда щелочная; w(NaNO3) = 2,43 %.

3. К 20 г 5%-ного раствора хлорида бария прибавили 20 г 5%-ного раствора серной кислоты. Определите состав раствора после реакции (в % по массе).

Дано:

m(р-ра BaCl2) = 20 г

w(BaCl2) = 5 %

m(р-ра H2SO4) = 20г

_________________

w(H2SO4) = 5 %

w(веществ) - ?

Решение:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

1. Определяем массу количество вещества соли и кислоты:

m(BaCl2) = w(BaCl2)・ m(р-ра BaCl2) = 20・0,05 = 1 (г)

n(BaCl2) = m(BaCl2)/M(BaCl2) = 1/208 = 0,0048 (моль)

m(H2SO4) = (H2SO4)・ m(р-ра H2SO4) = 20・0,05 = 1 (г)

n(H2SO4) = m(H2SO4)/M(H2SO4) = 1/98 = 0,0102 (моль)

2. По коэффициентам в уравнении реакции видно, что кислота и

соль реагируют в молярном отношении 1:1, значит серная кислота,

будет в избытке, а хлорид бария в недостатке. Расчёт ведём по

недостатку:

n(BaSO4) = n(BaCl2) = 0,0048 моль.

m(BaSO4) = n(BaSO4)・ М(BaSO4) = 0,0048・233 = 1,12 (г).

m(конечного раствора) = m(р-ра BaCl2) + m(р-ра H2SO4) = 20 + 20 –

1,12 = 38,82 г.

3. В полученном после реакции растворе будет соляная кислота и

оставшаяся серная кислота:

n(HCl) = n(BaCl2)・2 = 0,0096 моль

m(HCl) = n(HCl)・ М(HCl) = 0,0096・36,5 = 0,35 (г).

n(H2SO4)прореагировавшая = n(BaCl2) = 0,0048 моль

m(H2SO4) = n(H2SO4)・ М(H2SO4) = 0,0048・98 = 0,47 (г).

m(H2SO4)оставшаяся = 1 – 0,47 = 0,53 г

w(HCl) = m(HCl)/ m(конечного раствора) = 0,35/38,82 = 0,009 = 0,9%.

w(H2SO4) = m(H2SO4)/m(конечного раствора) = 0,53/38,82 = 0,014 =1,4 %.

Ответ: w(HCl) = 0,9 %; w(H2SO4) = 1,4 %.

Ух .ты! Как интересненько! Щас все кнопочки понажимаю!