Rješavanje jednadžbi reakcija u hemiji. Kako napisati jednačinu za hemijsku reakciju: niz akcija. Hemijska reakcija raspadanja

Tokom hemijskih reakcija, iz jedne supstance se dobijaju druge supstance (ne brkati se sa nuklearnim reakcijama, u kojima se hemijski element pretvara u drugu).

Svaka hemijska reakcija je opisana hemijskom jednadžbom:

Reagensi → Reakcioni proizvodi

Strelica pokazuje smjer reakcije.

Na primjer:

U ovoj reakciji metan (CH 4) reagira s kisikom (O 2), što rezultira stvaranjem ugljičnog dioksida (CO 2) i vode (H 2 O), odnosno vodene pare. Upravo takva reakcija se dešava u vašoj kuhinji kada upalite plinski plamenik. Jednačinu treba čitati ovako: jedan molekul plina metana reagira sa dva molekula plina kisika, što rezultira jednim molekulom ugljičnog dioksida i dva molekula vode (para).

Zovu se brojevi ispred komponenti hemijske reakcije koeficijenti reakcije.

Hemijske reakcije su endotermni(sa apsorpcijom energije) i egzotermna(sa oslobađanjem energije). Sagorijevanje metana je tipičan primjer egzotermne reakcije.

Postoji nekoliko vrsta hemijskih reakcija. Najčešći:

• složene reakcije;
• reakcije raspadanja;
• reakcije pojedinačne supstitucije;
• reakcije dvostruke supstitucije;
• oksidacijske reakcije;
• redoks reakcije.

Reakcije veze

U složenoj reakciji najmanje dva elementa formiraju jedan proizvod:

2Na (t) + Cl 2 (g) → 2NaCl (t)- formiranje soli.

Treba obratiti pažnju na bitnu nijansu složenih reakcija: u zavisnosti od uslova reakcije ili proporcija reaktanata koji ulaze u reakciju, njen rezultat mogu biti različiti produkti. Na primjer, u normalnim uslovima sagorevanja uglja dobija se ugljični dioksid:
C (t) + O 2 (g) → CO 2 (g)

Ako nema dovoljno kisika, tada nastaje smrtonosni ugljični monoksid:
2C (t) + O 2 (g) → 2CO (g)

Reakcije razgradnje

Ove reakcije su, takoreći, suprotne u suštini reakcijama jedinjenja. Kao rezultat reakcije raspadanja, supstanca se raspada na dva (3, 4...) jednostavnija elementa (spojene):

• 2H 2 O (g) → 2H 2 (g) + O 2 (g)- razlaganje vode
• 2H 2 O 2 (g) → 2H 2 (g) O + O 2 (g)- razlaganje vodikovog peroksida

Pojedinačne supstitucijske reakcije

Kao rezultat pojedinačnih supstitucijskih reakcija, aktivniji element zamjenjuje manje aktivni element u spoju:

Zn (t) + CuSO 4 (rastvor) → ZnSO 4 (rastvor) + Cu (t)

Cink u otopini bakar sulfata istiskuje manje aktivni bakar, što rezultira otopinom cink sulfata.

Stepen aktivnosti metala u rastućem redoslijedu aktivnosti:

• Najaktivniji su alkalni i zemnoalkalni metali.

Jonska jednadžba za gornju reakciju će biti:

Zn (t) + Cu 2+ + SO 4 2- → Zn 2+ + SO 4 2- + Cu (t)

Jonska veza CuSO 4, kada se rastvori u vodi, raspada se na kation bakra (naelektrisanje 2+) i anjonski sulfat (naelektrisanje 2-). Kao rezultat reakcije supstitucije, formira se kation cinka (koji ima isti naboj kao kation bakra: 2-). Imajte na umu da je sulfat anion prisutan na obje strane jednadžbe, tj. prema svim pravilima matematike, može se smanjiti. Rezultat je ionsko-molekularna jednadžba:

Zn (t) + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu (t)

Reakcije dvostruke zamjene

U reakcijama dvostruke supstitucije, dva elektrona su već zamijenjena. Takve reakcije se još nazivaju reakcije razmene. Ove reakcije se odvijaju u rastvoru i nastaju:

• nerastvorljiva čvrsta supstanca (reakcija taloženja);
• voda (reakcije neutralizacije).

Reakcije taloženja

Prilikom miješanja otopine srebrnog nitrata (soli) s otopinom natrijevog klorida nastaje srebrni klorid:

Molekularna jednadžba: KCl (rastvor) + AgNO 3 (p-p) → AgCl (t) + KNO 3 (p-p)

jonska jednadžba: K + + Cl - + Ag + + NO 3 - → AgCl (t) + K + + NO 3 -

Molekularno-ionska jednadžba: Cl - + Ag + → AgCl (t)

Ako je jedinjenje rastvorljivo, biće u rastvoru u jonskom obliku. Ako je jedinjenje nerastvorljivo, istaložiće se, formirajući čvrstu supstancu.

Reakcije neutralizacije

To su reakcije između kiselina i baza, kao rezultat kojih nastaju molekule vode.

Na primjer, reakcija miješanja otopine sumporne kiseline i otopine natrijevog hidroksida (lužina):

Molekularna jednadžba: H 2 SO 4 (p-p) + 2NaOH (p-p) → Na 2 SO 4 (p-p) + 2H 2 O (l)

jonska jednadžba: 2H + + SO 4 2- + 2Na + + 2OH - → 2Na + + SO 4 2- + 2H 2 O (l)

Molekularno-jonska jednadžba: 2H + + 2OH - → 2H 2 O (g) ili H + + OH - → H 2 O (g)

Reakcije oksidacije

To su reakcije interakcije tvari s plinovitim kisikom u zraku, u kojima se, po pravilu, veliki broj energije u obliku toplote i svetlosti. Tipična reakcija oksidacije je sagorijevanje. Na samom početku ove stranice data je reakcija interakcije metana sa kiseonikom:

CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)

Metan se odnosi na ugljikovodike (jedinjenja ugljika i vodika). Kada ugljovodonik reaguje sa kiseonikom, oslobađa se mnogo toplotne energije.

Redox reakcije

To su reakcije u kojima se razmjenjuju elektroni između atoma reaktanata. Reakcije o kojima je bilo riječi gore su također redoks reakcije:

• 2Na + Cl 2 → 2NaCl - reakcija jedinjenja
• CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O - reakcija oksidacije
• Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu - reakcija pojedinačne supstitucije

Najdetaljnije redoks reakcije sa veliki iznos primjeri rješavanja jednadžbi metodom ravnoteže elektrona i metodom polureakcije opisani su u odjeljku

hemijske reakcije To su hemijske interakcije supstanci. Predstavljanje reakcija pomoću hemijskih formula i matematičkih znakova naziva se hemijska jednačina.

U kemijskim reakcijama od atoma tvari koje su ušle u reakciju nastaju nove tvari, a broj atoma svakog elementa prije reakcije jednak je broju atoma tih elemenata nakon reakcije, tj. na lijevoj i desnoj strani jednačine, broj atoma svih elemenata mora biti isti − zakon održanja mase .

Napravimo jednadžbu za otapanje aluminijum hidroksida u višku sumporne kiseline. Shema reakcije:

Za sastavljanje jednadžbe reakcije u shemi reakcije potrebno je odabrati koeficijente. Odabir koeficijenata obično počinje formulom tvari koja sadrži najveći broj atoma elementa, bez obzira gdje se tvar nalazi - desno ili lijevo od znaka jednakosti. Izjednačite broj atoma aluminija:

2 Al(OH) 3 + H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Izjednačite broj atoma sumpora:

2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + H 2 O.

Izjednačite broj atoma vodika:

2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4) 3 + 6 H2O.

Izračunajmo broj atoma kisika u lijevom i desnom dijelu jednadžbe reakcije (provjerićemo ispravnost odabira koeficijenata).

Jednačina reakcije za faze je napisana kako bi se pokazala konzistentnost u odabiru koeficijenata. U praksi se ispisuje samo jedna shema, koja se odabirom koeficijenata pretvara u jednačinu reakcije.

Klasifikacija hemijskih reakcija

Hemijske reakcije se klasificiraju prema sljedećim kriterijima:

1. prema promjeni broja i sastava polaznih supstanci i produkta reakcije dijele se na sljedeće vrste (ili grupe) reakcija:

− složene reakcije;

− reakcije raspadanja;

− supstitucijske reakcije;

- reakcije razmene.

2 . prema reverzibilnosti reakcije se dijele na:

− ireverzibilne reakcije;

− reverzibilne reakcije.

3. Prema termičkom efektu, reakcije se dijele na:

− egzotermne reakcije;

− endotermne reakcije.

4. prema promjeni oksidacijskih stanja atoma elemenata u toku kemijske reakcije dijele se na:

− reakcije bez promjene oksidacijskih stanja;

- reakcije sa promjenom stupnja oksidacije (ili redoks).

Razmotrite ove vrste hemijskih reakcija.

1. Klasifikacija na osnovu promjena u broju i sastavu polaznih supstanci i produkta reakcije.

Reakcije veze- to su reakcije u kojima se jedna nova tvar formira iz dvije ili više tvari, na primjer:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O,

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4,

2Cu + O 2 2CuO,

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2,

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O → 4HNO 3 .

Reakcije razgradnje- to su reakcije u kojima se iz jedne složene tvari formiraju dvije ili više novih tvari, na primjer:

Ca (HCO 3) 2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O,

Zn(OH) 2 ZnO + H 2 O,

2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2 ,

CaCO 3 CaO + CO 2 ,

2AgNO 3 2Ag + 2NO 2 + O 2,

4KClO 3 3KClO 4 + KCl.

Reakcije supstitucije- to su reakcije između jednostavnih i složenih tvari, uslijed kojih atomi jednostavne tvari zamjenjuju atome složene tvari (prilikom sastavljanja jednadžbi za reakcije ovog tipa treba zapamtiti o pravilima zamjene i koristite Dodatak B1), na primjer:

Fe + CuSO 4 → Cu + FeSO 4,

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2,

Cl 2 + 2KI → I 2 + 2KCl,

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2.

Reakcije razmjene- to su reakcije između dvije složene tvari, uslijed kojih dvije tvari izmjenjuju svoje ione, formirajući dvije nove tvari. Reakcije razmjene nastaju ako se kao rezultat ionske izmjene formiraju slabo topljive tvari (precipitati), plinovite tvari ili topljive, blago disocijirajuće tvari (slabi elektroliti), na primjer:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2NaCl,

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O,

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O,

(reakcija neutralizacije).

Prilikom pisanja ionskih jednadžbi za reakcije razmjene, slabi elektroliti, teško rastvorljive i gasovite supstance zapisuju se u nedisociranom obliku (u obliku molekula).

2. Klasifikacija zasnovana na reverzibilnosti

Hemijske reakcije na osnovu reverzibilnosti dijele se na reverzibilne i ireverzibilne.

Reverzibilne hemijske reakcije- to su hemijske reakcije koje se istovremeno odvijaju u dva međusobno suprotna smjera, naprijed i nazad, na primjer: 2SO 2 + O 2 ↔ 2SO 3,

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3,

H 2 + I 2 ↔ 2HI.

nepovratne hemijske reakcije- to su kemijske reakcije koje se odvijaju u jednom smjeru i završavaju potpunom transformacijom početnih reaktanata u konačne tvari (nastali proizvodi napuštaju reakcijsku sferu - talože se u obliku taloga, oslobađaju se u obliku plina, nastaju slabo disocirani spojevi ili je reakcija praćena velikim oslobađanjem energije), na primjer:

H 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2H 2 O,

AgNO 3 + NaBr → AgBr↓ + NaNO 3,

Cu + 4HNO 3 → Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O.

3. Klasifikacija prema toplini reakcije

Prema termičkom efektu (Q ili ∆N; ∆N je promjena entalpije (toplotni efekat reakcije)) hemijske reakcije se dijele na egzotermne i endotermne.

Egzotermne hemijske reakcije (∆N< 0) - to su hemijske reakcije koje nastaju oslobađanjem toplote (energije), sadržaj toplote u sistemu se smanjuje, na primer: Fe + S → FeS, ∆N = − 96 kJ,

C + O 2 → CO 2, ∆H = - 394 kJ.

Endotermne hemijske reakcije (∆H > 0)- to su hemijske reakcije koje nastaju apsorpcijom toplote (energije), povećava se sadržaj toplote u sistemu, na primer: 2Hg → 2Hg + O 2, ∆N = + 18 kJ,

CaCO 3 → CaO + CO 3, ∆N = + 1200 kJ.

Egzotermne reakcije su mnoge složene reakcije. Mnoge reakcije raspadanja su endotermne reakcije.

4. Klasifikacija na osnovu promena u oksidacionim stanjima atoma elemenata reagujućih supstanci.

Hemijske reakcije na osnovu promjena oksidacijskih stanja atoma elemenata u molekulima tokom kemijske reakcije dijele se u dvije grupe:

1. reakcije koje se odvijaju bez promjene oksidacijskih stanja atoma elemenata, na primjer: .

2. reakcije koje se javljaju s promjenom oksidacijskih stanja atoma elemenata (redox reakcije), na primjer:

Reakcije veze sa jednostavne supstance, kao i reakcije supstitucije su redoks reakcije.

reakcije raspadanja, spojevi složenih tvari mogu se pojaviti i bez promjene oksidacijskih stanja elemenata i uz promjenu oksidacijskih stanja atoma elemenata.

Reakcije razmjene uvijek nastaju bez promjene oksidacijskih stanja (tabela 2).

Tabela 2 - Primjeri reakcija razne vrste, koji se javlja sa i bez promjena u oksidacijskim stanjima

Klasifikacija hemijskih reakcija ima veliki značaj u hemiji. Pomaže u generalizaciji, sistematizaciji znanja o reakcijama i uspostavljanju obrazaca njihovog toka.

Svaka hemijska reakcija se može okarakterisati sa nekoliko karakteristika, na primer: reakcija, ∆N = - 92 kJ

ima sljedeće karakteristike:

ovo je reakcija 1) jedinjenja;

2) egzotermni;

3) reverzibilni;

4) redoks.

Pitanja i zadaci za samokontrolu

1) Koliko će biti potrebno: a) 1 g vodonika; b) 32 g kiseonika; c) 14 g azota u normalnim uslovima?

2) Izračunajte masu u gramima pod normalnim uslovima:

a) 1 litar azota; b) 8 l CO 2 ; c) 1 m 3 kiseonika.

3) Koliko će uzeti 9,03 × 10 23 molekula hlora u normalnim uslovima?

4) Koliko je molekula sadržano u 16 g kiseonika?

5) Koliko mola sumporne kiseline(H 2 SO 4) sadrži 196 g?

6) Koliko mola natrijum karbonata(Na 2 CO 3) sadrži 53 g?

7) Koliko mola natrijum hidroksida(NaOH) sadrži 160 g toga?

8) Odredite oksidaciono stanje hlora u sledećim jedinjenjima:

NaClO, NaClO 2 , NaClO 4 , CaCl 2 , Cl 2 O 7 , KClO 3 , HCl.

9) Odredite oksidaciono stanje fosfora u sledećim jedinjenjima:

H 3 PO 4, PH 3, KH 2 PO 4, K 2 HPO 4, HPO 3, H 4 P 2 O 7.

10) Odredite oksidaciono stanje mangana u sledećim jedinjenjima:

MnO, Mn(OH) 4 , KMnO 4 , K 2 MnO 4 , K 2 MnO 3 .

11) Koje vrste hemijskih reakcija poznajete? Navedite primjere.

12) Koja reakcija: spojevi, razgradnja, supstitucija ili izmjena se dešavaju prilikom stvaranja vode:

a) kao rezultat sagorevanja vodonika u vazduhu;

b) kao rezultat interakcije vodonika sa bakar (II) oksidom;

c) kao rezultat zagrijavanja željeznog (III) hidroksida;

d) u interakciji kalijum bikarbonata sa kalijum hidroksidom.

Pažljivo proučite algoritme i zapišite ih u bilježnicu, sami riješite predložene zadatke

I. Koristeći algoritam, sami riješite sljedeće probleme:

1. Izračunajte količinu supstance aluminijum oksida koja nastaje kao rezultat interakcije aluminijuma sa količinom supstance od 0,27 mol sa dovoljnom količinom kiseonika (4 Al+3 O 2 \u003d 2 Al 2 O 3).

2. Izračunajte količinu supstance natrijum oksida koja nastaje kao rezultat interakcije natrijuma sa količinom supstance od 2,3 mol sa dovoljnom količinom kiseonika (4 Na+ O 2 \u003d 2 Na 2 O).

Algoritam #1

Izračunavanje količine supstance iz poznate količine supstance koja učestvuje u reakciji.

Primjer.Izračunajte količinu kisika koji se oslobađa kao rezultat razgradnje vode sa tvari od 6 mol.

II. Koristeći algoritam, samostalno riješite sljedeće probleme:

1. Izračunajte masu sumpora potrebnu da se dobije sumpor oksid ( S+ O 2 = SO2).

2. Izračunajte masu litijuma potrebnu da se dobije litijum hlorid sa supstancom od 0,6 mol (2 Li + Cl 2 \u003d 2 LiCl).

Algoritam #2

Izračunavanje mase supstance iz poznate količine druge supstance koja učestvuje u reakciji.

primjer:Izračunajte masu aluminija potrebnu da se dobije aluminij oksid sa supstancom od 8 mol.

III. Koristeći algoritam, samostalno riješite sljedeće probleme:

1. Izračunajte količinu supstance natrijum sulfida ako je masa sumpora od 12,8 g (2 Na+ S= Na 2 S).

2. Izračunajte količinu supstance koja se formira u bakru ako bakrov oksid reaguje sa vodonikom ( II) težine 64 g ( CuO+ H2= Cu+ H2 O).

Pažljivo proučite algoritam i zapišite ga u svesku

Algoritam #3

Proračun količine tvari s obzirom na poznatu masu druge tvari uključene u reakciju.

Primjer.Izračunajte količinu bakrovog oksida ( I ), ako bakar mase 19,2 g reaguje sa kiseonikom.

Pažljivo proučite algoritam i zapišite ga u svesku

IV. Koristeći algoritam, samostalno riješite sljedeće probleme:

1. Izračunajte masu kiseonika potrebnu da reaguje sa 112 g gvožđa

(3 Fe+4 O 2 = Fe3 O 4).

Algoritam br. 4

Izračunavanje mase supstance iz poznate mase druge supstance koja učestvuje u reakciji

Primjer.Izračunajte masu kiseonika koja je potrebna za sagorevanje fosfora, mase 0,31 g.

ZADACI ZA SAMOSTALNO RJEŠENJE

1. Izračunajte količinu supstance aluminijum oksida koja nastaje kao rezultat interakcije aluminijuma sa količinom supstance od 0,27 mol sa dovoljnom količinom kiseonika (4 Al+3 O 2 \u003d 2 Al 2 O 3).

2. Izračunajte količinu supstance natrijum oksida koja nastaje kao rezultat interakcije natrijuma sa količinom supstance od 2,3 mol sa dovoljnom količinom kiseonika (4 Na+ O 2 \u003d 2 Na 2 O).

3. Izračunajte masu sumpora potrebnu da se dobije sumpor oksid ( IV ) količina supstance 4 mol ( S+ O 2 = SO2).

4. Izračunajte masu litijuma potrebnu da se dobije litijum hlorid sa supstancom od 0,6 mol (2 Li + Cl 2 \u003d 2 LiCl).

5. Izračunajte količinu supstance natrijum sulfida ako sumpor reaguje sa natrijumom mase 12,8 g (2 Na+ S= Na 2 S).

6. Izračunajte količinu supstance koja je nastala u bakru, ako bakrov oksid reaguje sa vodonikom ( II) težine 64 g ( CuO+ H2=

Metodologija rješavanja zadataka iz hemije

Prilikom rješavanja problema morate se voditi nekoliko jednostavnih pravila:

1. Pažljivo pročitajte stanje problema;
2. Zapišite šta je dato;
3. Pretvorite, ako je potrebno, jedinice fizičkih veličina u SI jedinice (dozvoljene su neke nesistemske jedinice, kao što su litri);
4. Zapišite, ako je potrebno, jednačinu reakcije i uredite koeficijente;
5. Riješite problem koristeći koncept količine tvari, a ne metodom sastavljanja proporcija;
6. Zapišite odgovor.

Za uspješnu pripremu iz hemije potrebno je pažljivo razmotriti rješenja zadataka navedenih u tekstu, kao i samostalno riješiti dovoljan broj njih. U procesu rješavanja problema bit će fiksirane glavne teorijske odredbe kursa hemije. Zadatke je potrebno rješavati kroz cijelo vrijeme studiranja hemije i pripreme za ispit.

Možete koristiti zadatke na ovoj stranici, ili možete preuzeti dobru zbirku zadataka i vježbi sa rješavanjem tipičnih i komplikovanih zadataka (M. I. Lebedeva, I. A. Ankudimova): preuzimanje.

Mol, molarna masa

Molarna masa je odnos mase supstance i količine supstance, tj.

M(h) = m(x)/ν(x), (1)

gdje je M(x) molarna masa supstance X, m(x) je masa supstance X, ν(x) je količina supstance X. SI jedinica za molarnu masu je kg/mol, ali g/mol se obično koristi. Jedinica mase je g, kg. SI jedinica za količinu supstance je mol.

Bilo koji problem hemije riješen kroz količinu materije. Zapamtite osnovnu formulu:

ν(x) = m(x)/ M(h) = V(x)/V m = N/N A , (2)

gdje je V(x) zapremina supstance H(l), Vm je molarna zapremina gasa (l/mol), N je broj čestica, N A je Avogadro konstanta.

1. Odredite masu natrijum jodid NaI količina supstance 0,6 mol.

Dato: ν(NaI)= 0,6 mol.

Nađi: m(NaI) =?

Rješenje. Molarna masa natrijum 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 supstance atomski bor sadržan u natrijum tetraboratu Na 2 B 4 O 7 težine 40,4 g.

Dato: m(Na 2 B 4 O 7) \u003d 40,4 g.

Nađi: ν(B)=?

Rješenje. Molarna masa natrijum tetraborata je 202 g/mol. Odredite količinu supstance 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 da 1 mol molekule natrijevog tetraborata sadrži 2 mola atoma natrija, 4 mola atoma bora i 7 mola atoma kisika (vidi formulu natrijevog tetraborata). Tada je količina atomske tvari bora: ν (B) \u003d 4 ν (Na 2 B 4 O 7) \u003d 4 0,2 \u003d 0,8 mol.

Proračuni po hemijskim formulama. Masovni udio.

Maseni udio supstance je odnos mase date supstance u sistemu prema masi celog sistema, tj. ω(X) =m(X)/m, gdje je ω(X) maseni udio supstance X, m(X) je masa supstance X, m je masa cijelog sistema. Maseni udio je bezdimenzionalna veličina. Izražava se kao dio jedinice ili kao postotak. Na primjer, maseni udio atomskog kiseonika je 0,42, odnosno 42%, tj. ω(O)=0,42. Maseni udio atomskog hlora u natrijum hloridu je 0,607, odnosno 60,7%, tj. ω(Cl)=0,607.

3. Odrediti maseni udio voda kristalizacije u barijum hlorid dihidratu BaCl 2 2H 2 O.

Rješenje: 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 proizilazi da 1 mol barij hlorid dihidrata sadrži 2 mola H 2 O. Iz ovoga možemo odrediti masu vode sadržanu u BaCl 2 2H 2 O:

m(H 2 O) = 2 18 = 36 g.

Pronalazimo maseni udio kristalizacijske vode u barij hlorid dihidratu BaCl 2 2H 2 O.

ω (H 2 O) = m (H 2 O) / m (BaCl 2 2H 2 O) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%.

4. Iz uzorka stijene težine 25 g koji sadrži mineral argentit Ag 2 S izolovano je srebro mase 5,4 g. Odrediti maseni udio argentit u uzorku.

Dato: m(Ag)=5,4 g; m = 25 g.

Nađi: ω(Ag 2 S) =?

Rješenje: određujemo količinu srebrne tvari u argentitu: ν (Ag) = m (Ag) / M (Ag) = 5,4 / 108 = 0,05 mol.

Iz formule Ag 2 S proizlazi da je količina argentitne supstance polovina količine supstance srebra. Odredite količinu supstance argentita:

ν (Ag 2 S) \u003d 0,5 ν (Ag) \u003d 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 određujemo maseni udio argentita u uzorku stijene, težine 25 g.

ω (Ag 2 S) = m (Ag 2 S) / m = 6,2 / 25 = 0,248 = 24,8%.

Izvođenje formula jedinjenja

5. Odredite najjednostavniju formulu spoja kalijum sa manganom i kiseonikom, ako su maseni udjeli elemenata u ovoj tvari 24,7, 34,8 i 40,5%, respektivno.

Dato: ω(K)=24,7%; ω(Mn)=34,8%; ω(O)=40,5%.

Nađi: složena formula.

Rješenje: za proračune biramo masu jedinjenja, jednaku 100 g, tj. m=100 g Mase kalijuma, mangana i kiseonika će biti:

m (K) = m ω (K); m (K) \u003d 100 0,247 \u003d 24,7 g;

m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) = 100 0,348 = 34,8 g;

m (O) = m ω(O); m (O) \u003d 100 0,405 \u003d 40,5 g.

Određujemo količinu tvari atomskog 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 odnos količina supstanci:

ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63: 0,63: 2,5.

Podijelimo desnu stranu jednačine manjim brojem (0,63) dobijamo:

ν(K) : ν(Mn) : ν(O) = 1: 1: 4.

Dakle, najjednostavnija formula jedinjenja KMnO 4.

6. Sagorevanjem 1,3 g supstance nastalo je 4,4 g ugljen monoksida (IV) i 0,9 g vode. Pronađite molekularnu formulu supstance ako je njena gustina vodonika 39.

Dato: m(in-va) \u003d 1,3 g; m(CO 2)=4,4 g; m(H2O)=0,9 g; D H2 \u003d 39.

Nađi: formula supstance.

Rješenje: Pretpostavite da supstanca koju tražite sadrži ugljenik, vodonik i kiseonik, jer prilikom njegovog sagorevanja nastaju CO 2 i H 2 O. Zatim je potrebno pronaći količine supstanci CO 2 i H 2 O da bi se odredile količine supstanci atomskog ugljenika, vodonika i kiseonika.

ν (CO 2) = m (CO 2) / M (CO 2) = 4,4 / 44 = 0,1 mol;

ν (H 2 O) = m (H 2 O) / M (H 2 O) = 0,9 / 18 \u003d 0,05 mol.

Određujemo količinu tvari atomskog ugljika i vodika:

ν(C)= ν(CO 2); v(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 (H) = ν (H) M (H) = 0,1 1 = 0,1 g.

Određujemo kvalitativni sastav tvari:

m (in-va) \u003d m (C) + m (H) = 1,2 + 0,1 \u003d 1,3 g.

Posljedično, tvar se sastoji samo od ugljika i vodika (vidi uvjet problema). Odredimo sada njegovu molekularnu težinu, na osnovu datog u uslovu zadataka gustina supstance u odnosu na vodonik.

M (in-va) \u003d 2 D H2 \u003d 2 39 \u003d 78 g / mol.

ν(C) : ν(H) = 0,1: 0,1

Podijelimo desnu stranu jednačine brojem 0,1, dobijemo:

ν(C) : ν(H) = 1:1

Uzmimo broj atoma ugljika (ili vodika) kao "x", zatim pomnožimo "x" sa atomske mase ugljika i vodika i izjednačavajući ovu količinu s molekularnom težinom tvari rješavamo jednačinu:

12x + x = 78. Dakle, x = 6. Dakle, formula tvari C 6 H 6 je benzen.

Molarna zapremina gasova. Zakoni idealnih gasova. Zapreminski udio.

Molarna zapremina gasa jednaka je odnosu zapremine gasa i količine supstance ovog gasa, tj.

Vm = V(X)/ ν(x),

gde je V m molarni volumen gasa - konstantna vrednost za bilo koji gas pod datim uslovima; V(X) je zapremina gasa X; ν(x) - količina gasne supstance X. Molarna zapremina gasova u normalnim uslovima (normalan pritisak p n = 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 gasove, često je potrebno preći sa ovih uslova na normalne uslove ili obrnuto. U ovom slučaju, zgodno je koristiti formulu koja slijedi iz kombiniranog plinskog zakona Boyle-Mariottea i Gay-Lussaca:

──── = ─── (3)

gdje je p pritisak; V je zapremina; T je temperatura u Kelvinovoj skali; indeks "n" označava normalne uslove.

Sastav gasnih mešavina često se izražava pomoću zapreminskog udela - odnosa zapremine date komponente prema ukupnoj zapremini sistema, tj.

gdje je φ(X) zapreminski udio X komponente; V(X) je zapremina X komponente; V je zapremina sistema. Zapreminski udio je bezdimenzionalna veličina, izražava se u udjelima jedinice ili u postocima.

7. Šta volumen uzima na temperaturi od 20 °C i pritisku od 250 kPa amonijaka težine 51 g?

Dato: m(NH3)=51 g; p=250 kPa; t=20°C.

Nađi: V(NH 3) \u003d?

Rješenje: odrediti količinu amonijačne supstance:

ν (NH 3) \u003d m (NH 3) / M (NH 3) = 51/17 = 3 mol.

Zapremina amonijaka u normalnim uslovima je:

V (NH 3) = V m ν (NH 3) = 22,4 3 = 67,2 l.

Koristeći formulu (3), dovodimo zapreminu amonijaka u ove uslove [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. Odredite volumen, koji će pod normalnim uslovima uzeti gasnu mešavinu koja sadrži vodonik, težine 1,4 g i azota, težine 5,6 g.

Dato: m(N 2)=5,6 g; m(H2)=1,4; Pa.

Nađi: V(mješavina)=?

Rješenje: pronađite količinu tvari vodika i dušika:

ν (N 2) = m (N 2) / M (N 2) = 5,6 / 28 = 0,2 mol

ν (H 2) = m (H 2) / M (H 2) = 1,4 / 2 = 0,7 mol

Pošto u normalnim uslovima ovi gasovi ne međusobno deluju, zapremina mešavine gasova će biti jednaka zbiru zapremina gasova, tj.

V (mješavine) = V (N 2) + V (H 2) = V m ν (N 2) + V m ν (H 2) = 22,4 0,2 + 22,4 0,7 \u003d 20,16 l.

Proračuni po hemijskim jednačinama

Proračuni prema hemijskim jednačinama (stehiometrijski proračuni) zasnivaju se na zakonu održanja mase supstanci. Međutim, u stvarnim hemijskim procesima, zbog nepotpune reakcije i raznih gubitaka supstanci, masa nastalih proizvoda često je manja od one koja bi trebalo da se formira u skladu sa zakonom održanja mase supstanci. Prinos produkta reakcije (ili maseni udio prinosa) je odnos mase stvarno dobijenog proizvoda, izraženog u procentima, prema njegovoj masi, koju treba formirati u skladu sa teorijskim proračunom, tj.

η = /m(X) (4)

gdje je η prinos proizvoda, %; m p (X) - masa proizvoda X dobijenog u stvarnom procesu; m(X) je izračunata masa supstance X.

U onim zadacima kod kojih prinos proizvoda nije preciziran, pretpostavlja se da je kvantitativan (teorijski), tj. η=100%.

9. Koju masu fosfora treba spaliti za dobijanje fosforov oksid (V) težine 7,1 g?

Dato: m (P 2 O 5) \u003d 7,1 g.

Nađi: m(P) =?

Rješenje: pišemo jednadžbu za reakciju sagorevanja fosfora i sređujemo stehiometrijske koeficijente.

4P+ 5O 2 = 2P 2 O 5

Određujemo količinu supstance P 2 O 5 dobijenu u reakciji.

ν (P 2 O 5) = m (P 2 O 5) / M (P 2 O 5) = 7,1 / 142 = 0,05 mol.

Iz jednadžbe reakcije slijedi da je ν (P 2 O 5) = 2 ν (P), dakle, količina fosforne tvari koja je potrebna u reakciji je:

ν (P 2 O 5) = 2 ν (P) = 2 0,05 \u003d 0,1 mol.

Odavde nalazimo masu fosfora:

m(R) = ν(R) M(R) = 0,1 31 = 3,1 g.

10. Magnezijum mase 6 g i cink mase 6,5 g rastvoreni su u višku hlorovodonične kiseline. Kakav volumen vodonik, mjereno u normalnim uslovima, isticati se gde?

Dato: m(Mg)=6 g; m(Zn)=6,5 g; Pa.

Nađi: V(H 2) =?

Rješenje: zapisujemo reakcijske jednačine za interakciju magnezija i cinka sa hlorovodoničnom kiselinom i sređujemo stehiometrijske koeficijente.

Zn + 2 HCl \u003d ZnCl 2 + H 2

Mg + 2 HCl \u003d MgCl 2 + H 2

Određujemo količinu tvari magnezija i cinka koje su reagirale sa hlorovodoničnom kiselinom.

ν(Mg) \u003d m (Mg) / M (Mg) \u003d 6/24 = 0,25 mol

ν (Zn) = m (Zn) / M (Zn) = 6,5 / 65 = 0,1 mol.

Iz jednadžbi reakcije slijedi da su količine tvari metala i vodonika jednake, tj. ν (Mg) \u003d ν (H 2); ν (Zn) \u003d ν (H 2), određujemo količinu vodika koja nastaje iz dvije reakcije:

ν (N 2) = ν (Mg) + ν (Zn) = 0,25 + 0,1 \u003d 0,35 mol.

Izračunavamo volumen vodonika koji se oslobađa kao rezultat reakcije:

V (H 2) = V m ν (H 2) = 22,4 0,35 \u003d 7,84 l.

11. Prilikom propuštanja vodonik sulfida zapremine 2,8 litara (normalni uslovi) kroz višak rastvora bakar (II) sulfata, nastao je talog mase 11,4 g. Odredite izlaz produkt reakcije.

Dato: V(H 2 S)=2,8 l; m(talog)= 11,4 g; Pa.

Nađi: η =?

Rješenje: pišemo jednadžbu reakcije za interakciju sumporovodika i bakar (II) sulfata.

H 2 S + CuSO 4 \u003d CuS ↓ + H 2 SO 4

Odredite količinu sumporovodikove supstance uključene u reakciju.

ν (H 2 S) = V (H 2 S) / V m = 2,8 / 22,4 \u003d 0,125 mol.

Iz jednadžbe reakcije slijedi da je ν (H 2 S) = ν (SuS) = 0,125 mol. Tako možete pronaći teorijsku masu CuS.

m(CuS) \u003d ν (CuS) M (CuS) \u003d 0,125 96 = 12 g.

Sada određujemo prinos proizvoda koristeći formulu (4):

η = /m(X)= 11,4 100/ 12 = 95%.

12. Šta težina amonijum hlorid nastaje interakcijom hlorovodonika težine 7,3 g sa amonijakom težine 5,1 g? Koji gas će ostati u višku? Odredite masu viška.

Dato: m(HCl)=7,3 g; m(NH 3) \u003d 5,1 g.

Nađi: m(NH 4 Cl) =? m(višak) =?

Rješenje: napišite jednačinu reakcije.

HCl + NH 3 \u003d NH 4 Cl

Ovaj zadatak je za "višak" i "nedostatak". Izračunavamo količinu hlorovodonika i amonijaka i utvrđujemo koji gas ima višak.

ν(HCl) \u003d m (HCl) / M (HCl) \u003d 7,3 / 36,5 = 0,2 mol;

ν (NH 3) = m (NH 3) / M (NH 3) = 5,1 / 17 = 0,3 mol.

Amonijaka ima u višku, pa se računanje zasniva na manjku, tj. pomoću hlorovodonika. Iz jednadžbe reakcije slijedi da je ν (HCl) = ν (NH 4 Cl) = 0,2 mol. Odrediti masu amonijum hlorida.

m (NH 4 Cl) = ν (NH 4 Cl) M (NH 4 Cl) = 0,2 53,5 \u003d 10,7 g.

Utvrdili smo da je amonijak višak (prema količini supstance višak je 0,1 mol). Izračunajte masu viška amonijaka.

m (NH 3) = ν (NH 3) M (NH 3) = 0,1 17 \u003d 1,7 g.

13. Tehnički kalcijum karbid mase 20 g tretiran je sa viškom vode, dobijajući acetilen, propuštanjem kroz višak bromne vode nastao je 1,1,2,2-tetrabromoetan mase 86,5 g. Odrediti maseni udio SaS 2 u tehničkom karbidu.

Dato: m = 20 g; m(C 2 H 2 Br 4) \u003d 86,5 g.

Nađi: ω (CaC 2) =?

Rješenje: zapisujemo jednačine interakcije kalcijum karbida sa vodom i acetilena sa bromnom vodom i sređujemo stehiometrijske koeficijente.

CaC 2 +2 H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + C 2 H 2

C 2 H 2 +2 Br 2 \u003d C 2 H 2 Br 4

Pronađite količinu supstance tetrabromoetana.

ν (C 2 H 2 Br 4) = m (C 2 H 2 Br 4) / M (C 2 H 2 Br 4) = 86,5 / 346 = 0,25 mol.

Iz jednadžbi reakcije slijedi 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 kalcijum 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 (CaC 2) = m (CaC 2) / m = 16/20 = 0,8 \u003d 80%.

Rješenja. Maseni udio komponente otopine

14. Sumpor mase 1,8 g rastvoren je u benzenu zapremine 170 ml, a gustina benzena je 0,88 g/ml. Odredite maseni udio sumpora u rastvoru.

Dato: V(C 6 H 6) =170 ml; m(S) = 1,8 g; ρ(C 6 C 6)=0,88 g/ml.

Nađi: ω(S) =?

Rješenje: za pronalaženje masenog udjela sumpora u otopini potrebno je izračunati masu otopine. Odrediti masu benzena.

m (C 6 C 6) \u003d ρ (C 6 C 6) V (C 6 H 6) = 0,88 170 = 149,6 g.

Pronađite ukupnu masu rješenja.

m (rješenje) = m (C 6 C 6) + m (S) = 149,6 + 1,8 = 151,4 g.

Izračunajte maseni udio sumpora.

ω(S) =m(S)/m=1,8 /151,4 = 0,0119 = 1,19%.

15. Gvozdeni sulfat FeSO 4 7H 2 O mase 3,5 g rastvoren je u vodi mase 40 g. Odredi maseni udio željeznog sulfata (II) u rezultirajućem rastvoru.

Dato: m(H2O)=40 g; m (FeSO 4 7H 2 O) \u003d 3,5 g.

Nađi: ω(FeSO 4) =?

Rješenje: pronađite masu FeSO 4 sadržanu u FeSO 4 7H 2 O. Da biste to učinili, izračunajte količinu supstance FeSO 4 7H 2 O.

ν (FeSO 4 7H 2 O) \u003d m (FeSO 4 7H 2 O) / M (FeSO 4 7H 2 O) = 3,5 / 278 = 0,0125 mol

Iz formule željeznog sulfata slijedi da je ν (FeSO 4) \u003d ν (FeSO 4 7H 2 O) = 0,0125 mol. Izračunajte 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), izračunavamo maseni udio željeznog sulfata u otopini.

ω (FeSO 4) = m (FeSO 4) / m = 1,91 / 43,5 = 0,044 = 4,4%.

Zadaci za samostalno rješavanje

1. 50 g metil jodida u heksanu tretirano je metalnim natrijumom i oslobođeno je 1,12 litara gasa, mereno u normalnim uslovima. Odrediti maseni udio metil jodida u otopini. Odgovori: 28,4%.
2. Dio alkohola je oksidiran u jednobazičnu karboksilnu kiselinu. Sagorevanjem 13,2 g ove kiseline dobijen je ugljični dioksid, za čiju je potpunu neutralizaciju bilo potrebno 192 ml otopine KOH masenog udjela 28%. Gustina rastvora KOH je 1,25 g/ml. Odredite formulu za alkohol. Odgovori: butanol.
3. Gas dobijen interakcijom 9,52 g bakra sa 50 ml 81% rastvora azotne kiseline, gustine 1,45 g/ml, propušten je kroz 150 ml 20% rastvora NaOH gustine 1,22 g/ml. ml. Odrediti masene udjele otopljenih tvari. Odgovori: 12,5% NaOH; 6,48% NaNO 3 ; 5,26% NaNO 2 .
4. Odredite zapreminu gasova oslobođenih prilikom eksplozije 10 g nitroglicerina. Odgovori: 7,15 l.
5. Uzorak organske materije težine 4,3 g spaljen je u kiseoniku. Produkti reakcije su ugljen monoksid (IV) zapremine 6,72 litara (normalni uslovi) i voda mase 6,3 g. Gustina pare polazne supstance za vodonik je 43. Odredi formulu supstance. Odgovori: C 6 H 14 .

Da biste naučili kako izjednačiti kemijske jednadžbe, prvo morate istaknuti glavne točke i koristiti ispravan algoritam.

Ključne točke

Izgradnja logike procesa je jednostavna. Da bismo to učinili, razlikujemo sljedeće faze:

1. Određivanje vrste reagensa (svi reagensi su organski, svi reagensi su neorganski, organski i anorganski reagensi u jednoj reakciji)
2. Određivanje vrste kemijske reakcije (reakcija s promjenom oksidacijskih stanja komponenti ili ne)
3. Izolacija kontrolnog atoma ili grupe atoma

Primjeri

1. Sve komponente su neorganske, bez promjene oksidacijskog stanja, test atom će biti kisik - O (na njega nisu utjecale nikakve interakcije:

NaOH + HCl = NaCl + H2O

Izbrojimo broj atoma svakog elementa desnog i lijevog dijela i uvjerimo se da ovdje nije potrebno postavljanje koeficijenata (po defaultu, odsustvo koeficijenta je koeficijent jednak 1)

NaOH + H2SO4 = Na 2 SO4 + H2O

U ovom slučaju, na desnoj strani jednadžbe vidimo 2 atoma natrija, tako da na lijevoj strani jednačine moramo zamijeniti faktor 2 ispred spoja koji sadrži natrij:

2 NaOH + H2SO4 = Na 2 SO4 + H2O

Provjeravamo kisik - O: na lijevoj strani 2O iz NaOH i 4 iz sulfatnog jona SO4, a na desnoj strani 4 iz SO4 i 1 u vodi. Dodajte 2 prije vode:

2 NaOH + H2SO4 = Na 2 SO4+ 2 H2O

1. Sve komponente su organske, bez promjene oksidacijskog stanja:

HOOC-COOH + CH3OH = CH3OOC-COOCH3 + H2O (reakcija moguća pod određenim uslovima)

U ovom slučaju vidimo da se na desnoj strani nalaze 2 grupe atoma CH3, a na lijevoj samo jedna. Dodajte faktor 2 na lijevu stranu prije CH3OH, provjerite kisik i dodajte 2 prije vode

HOOC-COOH + 2CH3OH = CH3OOC-COOCH3 + 2H2O

1. Organske i anorganske komponente bez promjene oksidacijskog stanja:

CH3NH2 + H2SO4 = (CH3NH2)2∙SO4

U ovoj reakciji, kontrolni atom je neobavezan. Na lijevoj strani se nalazi molekul metilamina CH3NH2, a na desnoj strani 2. Dakle, potreban nam je koeficijent 2 ispred metilamina.

2CH3NH2 + H2SO4 = (CH3NH2)2∙SO4

1. Organska komponenta, neorganska, promjena oksidacijskog stanja.

CuO + C2H5OH = Cu + CH3COOH + H2O

U tom slučaju potrebno je sastaviti elektronsku ravnotežu, a bolje je pretvoriti formule organskih tvari u bruto. Ispitni atom će biti kiseonik - njegova količina pokazuje da koeficijenti nisu potrebni, potvrđuje elektronska vaga

CuO + C2H6O = Cu + C2H4O2

2C +2 - 2e = 2C0

C3H8 + O2 = CO2 + H2O

Ovdje O ne može biti test, jer sam mijenja svoje oksidacijsko stanje. Provjeravam N.

O2 0 + 2 * 2 e \u003d 2O-2 (govorimo o kisiku iz CO2)

3C (-8/3) - 20e \u003d 3C +4 (uslovna frakciona oksidaciona stanja koriste se u organskim redoks reakcijama)

Iz elektronske ravnoteže se može vidjeti da je za oksidaciju ugljika potrebno 5 puta više kisika. Stavljamo 5 ispred O2, takođe iz elektronske vage m treba staviti 3 ispred C od CO2, provjeriti za H, i staviti 4 ispred vode

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O

1. Neorganska jedinjenja, promene u oksidacionim stanjima.

Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 = Na2SO4 + K2SO4 + H2O + MnO2

Test će biti vodonik u vodi i kiseli ostaci SO4 2- iz sumporne kiseline.

S + 4 (od SO3 2-) - 2e \u003d S + 6 (od Na2SO4)

Mn+7 + 3e = Mn+4

Dakle, trebate staviti 3 prije Na2SO3 i Na2SO4, 2 prije KMnO4 i MNO2.

3Na2SO3 + 2KMnO4 + H2SO4 = 3Na2SO4 + K2SO4 + H2O + 2MnO2