Определение объема выделившегося газа | Задачи 6
Задача 6.
Определите объем газа (н.у.), который получится, если 8 г алюминия поместить в 200 г 8% -ного раствора соляной кислоты. Найдите массу раствора после реакции.
Дано:
Определение избытка-недостатка
Задача 6.
Определите объем газа (н.у.), который получится, если 8 г алюминия поместить в 200 г 8% -ного раствора соляной кислоты. Найдите массу раствора после реакции.
Дано:
масса алюминия: m(А1) = 8 г;
масса соляной кислоты: mр-ра(НС1) = 200 г;
массовая доля хлороводорода в соляной кислоте: (НС1) = 8% .
Найти:
объем выделившегося газа;
массу раствора после реакции.
Решение:
2А1 + 6НС1 — 2А1С13 + ЗН2↑
Сначала необходимо определить, какое вещество будет в недостатке. По нему можно рассчитать объем выделившегося водорода. Алгоритм вычисления массы конечного раствора
зависит от того, какое вещество окажется в избытке, поэтому отразить эту часть решения заранее невозможно.
Алгоритм вычисления массы конечного раствора зависит от того, какое
вещество окажется в избытке. В большинстве задач на определение избытка-недостатка при растворении металла в растворе в недостатке оказывается именно металл. В этом случае
масса конечного раствора определяется очень просто:
mкон. р-ра = т(Ме) + mисх. р-ра – mгаза.
Если же металл окажется в избытке, то его излишек не будет входить в состав конечного раствора, а опустится на дно сосуда.
Поэтому отразить весь алгоритм решения заранее невозможно.
Схематично алгоритм первой части решения будет иметь вид:
1. Определяем массу НС1 в 200 г 8% -ного исходного раствора.
2. Определяем количество веществ НС1 и А1.
3. Выберем за основу алюминий, и определим по уравнению реакции количество вещества НС1, которое необходимо для полного растворения всего (0,296 моль) алюминия.
Составляем пропорцию:
на 0,296 моль А1 должно расходоваться х моль НС1 (по условию)
на 2 моль А1 полностью расходуется 6 моль НС1 (но уравнению)
НС1 должно расходоваться на 0,296 моль А1.
4 .Определим, какое вещество дано в недостатке.
Таблица
n(НС1) необходимо
n(НС1) дано по условию
0,888моль > 0,438 моль
В реакции участвует меньше НС1, чем необходимо для полного растворения А1, следовательно, НС1 дано в недостатке. В процессе реакции НС1 израсходуется полностью, а А1 расходуется не весь и часть его останется после реакции.
5. Рассчитаем по уравнению реакции объем (н.у.) выделившегося водорода. Для расчета используем НС1, т.к. это вещество взято в недостатке.
Составляем пропорцию:
0,438 моль НС1 дают х л Н2 (по условию)
6 моль НС1 дают 67,2 л Н2 (по уравнению)
выделится в процессе реакции.
6. Определим массу выделившегося Н2 по алгоритму:
7. Определяем массу раствора после реакции.
mкон. р-ра = m(HCl)р-ра + m(Al)растворившегося – m(H2)выделившегося
При определении массы конечного раствора нужно учитывать, что алюминий находился в избытке, и часть его осталась после реакции в неизменном виде. Не прореагировавший алюминий, очевидно, не входит в состав раствора и будет находиться на дне. Поэтому нам придется определить массу растворившегося А1. Это можно сделать по уравнению реакции, используя данные по НС1.
Составляем пропорцию:
х т А1 растворяются в 0,438 моль НС1 (по условию)
54 г А1 растворяются в 6 моль НС1 (по уравнению)
Теперь возможно определить массу конечного раствора:
mкон. р-ра = 200 + 3,95 – 0,44 = 203,51 г.
Ответ: объем выделившегося водорода — 4,9 л; масса конечного раствора 203,51 г.
Определение объема образовавшегося углекислого газа
Задача 7.
Определите объем выделившегося газа при взаимодействии 20,0 г карбоната кальция с избытком азотной кислоты.
Решение:
Несмотря на то, что в условии говориться об избытке азотной кислоты, данная задача не относится к типу «на определение избытка-недостатка». В условии указана масса только одного из участников реакции (СаСО3). Указание на избыток другого участника (НNO3) показывает, что карбонат кальция расходуется полностью и объем выделившегося газа необходимо считать именно по СаСО3.
Определим объем образовавшегося углекислого газа из пропорции:
20 г А1 дают х л СО2 (по условию)
100 г А1 дают 22,4 л СО2 (по уравнению)
Ответ: V(CO2) = 4,
Задачи на избыток-недостаток:
1. Определение избытка-недостатка
2 . Алгоритм определения избытка-недостатка
Вычислите массу, объем и количество выделившегося газа. § 30-32, задача 1. Химия, 11 класс, базовый уровень, Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г.
Вычислите массу, объем и количество выделившегося газа. § 30-32, задача 1. Химия, 11 класс, базовый уровень, Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. – Рамблер/классИнтересные вопросы
Школа
Подскажите, как бороться с грубым отношением одноклассников к моему ребенку?
Новости
Поделитесь, сколько вы потратили на подготовку ребенка к учебному году?
Школа
Объясните, это правда, что родители теперь будут информироваться о снижении успеваемости в школе?
Школа
Когда в 2018 году намечено проведение основного периода ЕГЭ?
Новости
Будет ли как-то улучшаться система проверки и организации итоговых сочинений?
Вузы
Подскажите, почему закрыли прием в Московский институт телевидения и радиовещания «Останкино»?
Последние задачки учебника, йес!
Вычислите массу, объем (н. у.) и количество выделившегося газа.Лучший ответ
Привет, ловиии)
Выделяется оксид серы (IV):
Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Молярная масса меди равна 64 г/моль. Вычислим количество вещества меди:
По уравнению реакции при взаимодействии 1 моль меди с серной кислотой выделяется 1 моль оксида серы (IV), значит при реакции 0,2 моль меди с серной кислотой выделяется 0,2 моль оксида серы (IV). Вычислим объем оксида серы (IV):
V(SО3) = v(SO2) • Vм = 0,2 моль • 22,4 л/моль = 4,48 л.
M(SO2) = 32 + 16 • 2 = 64 г/моль.
Вычислим массу оксида серы (IV):
m(SO2) = v(SO2) • M(SO2) = 0,2 моль • 64 г/моль = 12,8 г.
Ответ: выделится 0,2 моль (12,8 г; 4,48 л) оксида серы (IV).
еще ответы
ваш ответ
Можно ввести 4000 cимволов
отправить
дежурный
Нажимая кнопку «отправить», вы принимаете условия пользовательского соглашения
похожие темы
Юмор
Олимпиады
ЕГЭ
10 класс
похожие вопросы 5
Подскажите верное решение) вот условие: Какой объем воздуха (н. у.) потребуется для сжигания 1 м3 бутана-1?
ГДЗ10 классХимияРудзитис Г.Е.
Здравствуйте.
(Подробнее…)
Химия
Какой был проходной балл в вузы в 2017 году?
Какой был средний балл ЕГЭ поступивших в российские вузы на бюджет в этом году? (Подробнее…)
Поступление11 классЕГЭНовости
16. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)… Цыбулько И. П. Русский язык ЕГЭ-2017 ГДЗ. Вариант 13.
16.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)
ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.
ЕГЭ-2017 Цыбулько И. П. Русский язык ГДЗ. Вариант 13. 18. Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)…
18.
Расставьте все знаки препинания: укажите цифру(-ы), на месте которой(-ых)
в предложении должна(-ы) стоять запятая(-ые). (Подробнее…)
ГДЗЕГЭРусский языкЦыбулько И.П.
6.6: Объемы газа и стехиометрия
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 79721
Навыки для развития
- Чтобы связать количество газа, потребляемого или выделяемого в химической реакции, со стехиометрией реакции.
- Чтобы понять, как можно использовать уравнение идеального газа и стехиометрию реакции для расчета объема газа, образующегося или потребляемого в ходе реакции.
Введение
С помощью закона идеального газа мы можем использовать соотношение между количествами газов (в молях) и их объемами (в литрах) для расчета стехиометрии реакций с участием газов, если известны давление и температура. Это важно по нескольким причинам. Многие реакции, которые проводятся в лаборатории, связаны с образованием или реакцией газа, поэтому химики должны уметь количественно обрабатывать газообразные продукты и реагенты так же легко, как они количественно обрабатывают твердые вещества или растворы. Кроме того, многие, если не большинство, важных для промышленности реакций проводятся в газовой фазе по практическим соображениям. Газы легко смешиваются, легко нагреваются или охлаждаются и могут перемещаться из одного места в другое на производственном предприятии с помощью простых насосов и водопровода. Как сказал одному из авторов инженер-химик: «Газы всегда идут туда, куда вы хотите, жидкости иногда идут, но твердые тела почти никогда».
Пример 6.6.1
Серная кислота, промышленный химикат, производимый в наибольшем количестве (почти 45 миллионов тонн в год только в Соединенных Штатах), получают путем сжигания серы на воздухе с получением SO 2 , за которым следует реакция SO 2 с O 2 в присутствии катализатора дает SO 3 , который реагирует с водой с образованием H 2 SO 4 . Общее химическое уравнение выглядит следующим образом:
\[\rm 2S_{(s)}+3O_{2(g)}+2H_2O_{(l)}\rightarrow 2H_2SO_{4(aq)}\]
Какой объем O 2 (в литрах) при 22°C и давлении 745 мм ртутного столба требуется для производства 1,00 тонны (907,18 кг) H 2 SO 4 ?
Дано: реакция, температура, давление и масса одного продукта. 4 в 1,00 тонне. Из стехиометрических коэффициентов в сбалансированном химическом уравнении рассчитайте количество молей O 2 требуется.
B Используйте закон идеального газа, чтобы определить объем O 2 , требуемый при заданных условиях. Убедитесь, что все величины выражены в соответствующих единицах.
Solution:
mass of H 2 SO 4 → moles H 2 SO 4 → moles O 2 → liters O 2
A We begin by calculating the число молей H 2 5\;L\]
Ответ означает, что для производства 1 тонны серной кислоты необходимо более 300 000 литров газообразного кислорода. Эти цифры могут дать вам некоторое представление о масштабах инженерных и сантехнических проблем, с которыми сталкивается промышленная химия.
Упражнение 6.6.1
В примере 5 мы видели, что Чарльз использовал воздушный шар, содержащий примерно 31 150 л H 2 , для своего первого полета в 1783 году. Газообразный водород был получен в результате реакции металлического железа с разбавленной соляной кислотой. согласно следующему сбалансированному химическому уравнению:
\[Fe_{(s)} + 2 HCl_{(aq)} \rightarrow H_{2(g)} + FeCl_{2(aq)}\]
Сколько железа (в килограммах) потребовалось для производства этот объем H 2 при температуре 30°C и атмосферном давлении 745 мм рт.ст.?
Ответ: 68,6 кг Fe (примерно 150 фунтов)
Сбор газов над водой
Как показано на рис. перевернутая трубка или бутылка, наполненная водой, отверстие которой погружено в большую емкость с водой. Поскольку газ менее плотный, чем жидкая вода, он пузырится до верха бутылки, вытесняя воду. В конце концов, вся вода вытесняется, и в бутылке остается только газ. Если использовать калиброванную бутылку (т. е. с маркировкой, указывающей объем газа) и поднимать или опускать бутылку до тех пор, пока уровень воды не станет одинаковым как внутри, так и снаружи, то давление внутри бутылки будет в точности равно атмосферное давление, измеренное отдельно барометром (\(P_{\rm bar.}\)). 9Рис. 6.6.1: Устройство для сбора газов вытеснением воды чистый. Вместо этого это смесь газообразного продукта и водяного пара. Все жидкости (включая воду) имеют измеримое количество пара, находящегося в равновесии с жидкостью, потому что молекулы жидкости постоянно покидают поверхность жидкости, в то время как другие молекулы паровой фазы сталкиваются с поверхностью и возвращаются в жидкость. Таким образом, пар оказывает давление над жидкостью, которое называется давлением жидкости.0062 давление паров . Таким образом, в случае, показанном на рис. 6.6.1, бутылка фактически заполнена смесью O 2 и водяного пара, а полное давление по закону парциальных давлений Дальтона равно сумме давлений два компонента:
\[P_{\rm tot}=P_{\rm gas}+P_{\rm H_2O}=P_{\rm bar. } \tag{6.6.1}\]
Если мы хотим зная давление газа, образующегося в реакции, чтобы рассчитать количество образовавшегося газа, мы должны сначала вычесть давление из-за водяного пара из общего давления. Это делается путем обращения к табличным значениям давления паров воды в зависимости от температуры (таблица 6.6.1).
| T (°C) | P (in mmHg) |
|---|---|
| 0 | 4.58 |
| 15 | 12.79 |
| 17 | 14.53 |
| 19 | 16.48 |
| 21 | 18.65 |
| 23 | 21.07 |
| 25 | 23.76 |
| 30 | 31.82 |
| 50 | 92. 51 |
| 70 | 233.8 |
| 100 | 760.0 |
As shown in Figure 6.6 .2, давление паров воды быстро возрастает с повышением температуры, и при нормальной температуре кипения (100°С) давление паров составляет ровно 1 атм. Методология проиллюстрирована в примере 6.6.2. Единственными газами, которые нельзя собрать с помощью этого метода, являются те, которые легко растворяются в воде (например, NH 3 , H 2 S и CO 2 ) и те, которые быстро реагируют с водой (например, F 2 и NO 2 ).
Рисунок 6.6.2 График зависимости давления паров воды от температуры. Давление пара очень мало (но не равно нулю) при 0°С и достигает 1 атм = 760 мм рт.ст. при нормальной температуре кипения 100°С.
Пример 6.6.2
Азид натрия (\(NaN_3\)) разлагается с образованием металлического натрия и газообразного азота в соответствии со следующим сбалансированным химическим уравнением:
\[ 2NaN_3 \rightarrow 2Na_{(s)} + 3N_{2\; (g)}\]
Эта реакция используется для надувания подушек безопасности, которые защищают пассажиров во время автомобильных столкновений. Реакция инициируется в подушках безопасности электрическим импульсом и приводит к быстрому выделению газа. Если бы газ \(N_2\), образующийся при разложении 5,00 г образца \(NaN_3\), можно было бы собрать, вытеснив воду из перевернутой колбы, как показано на рис. 6.6.1, какой объем газа образовался бы при 21°C и 762 мм рт.ст.?
Дано: реакция, масса соединения, температура и давление
Запрошено: объем полученного азота произведено. По данным таблицы 6.6.1 определите парциальное давление газа N 2 в колбе.
B Используйте закон идеального газа, чтобы найти объем полученного газа N 2 .
Решение:
A Поскольку мы знаем массу реагента и стехиометрию реакции, нашим первым шагом будет вычисление количества молей N 2 образовавшегося газа:
\[\rm\dfrac {5,00\;г\;NaN_3}{(22,99+3\times14,01)\;г/моль}\times\dfrac{3моль\;N_2}{2моль\;NaN_3}=0,115\;моль\; N_2\]
Приведенное давление (762 мм рт. ст.) представляет собой общее давление в колбе, которое является суммой давлений газа N 2 и присутствующего водяного пара. Таблица 6.6.1 говорит нам, что давление паров воды составляет 18,65 мм рт. ст. при 21 °C (294 К), поэтому парциальное давление газа N 2 в колбе составляет всего
\[\rm(762 − 18,65)\;мм рт.ст. \times\dfrac{1\;атм}{760\;атм} = 743,4\; мм рт.ст. \times\dfrac{1\;atm}{760\;atm}= 0,978\; атм.\]
B Решая закон идеального газа для V и подставляя другие величины (в соответствующих единицах), получаем
\[V=\dfrac{nRT}{P}=\rm\ dfrac{0,115\;моль\times0,08206\dfrac{atm\cdot L}{mol\cdot K}\times294\;K}{0,978\;atm}=2,84\;L\]
Упражнение 6.6.2
Образец металлического цинка массой 1,00 г добавляют к раствору разбавленной соляной кислоты. Он растворяется с образованием газа H 2 в соответствии с уравнением Zn (т) + 2 HCl (водн.) → H 2 (г) + ZnCl 2 (водн. ). Образовавшийся газ H 2 собирают в заполненную водой бутыль при температуре 30°C и атмосферном давлении 760 мм рт.ст. Какой объем он занимает?
Ответ: 0,397 л
Резюме
Связь между количествами продуктов и реагентов в химической реакции может быть выражена в молях или массах чистых веществ, объемов растворов или объемов газообразных веществ. . Закон идеального газа можно использовать для расчета объема газообразных продуктов или реагентов по мере необходимости. В лаборатории газы, образующиеся в результате реакции, часто собирают путем вытеснения воды из наполненных сосудов; тогда количество газа можно рассчитать по объему вытесненной воды и атмосферному давлению. Собранный таким образом газ, однако, не является чистым, а содержит значительное количество водяного пара. Поэтому измеренное давление должно быть скорректировано с учетом давления паров воды, которое сильно зависит от температуры.
Концептуальные проблемы
Почему так много важных для промышленности реакций осуществляется в газовой фазе?
Объем газа, образующегося во время химической реакции, можно измерить, собрав газ в перевернутый контейнер, наполненный водой.
Газ вытесняет воду из сосуда, а объем вытесненной жидкости является мерой объема газа. Какую дополнительную информацию необходимо учитывать, чтобы определить количество молей произведенного газа? Объем некоторых газов не может быть измерен этим методом. Какое свойство газа не позволяет использовать этот метод?Равные массы двух твердых соединений (А и Б) помещают в отдельные герметичные колбы, наполненные воздухом при 1 атм и нагревают до 50°С в течение 10 часов. После охлаждения до комнатной температуры давление в колбе с А составляло 1,5 атм. Напротив, давление в колбе с Б составляло 0,87 атм. Предложите объяснение этим наблюдениям. Останутся ли массы образцов А и В одинаковыми после эксперимента? Почему или почему нет?
Численные задачи
Сбалансируйте каждое химическое уравнение, а затем определите объем указанного реагента при нормальных условиях, необходимый для завершения реакции. В предположении полной реакции, каков объем продуктов?
- SO 2 (г) + O 2 (г) → SO 3 (г) с учетом 2,4 моль О 2
- H 2 90 39 (г0) ) → HCl(г) с учетом 0,78 г H 2
- C 2 H 6 (г) + O 2 (г) → CO 2 (г) + H 2 O(г) на 1,91 моль O 2
При плавке железа углерод реагирует с кислородом с образованием оксида , который затем реагирует с оксидом железа (III) с образованием металлического железа и диоксида углерода.
Если на СТП производится 1,82 л CO 2 ,- какая масса CO расходуется?
- какой объем СО на СТП расходуется?
- сколько O 2 (в литрах) используется на STP?
- какая масса углерода потребляется?
- сколько производится металлического железа (в граммах)?
При полном разложении образца хлората калия образовалось 1,34 г хлорида калия и газообразный кислород.
- Какова масса KClO 3 в исходном образце?
- Какая масса кислорода образуется?
- Какой объем кислорода производится на СТП?
При сжигании 100,0 мг образца гербицида в избытке кислорода образовалось 83,16 мл CO 2 и 72,9 мл паров H 2 O при стандартной температуре. Отдельный анализ показал, что образец содержал 16,44 мг хлора. Если известно, что образец содержит только C, H, Cl и N, определите процентный состав и эмпирическую формулу гербицида.
При сжигании образца антидепрессанта массой 300,0 мг в избытке кислорода образовалось 326 мл CO 2 и 164 мл паров H 2 O при нормальных условиях.
Отдельный анализ показал, что образец содержал 23,28% кислорода. Если известно, что образец содержит только C, H, O и N, определите процентный состав и эмпирическую формулу антидепрессанта.
Answers
- 2.20 g KClO 3
- 0.863 g O 2
- 604 mL O 2
Percent composition: 58.3% C, 4,93% Н, 23,28% О и 13,5% N; эмпирическая формула: C 10 H 10 O 3 N 2
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Показать страницу TOC
- № на стр.
- Теги
Leave A Comment