Тамбовское областное государственное автономное

профессиональное образовательное учреждение

«Педагогический колледж г.Тамбова»

Методические рекомендации

по решению задач

по общей и неорганической химии

для студентов 1 курса

специальностей

20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях

Тамбов 2015

Рассмотрено и рекомендовано научно-методическим советом ТОГАПОУ «Педагогический колледж г. Тамбова»

Составитель:

Учанина О.Ю., преподаватель общеобразовательных и спецдисциплин ТОГАПОУ «Педагогический колледж г. Тамбова»

Рецензенты:

кандидат химических наук, доцент

Л.П. Петрищева

преподаватель спецдисциплин ТОГАОУ СПО «Педагогический колледж г. Тамбова»

О.В. Мосунова

Методические рекомендации по решению задач по общей и неорганической химии для студентов 1 курса специальностей 20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях: Учеб. пособие для студентов. – Тамбов: ТОГАОУ СПО «Педагогический колледж г. Тамбова», 2015. – 18с.

В методические рекомендации по решению задач включены основные типы расчетных задач по курсу «Общая и неорганическая химия», указаны алгоритмы их решения, предложены задачи для самостоятельного решения.

Данное пособие предназначено для студентов специальностей 20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях (может быть использовано для студентов НПО и СПО для специальностей с профильным изучением химии).

© Учанина О.Ю., 2015

© ТОГАПОУ «Педагогический колледж г. Тамбова», 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение .........…………………………………………………...……..............4

1. Формулы, использующиеся для решения задач..................................5

2. Вычисления молекулярных формул веществ по известному

процентному содержанию атомов в данном веществе……..….…................5

3. Вычисления процентного содержания атомов химических элементов в составе кислот, солей, оксидов, оснований……………..……………..7

4. Вычисления по уравнениям химических реакций по известным данным об исходных веществах, одно из которых взято в избытке……........9

5. Вычисления по уравнениям химических реакций, используя уравнения с одним неизвестным……………………………..……………….........11

6. Вычисления по уравнениям химических реакций…………….……..13

6.1. Нахождение количества вещества продукта реакции, если известна масса одного из реагирующих веществ.................................................................13

6.2. Нахождение массы исходного вещества, если известна масса другого исходного вещества......................................................................................13

6.3. Вычисление массы продукта реакции, если известна масса исходного вещества........................................................................................................14

6.4. Вычисление массы исходного вещества, если известна масса продукта реакции.........................................................................................................16

7. Дополнительные задания…….………………………………….........17

Список используемой литературы..............................................................19

Введение

Изучение курса «Общая и неорганическая химия» охватывает 2 семестр.

Решение химических задач является одним из ведущих направлений изучения основ химии. Данный метод обучения формирует рациональные приемы мышления, способствует связи обучения с жизнью, прививает навыки и умения работать самостоятельно, прививает навыки самоконтроля, осуществляет связь теории с практикой, в процессе решения также закрепляются и совершенствуются химические понятия.

В данных методических рекомендациях предложены основные типы расчетных задач, используемые для изучения курса «Общая и неорганическая химия».

В каждый раздел методических рекомендаций включены:

• основные формулы, необходимые для успешного решения данного типа задач;

• приведен алгоритм решения задач (примеры правильного решения);

• варианты задач для самостоятельного решения, которые поспособствуют студентам в закреплении полученных навыков и умений в решении задач данного раздела;

• задачи, являющиеся связующим звеном между данным типом задач и задачами других типов (дополнительные задания).

Методические рекомендации предназначены для студентов, обучающихся по специальностям 20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях.

Автор

1. Формулы, использующиеся для решения задач:

[pic] , где ρ – плотность раствора; m – масса растворов; V – объем раствора.

[pic] ·100%, где ω – массовая доля;

m(в-ва) – масса растворенного вещества;

m(р-ра) – масса раствора.

[pic] , где n – количество вещества;

m – масса вещества; M – малярная масса вещества.

[pic] , где n – количество вещества;

V – объем газообразного вещества;

V◦ - мольный объем.

2. Вычисления молекулярных формул веществ по известному процентному содержанию атомов в данном веществе.

Вычислите молекулярную формулу вещества, если известно, что:

Массовая доля серы в соединении с кислородом равна 40%.

Дано: ω (S) = 40% или 0,4; ω (О) = 60% или 0,6.

Найти: SхOу.

Решение: количество веществ S и O в данном соединении неизвестно. Чтобы найти отношение х : у необходимо найти n (S) и n (O).

[pic] , M (S) = 32 г/моль; [pic] , M (O) = 16 г/моль.

[pic] ·100%, [pic] , [pic] ;

Пусть масса данного вещества равна 100 г, тогда m (S) = 40 г, m (O) = 60 г.

Найдем количество вещества каждого элемента, входящего в состав данного вещества: [pic] , [pic] . Значит х : у = n(S) : n(O) = 1,25моль:3,75моль. Выбираем наименьшее количество вещества из полученных и делим на него каждое:: 1,25:1,25 = 1; 3,75:1,25 = 3, тогда n (S) : n (O) = 1,25 : 3,75 = 1:3. Значит в данном веществе содержится 1 атом S и 3 атома O. Формула данного вещества SO3.

Ответ: SO3 - оксид серы (VI).

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. В соединении калия, хлора и кислорода массовые доли элементов равны соответственно 31,8%; 29%; 39,2%.

3. Массовая доля фосфора в которой составляет 37%, а кислорода 60% (ω (Р) = 37%, ω (О) = 60%).

4. В состав химического вещества входят кальций (29,4%), сера (23,5%) и кислород (47,1%).

5. Минерал содержит 72,36% железа и 27,64% кислорода.

6. Массовая доля магния в его соединении с кислородом равна 60%.

7. Массовая доля хлора в которой составляет 35,3%, а кислорода 63,6% (ω (Сl) = 35,3%, ω (О) = 63,6%).

3. Вычисления процентного содержания атомов химических

элементов в составе кислот, солей, оксидов, оснований.

1. Вычислите массовые отношения, в которых соединяются кальций, углерод и кислород в карбонате кальция.

Дано: СаСО3.

Найти: ω (Са)-?; ω (С)-?; ω (О)-?.

Решение: массовые доли химических элементов будем находить по следующим формулам: [pic] ; [pic] ;

[pic] .

Необходимо вычислить массу каждого химического элемента, входящего в состав данного вещества, а также массу всего вещества.

[pic] , отсюда [pic] .

M(Са) = 40 г/моль, М(С) = 12 г/моль, М(О) = 16 г/моль;

В данном веществе содержится 1 атом кальция, 1 атом углерода и 3 атома кислорода, значит n(Са) = 1 моль; n(С) = 1 моль и n(О) = 3 моль. Отсюда следует:

m(Са) = 1моль·40г/моль = 40г;

m(С) = 1моль·12г/моль = 12г;

m(О) = 3 моль·16г/моль =48г.

Найдем массу всего вещества. Мы вычисляем массовые отношения химических элементов в одной молекуле карбоната кальция, значит n(СаСО3) = 1моль, Мr (СаСО3) = 40 + 12 + 16·3 = 100;

Мr (СаСО3) = М(СаСО3) =100г/моль.

m(СаСО3) = 1 моль·100г/моль = 100г.

Теперь можем вычислить массовые доли химических элементов в данном веществе:

[pic] = 40% или 0,4; [pic] = 12% или 0,12;

[pic] = 48% или 0,48.

Ответ: ω(Са) = 40%, ω(С) = 12%, ω(О) = 48%.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. Вычислите массовую долю кислорода в оксиде калия К2О и гидроксиде магния Мg(ОН)2.

3. Определите массовые доли элементов в оксиде лития Li2О.

4. Определите массовые доли элементов в хлориде кальция СаСl2.

5. Определите массовые доли элементов в сульфате калия К2SО4.

6. Определите массовые доли элементов в гидроксиде натрия NаОН.

7. Рассчитайте, в каком процентном отношении соединяются натрий и кислород в соединении Nа2О.

8. Определите массовые доли элементов в серной кислоте Н2SО4.

4. Вычисления по уравнениям химических реакций по известным данным об исходных веществах, одно из которых взято в избытке

Какое количество вещества соли может получиться, если для реакции взять указанные массы исходных веществ:

1. 125 г кальция и 137 г уксусной кислоты.

Дано: m(Са) = 125 г; m(СН3СООН) = 137 г.

Найти: n(соли) - ?

Решение: составим уравнение данной химической реакции

[pic] [pic] [pic] [pic]

1 моль 2 моль 1 моль 1 моль (по уравнению данной

химической реакции)

Исходя из условий задачи определим количества веществ кальция и уксусной кислоты: М(Са) = 40г/моль, М(СН3СООН) = 60г/моль, [pic] , [pic] [pic] .

Если весь Са вступит в реакцию (3,125моль), то уксусной кислоты потребуется в 2 раза больше (6,25моль) (исходя из уравнения данной химической реакции), а по условию (исходя из взятой массы) n(СН3СООН) = 2,28моль, значит СН3СООН в недостатке и полностью вступает в реакцию. Расчет следует вести по недостатку.

По уравнению реакции количества веществ уксусной кислоты и полученной соли (ацетат кальция) относятся 2 : 1 соответственно, значит

n((СН3СОО)2Са) = [pic] n(СН3СООН) = [pic] =1,14моль.

Ответ: n((СН3СОО)2Са) = 1,14моль.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

Какое количество вещества соли может получиться, если для реакции взять:

2. 46 г магния и 37 г муравьиной кислоты.

3. 28 г оксида кальция и 28 г серной кислоты.

4. 56 г оксида кальция и 130 г азотной кислоты.

5. 5,6 г гидроксида калия и 6,5 г азотной кислоты.

6. 80 г гидроксида бария и 104 г серной кислоты.

5. Вычисления по уравнениям химических реакций, используя

уравнения с одним неизвестным.

В каком количестве воды следует растворить:

1. 45 г калия, чтобы получить 15 %-ный раствор гидроксида калия.

Дано: m(К) = 45 г, ω(КОН) = 15% или 0,15.

Найти: m(Н2О) - ?

Решение: [pic] ,

составим уравнение данной химической реакции

[pic] [pic] [pic] [pic]

М (К) = 39г/моль.

Найдем количества вещества калия: [pic] 1,15моль.

По уравнению данной реакции количества веществ калия и гидроксида калия относятся 1:1, поэтому n(К) = n(КОН) = 1,15моль, М(КОН) = 56г/моль.

m(КОНв-ва) = М · n = 56г/моль · 1,15моль = 64,4 г.

Пусть калий растворили в Х г воды,

m(раствора) = m(К) + m(Н2О) = 45г + Хг

Тогда [pic] , решим данное уравнение:

0,15·(45 + Х) = 64,4

6,75 + 0,15Х = 64,4

0,15Х = 57,65; Х = 384,3 г.

Ответ: m(Н2О) = 384,3 г.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. В каком количестве воды следует растворить 89 г натрия, чтобы получить 20 %-ный раствор гидроксида натрия.

3. Какая масса серной кислоты потребуется для растворения 73 г цинка, чтобы получить 5 %-ный раствор сульфата цинка.

4. Вычислите массу азотной кислоты, в которой растворили 52 г магния, чтобы получить 10 %-ный раствор нитрата магния.

5. В каком количестве воды следует растворить 14,2 г фосфорного ангидрида, чтобы получить раствор фосфорной кислоты с массовой долей 2%.

6. Вычисления по уравнениям химических реакций.

6.1. Нахождение количества вещества продукта реакции, если известна масса одного из реагирующих веществ.

1. Определите количество вещества углекислого газа, который образуется при сгорании 3г углерода.

Дано: m(С) = 3г.

Найти: n(СО2) - ?

Решение: составим уравнение данной химической реакции:

[pic] [pic] [pic]

Найдем количества вещества углерода: [pic] .

По уравнению реакции количества веществ углерода и углекислого газа относятся как 1:1, поэтому n(С) = n(СО2) = 0,25моль.

Ответ: n(СО2) = 0,25моль.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. 2. Оксид ртути (II) массой 43,4г подвергли разложению. Вычислите количество вещества кислорода, образовавшегося в результате реакции.

   3. Определите количества вещества водорода, который выделится при взаимодействии 30 г железа с соляной кислотой.

6.2. Нахождение массы исходного вещества, если известна масса другого исходного вещества.

1. Кальций массой 2г прореагировал с кислородом. Какая масса кислорода вступила в реакцию?

Дано: m(Са) = 2г.

Найти: m(О2) - ?

Решение:

[pic] [pic] [pic]

[pic] , М(О2) = 16г/моль.

По уравнению реакции количества веществ кальция и кислорода относятся как 2:1, т.е. n(О2) = ½ n(Са). Найдем количество вещества кальция: [pic] , отсюда следует, что n(О2) = 0,05моль : 2 = 0,025моль.

Ответ: n(О2) = 0,025моль.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. Какая масса хлорида железа (III) должна прореагировать с 200 г гидроксида натрия при получении гидроксида железа (III)?

3. Какая масса соляной кислоты вступит в реакцию с 300 г гидроксида лития для получения хлорида лития?

4. Вычислите массу кислорода, который реагирует с 50 г серы для получения оксида серы (IV).

6.3. Вычисление массы продукта реакции, если известна масса исходного вещества.

1. Какая масса оксида кальция образуется при разложении 2 кг карбоната кальция.

Дано: m(СаСО3) = 2кг = 2000г.

Найти: m(СаО) - ?

Решение:

[pic] [pic] [pic]

Находим количество вещества карбоната кальция:

М(СаСО3) = 100г/моль, [pic]

Согласно уравнению реакции n(СаСО3) = n(СаО) = 20моль

[pic] , отсюда [pic] , М(СаО) = 40 + 16 = 56г/моль

m(СаО) = 20моль · 56г/моль = 1120г.

Ответ: m(СаО) = 1120г.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. Железо массой 6,72г сожгли в хлоре. Рассчитайте массу образовавшегося при этом хлорида железа (III) и массу хлора, вступившего в реакцию.

3. Магний массой 40 г сожгли в кислороде. Определите массу полученного оксида магния.

4. Какая масса меди может быть получена из 80г соединения СuS?

5. Рассчитайте массу оксида фосфора (V), который образуется при взаимодействии с кислородом фосфора массой 3,72г.

6.4. Вычисление массы исходного вещества, если известна масса продукта реакции.

1. При взаимодействии водорода и кислорода образовалось 450г воды. Чему равна масса каждого газа, вступившего в реакцию?

Дано: m(Н2О) = 450г.

Найти: m(Н2) - ? m(О2) - ?

Решение:

2Н2 + О2 = 2Н2О

Находим количество вещества воды: [pic] ,

М(Н2О) = 18г/моль.

[pic] , согласно уравнению реакции

n(Н2О) = n(Н2) = 25моль, М(Н2) = 2г/моль, тогда m(Н2) = 25 моль · 2г/моль = 50г.

m(Н2О) = m(Н2) + m(О2), m(О2) = m(Н2О) - m(Н2) = 450г – 50г = 400г.

Ответ: m(Н2) = 50г, m(О2) = 400г.

Задачи для самостоятельного решения.

Используя задание 1, решить следующие задачи:

2. Какие массы металлического натрия и брома потребуются для получения бромида натрия NaBr массой 5,15г?

3. При прокаливании известняка (карбоната кальция СаСО3) образуется оксид кальция и углекислый газ. Какую массу известняка надо взять для получения 7кг оксида кальция?

4. При термическом разложении сероводорода Н2S образовалась сера массой 12,8г. Рассчитайте массу использованного Н2S.

7. Дополнительные задания

1. Какой объем аммиака, измеренный при нормальных условиях, должен прореагировать с избытком хлороводорода для получения хлорида аммония массой 10,7г?

2. Какой объем водорода выделится при нормальных условиях, если растворить алюминий массой 10,8г в избытке соляной кислоты?

3. При обработке соляной кислотой 10 г смеси карбидов кальция и алюминия образовалось 5 л смеси газов. Определить состав смеси карбидов.

4. При взаимодействии магния с серной кислотой образовалось 40 г сульфата магния. Какая масса магния израсходовалась? Какая масса серной кислоты необходима для данной реакции.

5. Какой объем сернистого газа можно получить, сжигая 35 л сероводорода?

6. Какая образуется соль и какова ее масса, если продукт сгорания 3,2 г серы растворили в 300 г 5 %-ного раствора гидроксида калия.

7. Раствор, содержащий 4 г гидроксида магния, поглотил 2 л углекислого газа. Определите массу осадка, образовавшегося в результате данной реакции.

8. Определите массовые доли компонентов в смеси, если на нейтрализацию 2 г смеси серной и азотной кислот потребовалось 3 г гидроксида калия.

9. При взаимодействии раствора хлоридов натрия и калия, содержащего 6 г солей с избытком раствора нитрата серебра образовалось 13 г осадка. Определите массовые доли компонентов в смеси.

10. Определите массу 60 %-ного раствора серной кислоты, в котором нужно растворить 38 г серного ангидрида, чтобы получить 74 %-ный раствор серной кислоты.

11. Магний количеством вещества 1,5моль сожгли в кислороде. Определите массу полученного оксида магния.

12. Какую массу 10 %-ного раствора сульфата железа надо прибавить к 300 г 20 %-ного раствора, чтобы приготовить 15 %-ный раствор?

13. Какую массу карбоната кальция надо разложить, чтобы получить 25 кг углекислого газа?

14. Какой объем аммиака, измеренный при нормальных условиях, образуется при соединении 15 л азота с водородом?

15. Какой объем оксида серы (VI), измеренный при нормальных условиях, образуется при соединении 10 л кислорода с оксидом серы (IV)?

16. Оксид цинка получают сжиганием цинковой пыли в присутствии воздуха в специальных ретортах. Считая, что цинковая пыль состоит из чистого цинка, рассчитайте, сколько потребуется цинковой пыли для получения 45 кг оксида цинка.

17. Определите массовые доли химических элементов в составе твердого кристаллогидрата CuSO4 · 5H2O.

18. Определите массовые доли химических элементов в составе тиосульфата натрия Na2S2O2.

19. Известны массовые доли углерода (42,86 %) и кислорода (57,24 %) в соединении. Определите молекулярную формулу данного оксида.

20. Вычислите массу углекислого газа, который выделится при сгорании 30 л пропена в кислороде воздуха.

21. Определите объем водорода, который получится при взаимодействии 200 г цинка с уксусной кислотой.

Список литературы:

Габриелян О.С., Лысова Г.Г., Химия 11 класс: учебник 2-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2006. - 368с.

1. Глинка Н.Г., Общая химия: учебное пособие для вузов /Под ред. А.И. Ермакова. - 30-е изд., испр. - М.: "ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС", 2007. - 728 с.

2. Глинка Н.Л., Задачи и упражнения по общей и неорганической химии / Под ред. В.А. Рабиновича - М.: "ИНТЕГРАЛ-ПРЕСС", 2008 - 240 с.

3. Ахметов Н.С., Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов / Н.С. Ахметов. - 7-е издание, стереотипное - М.: Высшая школа, 2008. - 743 с.

4. Краткий справочник физико-химических величин. / Под ред. К.П.Мищенко и А.А. Равделя - 7-е изд. - Л., Химия, 1974. - 200 с.

Дополнительные источники:

1. [link]