3. Приклади розрахунків за рівняннями хімічних реакцій

 

Спалили метан масою \(48\)  г. Обчисліть масу (г) витраченого кисню, якщо під час реакції утворилися карбон(\(ІV\)) оксид і вода.

 

Аналізуємо умову: нам відома маса метану $m(C{H}_4)=48\text{ г}$ моль. Необхідно обчислити масу кисню ($m(O_2)$).

 

Записуємо рівняння реакції:

 

$C{H}_4+2O_2=C{O}_2+2H_{2}O$.

 

Перед складанням пропорції варто всі дані в грамах перевести в молі:

 

 

Складаємо пропорцію: ми знаємо кількість речовини метану, а не відома маса кисню, тож необхідно скласти відношення кількостей речовини метану й кисню:

 

$\frac{n(C{H}_4)}{n(O_2)}=\frac{1}{2}$.

 

В отриманому рівнянні невідома кількість речовини кисню, тож перетворюємо його для обчислення:

 

$n(O_2)=n(C{H}_4)\cdot 2=3\text{ моль}\cdot 2=6\text{ моль}$.

 

За відомою кількістю речовини кисню визначаємо його масу:

 

$m(O_2)=n(O_2)\cdot M(O_2)=6\text{ моль }\cdot 32\text{ г}/\mathit{моль}=192\text{ г}$.

 

 

Розчин кальцій хлориду масою \(500\) г із масовою часткою розчиненої речовини \(1,11\) % змішали із содою ${\mathit{Na}}_{2}C{O}_3$, узятою в достатньому для реакції об'ємі. Під час реакції утворилися кальцій карбонат $\mathit{CaC}{O}_3$
і натрій хлорид. Обчисліть масу (г) утвореного кальцій карбонату.

 

Аналізуємо умову: нам відома маса розчину кальцій хлориду $m(\text{розчину }\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=500\text{ г}$ та масова частка солі в ньому ($w(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=\mathrm{1,11}\%,\text{ або }\mathrm{0,0111}$). Необхідно обчислити масу кальцій карбонату $m(\mathit{CaC}{O}_3)$.

 

Записуємо рівняння реакції:

 

$\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2+{\mathit{Na}}_{2}C{O}_3=\mathit{CaC}{O}_3+2\mathit{NaCl}$.

 

Використовуємо формулу для обчислення масової частки речовини в розчині:

 

$w(\mathit{речовини})=\frac{m(\mathit{речовини})}{m(\mathit{розчину})}$;

 

$w(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=\frac{m(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)}{m(\text{розчину }\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)}$;

 

$m(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=m(\text{розчину }\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)\cdot w(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=500\text{ г }\cdot \mathrm{0,0111}=\mathrm{5,55}\text{ г}$.

 

Обчислюємо кількість речовини кальцій хлориду:

 

$n(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)=\frac{m(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)}{M(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)}=\frac{\mathrm{5,55}\text{ г}}{(40+2\cdot \mathrm{35,5})\text{ г}/\mathit{моль}}=\mathrm{0,05}\text{ моль}$.

 

Складаємо пропорцію: відома кількість речовини кальцій хлориду, а не відома маса кальцій карбонату, тож необхідно скласти відношення їхніх кількостей речовини:

 

$\frac{n(\mathit{Ca}{\mathit{Cl}}_2)}{n({\mathit{CaCO}}_3)}=\frac{1}{1}$.

 

Відношення дорівнює \(1\) : \(1\), тож кількості речовин однакові, і дорівнюють \(0,05\) моль.

 

За відомою кількістю речовини кальцій карбонату визначаємо його масу:

 

$m(\mathit{CaC}{O}_3)=n(\mathit{CaC}{O}_3)\cdot M(\mathit{CaC}{O}_3)=\mathrm{0,05}\text{ моль }\cdot (40+12+3\cdot 16)\text{ г}/\mathit{моль}=5\text{ г}$.