Олимпиады по химии

. т m
Их подстановка в стехиометрическое соотношение
^га(А) __ ^П(В) _{дает Т}р_И алгебраических выражения, из
а Ъ
которых можно найти неизвестные тп(в) или У(в):
7П(В)
ЬМ(В)’
или т(А.) _ У(В_газ)
а-М(А) b-V_m ’
₌ ^(В^)


а b
Соотношение (3) выражает известный закон объемных от-
ношений (А и В должны быть газообразными веществами).
4. Согласование размерностей и выполнение расчета.
Когда алгебраическое выражение составлено, нужно под-
ставить известные величины, согласовать их размерности
и произвести необходимые вычисления.


а • V
п


Пример 2. Установление эмпирической и истин­ной формул соединения.
По данным химического анализа можно устано­вить формулу химического соединения. Различают эмпи­рические и истинные формулы. Эмпирические формулы —


18




Методический комментарий это химические формулы, в которых количества атомов каждого из элементов указаны при помощи целых чисел, не имеющих общего кратного. Истинная формула или совпа­дает с эмпирической, или представляет собой ее кратное. Для того чтобы установить истинную формулу, помимо данных химического анализа нужны данные о молекуляр­ной массе.
Если количественный состав соединения А_ОВ₆ выражен в массовых долях, стехиометрическое отношение можно привести к виду
а _ ю(А) • М(В)
b ~ со(В) • М(А) *
Например, по данным химического анализа состав ок­сида серы — 50 % S и 50 % О, тогда стехиометрическое отношение равно
а _ co(S)-M(0) _ 50% 16 г/моль _ 1
~Ъ ~ а(0)-М(8) ~ 50%-32 г/моль " Т*
Следовательно, эмпирическая формула оксида S_aO_ft — SO₂. Известно, что молярная масса оксида серы равна 64 г/моль. Эта величина совпадает с рассчитанной по эмпирической формуле M(SO₂) = 64 г/моль. В этом случае эмпирическая формула совпадает с истинной.
Для пероксида водорода истинная формула отличается от эмпирической. По данным химического анализа в нем содержится 94,1 % О и 5,9 % Н. Молярная масса перок­сида — 34 г/моль. По этим данным легко составить стехио­метрическое отношение
а _ oj(H) M(O) _ 5,9% • 16 г/моль _ 1 b (o(O)Af(H) 94,1%-1г/моль 1 Следовательно, эмпирическая формула пероксида во­дорода — НО. Молярная масса, рассчитанная по эмпири­ческой формуле НО, равна 17 г/моль. Если количество атомов в НО удвоить, тогда молярная масса Н₂О₂ стано­вится равной 34 г/моль. Следовательно, истинная форму­ла пероксида водорода — Н₂О₂.


19




8 класс


Пример 3. Определение объема одного вещества по массе другого вещества.
Дано: /п(А)
Определить: У(В) — ?
_л . п(А) п(в) . .
Схема расчета: т (А) -> —-—- = —-> V (В).
Вычислите объем кислорода, выделившегося при пол­ном каталитическом разложении 24,5 г бертолетовой соли.


Алгоритм решения

1. 
   Составьте уравнение реакции, подберите стехиометри­ческие коэффициенты.
   

2КС1О₃ = 2КС1 + ЗО₂.

2. 
   Запишите над формулами необходимых для расчета веществ их массы и объемы, для неизвестных величин введите буквенные обозначения.
   

’ 24,5г Ул
2КСЮ₃ = 2КС1 + ЗО₂ .

3. 
   Определите молярные массы веществ и запишите их под соответствующими формулами, для газов запиши­те значение молярного объема 22,4 л/моль (при н. у.).
   

2КСЮ₃ = 2КС1 + ЗО₂.
122,5 г/моль 22,4г/моль

4. 
   Составьте формулы для определения количества веще­ства, разделите их на соответствующие стехиометри­ческие коэффициенты.
   

п (КС1О₃) = п (О₂) = ,
⁷ 122,5 г/моль , ⁷ 22,4 л/моль
п(КС1О₃) _ 24,5г п(О₂) _ у
2 2 • 122,5 г/моль ’ 3 3-22,4 л/моль

5. 
   Составьте стехиометрическое соотношение, сопоставь­те размерности величин.
   

п(КС1О₃) п(О₂) _ 24,5 г _ V
2 3 2 • 122,5г/моль 3-22,4г/моль


20

Методический комментарий Получите выражение для неизвестной величины и вы­полните необходимые вычисления. 24,5-3 -22,4 У = ° = 6,72 2 122,5 л. Пример 4. Определение массы (объема) продук­та по массе реагента, находящегося в недос­татке. Определите массу осадка, который образовался при взаимодействии растворов, содержащих 3,48 г суль­фата алюминия и 0,4 г гидроксида натрия. Решение Уравнение реакции: 3,42 г 0,4 г т А12(8О4)3+6МаОН =2А1(ОН)3>1 + ЗМа2ЗО4. 342 г/моль 40 г/моль 78 г/моль 2. Определение вещества, находящегося в недостатке: А1Д8ОД	ИаОН
—3’ 48^г— = 0,01 моль 348 г/моль	°1±Е = = 0,0017 моль 6 • 40 г/моль 6
Избыток	Недостаток

В недостатке — гидроксид натрия. Стехиометрический расчет проводят по гидроксиду натрия.
3. Стехиометрическое соотношение:


0,4 г _ т
6-40 г/моль 2-78 г/моль
0,4-2-78 , _
т = = 1,3 г.
6-40


Пример 5. Определение молярной массы неиз­вестного вещества по известным массам реа­гирующих веществ.
При горении 5,4 г металла М образовалось 10,2 г его оксида МгОд. Определите атомную массу металла. Ка­кой это металл?


21

8 класс

Решение

1. 
   У равнение реакции:
   

5,4 г 10,2 г
4М +ЗО₂= 2МО₃.
х г/моль (2х+48)г/моль

2. 
   Стехиометрическое соотношение:
   

5,4 _ 10,2
4х 2(2х + 48)
где х — атомная масса металла.
5,4• 2(х + 48) = 4• 10,2х , откуда х = 26,7 г/моль (алюминий).
Пример 6. Определение объема газообразного ве­щества по известному объему другого газооб­разного вещества (на основе закона объемных отношений ).
Решение

1. 
   Уравнение реакции:
   

Юм³ V
СН. + 2О, =СО₂ +2Н₂О.
(Молярный объем газа можно не указывать.)

2. 
   Стехиометрическое соотношение :
   

У(СН₄) Г(О₂) Юм’ V ,
- = — или —-— = — , откуда V (О₂) = 20 м³.
1 ¿Л ¿Л

1.1.5. Растворы и растворимость
Задачи, посвященные расчету состава растворов и ра­створимости осадков, регулярно появляются на олимпиа­дах различных уровней. Участники олимпиад должны уверенно владеть различными способами выражения кон­центрации растворов, рассчитывать концентрации компо­нентов в растворах после их разбавления, упаривания или смешивания растворов различных концентраций.


22

Методический комментарий Приведем наиболее важные способы выражения кон­центрации растворов. Способы выражения концентрации

Формула