Какой буквой обозначают выход продукта в химии
Утром меня разбудил телефонный звонок. Звонила моя ученица Лена Д. Со слезами в голосе она начала говорить, что ЕГЭ по химии точно завалит, потому как даже “такая простая и понятная 35 задача” может включать фишку на выход реакции, не считая кучи других “садистских приколов”. Лена скинула мне ВК условие злополучной 35-й задачи: “При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ”
В своей практике я, действительно, столкнулась с парадоксом, когда очень толковые ребята, хорошо знающие химию, жутко боятся элементарных расчетов на степень превращения вещества и выход продукта реакции. Их начинает терзать сомнение: “А справлюсь ли я на ЕГЭ?!” Такие переживания могут зайти далеко и перерасти в никому не нужную депрессию. Думаю, вы тоже сталкивались с аналогичными проблемами. Что делать? Я предлагаю все трудности преодолевать вместе. Вначале мы повторим тему “Выход продукта реакции”, поучимся решать задачи, обязательно разберем 35-ю задачу, предложенную моей ученицей, а в конце статьи я расскажу вам секретное упражнение, которое нужно выполнять всякий раз, когда вы начинаете сомневаться в собственных силах и способностях. Упражнение так и называется “У меня все получится!”. Итак, поехали!
Выход продукта реакции (выход реакции) – это коэффициент, определяющий полноту протекания химической реакции. Он численно равен отношению количества (массы, объема) реально полученного продукта к его количеству (массе, объему), которое может быть получено по стехиометрическим расчетам (по уравнению реакции).
Решим задачи на выход продукта реакции, используя Четыре Заповеди. Каждое действие обводится зеленым овалом. Читайте внимательно и обязательно записывайте решение каждой задачи. После проработки статьи попробуйте самостоятельно решить все разобранные задачи.
Задача 1
При действии алюминия на оксид цинка массой 32,4 г получили 24 г цинка. Определите выход продукта реакции
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции
Повторим теорию химии. Способ восстановления металлов алюминием – алюмотермия. Следует помнить: металлы, стоящие в ряду активности левее (более активные) восстанавливают металлы, стоящие правее, из расплавов оксидов или растворов солей
Li→Rb→K→Ba→Sr→Ca→Na→Mg→Al→Mn→Cr→Zn→Fe→Cd→Co→Ni→Sn→Pb→(H)→Sb→Bi→Cu→Hg→Ag→Pd→Pt→Au
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
В условии задачи представлены данные по одному из реагентов (оксиду цинка) и по одному из реально полученных продуктов (цинку). Составляем два досье, в каждом – масса, молярная масса, количество вещества (моль). Для цинка (продукт), масса и количество вещества – практические, т.к. продукт был получен реально.
Теоретическое значение продукта рассчитываем по уравнению реакции. Точка расчета – количество вещества реагента (оксида цинка). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат. Выписывать отдельно пропорцию для расчетов не обязательно. Это – Легкие Расчеты по уравнениям реакций, которые не противоречат закону кратных отношений, но значительно упрощают решение задач по химии.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи “Определите выход продукта реакции”, – записываем соответствующую формулу и анализируем ее компоненты.
Подробно разберем решение обратной задачи: по известному выходу реакции определим неизвестное значение реагента или продукта.
Задача 2
Определите массу оксида алюминия, которая может быть получена из 23,4 г гидроксида алюминия, если выход реакции составляет 92% от теоретически возможного.
1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”.
2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции.
Небольшой экскурс в теорию химии. Многие нерастворимые в воде гидроксиды разлагаются при нагревании. Продукты разложения – оксиды соответствующих металлов и вода.
3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи и по уравнению реакции
Составляем досье на реагент (гидроксид алюминия) – определяем его молярную массу и количество вещества (моль). По уравнению реакции рассчитываем теоретическое количество продукта (оксида алюминия). Расчеты выполняем на основании закона кратных отношений по схеме: точку расчета делим на коэффициент при этом веществе, умножаем на коэффициент при искомом веществе и получаем результат.
4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.
Формулизируем вопрос задачи “Определите массу оксида алюминия”, т.е. записываем формулу расчета массы, которая для нас, как для химиков, должна быть представлена произведением количества вещества на молярную массу. Анализируем компоненты формулы: молярную массу определяем по таблице Менделеева, количество вещества (практическое) рассчитываем по формуле выхода реакции.
Решим на закрепление еще несколько обратных задач с выходом реакции.
Задача 3
Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите массу карбоната натрия для получения оксида углерода (IV) массой 56,1 г. Практический выход продукта 85%.
Задача 4
При действии оксида углерода (II) на оксид железа (III) получено железо массой 11,2 г. Найдите массу использованного оксида железа (III), если выход реакции составляет 80%.
Задача 5
При взаимодействии железа с хлором получено 10 г соли, что составляет 85% от теоретически возможного. Сколько граммов железа было взято для реакции с хлором?
В этой статье я не буду разбирать пошагово 35-ю задачу ЕГЭ, предложенную моей ученицей. На фото – подробное решение. Тот, кто уже решал аналогичные задачи, поймет без дополнительных объяснений. Для всех остальных – обязательно будем наслаждаться анализом этой задачи (и не только этой) в следующей статье. Обещаю ДРАЙВ!
Задача 35 ЕГЭ (восстановлена по памяти моей ученицы)
При гидратации 31,50 г этиленового углеводорода образовалось 23,76 г органического вещества. Выход продукта составил 60 %. Определите молекулярную формулу углеводорода и установите его структуру, если известно, что при его жёстком окислении перманганатом калия образуются кетон и кислота. Напишите уравнение реакции углеводорода с водой, в уравнении изобразите структурные формулы органических веществ
Вернемся к проблеме, которую я затронула в начале статьи. Что делать, если резко упала самооценка, ты чувствуешь себя полным идиотом и боишься не справиться с трудными заданиями ЕГЭ? Все очень просто – выполни секретное упражнение “У меня все получится!” Я подсмотрела его на просторах Интернета (автора не знаю) и модифицировала это упражнение под себя и своих учеников:
1. Сядь в спокойной обстановке, закрой глаза, успокой дыхание. Сосредоточься на своей цели. Представь, что у тебя уже все получилось и ты достиг всего, к чему стремился.
2. Сожми ладони вместе перед собой и прижми их к груди. Обратись к Высшему Разуму (как ты его себе представляешь – Бог, Вселенная, Космос, Мир, Природа) с просьбой реализовать твою цель и мечты.
3. Побудь в таком состоянии несколько минут, затем встань, расправь плечи и стряхни с себя все плохое.
В конце статьи хочу привести цитату из стихотворения американского поэта Эдгара Геста, который был очень популярен 100 лет назад:
“И ты не верь тому, кто скажет: “Это слишком сложно!”
Не слушай тех, кто будет утверждать, что это невозможно,
Не бойся трудностей – скорей берись за дело,
Гони сомненья прочь – к мечте иди решительно и смело!”
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Источник
Расчетные задачи типа «Определение выхода продукта реакции в процентах от теоретического»
Признак
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой
(эта), измеряется в процентах или долях.
Также для расчётов может использоваться количественный выход:
Первый тип задач – Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При
взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили
соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
1. Записываем краткое условие задачи | Дано: m (Mg) = 1,2 г m практическая (MgSO4) = 5,5 г _____________________ Найти:
=? |
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. |
|
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ | M(Mg) = 24 г/моль M(MgSO4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль |
4. Находим количество вещества реагента по формулам
| ν(Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль |
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции |
m = ν · M mтеор (MgSO4) = M(MgSO4) · νтеор (MgSO4) = = 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г |
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле
|
(MgSO4)=(5,5г ·100%)/6г=91,7% Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим |
Второй тип задач
– Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %)
продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта
реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
1. Записываем краткое условие задачи | Дано: m(CaO) = 16,8 г
=80% или 0,8 ____________________ Найти: m практ (CaC2) = ? |
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. |
|
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ | M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль M(CaC2) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль |
4. Находим количество вещества реагента по формулам
| ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль |
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции |
|
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле
| m практич (CaC2) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г Ответ: m практич (CaC2) = 15,36 г |
Третий тип задач
– Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого
продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного
вещества.
Задача
3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую
массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
1. Записываем краткое условие задачи | Дано: н. у. Vm = 22,4 л/моль Vпрактич(CO2) = 28,56 л
= 85% или 0,85 _____________________ Найти: m(Na2CO3) =? |
2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо | M (Na2CO3) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль |
3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы:
| Vтеоретич(CO2) = = 28,56 л / 0,85 = 33,6 л ν(CO2) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль |
4. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. |
|
5. Находим количество вещества реагента по УХР | По УХР:
, следовательно ν(Na2CO3) = ν(CO2) = 1,5 моль |
5. Определяем массу (объём) реагента по формуле: m = ν · M V = ν · Vm | m = ν · M m(Na2CO3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г |
РЕШИТЕ ЗАДАЧИ
№1.
При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой
получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход
газа (%).
№2.
Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3
металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить
при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход
хрома составляет 95 %.
№3.
Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной
серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если
выход оксида серы (IV) составляет 90%.
№4.
К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор,
содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного
осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
Источник
Признак
В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического.
Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов.
Доля выхода продукта обозначается буквой
(эта), измеряется в процентах или долях.
Также для расчётов может использоваться количественный выход:
I. Первый тип задач
Известны масса (объём) исходного вещества и масса (объём) продукта реакции. Необходимо определить выход продукта реакции в %.
Задача 1. При взаимодействии магния массой 1,2 г с раствором серной кислоты получили соль массой 5, 5 г. Определите выход продукта реакции (%).
| 1. Записываем краткое условие задачи | Дано: m (Mg) = 1,2 г m практическая(MgSO4) = 5,5 г _____________________ Найти: |
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. | |
| 3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ | M(Mg) = 24 г/моль M(MgSO4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль |
4. Находим количество вещества реагента по формулам | ν(Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль |
| 5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции | m = ν · M mтеор (MgSO4) = M(MgSO4) · νтеор (MgSO4) = = 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г |
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле | (MgSO4)=(5,5г ·100%)/6г=91,7% Ответ: Выход сульфата магния составляет 91,7% по сравнению с теоретическим |
II. Второй тип задач
Известны масса (объём) исходного вещества (реагента) и выход (в %) продукта реакции. Необходимо найти практическую массу (объём) продукта реакции.
Задача 2. Вычислите массу карбида кальция, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 16,8 г, если выход составляет 80%.
1. Записываем краткое условие задачи | Дано: m(CaO) = 16,8 г =80% или 0,8 ___________________ Найти: m практ (CaC2) = ? |
2. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. | |
3. Находим по ПСХЭ молярные массы подчёркнутых веществ | M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль M(CaC2) = 40 + 2 · 12 = 64г/моль |
4. Находим количество вещества реагента по формулам | ν(CaO)=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль |
5. По УХР вычисляем теоретическое количество вещества (νтеор) и теоретическую массу (mтеор) продукта реакции | |
6. Находим массовую (объёмную) долю выхода продукта по формуле | m практич (CaC2) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г Ответ: m практич (CaC2) = 15,36 г |
III. Третий тип задач
Известны масса (объём) практически полученного вещества и выход этого продукта реакции. Необходимо вычислить массу (объём) исходного вещества.
Задача 3. Карбонат натрия взаимодействует с соляной кислотой. Вычислите, какую массу карбоната натрия нужно взять для получения оксида углерода (IV) объёмом 28,56 л (н. у.). Практический выход продукта 85%.
| 1. Записываем краткое условие задачи | Дано: н. у. Vm = 22,4 л/моль Vпрактич(CO2) = 28,56 л = 85% или 0,85 ____________________ Найти: m(Na2CO3) =? |
| 2. Находим по ПСХЭ молярные массы веществ, если это необходимо | M (Na2CO3) =2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль |
3. Вычисляем теоретически полученный объём (массу) и количество вещества продукта реакции, используя формулы: | Vтеоретич(CO2) = = 28,56 л / 0,85 = 33,6 л ν(CO2) = 33,6 (л) / 22,4 (л/моль) = 1,5 моль |
4. Запишем УХР. Расставим коэффициенты. Под формулами (из дано) напишем стехиометрические соотношения, отображаемые уравнением реакции. | |
| 5. Находим количество вещества реагента по УХР | По УХР: , следовательно ν(Na2CO3) = ν(CO2) = 1,5 моль |
6. Определяем массу (объём) реагента по формуле: m = ν · M V = ν · Vm | m = ν · M m(Na2CO3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г |
IV. Решите задачи
Задача №1. При взаимодействии натрия количеством вещества 0, 5 моль с водой получили водород объёмом 4,2 л (н. у.). Вычислите практический выход газа (%).
Задача №2. Металлический хром получают восстановлением его оксида Cr2O3 металлическим алюминием. Вычислите массу хрома, который можно получить при восстановлении его оксида массой 228 г, если практический выход хрома составляет 95 %.
Задача №3. Определите, какая масса меди вступит в реакцию с концентрированной серной кислотой для получения оксида серы (IV) объёмом 3 л (н.у.), если выход оксида серы (IV) составляет 90%.
Задача №4. К раствору, содержащему хлорид кальция массой 4,1 г, прилили раствор, содержащий фосфат натрия массой 4,1 г. Определите массу полученного осадка, если выход продукта реакции составляет 88 %.
Источник
В прошлом уроке мы научились, как правильно составлять полные уравнения химических реакций, которые используются главным образом для расчета ожидаемого выхода (количества продуктов) реакции и для определения того, останется ли в избытке какой-либо из реагентов после израсходования других реагентов. В уроке 14 «Выход продукта реакции» мы только и будем, что вычислять количество продукта реакции с помощью вышеупомянутых полных химических уравнений. Меньше слов — больше дела! Переходим сразу к разбору задач на выход продукта реакции.
Задачи на выход продукта реакции
Пример 1. Сколько граммов водорода требуется для соединения со 100,0 г углерода в реакции получения бензола, C6H6? Произведите расчет выхода продукта реакции?
Решение:
Для начала составим полное уравнение реакции образования C6H6 из С и H2:
- 6C + 3H2 → C6H6
Готово! Для тех кто забыл напоминаю, что вещества в левой части химического уравнения называются реагентами, а в правой части – продуктами. В нашем случае реагентами будут углерод C и водород H, а бензол C6H6 является продуктом реакции. Определим число молей углерода, вступающих в реакцию. По условию задачи в реакции участвует 100 г углерода, а из таблицы Менделеева нам известно, что масса одного моля углерода составляет 12,011 г/моль. Следовательно, чтобы найти число молей в 100 г углерода, следует:
- 100,0 г углерода / 12,011 г/моль = 8,326 моля углерода
Еще раз взгляните на полное уравнение реакции, обращая свое внимание на коэффициенты перед C и H2. Нетрудно заметить, что число молей водорода в реакции участвует в два раза меньше, чем число молей углерода. Поэтому делим 8,326 на 2 и получаем 4,163 моля H2, которые нам понадобятся для осуществления реакции. А теперь вычислим массу 4,163 молей H2:
- 4,163 моля × 2,016 г/моль = 8,393 г водорода
Находим молярную массу бензола C6H6:
- (6×12,011 г/моль) + (6×1,008 г/моль) = 78,11 г/моль
Из уравнения реакции следует, что количество молей бензола в 6 раз меньше, чем углерода, т.е 8,326/6 = 1,388 моля C6H6. Следовательно, масса образующегося бензола равно:
- 1,388 моля × 78,11 г/моль = 108,4 г бензола
Можно убедиться в правильности наших вычислений, сложив полученные массы реагентов: 100,0 г углерода + 8,4 г водорода = 108,4 г бензола. Закон сохранения массы соблюдается, значит мы вычислили количество продукта реакции верно.
Пример 2. Для получения сульфида серебра Ag2S, химичка дала 10,00 г серебра и 1,00 г серы. Сколько граммов Ag2S можно получить в ходе реакции? Какое из исходных веществ останется в избытке и в каком количестве?
Решение:
Составим полное уравнение реакции, а под ним запишем соответствующие массы реагентов и продукта, пользуясь молярными массами:
- 2Ag + S → Ag2S
- 215,7 г + 32,06 г = 247,8 г
Далее определяем необходимое количество S для реакции с 10,00 г Ag. Для этого сначала вычисляем сколько серы прореагирует с 1 г серебра:
- 32,06 г S / 215,7 г Ag = 0,1486 г S
Теперь вычисляем сколько S вступит в реакцию с 10 г Ag:
- 0,1486 г S × 10,00 г Ag = 1,486 г S
Но химичка дала нам лишь 1,00 г серы, а значит не все имеющееся серебро прореагирует. Тогда попробуем подойти к задаче с другой стороны: можно сказать, что количество серебра, необходимое для полной реакции с 1,00 г серы, должно быть равно:
- (215,7 г Ag / 32,06 г S) × 1,00 г S = 6,73 г Ag
Так как на реакцию с 1 г S требуется лишь 6,73 г Ag2S из 10 г имеющихся, то 3,27 г Ag останется непрореагировавшим. Теперь можно ответить и на вопрос, какое количество Ag2S образуется в итоге:
- (247,8 г Ag2S / 32,06 г S) × 1,00 г S = 7,73 г Ag2S
Вы наверняка отметили, что задача была решена не стандартным способом, как в примере 1. Для решения этого примера использовался метод весовых отношений. Пользуясь им можно быстро решать подобные задачи, но проще запутаться, если вы не абсолютно уверены в своих действиях.
А теперь рассмотрим решение этой задачи обычным методом, основанным на использовании молей:
Сперва найдем число молей Ag и S, имеющихся в наличии:
- 10,00 г / 107,9 г/моль = 0,0927 моля Ag содержится в 10,00 г
- 1,00 г / 32,06 г/моль = 0,0312 моля S содержится в 1,00 г
Хорошо! Поскольку в уравнении реакции указано, что на 1 моль S расходуется 2 моля Ag, то умножим 0,0312×2 и получим 0,0624 моля Ag, а 0,0303 моля Ag останутся неиспользованными. Таким образом, 0,0312 моля серы должно прореагировать с 0,0624 моля серебра с образованием 0,0312 моля Ag2S. Переведем эти количества молей снова в граммы:
- 0,0303 моля Ag × 107,9 г/моль = 3,27 г Ag в избытке
- 0,0312 моля Ag2S × 247,8 г/моль = 7,73 г Ag2S образуется
Ответ такой же, как в методе весовых отношений. Метод молей трудоемок, но более надежнее. Советую пользоваться именно методом молей, пока вы полностью не освоите химические расчеты.
Надеюсь из урока 14 «Выход продукта реакции» вы усвоили для себя насколько просто рассчитать выход реакции. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке
Источник