Методические рекомендации по решению задач по дисциплине "Химия" для обучающихся технического профиля

	МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
	Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Кстовский нефтяной техникум имени Бориса Ивановича Корнилова
СК-МД-03-15	Система качества образовательного учреждения
	Методические рекомендации по выполнению практических занятий по дисциплине «Химия» для обучающихся по профессиям технического профиля

Методические рекомендации для решения расчетных задач по дисциплине «Химия»

для обучающихся по профессиям технического профиля

Разработала: преподаватель химии

Ольга Владимировна Богатырёва

Кстово 2015

	МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
	Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Кстовский нефтяной техникум им. Б.И. Корнилова»
СК-МД-03-15	Система качества образовательного учреждения
	Методические рекомендации по выполнению практических занятий по дисциплине «Химия» для обучающихся по профессиям технического профиля

Автор (составитель) О.В. Богатырева

Рассмотрено на ПЦК

химических и спецхимических дисциплин

«___»_________20___ г.

Протокол №_________

Председатель ПЦК А.А. Токарев

Утверждено

на методическом

совете

«___»_________20___г.

Председатель методического совета Е.А. Костина

Содержание

1. Пояснительная записка………………………………………………...4

2. Оформление результатов………………………………………………6

3. Критерии оценивания…………………………………………………..6

4. Общие алгоритмы решения задач……………………………………....6

5. Формулы для решения задач……………………………………………7

6. Практическое занятие № 2 «Решение расчетных задач с использованием понятия «моль», газовых законов» …………………...8

7. Практическое занятие № 3 « Решение задач по химическим

формулам уравнениям»………………………………………………12

8. Практическое занятие № 9 «Решение расчетных задач на

определение объемной доли газа, массовой доли примесей»…………16

9. Практическое занятие № 10 «Решение расчетных задач на

определение массовой доли растворенного вещества»……………….22

10. Практическое занятие № 16 «Тепловой эффект химической

реакции. Решение задач по термохимическим уравнениям»………….25

11. Практическое занятие № 21 «Решение практико-

ориентированных задач»…………………………………………………30

12. Практическое занятие №25 «Решение задач на вывод формулы углеводорода»……………………………………………………………..33

13. Рекомендуемая литература……………………………………………36

Пояснительная записка

Обучение решению задач расчетных одна из актуальнейших задач преподавания химии. В настоящее время большое значение придается практической направленности обучения, поэтому умение решать расчетные задачи становится одним из определяющих факторов при оценке уровня знании обучающихся. Химическая учебная задача – это модель проблемной ситуации, решение которой требует от обучающихся мыслительных и практических действий на основе знания законов, теорий и методов химии, направленная на закрепление, расширение знаний и развитие химического мышления.

Значение решения задач:

Во-первых, это практическое применение теоретического материала, приложение научных знаний на практике.
Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навыки самостоятельной работы; помогает определить степень усвоения знаний и умений и их использования на практике; позволяет выявлять пробелы в знаниях и умениях обучающихся и разрабатывать тактику их устранения.

Во-вторых, прекрасный способ осуществления межпредметных и курсовых связей, а также связи химической науки с жизнью.

Место задач в курсе химии:

- При объяснении нового материала задачи помогают иллюстрировать изучаемую тему конкретным практическим применением, в результате более осознанно воспринимаются теоретические основы химии.

- Решение задач дома способствует использованием не только учебников, но и дополнительной литературы.

Входной контроль обучающихся I курса по профессиональной подготовке рабочих и служащих показывает, что выпускники основной школы практически не умеют решать задачи по химии. Исследования проблемы обучения учащихся решению задач показывают, что несформированность умений является следствием следующих причин: решая задачу, не осознают должным образом свою собственную деятельность, т.е. не понимают сущности задач и хода их решения; не всегда анализируют содержание задачи, проводят ее осмысление и обоснование; не вырабатывают общие подходы к решению и не определяют последовательность действий; часто неправильно используют химический язык, математические действия и обозначение физических величин и др.;

Преодоление этих недостатков является одной из главных целей данных методических рекомендаций.

Настоящие методические рекомендации для выполнения практических занятий по разделу «Общая и неорганическая химия» были разработаны на основе:

1. Рекомендаций по организации получения среднего общего образования в пределах освоения образовательных программ среднего профессионального образования на базе основного общего образования с учетом требований федеральных государственных образовательных стандартов и получаемой профессии или специальности среднего профессионального образования (письмо министерства образования нижегородской области об организации получения среднего образования №318-01-100-938/15 от 23 марта 2015г.)

2. Примерной программы «Химия» - М: 2008 г, утвержденной

Центром профессионального образования ФГАУ «ФИРО».

3. Учебного плана профессий:

08.01.07. Мастер общестроительных работ,

15.01.05. Сварщик (электросварочные и газосварочные работы) ,

08.01.18.Электромонтажник электрических сетей и электрооборудования.

В рекомендациях представлены задания для практических работ обучающихся, требования к их выполнению, критерии оценки выполненной работы.

Практические занятия по химии направлены на:

- формирование умений и знаний при решении основных типов задач по

химии;

- повторение, закрепление основных понятий, законов, теорий, а также

научных фактов, образующих химическую науку;

- умение выделять главное, существенное в изученном материале, сравнивать, обобщать изученные факты, логически излагать свои мысли при решении задач.

Методические указания к практическим занятиям рекомендуются обучающимся дневного обучения.

Оформление результатов

Результаты оформляются в форме письменного отчета, при написании которого необходимо придерживаться следующих требований:

–  записать условие задания в кратной форме;

–  при решении расчетных задач следует записать условие задачи и вопрос в кратной форме (дано, найти), привести все необходимые для расчетов уравнения реакций, записать все необходимые рассуждения и расчеты, указать ответ;

–  указать верные ответы из предложенного перечня в тестовых заданиях;

–  при написании уравнения реакции над стрелкой указать условия её протекания;

–  ответить на все дополнительные вопросы;

–  ответ на теоретический вопрос формулируется в произвольной форме, при этом должны быть приведены необходимые формулы соединений, уравнения реакций.

Критерии оценки

«2» балла – практическая работа не выполнена, или выполнено менее 60%.

«3» балла – практическая работа правильно выполнена в объеме 60-70%.

«4» балла - практическая работа выполнена правильно в объеме 80% или выполнена в полном объеме, но имеются замечания, недочеты.

«5» баллов – практическая работа выполнена правильно в полном объеме.

Согласно набранным баллам выставляется соответствующая отметка в журнал.

Общие алгоритмы решения задач

Внимательно прочти задачу, запиши, что дано в ее условии и что требуется найти или узнать.

Составь план решения задачи или сформулируй его своими словами.

Название веществ, соединений или элементов замени формулой или химическим знаком

Определи, как взаимосвязаны величины известные, и которые необходимо найти.

Вспомни, не решали ли подобные задачи, на какие химические законы или положения оно опирается.

Попытайся решить задачу.

После записи решения задачи, посмотри можно ли упростить ее решение.

Формулы для решения задач

Mr = Ar (х) + Ar (у) – молекулярная масса вещества г/моль (сумма атомных масс элементов входящих в данное вещество)

М = m/ ν (г/моль),    где    

M — молярная масса (в г/моль) , ν – количество вещества (моль)

ν = m/ М = V/ V_m , где:

m- масса вещества (г), М – молярная масса (г/моль), V – объем газа при н.у.( отношение количества вещества к его плотности) (л), V_m – молярный объем газа (22,4 л\моль или 22,4 м³/кмоль)

D = Mr (х) : Mr(у) – относительная плотность одного газа по другому газу

Dн₂ = M / 2 - плотность газа по водороду.

D_возд = M/ 29 - плотность газа по воздуху.

Уравнение состояния идеального газа

pV = m/M RТ или pV = ν RТ, где

p – давление, V – объем газа, Т – температура, ν – количество вещества, R- универсальная газовая постоянная = 8, 314 Дж/(моль ∙ К)

Объемная доля газа в смеси

φ= V_r / V_см ∙ 100% , где

V_r - объем данного газа, V_см - общий объем смеси газов.

Массовая доля вещества в смеси или растворе

ω= m_в / m_{см (раствора)} ∙ 100% , где

m_в – масса данного вещества , m_{см (раствора)}- общая масса смеси или раствора

Массовая доля примесей

ω _п= m_п / m_о ∙ 100% , где

m_в – масса примесей , m_о- общая масса образца,

m_о = m_в + m_п

Практическое занятие № 2

Тема: Решение расчетных задач с использованием понятия «моль», газовых законов

Цель: повторение и закрепление основных теоретических положений по теме, выработка умений решать задачи.

Теория. При решении задач необходимо руководствоваться несколькими простыми правилами:

-Внимательно прочитать условие задачи;

-Записать, что дано;

-Перевести, если это необходимо, единицы физических величин в единицы системы СИ (некоторые внесистемные единицы допускаются, например литры);

-Записать, если это необходимо, уравнение реакции и расставить коэффициенты;

-Решать задачу, используя понятие о количестве вещества, а не метод составления пропорций;

-Записать ответ.

В целях успешной подготовки по химии следует внимательно рассмотреть решения задач, приводимых в тексте, а также самостоятельно решить достаточное число их. Именно в процессе решения задач будут закреплены основные теоретические положения курса химии. Решать задачи  необходимо на протяжении всего времени изучения химии и подготовки к экзамену. Вы можете использовать задачи на этой странице, а можете скачать хороший сборник задач и упражнений с решением типовых и усложненных задач (М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова): Моль, молярная масса Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества,

т.е. М(х) = m(x)/ν(x),                                                                  (1)

где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х.

Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг.

Единица СИ количества вещества – моль.

Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу:

ν(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA,                                    (2)

где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро.

Пример задачи:

1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль. Дано: ν(NaI)= 0,6 моль.

Найти: m(NaI) =?

Решение. Молярная масса иодида натрия составляет: M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль Определяем массу NaI: m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г.

1. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося  в тетраборате натрия Na₂B₄O₇ массой 40,4 г.

Дано: m(Na₂B₄O₇)=40,4 г.

Найти:  ν(B)=?

Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества Na₂B₄O₇: ν(Na₂B₄O₇)= m(Na₂B₄O₇)/

М(Na₂B₄O₇) = 40,4/202=0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетрабората натрия содержит 2 моль атомов натрия,  4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na₂B₄O₇)=4 • 0,2 = 0,8 моль.

Молярный объем газов. Объемная доля.

Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т.е.

Vm= V(X)/ ν(x),

где V_m – молярный объем газа -  постоянная величина для любого газа при данных условиях;

V(X) – объем газа Х; ν(x) – количество вещества газа Х. Молярный объем газов при нормальных условиях (нормальном давлении р_н= 101 325 Па ≈ 101,3 кПа и температуре Т= 273,15⁰ К ≈ 273⁰ К) составляет  V_m= 22,4 л/моль. В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот.  Индекс «н» указывает на нормальные условия.

pV           p_н V_m

──── = ───  (3) 

Т  Т_н

Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли – отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е.

φ(Х) = V(X)/V где  φ(Х) – объемная доля компонента Х;

V(X)  – объем компонента Х;  V  - объем системы.

Объемная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы или в процентах.

Пример задачи:

Какой объем займет при температуре 20^оС и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

Дано: m(NH₃)=51 г; p=250 кПа;  t=20^oC.

Найти: V(NH₃) =?

Решение: определяем количество вещества аммиака:

ν(NH₃) = m(NH₃)/ М(NH₃) =  51/17 = 3 моль.

Объем аммиака при нормальных условиях составляет:

V(NH₃)  = Vm • ν(NH₃) = 22,4 • 3 = 67,2 л.

Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям [температура Т= (273 +20)К = 293 К]:

V(NH₃) =pнT V н (NH₃) /   pТн =101,3•293•67,2/250•273= 29,2 л

4. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.

Дано: m(N₂)=5,6 г; m(H₂)=1,4 ; н.у.

Найти: V(смеси)=?

Решение: находим количества вещества водорода и азота:

ν(N₂) = m(N₂)/ М(N₂) = 5,6/28 = 0,2 моль

ν(H2) = m(H₂)/ М(H₂) = 1,4/ 2 = 0,7 моль

Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е. V(смеси)=V(N₂) + V(H₂)=Vm•ν(N₂) + Vm•ν(H₂) = 22,4•0,2 + 22,4•0,7 = 20,16 л.

5. Определение молекулярной массы газов и паров по плотности водорода, воздуха.

Молекулярную массу газов можно рассчитать по относительной плотности (D). Относительная плотность - это отношение масс равных объемов разных газов.

Пример задачи:

m ( v(so₂))

------------------ = Dн₂

m ( v(H₂))

Относительная плотность газа - величина безразмерная. Молекулярный вес (М) газа (или пара) равен его удвоенной плотности по водороду (Dh₂):

M = 2D_H

Средний молекулярный вес воздуха равен 29 (округ). Следовательно, молекулярная масса газа по воздуху равна:

M = 29D.

Молекулярная масса газа (или пара) по любому газу равна:

М₁ = М₂ ∙ D

Пример задачи:

Относительная плотность хлора по воздуху равна 2,448. Определить молярную массу хлора

Решение:

М(возд) = 29 г/моль

D_возд(Cl₂) = 2,448

М = 29 г/моль ∙ 2,448 = 71 г/моль

Задачи для самостоятельного решения:

1. Пользуясь периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, укажите относительные атомные массы алюминия, хлора, натрия, кислорода, азота.

2. Вычислите относительную молекулярную массу карбоната кальция, имеющего формулу CaCO₃ 

3. Вычислите относительную молекулярную массу сульфата алюминия, формула которого Al₂ (SO₄)₃ 

4. Вычислите относительную молекулярную массу ортофосфорной кислоты, если известно, что соотношение атомов водорода, фосфора и кислорода в молекуле равно соответственно 3:1:4.

5. Какова масса 5,6 л (н.у) углекислого газа?

6. Каков объем 128г сернистого газа SO₂ при н.у.?

7. Найдите массу кислорода, содержащегося в баллоне объемом 50л при Т = 25⁰С давлении 790 кПа.

8. Рассчитайте относительную плотность по водороду следующих газов: сероводорода, хлора, аммиака, озона, углекислого газа.

9. При н.у. 22.4 л чистого воздуха имеют массу 29 г. Эта масса считается средней молярной массой воздуха. Рассчитайте относительную плотность по воздуху следующих газов: Н₂; N₂; CO.

1. Рассчитайте относительную плотность сероводорода по водороду.

2. Относительная плотность хлора по воздуху равна 2,448. Рассчитайте молекулярную массу хлора.

3. Вычислить молекулярные массы трех веществ в газообразном состоянии, плотность которых по водороду 13, 23, 39.

Ответ: 26, 46, 78.

13. Вычислить молекулярные массы трех веществ в газообразном
состоянии, исходя из плотности по воздуху: 1,586; 4,117; 2,69.

Ответ: 46; 119,4; 78.

Практическое занятие № 3

Тема: Решение задач по химическим формулам и уравнениям.

Цель: закрепить умения и навыки в решении расчетных задач .

Теория: Химическое уравнение - это сокращенная запись реакции при помощи химических формул. В таком уравнении слева от равенства пишут формулы взятых для реакции веществ, а справа - формулы продуктов реакции. Так как общее число при реакции остается неизменным, то в правильно составленном уравнении число атомов каждого элемента слева и справа от знака равенства должно быть одинаковым. Чтобы составить уравнение, необходимо точно знать, какие вещества вступают в реакцию и какие образуются в результате реакции. Какие продукты выделяются, определяется только экспериментальным путем.

При составлении уравнений необходимо всегда помнить, что, уравнивая число атомов в левой и правой половинах равенства, мы не имеем права изменять формулы веществ. Уравнивание достигается только правильным подбором коэффициентов.

В уравнении химической реакции каждая формула изображает один моль соответствующего вещества. Поэтому, зная молярные массы участвующих в реакции веществ, можно по уравнению реакции найти соотношение между массами веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате ее протекания. Если в реакции участвуют вещества в газообразном состоянии, то уравнение реакции позволяет найти их объемные отношения.

Расчеты по уравнениям

Пример задачи:

Сколько меди можно получить из 16г сернокислой меди при действии необходимого количества железа?

Решение:

16г хг

CuS0₄ + Fe = FeS0₄ +Сu
160г 64г

М (CuS0₄) = 64 + 32 + 4 ∙16 = 160 г/моль

m = V ∙ M = 1 ∙ 160 = 160 г

Аr(Сu) = 64 г/атом

m = V ∙ A = 64г

16г CuSO₄ - Х г Сu

160г CuSO₄ - 64г Сu

16 ∙ 64

Х = ------------ = 6,4г Ответ: 6,4 т

160

1. Вычисление количества продукта реакции при известных количествах двух исходных веществ, одно из которых взято в избытке.

Первоначально определяют, какое из исходных веществ в избытке. Для этого количество одного из исходных веществ принимают за (х), и вычисляют (х) по известному количеству второго исходного вещества и сравнивают вычисленное значение х с заданным количеством этого вещества. Избыток отбрасывают, т.к. избыток полностью вступает в реакцию. Выход продукта реакции вычисляют по количеству того исходного, которое в недостатке.

Пример задачи:

Сколько азотнокислого натрия получится при действии 130г азотной кислоты на раствор, содержащий 80г едкого натра?

Решение:

80г 130г х г

NaOH + HN0₃ = NaN0₃ + H₂0

40г 63г 85г

1) Какое вещество в избытке

80 г NaOH - Х г HNO₃

40 г NaOH - 63 г HNO₃

80 ∙ 63

Х =---------- = 126г HNO₃

40

Следовательно с 80г NaOH прореагирует только 126г HN0₃, 4 гHN0₃

останется в избытке.

130-126 = 4г HNO₃

Задачу решаем по недостатку, т.е. по NaOH.

80r NaOH - Хг NaNO₃

40г NaOH - 85г NaNO₃

80 ∙ 85

x= ---------- = 170г NaNO₃

40

Ответ: при взаимодействии раствора, содержащего 80г NaOH, с 130г HNO₃ получается 170г азотнокислого натрия и остается в избытке 4г кислоты (HN0₃).

Задачи для самостоятельного решения:

1. Из какого количества воды образуется при разложении:

а) 96г кислорода

б) 67,2л кислорода (н.у)

2. Сколько литров водорода выделится при взаимодействии железа массой 2,8 г с серной кислотой ( н. у. )

3. Составьте уравнение взаимодействия кальция с водой. Вычислить сколько граммов гидроксида кальция образуется при действии 0,1г кальция на соответствующее количество воды?

4. Сколько граммов хлорида натрия получится при взаимодействии гидроксида натрия массой 6 г с соляной кислотой массой 59 г?

5. При обжиге известняка образуется негашеная известь СаО и
двуокись углерода С0₂. Сколько т негашеной извести можно получить из 20т
известняка, содержащего 92% чистого углекислого кальция СаСОз.

Ответ: 10т 304кг.

Расчеты по формулам

1. Вычисление количественных отношений элементов в образуемом ими химическом соединении:

В каких соотношениях соединяются элементы в данном веществе.

Пример задачи:

В каком количественном соотношении смешали железо (Fe) и кислород (О) в:

а) оксиде железа (II) (FeO)

б) оксиде железа (III) (Fe₂0₃)

Решение:

Fe О откуда

56 : 16 56 : 16 = 7:2

Fe₂О₃ откуда

112 : 48 112 : 48 = 7:3

2. Вычисление массовой доли ω какого-либо элемента в химическом соединении.

Массовая доля показывает, какую часть от относительной молекулярной массы вещества составляет относительная атомная масса элемента, умноженная на индекс при знаке элемента в формуле.

ω%_{’элемента} = n · Аг _эл / М_r (вещества) ∙ 100%

п - количество атомов данного элемента

Пример задачи:

Вычислить процентное содержание меди в окиси меди.

Мr (СuО) = 64 + 16 = 80

Аr (Сu) = 64

Решение:

ω %(c_u) = 1 ∙ 64/80 ∙ 100% = 80%

3. Вычисление количества вещества, содержащего известное количество элемента.

Пример задачи:

Найти, в каком количестве двуокиси углерода СО₂ содержится Зг углерода.

Решение:

Относительная молекулярная масса Мr(СО₂) = 12 + 2 ∙ 16 = 44, следовательно, молярная масса М_(СО2) = 44 г/моль, m_(СО2) = 44г.

Аr (с) = 12 m_(c) = 12 г

Составляем пропорцию

В 44г С0₂ - 12 г С

В Хг С0₂ - 3 г С

X = 44 ∙ 3/12 = 11 г

Ответ: 3 г углерода содержится в 11 г двуокиси углерода

Задачи для самостоятельного решения :

1. В каких весовых отношениях соединены:

а) магний и кислород в оксиде магния (MqO).

б) медь и кислород в оксиде меди (II) СuО.

2. Выведите простейшую формулу вещества, содержащего:

а) Na (массовая доля 43,2 %), С (11,3 %), О (45,5%).

б) Н (массовая доля 2,8 %), S ( 32,6 %)., О (65,3 %).

3. Вычислить массовую долю (в%)

а) водорода в:

гашеной извести Са(ОН)₂, соляной кислоте НС1

б) кислорода в:

оксиде меди (I), оксиде железа (III) Fe₂0₃,

4. В каком количестве двуокиси серы S0₂ содержится:

а) 4 г атома серы,

б) 8г атома кислорода

Ответ: а) 8 г, б) 16 г.

5.Какое количество вещества оксида меди(II) содержится в 120г его массы?

Ответ: 1,5 моль.

6. Определите массу гидроксида натрия количеством вещества 2 моль.

Ответ: 80г.

Практическое занятие № 9

Тема: Решение расчетных задач на определение объемной доли газа, массовой доли примесей

Цель: закрепить умения и навыки в решении расчетных задач на определение объемной доли газа в смеси и массовой доли примесей.

Теория:

1. Объемная доля газов в смеси

В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.

Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, т.е. количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.

Объемную долю газа в смеси обозначают греческой буквой  – «фи».

Объемной долей газа в смеси называют отношение объема данного газа к общему объему смеси:

Что же показывает объемная доля газа в смеси или, как говорят, какой физический смысл этой величины? Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.

Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота, 21 л кислорода, 30 мл углекислого газа, в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон) и некоторые другие (рис).

Рис. Состав атмосферного воздуха

Рассчитаем объемные доли этих газов в воздухе:

Нетрудно заметить, что сумма объемных долей всех газов в смеси всегда равна 1, или 100%:

(азота) + (кисл.) + (угл. газа) + (др. газов) = 78% + 21% + 0,03% + 0,97% = 100%.

Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4%. Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.

В химии на производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле.

Пример задачи: Вычислите объем кислорода, содержащегося в 500 л воздуха.

Из определения объемной доли газа в смеси выразим объем кислорода:

V(кисл.) = V(возд.)•(кисл.).

Подставим в уравнение числа и рассчитаем объем кислорода:

V(кисл.) = 500 (л)•0,21 = 105 л.

Кстати, для приближенных расчетов объемную долю кислорода в воздухе можно принять равной 0,2, или 20%.

При расчете объемных долей газов в смеси можно воспользоваться маленькой хитростью. Зная, что сумма объемных долей равна 100%, для «последнего» газа в смеси эту величину можно рассчитать по-другому.

Пример задачи: Анализ атмосферы Венеры показал, что в 50 мл венерианского «воздуха» содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота. Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере планеты.

Дано:

V(смеси) = 50 мл,

V(угл. газа) = 48,5 мл,

V(азота) = 1,5 мл.

Найти:

(угл. газа),

(азота).

Решение

Рассчитаем объемную долю углекислого газа в смеси. По определению:

Вычислим объемную долю азота в смеси, зная, что сумма объемных долей газов в смеси равна 100%:

(угл. газа) + (азота) = 100%,

(азота) = 100% – (угл. газа) = 100% – 97% = 3%.

Ответ. (угл. газа) = 97%, (азота) = 3%.

2. Массовая доля примесей

В некоторых областях техники использование недостаточно «чистых» материалов недопустимо. Микросхему компьютера не сделать без особо чистого кристалла кремния, в атомной энергетике предъявляются повышенные требования к очистке ядерного топлива, световой сигнал «погаснет» в стекловолоконном кабеле, наткнувшись на посторонние вкрапления.

Если главное (основное) вещество содержит посторонние загрязнения – это тоже смесь, только в этом случае все ненужные, а порой и вредные ее компоненты называют одним словом – примеси. Чем меньше примесей, тем чище вещество.

Иногда вещество, содержащее примеси, называют техническим образцом или просто образцом. Следовательно, любой такой образец включает основное вещество и примеси.

Степень чистоты вещества принято выражать массовой долей основного компонента или массовой долей примесей.

Массовой долей примесей называется отношение массы примесей к массе образца:

Предположим, вам нужно вычислить массовую долю основного вещества в образце. Тогда можно воспользоваться формулой:

Следует не забывать, что сумма массовых долей основного вещества и примесей всегда равна 1, или 100%:

(осн. в-ва) + (примесей) = 1, или 100%.

Также справедливо утверждение, что масса образца складывается из массы основного вещества и массы примесей:

m(образца) = m(осн. в-ва) + m(примесей).

Разберем несколько задач с использованием понятия «массовая доля примесей».

Пример задачи 1 :  Природная самородная сера содержит 8% примесей. Какая масса чистой серы содержится в 2 т природного образца?

Дано:

(примесей) = 0,08,

m(образца) = 2 т.

Найти:

m(серы).

Решение:

Вычислим массу примесей в 2 т самородной серы:

m(примесей) = m(образца)•(примесей) = 2 (т) •0,08 = 0,16 т.

Рассчитаем массу чистой серы, содержащейся в природном образце:

m(серы) = m(образца) – m(примесей) = 2 (т) – 0,16 (т) = 1,84 т.

Ответ: m(серы) = 1,84 т.

Пример задачи 2 : В пищевой отрасли промышленности можно использовать лимонную кислоту, содержащую не более 1% посторонних примесей. В аналитической лаборатории установлено, что в 2,345 г продукта содержится 2,312 г кислоты. Можно ли использовать продукт в пищевых целях?

Дано:

m(образца) = 2,345 г,

m(кислоты) = 2,312 г.

Найти:

(примесей).

Решение:

Вычислим массовую долю лимонной кислоты в образце:

Рассчитаем массовую долю примесей в образце:

(примесей) = 1 – (кислоты) = 1 – 0,986 = 0,014, или 1,4%.

Ответ: Данный образец лимонной кислоты не может быть использован в пищевой отрасли промышленности.

Задачи для самостоятельного решения:

1.  В промышленности используются вещества с маркировкой «ч», что означает «чистое вещество». Содержание примесей в них может составлять, например, 0,01%. Найдите максимально допустимую массу примесей в 120 г образца сажи с маркировкой «ч».

2. Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?

3. При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?

4. Объемная доля метана в природном газе составляет 92%. Какой объем этой газовой смеси будет содержать 4,6 мл метана?

5. Смешали 6 л кислорода и 2 л углекислого газа. Найдите объемную долю каждого газа в полученной смеси.

6.  Массовая доля примесей в известняке составляет 5%. Рассчитайте массу основного вещества (карбоната кальция), содержащегося в 300 кг природного известняка.

7.  При очистке медного купороса получилось 150 мг примесей, что составило 2% от массы образца. Определите массу технического медного купороса, который подвергли очистке.

8.  Для изготовления полупроводниковых батарей используется сверхчистый кремний. Массовая доля примесей в нем не должна превышать 0,000 000 0001%. Годится ли для данных целей кремний, в 30 кг которого содержится 0,03 мг примесей?

Практическое занятие № 10

Тема: Решение расчетных задач на определение массовой доли растворенного вещества

Цель: закрепить умения и навыки в решении расчетных задач на определение массой доли растворенного вещества.

Теория: – Сколько ложечек сахара ты кладешь в чай?

– Дома – две, в гостях – восемь.

Шутка известная, но давайте посмотрим на нее глазами химика. Вряд ли вам понравится такой «чай в гостях». Уж очень сладкий он будет из-за неумеренного содержания сахара! Содержание растворенного вещества в растворе химики называют концентрацией.

Концентрацию вещества можно выражать различными способами. Кстати, число ложечек на чашку воды – способ вполне приемлемый, но только для кухни. Трудно представить себе химика, приготавливающего раствор таким образом.

Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.

Массовой долей вещества в растворе называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора:

Не правда ли, очень похоже на объемную долю? Так оно и есть, ведь любая доля, как вы уже знаете, – это отношение какой-то части к целому. Как и массовая доля элемента в сложном веществе, массовая доля вещества в растворе обозначается греческой буквой  («омега») и может принимать значения от 0 до 1 (или от 0 до 100%). Она показывает, какая часть массы раствора приходится на растворенное вещество. И еще: массовая доля вещества в процентах численно равна массе растворенного вещества в 100 г раствора. К примеру, в 100 г 3%-го раствора уксуса содержится 3 г чистой уксусной кислоты.

Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.

Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.

Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е. верно выражение:

m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного вещества).

Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Значит, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.

Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. В качестве иллюстрации к сказанному рассмотрим решение некоторых задач прикладного характера.

Пример задачи 1:  Перед посадкой семена томатов дезинфицируют (протравливают) 1%-м раствором марганцовки. Какую массу такого раствора можно приготовить из 0,25 г марганцовки?

Дано:

(марганцовки) = 0,01 г,

m(марганцовки) = 0,25 г.

Найти:

m(раствора).

Решение:

Зная массу растворенного вещества и его массовую долю в растворе, можно вычислить массу раствора:

Ответ: m(раствора) = 25 г.

Пример задачи 2: В медицине широко применяют так называемые физиологические растворы, в частности раствор поваренной соли с массовой долей соли 0,9%. Рассчитайте массы соли и воды, необходимые для приготовления 1500 г физиологического раствора.

Дано:

(соли) = 0,009,

m(раствора) = 1500 г.

Найти:

m(соли),

m(воды).

Решение:

Вычислим массу соли, необходимой для приготовления 1500 г физиологического раствора:

m(соли) = m(раствора)•(соли) = 1500 (г)•0,009 = 13,5 г.

Определим массу воды, необходимой для приготовления раствора:

m(воды) = m(раствора) – m(соли) = 1500 – 13,5 = 1486,5 г.

Ответ: m(соли) = 13,5 г, m(воды) = 1486,5 г.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Что такое массовая доля растворенного вещества? Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.

2. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?

3. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

4. В 200 г столового уксуса содержится 6 г уксусной кислоты. Определите массовую долю кислоты в столовом уксусе.

5. Найдите массу воды и лимонной кислоты, необходимую для приготовления 50 г 5%-го раствора.

6. Из 240 г 3%-го раствора питьевой соды выпарили 80 г воды. Найдите массовую долю соды в полученном растворе.

7. К 150 г 20%-го раствора сахара добавили 30 г сахара. Найдите массовую долю вещества в полученном растворе.

8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.

9. Пять чайных ложек поваренной соли (с горкой) растворите в 450 г (450 мл) воды. Учитывая, что масса соли в каждой ложке примерно 10 г, рассчитайте массовую долю соли в растворе. В две одинаковые пластиковые бутылки объемом 0,5 л налейте полученный раствор и водопроводную воду. Поместите бутылки в морозильную камеру холодильника. Загляните в холодильник примерно через час. Какая жидкость начнет замерзать раньше? В какой бутылке содержимое раньше превратится в лед? Сделайте вывод.

Практическое занятие № 16

Тема: Тепловой эффект химической реакции. Решение задач по термохимическим уравнениям

Цель:  Изучить понятие теплового эффекта химической реакции, выработать умения проводить термохимические расчеты, совершенствовать навыки составления уравнений химических реакций

Теория: Термохимия - раздел химии, в задачу которого входит определение и изучение тепловых эффектов реакции. Любая  химическая  реакция  протекает  или с   выделением,  или  с  поглощением  теплоты, т.е. сопровождается  тепловым  эффектом.  Тепловой  эффект  реакции  обозначается  Q . Уравнения  реакций  с  указанием  теплового  эффекта  называются  термохимическими.

Термохимические уравнения – уравнения в которых указывается количество поглощенной или выделенной теплоты.

2HgO — 2Hg + O₂ – 180 кДж, С(тв) + O₂(г) — СO₂(г) + 394 кДж

Любая химическая реакция заключается в разрыве одних химических связей и образовании других.

Когда в результате химической реакции при образовании новых связей выделяется энергии БОЛЬШЕ, чем потребовалось для разрушения "старых" связей в исходных веществах, то избыток энергии высвобождается в виде тепла. Примером могут служить реакции горения. Например, природный газ (метан CH₄)сгорает в кислороде воздуха с выделением большого количества теплоты (рис. 1-1а). Реакция даже может идти со взрывом - так много энергии заключено в этом превращении. Такие реакции называются ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИМИ от латинского "экзо" - наружу (имея в виду выделяющуюся энергию).

Рис.1-1а

В других случаях на разрушение связей в исходных веществах требуется энергии больше, чем может выделиться при образовании новых связей. Такие реакции происходят только при подводе энергии извне и называются ЭНДОТЕРМИЧЕСКИМИ (от латинского "эндо" - внутрь). Примером является образование оксида углерода (II) CO и водорода H₂ из угля и воды, которое происходит только при нагревании (рис. 1-1б).

Рис. 1-1б

По термохимическим уравнениям реакций можно проводить различные расчёты. Для решения задач по термохимическим уравнениям реакций нужно записать само уравнение и провести необходимые расчеты по нему.

Таким образом, любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже -в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ. Например, тепловой эффект реакции сгорания водорода в кислороде можно выразить любым из двух уравнений:

2 H₂(г) + O₂(г) = 2 H₂О(ж) + 572 кДж

или

H₂(г) + 1/2 O₂(г) = H₂О(ж) + 286 кДж

Оба уравнения одинаково правильны и оба выражают тепловой эффект экзотермической реакции образования воды из водорода и кислорода. Первое - на 1 моль использованного кислорода, а второе - на 1 моль сгоревшего водорода или на 1 моль образовавшейся воды.

Значки (г), (ж) обозначают газообразное и жидкое состояние веществ. Встречаются также обозначения (тв) или (к) - твердое, кристаллическое вещество, (водн) -растворенное в воде вещество и т.д.

Обозначение агрегатного состояния вещества имеет важное значение. Например, в реакции сгорания водорода первоначально образуется вода в виде пара (газообразное состояние), при конденсации которого может выделиться еще некоторое количество энергии. Следовательно, для образования воды в виде жидкости измеренный тепловой эффект реакции будет несколько больше, чем для образования только пара, поскольку при конденсации пара выделится еще порция теплоты.

Используется также частный случай теплового эффекта реакции - ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ. Из самого названия видно, что теплота сгорания служит для характеристики вещества, применяемого в качестве топлива.

Алгоритм решения задач по термохимическому уравнению реакции

1. Кратко записать условия задачи (“дано”).

2. Записать термохимическое уравнение реакции (ТХУ), одной чертой в уравнении реакции подчеркивают то, что известно, двумя чертами подчёркивают то, что необходимо определить.

3. Провести вспомогательные вычисления (корень квадратный, М_r, М, m).

4. Составить соотношение, используя вспомогательные вычисления и условия задачи; решить соотношение (пропорцию).

5. Записать ответ.

Пример задачи:

При сгорании 56 л водорода выделилось 605 кДж теплоты. Вычислите тепловой эффект реакции горения водорода

Решение:

1. Найдем количество вещества сгоревшего водорода:
   n(H₂) = v/22,4 л/моль = 56 л : 22,4 л/моль = 2,5 моль,
   где 22,4 — молярный объем газа при н.у. (нормальных условиях)

2. Запишем над уравнением реакции имеющиеся данные, а под уравнением — число моль:
   2,5 моль                       605 кДж
   2H₂ +   O₂ =   2H₂O + Q
   2 моль                          х кДж

3. Составим пропорцию:
   2,5 моль    —    605 кДж
   2 моль       —     х кДж и найдем x:
   x = 2 моль • 605 кДж / 2,5 моль = 484 кДж

4. Запишем уравнение, подставив вместо Q найденное значение:
   2H₂ +   O₂ =   2H₂O + 484 кДж или (сокращаем на 2)
   H₂ +   1/2O₂ =   H₂O + 242 кДж

Ответ: 2H₂ +   O₂ =   2H₂O + 484 кДж, или H₂ +   1/2O₂ =   H₂O + 242 кДж

Задачи для самостоятельного решения:

1. Согласно термохимическому уравнению  реакции

 

 CH₄+ 2O₂   = CO₂ +2H₂O + 802 кДж

 

определите количество теплоты, выделившейся при сжигании 24 г метана.

 

2. Тепловой эффект реакции горения серы равен 297 кДж. Какая  масса серы сгорела, если выделилось 742,5 кДж теплоты.

 

1. По термохимическому уравнению  H₂+ Cl₂   = 2HCl + 184,36 кДж  рассчитайте, какой объем затрачен  на образование  хлороводорода (при н.у.), если при этом выделилось 921,8 кДж теплоты.

 4. Определите количество теплоты, которое выделится при образовании 120 г MgO  в результате реакции горения магния, с помощью термохимического уравнения.

 

2 Mq + O₂   = 2MqO + 1204  кДж

5. Какой объем кислорода (при н.у.) выделится в результате реакции, термохимическое уравнение которой

 

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ – 91 кДж,

 

если на разложение бертолетовой  соли было  затрачено 182 кДж теплоты.

Практическое занятие № 21

Тема: Решение практико-ориентированных задач

Цель:  отработать навыки решения расчетных задач разных типов с профессиональным содержанием.

Профессия «Электромонтажник по силовым сетям и электрооборудованию»

1.  Алюминиевый сплав Ал-7 содержит 5% меди. Сплав массой 50 г обработали избытком соляной кислоты. Сколько литров водорода при этом выделилось (при н. у.)? 

2.  Нихром – это сплав никеля с хромом, содержащий 80% никеля и 20% хрома. Нихром используют для изготовления электрических нагревательных приборов. Вычислите, сколько никеля содержит 1 кг нихрома?

3.  Олово – металл, применяемый электриками для паяния. Вычислите, сколько олова можно получить из оловянного камня SnO₂ массой 1 кг при восстановлении его углем, если выход составляет 80% от теоретического? 

4.  Вычислите, какой объем водорода (при н.у.) может выделиться при взаимодействии 15 г цинка и 10 г серной кислоты. 

5.  Для изготовления люминесцентных экранов широко применяется силикат калия, который получают сплавлением кварцевой пыли SiO₂ с карбонатом калия. Рассчитайте, сколько силиката калия получится при сплавлении 5 кг кварцевой пыли с 15 кг карбоната калия. 

Профессия «Мастер общестроительных работ»

1.  В строительстве в качестве обессоливающего средства используется кальцинированная сода Na₂CO₃. Для приготовления кальцинированной соды из кристаллической Na₂CO₃х10H₂O последнюю надо прокалить. Рассчитайте, сколько грамм кальцинированной соды можно получить из 500 г кристаллической. 

2.  Из гипса в строительном деле получают алебастр, или полуводный гипс. Для этого гипс подвергают нагреванию:

Вычислите, сколько алебастра можно получить из 190 г гипса, если практический выход алебастра составляет 95%?

3.  Для получения белой минеральной краски используются растворы сульфида цинка и сульфата бария. Составьте уравнение реакции и, пользуясь таблицей растворимости, установите состав осадка. Рассчитайте, какая масса краски может быть получена, если смешать 80 г сульфида цинка и 90 г сульфата бария? 

4.  Негашеная известь CaO получается при прокаливании известняка CaCO₃. Рассчитайте, сколько негашеной извести можно получить из 100 кг известняка, содержащего 12% примесей. 

5.  Рассчитайте, какой объем углекислого газа (при н. у.) потребуется для «схватывания» 15 кг гашеной извести. 

6.  Хлорид магния, применяемый в строительном деле для приготовления специального сорта цемента, получают путем взаимодействия оксида магния с соляной кислотой. Рассчитайте, сколько оксида магния и соляной кислоты 21,8%-ной концентрации потребуется для получения 9,5 г хлорида магния. 

7.  Закопченную поверхность стен и потолков перед ремонтом промывают 2% раствором соляной кислоты. Рассчитайте, сколько граммов технической соляной кислоты 37% концентрации потребуется для приготовления одного ведра (7 кг) такого раствора. 

8.  Технический хлорид магния, применяемый в строительном деле, должен содержать не менее 50% MgCl₂. сколько хлорида магния содержится в 1 т такого материала? 

9.  Для наклеивания керамических плиток применяют специальный клей марки КЦК, который состоит из 70% цемента марки 400 и 30% кварцевого песка. Измельченную смесь этих веществ «затворяют» водой и тщательно перемешивают. Сколько надо взять цемента и песка для приготовления 20 кг такого клея? 

Профессия «Сварщик»

1.  В качестве горючих газов при сварке и резке применяют ацетилен и пропан. Вычислите массу ацетилена количеством 1,5 моль. 

2.  Сколько литров ацетилена при нормальных условиях выделится при действии воды на 1 кг технического карбида кальция, содержащего 20% примесей. 

3.  В связи с растущим потреблением ацетилена его получают пиролизом метана, составляющего основу природного газа. Сколько ацетилена можно получить из 2240 л метана, если выход от теоретического составляет 8,8% (при н. у.)? 

4.   При газовой сварке было израсходовано 20 л кислорода (измеренного при н. у.). Определите, сколько литров ацетилена было сожжено. (50 л)

5.  Термохимическое уравнение разложения карбида кальция водой:

Сколько теплоты выделится при разложении карбида кальция массой 10 кг?

6.  Ацетилен наиболее широко применяется для газовой сварки и резки, так как дает высокую температуру пламени при сгорании в смеси с кислородом. Термохимическое уравнение сгорания ацетилена . Сколько теплоты выделится при сгорании ацетилена объемом 1,12 л (при н. у.)? 

7.  Источником тепла в газовой сварке является сварочное пламя, получаемое при сжигании ацетилена в смеси с кислородом. Определить объем кислорода, расходуемый на полное окисление ацетилена объемом 0,5 л?

8. Для сварки рельсов по методу алюминотермии используют смесь алюминия и оксида железа Fe₃O₄. Составить термохимическое уравнение реакции, если при образовании железа массой 1 кг выделяется 6340 кДж тепла.

Практическое занятие №25

Тема: Решение задач на вывод формулы углеводорода

Цель: научиться решать задачи на вывод формулы органического вещества, определять состав органических веществ исходя из знания массовых долей элементов, а также масс или объемов продуктов сгорания этих веществ

Теория: Этот вид расчетов чрезвычайно важен для химической практики, т.к. позволяет на основании экспериментальных данных определить формулу вещества (простейшую и молекулярную). На основании данных качественного и количественного анализов вы находите сначала соотношение атомов в молекуле (или другой структурной единице вещества), т.е. его простейшую формулу.

Алгоритм решения задач на нахождение формулы вещества по продуктам сгорания  вещества, если дана относительная плотность

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x)*М(х)  (1)

2. Вычисляем количество атомов С:

а) если СО₂ дано по массе:

n(C) =       (2)

б) если СО₂ дано в объеме:

n(C) =        (3)

3. Вычисляем количество атомов Н:

Так как в молекуле Н₂О 2 моля Н, тогда формулу умножаем на 2 (это применимо и к N)

n(Н) = 2        (4)

4. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

5. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

Пример задачи 1 : При сгорании органического вещества массой 2, 37 г образовалось 3,36 г оксида углерода(IV)  (н.у.), 1,35 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по воздуху равна 2,724. Выведите молекулярную формулу вещества.

Дано: 

m ( в-ва) = 2,37г
V (CO₂) = 3,36 л
m (H₂O) = 1,35 г
D (возд.) = 2,724.
_________________

Найти:

CxHyNz
М(возд) = 29 г/моль
М(Н₂О) = 18 г/моль
Vm = 22,4л/моль

Решение:

1. Применяем формулу (1)

M(в-ва) = 29 г/моль * 2,724 =79 г/моль.

Находим количество атомов С по формуле (3)

n(C) =  = 5

2. Находим количество атомов Н по формуле (4)

n(Н) = 2 = 5

3. Вычисляем молярную массу С₅Н₅.

М(С₅Н₅) = 12 * 5 + 1 * 5 = 65г/моль

4. Вычисляем количество атомов азота (5)

79 – 65 = 14. т.к. атомная масса азота – 14, значит в данной формулу один атом N.

Ответ: С₅Н₅N

Алгоритм на нахождение молекулярной формулы вещества по его относительной плотности и массовой доле элементов в соединении.

1. Вычисляем молярную массу вещества.

М(в) = D(x)*М(х)       (1)

2. Вычисляем количество атомов элемента:

а) если w дана в процентах:

n(Э) =        (2)

б) если w дана в долях:

n(Э) =        (3)

3. Вычисляем молярную массу полученного вещества.

4. Если молярная масса полученного вещества равна молярной массе вещества (1), тогда задача решена правильно; если молярная масса полученного вещества отличается от молярной массы вещества (1), вычисляем разность и определяем количество атомов кислорода, если вещество кислородосодержащие, или азота, если вещество азотосодержащее.

Пример задачи 2: Выведите формулу вещества, содержащего 82,75% углерода  и 17,25 % водорода. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху равна 2.

Дано:

w(C) = 82,75%
w(H) = 17,25%
D(возд) = 2
______________

Найти:

СхНу
M(воздуха) = 29г/моль

М(С₄Н₁₀) =12 * 4 + 1 * 10 = 58г/моль

Решение:

1. Применяем формулу (1)

M(в-ва) = 29 г/моль * 2 =58 г/моль.

2.  Находим количество атомов С по формуле (2)

n(С) = = 4

3. Находим количество атомов  Н по формуле (2)

n(Н) = = 1

4. Вычисляем молярную массу С₄Н₁₀

М(С₄Н₁₀) = 12 * 4 + 1 * 10 = 58г/моль

5. Вычисленная молярная масса совпадает с (1), задача решена.

Ответ: С₄Н₁₀

Задачи для самостоятельного решения:

1.Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля водорода в котором составляет 15,79%. Относительная плотность паров этого вещества по воздуху составляет 3,93.

2. Найдите молекулярную формулу углеводорода, массовая доля углерода в котором составляет 81,8% Относительная плотность вещества по азоту равна 1,57.

3. Массовая доля углерода в циклоалкане составляет 85,71%. Относительная плотность его паров по воздуху равна 1,931. Найдите молекулярную формулу циклоалкана. Напишите структурную формулу.

4. При сгорании 11,2 г. Углеводорода получили оксид углерода массой 35,2 г и воду массой 14,4 г. Относительная плотность этого углеводорода по воздуху равна 1,93. Выведите молекулярную формулу.

5. При сжигании 2.2 г. вещества получили 4,4 г оксида углерода и 1,8 г. воды. Относительная плотность вещества по водороду равна 44.  Определите молекулярную формулу вещества.

Рекомендуемая литература

1. Габриелян О. С. Задачи по химии и способы их решения. 8—9 кл. / О. С. Габриелян, П. В. Решетов, И. Г. Остроумов. — М.: , «Дрофа» 2014г. —160 с. 

2. Дьякович С.В. Князева Р.Н. «Профориентация учащихся при обучении химии», М., 1982 , 157 с 3. Кузьменко Н.Е.Сборник задач по химии с решениями. — М.: , Издательский дом «Оникс – 21 век» 2003.- 640 с ил.

4. Лидин Р.А. «Химия.8-9 классы», учебное пособие, Москва, «Дрофа», 2000.

5. Слета Л.А., Холин Ю.В., Черный А.В. «Конкурсные задачи по химии с решениями», Москва-Харьков, «Илекса» «Гимназия», 1998.

6. Савинкина Е.В., Логинова Г.П. «Химия. Сборник задач». Учебное пособие. Москва, «АСТ-ПРЕСС», 2001.

7.Сергеева О.Ю. «Домашняя работа по химии за 11 класс», М., «Экзамен», 2003г.

8.Цитович И.К., Протасов П.Н. «Методика решения расчетных задач по химии», М., «Просвещение», 1983, 127 с.

Интернет- источники: 

http://5-ege.ru/kak-reshat-zadachi-po-ximii/

http://cyberleninka.ru/article/n/elektronnye-obrazovatelnye-resursy-novogo-pokoleniya-po-himii

http://lyceum1.ssu.runnet.ru/~vdovina/sod.html - Сборник расчетных задач для работы на спецкурсе "Решение расчетных химических задач".

http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem3/z33.htm

http://him.1september.ru/2006/08/9.htm

36