Найти объем газа в уравнении реакции

согласно алгоритму составить реакцию:

сделать расчёт кол-ва сероводорода, т.к. из условия известен его объём:

используя принцип одинаковости отношений кол-ва вещества к его стехиометрическому коэффициенту в данной реакции n(Al₂S₃)/k(Al₂S₃) = n(H₂S)/k(H₂S),

вычислить необходимое для реакции количество молей сульфида аллюминия:
n(Al₂S₃) = n(H₂S)· k(Al₂S₃)/ k(H₂S) = 1,5 моль ·1/3 = 0,5 моль

4.3.3. Расчеты массы вещества или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ.

На данный момент задачи по этой теме кодификатора идут в КИМе ЕГЭ под номером 29.

Для их решения можно воспользоваться следующим алгоритмом:

1) записать уравнение реакции, о которой идет речь в задаче, и убедиться в правильности расставленных коэффициентов;

2) рассчитать количество молей вещества, масса или объем которого указаны в условии.

Если указана масса некого вещества A, то расчет количества вещества для него следует вести по формуле:

где m_A – масса вещества А, а M_A – молярная масса вещества А.

Если указан объем газообразного вещества А:

где V_A – объем газообразного вещества А, а V_m – молярный объем, одинаковый для всех газов и при н.у. равный 22,4 л/моль.

Иногда вместо массы или объема вещества дается его количество вещества (моль). В таком случае действия по его нахождению не требуются.

3) далее от молей вещества А нужно перейти к молям вещества, массу или объем которого спрашивают в условии.

Допустим спрашивают объем или массу вещества B. Тогда для перехода от количества моль вещества А к количеству моль вещества B следует пользоваться тем правилом, что для любого вещества его количество, деленное на его коэффициент, в уравнении реакции одно и то же. Т.е. количества веществ А и В связаны друг с другом через коэффициенты в уравнении следующим образом:

где n(A) и n(B) – количества вещества А и В соответственно, а k(A) и k(B) – коэффициенты в уравнении перед этими веществами.

Из этого выражения следует, что количество вещества В равно:

4) далее, зная количество вещества B, мы можем найти его массу по формуле:

Если же вещество B является газом и спрашивают его объем, то рассчитать его можно следующим образом:

В общем, последовательность решения таких задач можно изобразить следующей схемой:

1) Зная массу или объем вещества A, рассчитываем его количество вещества.

2) Зная количество вещества A, рассчитываем количество вещества B по формуле:

где n(A) и n(B) – количества веществ А и В соответственно, а k(A) и k(B) – коэффициенты в уравнении перед этими веществами.

3) В зависимости от того, требуется найти массу вещества В или объем газа В, умножаем его количество либо на молярную массу, либо на молярный объем газа:

Пример

Какая масса сульфида алюминия потребуется для того, чтобы в результате его взаимодействия с избытком соляной кислоты образовался газ объемом 33,6 л (н.у.).

Решение:

1) Запишем уравнение реакции:

2) Рассчитываем количество вещества, для которого известна его масса или объем (в случае газа). Нам известен объем сероводорода, рассчитаем его количество вещества:

3) Отношение количества вещества любого фигуранта реакции к его коэффициенту в уравнении этой реакции всегда одно и то же. Т.е. для сульфида алюминия и сероводорода мы можем записать, что:

Из этого выражения выразим n(Al₂S₃):

Подставим известные значения n(H₂S) и коэффициентов перед H₂S и Al₂S₃:

Тогда масса сульфида алюминия будет равна:

Задачи с реальных экзаменов ЕГЭ на тему «Расчеты массы вещества или объема газов по известному количеству вещества, массе или объему одного из участвующих в реакции веществ» можно порешать здесь.

Определение объема выделившегося газа в реакции, если одно вещество взято в избытке

Определение избытка-недостатка

Задача 6.
Определите объем газа (н.у.), который получится, если 8 г алюминия поместить в 200 г 8% -ного раствора соляной кислоты. Найдите массу раствора после реакции.
Дано:
масса алюминия: m(А1) = 8 г;
масса соляной кислоты: mр-ра(НС1) = 200 г;
массовая доля хлороводорода в соляной кислоте: (НС1) = 8% .
Найти:
объем выделившегося газа;
массу раствора после реакции.
Решение:

Сначала необходимо определить, какое вещество будет в недостатке. По нему можно рассчитать объем выделившегося водорода. Алгоритм вычисления массы конечного раствора

зависит от того, какое вещество окажется в избытке, поэтому отразить эту часть решения заранее невозможно. Алгоритм вычисления массы конечного раствора зависит от того, какое

вещество окажется в избытке. В большинстве задач на определение избытка-недостатка при растворении металла в растворе в недостатке оказывается именно металл. В этом случае

масса конечного раствора определяется очень просто:

Если же металл окажется в избытке, то его излишек не будет входить в состав конечного раствора, а опустится на дно сосуда.

Поэтому отразить весь алгоритм решения заранее невозможно.

Схематично алгоритм первой части решения будет иметь вид:

1. Определяем массу НС1 в 200 г 8% -ного исходного раствора.

2. Определяем количество веществ НС1 и А1.

3. Выберем за основу алюминий, и определим по уравнению реакции количество вещества НС1, которое необходимо для полного растворения всего (0,296 моль) алюминия.

Составляем пропорцию:
на 0,296 моль А1 должно расходоваться х моль НС1 (по условию)
на 2 моль А1 полностью расходуется 6 моль НС1 (но уравнению)

НС1 должно расходоваться на 0,296 моль А1.

4 .Определим, какое вещество дано в недостатке.

n(НС1) дано по условию

0,888моль > 0,438 моль

В реакции участвует меньше НС1, чем необходимо для полного растворения А1, следовательно, НС1 дано в недостатке. В процессе реакции НС1 израсходуется полностью, а А1 расходуется не весь и часть его останется после реакции.

5. Рассчитаем по уравнению реакции объем (н.у.) выделившегося водорода. Для расчета используем НС1, т.к. это вещество взято в недостатке.

Составляем пропорцию:
0,438 моль НС1 дают х л Н₂ (по условию)
6 моль НС1 дают 67,2 л Н₂ (по уравнению)

выделится в процессе реакции.

6. Определим массу выделившегося Н2 по алгоритму:

7. Определяем массу раствора после реакции.

При определении массы конечного раствора нужно учитывать, что алюминий находился в избытке, и часть его осталась после реакции в неизменном виде. Не прореагировавший алюминий, очевидно, не входит в состав раствора и будет находиться на дне. Поэтому нам придется определить массу растворившегося А1. Это можно сделать по уравнению реакции, используя данные по НС1.

Составляем пропорцию:
х т А1 растворяются в 0,438 моль НС1 (по условию)
54 г А1 растворяются в 6 моль НС1 (по уравнению)

Теперь возможно определить массу конечного раствора:

m_{кон. р-ра} = 200 + 3,95 – 0,44 = 203,51 г.

Ответ: объем выделившегося водорода — 4,9 л; масса конечного раствора 203,51 г.

Определение объема образовавшегося углекислого газа

Задача 7.
Определите объем выделившегося газа при взаимодействии 20,0 г карбоната кальция с избытком азотной кислоты.
Решение:
Несмотря на то, что в условии говориться об избытке азотной кислоты, данная задача не относится к типу «на определение избытка-недостатка». В условии указана масса только одного из участников реакции (СаСО₃). Указание на избыток другого участника (НNO₃) показывает, что карбонат кальция расходуется полностью и объем выделившегося газа необходимо считать именно по СаСО₃.

Определим объем образовавшегося углекислого газа из пропорции:
20 г А1 дают х л СО₂ (по условию)
100 г А1 дают 22,4 л СО₂ (по уравнению)

Ответ: V(CO₂) = 4,