Решение задач по химии системой уравнений

Решение задач через систему уравнений.
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (10 класс) по теме

Материал можно использовать на старшей ступени обучения, в классах с углубленным изучением химии, в профильных классах ( если химия профильный предмет) или при изучении элективных курсов по решению химических задач.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Решение химических задач алгебраическим способом.

Метод решения химических задач алгебраическим способом очень удобен и используется при решении задач на взаимодействие смесей веществ или сплавов.

Данный материал может быть использован учителями химии, работающими в профильных классах естественнонаучной направленности, а также при изучении элективных курсов по решению химических задач на старшей ступени обучения.

Тексты задач взяты из следующих источников:

1. О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин.

Химия 10 класс, учебник профильного уровня « Дрофа» 2010 г.

1. О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. Химия 11 класс, учебник профильного уровня « Дрофа» 2010 г.
2. И. Г. Хомченко. Общая химия ( сборник задач и упражнений) Москва « Новая Волна» 2003 г.

Шаломанова Наталья Владимировна, учитель химии I квалификационной категории

МОУ – СОШ с. Рекорд Краснокутского района Саратовской области.

При пропускании смеси метана, оксида углерода (II) и ( IV) объемом 33,6 л через раствор гидроксида натрия, взятого в избытке объем исходной смеси уменьшился на 13,44 л. Для полного сгорания такого же количества потребовался кислород объемом 20,16 л. Определите объемы газов в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения взаимодействия компонентов смеси с гидроксидом натрия.

Из всех компонентов смеси с гидроксидом натрия реагирует только оксид углерода ( IV).

1. CO 2 + 2 NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

По условию задачи объем исходной смеси уменьшился за счет оксида углерода (IV), который полностью израсходовался в реакции 1).

Найдем количество смеси и количество оксида углерода ( IV).

а) n смеси = = =1,5 моль б) n( CO 2 ) = = = 0,6 моль.

Просчитаем количество вещества, оставшихся в смеси газов:

n ( CH4)(CO) = n смеси — n( CO 2 )= 1,5 – 0,6 = 0,9 моль

1. Запишем уравнения взаимодействия неизрасходованных газов из смеси с кислородом.

а) 2 CO + O 2 = 2 CO 2 б) CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2 Н 2 О

2 моль 1 моль 1 моль 2 моль

Предположим, что n( СО) в реакции 2а) равно у моль, а n( СН 4 ) по реакции 2б ) равно х моль,

Из уравнения 2а) n( О 2 ) = n (CO)= у или 0,5 у; из уравнения 2б) n( О 2 ) =2 n( СН 4 ) = 2х.

Составим систему уравнений:

х + у = 0,9 ͢ х = 0,9 -у ͢ х = 0,9-у ͢ х =0,9 — у ͢ 2х + 0,5 у =0,9 2*(0,9-у) +0,5у=0,9 1,8 – 2у + 0,5у=0,9 — 1,5у=-0,9

х =0,9 — у ͢ х =0,9 — у ͢ х = 0,3 моль у = — 0,9 : ( — 1,5) у = 0,6 у = 0,6 моль

1. Находим объем каждого газа в смеси по формуле: V = V m * n

V смеси = 33, 6 л n( СО 2 ) = 0,6 моль; V = 22,4 *0,6 = 13,44 л.

n ( СН 4 ) = 0,3 моль; V = 22,4 *0,3 = 6,72 л.

n ( СО) = 0,6 моль; V = 22,4*0,6 = 13,44 л.

Ответ: V( СО 2 ) = 13,44 л

Имеется смесь метанола и этиленгликоля массой 6,3 г. При обработке смеси избытком натрия выделяется водород в количестве, необходимым и достаточным для гидрирования 2.24 л пропена. Определить массовые доли спиртов в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения реакций, описанных в данной задаче.

2СН 3 ОН + 2 Na = 2 СН 3 ОNa + Н 2 ↑

n(Н 2 ) = n ( СН 3 ОН)

С 2 Н 6 О 2 + 2 Na = C 2 H 4 (ONa) 2 + H 2 ↑

n(Н 2 ) = n ( С 2 Н 6 О 2 )

С 3 Н 6 + Н 2 = С 3 Н 8

n(Н 2 )= n( С 3 Н 6 )

По реакции № 3 количество водорода равно количеству пропена, следовательно:

V ( H 2 ) =V ( C 3 H 6 ), объем водорода равен 2.24л ( это и есть объем водорода, выделившийся в результате химических реакций № 1 и № 2.

Сопоставим данные для спиртов, содержащихся в исходной смеси и водорода.

M ( CH 3 OH) = 32 г / моль

M ( С 2 Н 6 О 2 ) = 62 г / моль

по уравнению № 1

по уравнению № 2

n ( общ) = =0,1 моль

n ( CH 3 OH)= х моль

n ( С 2 Н 6 О 2 )= у моль

m ( С 2 Н 6 О 2 )= 62у

II. Составим систему уравнений: Для первого уравнения используем данные, израсходованного в уравнениях № 1, № 2 водорода. Для второго уравнения используем данные спиртов из смеси, вступивших в реакции № 1, № 2.

у = 0,1-0,5 х у = 0,1-0,5 х у = 0,1-0,5 х

32х + 6͢2у = 6,3 32х + 62(0,1 – 0,5х) = 6,3 32х + 6,2 – 31х = 6,3

у = 0,1 – 0,5 х у = 0,1 – 0,5 *0,1 у = 0,05 моль

х = 6,3 -6,2 х = 0,1 х = 0,1 моль

III. Найдем массовые доли компонентов смеси:

ᴡ (CH 3 OH) = = 100 % = 50,78 %

ᴡ (С 2 Н 6 О 2 ) = = 100 % = 49,22 %

Ответ: ᴡ (CH 3 OH)= 50,78 %, ᴡ (С 2 Н 6 О 2 )= 49,22%

При взаимодействии 8 г смеси железа и магния с соляной кислотой выделилось 4,48 л водорода ( при н.у). Сколько граммов железа и магния содержалось в смеси.

Решение: Запишем уравнения химических реакций, описанных в задаче.

1. m( смеси) = 8 г 1) Fe + 2HCl = FeCl 2 + H 2 ↑

1 моль 1 моль V выделившихся газов = 4,48 л

2) Mg + 2HCl = MgCl 2 + H 2 ↑

Предположим, что в реакции № 1 прореагировало х моль железа,

в реакции № 2 у моль магния, тогда : n ( Н 2 ) = х моль (по реакции № 1),

n ( Н 2 ) = у моль (по реакции № 2).

Сопоставим данные металлов смеси и выделившегося в реакциях водорода.

M( Fe) = 56 г / моль

M( Mg) = 24 г / моль

n( Н 2 ) = х моль( по уравнению №1)

n( Н 2 ) = у моль( по уравнению №2)

n общ = = = о,2 моль

1. Составим систему уравнений:

х + у = 0,2 у = 0,2-х у = 0,2 — х

56х + 24 у = 8 56х + 24 ( 0,2 –х) = 8 56х +4,8 -24х =8

у= 0,2 — х у = 0,2 — х у = 0,2-0,1 у = 0,1

32х=3,2 х = = 0,1 х = 0,1 х = 0,1

а) m( Fe) = M*n = 56*0,1 = 5,6 г. б) m( Mg) = M*n = 24*0,1 = 2,4г.

Ответ: m( Fe) = 5,6 г, m( Mg) =2,4г.

Задача № 4 При гидрировании смеси этилена с пропиленом массой 9,8 г получена смесь этана с пропаном массой 10,4 г. Рассчитайте объемную долю этилена в исходной смеси.

Решение: Составим уравнения химических реакций по условию задачи.

1. m смеси = 9,8 г 1) С 2 Н 4 + Н 2 = С 2 Н 6

1 моль 1 моль 1 моль m смеси продуктов реакций = 10,4 г.

2) С 3 Н 6 + Н 2 = С 3 Н 8

1 моль 1 моль 1 моль

Масса веществ продуктов реакции больше массы исходной смеси за счет присоединения водорода. Найдем массу водорода, вступившего в реакцию № 1 и № 2. m( H 2 ) = m смеси продуктов реакций — m исходной смеси = 10,4 – 9,8 = 0,6 г.

II.Допустим, что в реакцию № 1 вступило х моль этилена, следовательно: n( H 2 ) = х моль

В реакцию № 2 вступило у моль пропилена и у моль водорода ( по реакции № 2)

Сопоставим данные исходных веществ и продуктов реакции и составим систему уравнений.

M(С 2 Н 4 )= 28 г / моль

M(С 3 Н 6 )= 42 г / моль

M(С 2 Н 6 )= 30 г / моль

M(С 3 Н 8 )= 44 г / моль

M( Н 2 )= 2 г / моль

n(С 2 Н 4 )=х моль

n(С 3 Н 6 )=у моль

n(С 2 Н 6 )=х моль

n(С 3 Н 8 )=у моль

n( Н 2 )=х моль по уравнению № 1

n( Н 2 )=у моль по уравнению № 2 n( смеси Н2 )= = = 0,3моль

28 х + 42 у = 9,8 г

30 х + 44 у = 10,4 г

Получим систему уравнений:

х + у = 0,3 у = 0,3 — х

28 х + 42 у = 9,8 28 х + 42 у = 9,8 ( массы исходных веществ)

30 х + 44у = 10,4 30 х + 44у = 10,4 ( массы продуктов реакций)

При решении системы уравнений можно использовать одно из двух уравнений ( подсчет по массе исходных веществ или по массе продуктов реакции) результат будет одинаковым.

у = 0,3- х у = 0,3- х у = 0,3- х у = 0,3-0,2= 0,1

28х + 42( 0,3 – х) = 9,8 28х + 12,6 – 42х = 9,8 -14х = — 2,8 х = 0,2

III.Находим объемную долю этилена в исходной смеси:

ȹ( С 2 Н 4 ) = * 100% = * 100%= * 100%=66,6%

Ответ: ȹ( С 2 Н 4 )= 66,6%

Задача № 5 Смесь метанола с этанолом массой 14,2 г сожгли. Образовавшийся оксид углерода ( IV) пропустили через раствор гидроксида кальция, получили осадок массой 50 г. Рассчитайте массовую долю метанола в исходной смеси. Решение: Запишем уравнения всех химических реакций, описанных в задаче.

1. ① 2 СН 3 ОН + 3О 2 = 2 CO 2 ↑ + 4 H 2 O

② С 2 Н 5 ОН + 3О 2 = 2 CO 2 ↑ + 3 H 2 O

③ СО 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 ↓ + Н 2 О

По уравнению ③ найдем n(СО 2 ), согласно уравнению n(СО 2 ) = n (СаСО 3 ), так как известна масса осадка СаСО 3 можно определить n (СаСО 3 )

n (СаСО 3 ) = = = 0,5 моль, значит n(СО 2 )= 0,5 моль ( именно столько оксида углерода ( IV) выделилось в реакциях ①, ②.

II.Предположим, что n( CH 3 OH) в реакции ① взяли х моль, тогда n(СО 2 )=х моль, так как количества вещества их равны по уравнению ①. n( C 2 H 5 OH) в реакции ② взяли у моль, тогда n(СО 2 )=2у моль, так как, n( C 2 H 5 OH) = 2n(СО 2 ) ( по уравнению②) Сопоставим данные исходных веществ и продуктов реакций ①②, а именно СО 2

Рациональные способы решения задач по химии. Решение задач через системы уравнений.

Реализация опыта в практической образовательной деятельности связана с личностной трактовкой учителем рациональных способов и методов решения задач.

Просмотр содержимого документа
«Рациональные способы решения задач по химии. Решение задач через системы уравнений.»

Рациональные способы решения задач по химии

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, или составление пропорции.

Решение задач через системы уравнений.

Смесь алюминия и берилия массой 144г. реагирует с соляной кислотой и выделяется 20г водорода. Определить массу каждого металла в смеси и их массовые доли.

Для решения потребуются расчетные формулы m=n х M, и молярные массы

М Al = 27 г/ моль М Be = 9 г /моль М Н₂= 2 г /моль

1. Пусть количество Al = х моль, а количество Be = у моль.

2. у моль 2у у у моль

3. х моль 3х х 1,5 х моль

4. Пользуясь расчетной формулой m=n х M, находим массу каждого металла в смеси.

5. Составляем первое уравнение будущей системы.

Упрощаем уравнение, поделив все члены на 9. Получаем 3х + у = 16

6. Пользуясь расчетной формулой m=n х M, находим массы водорода по второму и третьему уравнениям . mн₂ = 2х 1,5 m н₂ = 2у

7. Составляем второе уравнение системы 2*1,5х + 2у = 20. Упрощаем уравнение,поделив все члены на 2. Получаем 1,5 х + у = 10

8. Составляем систему и решаем ее методом вычитания.

9. Определяем массы металлов в исходной смеси

mAl =27х =27х4 =108г.

mBe= 9у =9х4 = 36г.

10. Пользуясь расчетной формулой Масса вещества поделить на Массу смеси , определяем массовые доли. WAl = 108:144 =0,75 ( 75 %) WBe = 100 % — 75% = 25 %

Решение задач по химии системой уравнений

К раствору гидроксида натрия массой 1200 г прибавили 490 г 40%-ного раствора серной кислоты. Для нейтрализации получившегося раствора потребовалось 143 г кристаллической соды Na₂CO₃·10H₂O. Рассчитайте массу и массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе.

Cоставим уравнения реакций:

*Возможен также расчет на основании уравнений реакций образования и последующего его

взаимодействия с . Конечный ответ не изменится.

Рассчитаем общее количество серной кислоты, а также количество серной кислоты, прореагировавшей с

Рассчитаем количество серной кислоты, вступившей в реакцию с гидроксидом

натрия, и массу гидроксида натрия в исходном растворе:

моль

моль

г

Рассчитаем массовую долю гидроксида натрия в исходном растворе: