Розгорнутий план-конспект уроку "Розрахунки з хімічних рівнянь".
Підручник:О.С. Габрієлян.
Клас: 8
Тема урока:Розрахунки з хімічних рівнянь.
Тип уроку:комбінований.
Освітні завдання:ознайомити з розрахунками з хімічних рівнянь; сформувати в учнів знання про розрахунки з хімічних рівнянь; почати формувати вміння щодо складання хімічних рівнянь та розрахунків за рівняннями.
Виховні завдання:продовжити формування естественнонаучного світогляду, ставлення до одиничному і целом.
Розвиваючі завдання:продовжити формування вміння спостерігати, аналізувати, пояснювати, робити висновки.
Методи навчання:словесні (пояснення та розповідь вчителя), словесно - наочні (пояснення з використанням записів на класній дошці).
Обладнання:класна дошка, таблиця Д. І. Менделєєва.
Хід уроку:
1.Організаційний момент (2-5хв.)
Здрастуйте хлопці сідайте. Сьогодні на уроці ми з вами повинні навчитися проводити розрахунки з хімічних рівнянь.
2. Контроль знань та вмінь (10 – 15 хв.)
На попередніх заняттях ми з вами проходили рівняння хімічних реакцій, давайте згадаємо, що таке хімічне рівняння? (Хімічним рівнянням називають умовний запис хімічної реакції за допомогою хімічних формулта математичних знаків).
На основі якого закону пишуть хімічні реакції? (Закон збереження маси речовин).
Як він звучить? (Маса речовин, що вступили в хімічну реакцію, дорівнює масі речовин, що вийшли в результаті).
3. Пояснення нового матеріалу (20 – 30 хв.)
За хімічним рівнянням можна визначити, які речовини вступили в реакцію, і які утворилися, а також за хімічним рівнянням можна розрахувати масу, обсяг та кількість реагуючих речовин.
Для розрахунків дуже важливо вибрати відповідні один одному одиниці виміру маси, обсягу та кількості речовини. Давайте відкриємо підручники на сторінці 146 та знайдемо таблицю №7. Розглянемо з цієї таблиці співвідношення деяких одиниць фізико – хімічних величин.
Щоб вирішувати розрахункові завдання з хімії, можна скористатися алгоритмом. Алгоритм розв'язання задач дано у підручнику на сторінці 147.
Користуючись алгоритмом розв'язання задач, давайте вирішимо такі задачі:
Завдання: Розрахуйте обсяг водню (н.у.), який буде потрібний для взаємодії з 230 кг оксиду заліза (ІІІ). Обчисліть кількість речовини води, яка утворюється.
Дано: Рішення:
m(Fe 2 O 3)=230кг 1. Запишемо рівняння хімічної реакції:
V(H 2) -?
n(H 2 O) -? 2. Запишемо відомі та невідомі числові значення над формулами речовин у рівнянні.
Оскільки маса дана в кілограмах, то обсяг знаходимо в кубічних метрах, а кількість речовини – у кіломолях. І тоді:
230кг х м 3 y кмоль
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
де х - обсяг водню V(H2), y - кількість речовини води n(H2O).
3. а)Знайдемо задану хімічним рівнянням масу 1кмоль Fe 2 O 3 і запишемо отримане значення під його формулою:
Мr(Fe 2 O 3) = 56 * 2 + 16 * 3 = 160,
М(Fe 2 O 3) = 160 кг/кмоль.
б) Знайдемо заданий рівнянням об'єм 3 кмоль водню V = Vm*n, запишемо під формулою водню знайдене значення: V(3H 2) = 22,4 м 3 /кмоль * 3 кмоль = 67,2 м 3 .
в) Під формулою води вкажемо її кількість, задане рівнянням, – 3 кмоль.
Рівняння набуває вигляду
230кг х м 3 y кмоль
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
160кг 67,2 м 3 3 кмоль
4. Складемо і вирішимо пропорції:
а) 230 = х, х = 230 * 67,2 = 201,6 (м 3) - обсяг водню V (H 2)
б) 230 = y, y = 230 * 3 = 9 (кмоль) - кількість речовини води n(H 2 O).
4. Первинне закріплення знань (10 - 12 хв.)
Розв'яжіть завдання (якщо можна, то кількома способами):
Завдання 1.У реакцію з киснем входить 0,1 моль цинку. Яка кількість речовини кисню буде потрібна? Яка кількість речовини оксиду цинку утворюється?
Завдання 2.Цинк кількістю речовини 0,1 моль взаємодіє із киснем. Визначте масу кисню, що вступає в реакцію, а також масу оксиду цинку, що утворюється.
Завдання 3.Алюміній масою 6,3 г входить у реакцію з киснем. Визначте маси кисню і оксиду заліза, що утворюється, якщо алюміній містить 20% домішок.
Завдання 4.Який обсяг водню (н.у.) виділиться при взаємодії 2,7 г 25%-ї соляної кислоти з необхідною за реакцією кількістю речовини алюмінію? Яка кількість речовини?
Завдання 5.Який обсяг вуглекислого газу виділиться при згорянні 60 кг вугілля?
Завдання 6.Скільки молей оксиду кальцію утворюється при спалюванні в кисні 8 г кальцію, що містить 30% домішок?
5. Підсумок уроку (1-3 хв.)
Сьогодні на уроці ми з вами ще раз згадали написання хімічних рівнянь та навчилися проводити розрахунки за допомогою хімічних рівнянь.
6. Домашнє завдання(1 – 4 хв.)
§28, завдання у робочих зошитах.
Яка маса оксиду заліза (ІІІ) утворюється під час спалювання на повітрі 0,6 моль заліза?
Розрахуйте масу сульфіду алюмінію, що утворюється при сплавленні із сіркою 5,4 г алюмінієвої пудри. Скільки грамів сульфіду заліза (ІІ) утворюється при сплавленні із сіркою 11,2 г порошку заліза?
Визначте масу магнію, необхідного для одержання 19 г хлориду магнію (наприклад, спалюючи магній у хлорі).
Скільки літрів хлороводу утворюється при взаємодії хлору з 5,5 л водню?
Який обсяг водню може вступити у реакцію із 150 л кисню?
Який об'єм вуглекислого газу утворюється при спалюванні 8 л метану СН 4?
Який об'єм вуглекислого газу утворюється під час спалювання 480 г вугілля?
Який обсяг кисню виділиться при розкладанні електричним струмом 100г води?
Який об'єм азоту утворюється під час вибуху 1 г йодистого азоту:
2NJ 3 = N 2 + 3J 2
Скільки грамів оксиду сірки (IV) утворюється при спалюванні 12,8 сірки?
Яка маса оксиду магнію утворилася при спалюванні в кисні 6 г магнієвої стружки?
Скільки грамів води утворюється при спалюванні у кисні 9 г водню?
Скільки грамів алюмінію треба взяти для одержання 30,6 г оксиду алюмінію?
Скільки грамів літію необхідно спалити в кисні для одержання 15 г оксиду літію?
Скільки грамів хлориду натрію утворюється при спалюванні у хлорі 11,5 г натрію?
Скільки молей заліза необхідно взяти для одержання 32,5 г хлориду заліза (ІІІ)?
Скільки грамів алюмінію необхідно взяти для одержання 80,1 г хлориду алюмінію?
Скільки молей оксиду кальцію утворюється при спалюванні у кисні 8 г кальцію?
Скільки грамів хлориду алюмінію утворюється при згорянні у хлорі 10,8 г алюмінієвої фольги?
Урок присвячений продовженню вивчення теми «Рівняння хімічної реакції». В уроці розглядаються найпростіші розрахунки за рівнянням хімічної реакції, пов'язані із співвідношенням кількості речовин, що беруть участь у реакції.
Тема: Початкові хімічні уявлення
Урок: Рівняння хімічної реакції
1. Співвідношення кількостей речовин, що у реакції
Коефіцієнти у рівнянні реакції показують як число молекул кожної речовини, а й співвідношення кількостей речовин, що у реакції. Так, за рівнянням реакції: 2H2 + O2 = 2H2O – можна стверджувати, що для утворення певної кількості води (наприклад, 2 моль) необхідно стільки ж моль простої речовиниводню (2 моль) і вдвічі менше моль простої речовини кисню (1 моль). Наведемо приклади таких розрахунків.
2. Завдання 1
ЗАВДАННЯ 1. Визначимо кількість речовини кисню, що утворюється в результаті розкладання 4 моль води.
АЛГОРИТМ розв'язання задачі:
1. Скласти рівняння реакції
2. Скласти пропорцію, визначивши кількості речовин за рівнянням реакції та за умовою завдання (позначити невідому кількість речовини за хмоль).
3. Скласти рівняння (з пропорції).
4. Розв'язати рівняння, знайти х.
Рис. 1. Оформлення короткої умови та розв'язання задачі 1
3. Завдання 2ЗАДАЧА 2. Яка кількість кисню знадобиться для повного спалювання 3 моль міді?Скористаємося алгоритмом розв'язання задач з використанням рівняння хімічної реакції.
Рис. 2. Оформлення короткої умови та розв'язання задачі 2.
Уважно вивчіть алгоритми та запишіть у зошит, вирішіть самостійно запропоновані завдання
I. Використовуючи алгоритм, вирішіть самостійно такі завдання:
1. Обчисліть кількість речовини оксиду алюмінію, що утворився в результаті взаємодії алюмінію кількістю речовини 0,27 моль із достатньою кількістю кисню (4Al +3O 2 = 2Al2 O3).
2. Обчисліть кількість речовини оксиду натрію, що утворився в результаті взаємодії натрію кількістю речовини 2,3 моль з достатньою кількістю кисню(4Na + O2 = 2Na2 O).
Алгоритм №1
Обчислення кількості речовини за відомою кількістю речовини, що бере участь у реакції.
приклад. Обчисліть кількість речовини кисню, що виділилася в результаті розкладання води кількістю речовини 6 моль.
ІІ. Використовуючи алгоритм, вирішіть самостійно такі завдання:
1. Обчисліть масу сірки, необхідну для одержання оксиду сірки (IV) кількістю речовини 4 моль (S+O 2
=SO2).
2. Обчисліть масу літію, необхідного для одержання хлориду літію кількістю речовини 0,6 моль (2Li+Cl2 =2LiCl).
Алгоритм №2
Обчислення маси речовини за відомою кількістю іншої речовини, що бере участь у реакції.
Приклад: Обчисліть масу алюмінію, необхідного для одержання оксиду алюмінію кількістю речовини 8 моль.
ІІІ. Використовуючи алгоритм, вирішіть самостійно такі завдання:
1. Обчисліть кількість речовини сульфіду натрію, якщо реакцію з натрієм вступає сірка масою 12,8 г (2Na+S=Na2S).
2. Обчисліть кількість речовини міді, що утворюється, якщо в реакцію з воднем вступає оксид міді (II) масою 64 г (CuO + H2 = Cu + H2 O).
Уважно вивчіть алгоритм та запишіть у зошит
Алгоритм №3
Обчислення кількості речовини за відомою масою іншої речовини, що бере участь у реакції.
приклад. Обчисліть кількість речовини оксиду міді (I), якщо реакцію з киснем вступає мідь масою 19,2г.
Уважно вивчіть алгоритм та запишіть у зошит
IV. Використовуючи алгоритм, вирішіть самостійно такі завдання:
1. Обчисліть масу кисню, необхідну для реакції із залізом масою 112 г
(3Fe + 4O2 = Fe3 O4).
Алгоритм №4
Обчислення маси речовини за відомою масою іншої речовини, що бере участь у реакції
приклад. Обчисліть масу кисню, необхідну згоряння фосфору, масою 0,31г.
ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РІШЕННЯ
1. Обчисліть кількість речовини оксиду алюмінію, що утворився в результаті взаємодії алюмінію кількістю речовини 0,27 моль із достатньою кількістю кисню (4Al +3O2 =2Al2 O3 ).
2. Обчисліть кількість речовини оксиду натрію, що утворився внаслідок взаємодії натрію кількістю речовини 2,3 моль із достатньою кількістю кисню (4Na+O2 =2Na2 O).
3. Обчисліть масу сірки, необхідну для одержання оксиду сірки (IV) кількістю речовини 4 моль (S+O2 =SO2 ).
4. Обчисліть масу літію, необхідного для одержання хлориду літію кількістю речовини 0,6 моль (2Li+Cl2 =2LiCl).
5. Обчисліть кількість речовини сульфіду натрію, якщо реакцію з натрієм вступає сірка масою 12,8 г (2Na+S=Na2 S).
6. Обчисліть кількість речовини міді, що утворюється, якщо в реакцію з воднем вступає оксид міді (II) масою 64 г (CuO + H2 = Cu + H2 O).
ТРЕНАЖИРИ
Тренажер №1 - Аналіз рівняння хімічної реакції
Тренажер №6 - Стехіометричні розрахунки
Під час вирішення розрахункових хімічних завдань необхідно вміння проводити обчислення за рівнянням хімічної реакції. Урок присвячений вивченню алгоритму розрахунків маси (обсягу, кількості) одного з учасників реакції за відомою масою (обсягом, кількістю) іншого учасника реакції.
Тема: Речовини та їх перетворення
Урок:Розрахунки за рівнянням хімічної реакції
Розглянемо рівняння реакції утворення води із простих речовин:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O
Можна сказати, що з двох молекул водню та однієї молекули кисню утворюється дві молекули води. З іншого боку, цей запис говорить про те, що для утворення кожних двох молей води потрібно взяти два моля водню один моль кисню.
Мольне співвідношення учасників реакції допомагає проводити важливі для хімічного синтезу розрахунки. Розглянемо приклади таких розрахунків.
ЗАВДАННЯ 1. Визначимо масу води, що утворилася в результаті згоряння водню 3,2 г кисню.
Щоб вирішити це завдання, спочатку необхідно скласти рівняння хімічної реакції та записати над ним дані умови завдання.
Якби ми знали кількість речовини кисню, що вступив у реакцію, то змогли б визначити кількість речовини води. А потім розрахували б масу води, знаючи її кількість речовини і . Щоб знайти кількість речовини кисню, потрібно масу кисню розділити з його молярну масу.
Молярна маса чисельно дорівнює відносної. Для кисню це значення становить 32. Підставимо у формулу: кількість речовини кисню дорівнює відношенню 3,2 г до 32 г/моль. Вийшло 0,1 моль.
Для знаходження кількості речовини води залишимо пропорцію, використовуючи молярне співвідношення учасників реакції:
на 0,1 моль кисню припадає невідома кількість речовини води, але в 1 моль кисню припадає 2 моля води.
Звідси кількість речовини води дорівнює 0,2 моль.
Щоб визначити масу води, потрібно знайдене значення кількості води помножити її молярну масу, тобто. множимо 0,2 моль на 18 г/моль, отримуємо 3,6 г води.
Рис. 1. Оформлення запису короткого умови та рішення Завдання 1
Крім маси, можна розраховувати обсяг газоподібного учасника реакції (при н.у.), використовуючи відому вам формулу, відповідно до якої обсяг газу при н.у. дорівнює творукількості речовини газу на молярний об'єм. Розглянемо приклад розв'язання задачі.
ЗАВДАННЯ 2. Розрахуємо обсяг кисню (при н.у.), що виділився при розкладанні 27г води.
Запишемо рівняння реакції та дані умови задачі. Щоб знайти обсяг кисню, що виділився, потрібно знайти спочатку кількість речовини води через масу, потім за рівнянням реакції визначити кількість речовини кисню, після чого можна розрахувати його обсяг при н.у.
Кількість речовини води дорівнює відношенню маси води до її молярної маси. Отримуємо значення 1,5 моль.
Складемо пропорцію: з 1,5 мол води утворюється невідома кількість кисню, з 2 мол води утворюється 1 моль кисню. Звідси кількість кисню дорівнює 0,75 моля. Розрахуємо обсяг кисню за н.у. Він дорівнює добутку кількості кисню на молярний об'єм. Молярний об'єм будь-якої газоподібної речовини за н.у. дорівнює 22,4 л/моль. Підставивши числові значення формулу, отримаємо обсяг кисню, рівний 16,8 л.
Рис. 2. Оформлення запису короткого умови та рішення Завдання 2
Знаючи алгоритм вирішення подібних завдань, можна розрахувати масу, обсяг чи кількість речовини одного з учасників реакції за масою, обсягом чи кількістю речовини іншого учасника реакції.
1. Збірник завдань та вправ з хімії: 8-й кл.: до навч. П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/П.А. Оржековський, Н.А. Тітов, Ф.Ф. Гегеля. - М: АСТ: Астрель, 2006. (С.40-48)
2. Ушакова О.В. Робочий зошит з хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржековський; під. ред. проф. П.А. Оржековського - М: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006. (С. 73-75)
3. Хімія. 8 клас. Навч. для загальнообр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.: Астрель, 2013. (§23)
4. Хімія: 8-й клас: навч. для загальнообр. установ/П.А. Оржековський, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М: АСТ: Астрель, 2005. (§29)
5. Хімія: неорган. хімія: навч. для 8кл. загальнообр. учред. /Г.Є. Рудзітіс, Ф.Г. Фельдман. - М: Просвітництво, ВАТ «Московські підручники», 2009. (С.45-47)
6. Енциклопедія для дітей. Том 17. Хімія/Голов. ред.В.А. Володін, вед. наук. ред. І. Леєнсон. - М: Аванта +, 2003.
Додаткові веб-ресурси
2. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().
Домашнє завдання
1) с. 73-75 №№ 2, 3, 5з Робочого зошитаз хімії: 8 кл.: до підручника П.А. Оржековського та ін. «Хімія. 8 клас»/О.В. Ушакова, П.І. Беспалов, П.А. Оржековський; під. ред. проф. П.А. Оржековського – М.: АСТ: Астрель: Профіздат, 2006.
2) с.135 № 3,4із підручника П.А. Оржековського, Л.М. Мещерякової, М.М. Шалашової «Хімія: 8кл.», 2013
З допомогою стехиометрических коефіцієнтів схема хімічної реакції перетворюється на її рівняння, що у явному вигляді відбиває закон збереження кількості атомів кожного виду під час переходу від вихідних речовин (реагентів) до продуктів реакції.
Стехіометричні коефіцієнти дозволяють встановити зв'язок між кількістю речовин, що беруть участь в реакції, на основі наступного правила:
коефіцієнти у хімічному рівнянні задаютьмолярні пропорції (відносини), у яких вступають у реакцію вихідні речовини (реагенти) та утворюються продукти реакції.
Розглянемо як приклад реакцію синтезу аміаку:
3H 2 + N 2 = 2NH 3 ,
для якої згідно з наведеним правилом можна записати
де індекси "пр." та «обр.» відповідають кількостям речовин, що прореагували і утворилися. Останнє співвідношення можна подати в іншому вигляді:
а) для речовин H 2 та N 2: 
або в іншій формі 
;
б) для речовин H 2 та NH 3: 
або 
;
в) для речовин N 2 та NH 3: 
або 
.
Легко бачити, що всі пропорції можна об'єднати та записати у вигляді:
=
.
Остання рівність є основним розрахунковим рівнянням, що пов'язує кількості прореагували речовин і продуктів реакції, що утворилися. За потреби у це рівняння можна за умови завдання ввести маси та обсяги учасників реакції, використовуючи звичайні співвідношення.
Наприклад, для реакції
4FeS 2 (т) + 11О 2 = 2Fe 2 O 3 (т) + 8SO 2 (г)
основне розрахункове рівняння має вигляд:
і якщо в нього ввести ті, що зазвичай задаються в задачах для твердих речовин їх маси, а для газів – обсяги, то воно набуде наступної форми:
Методика обчисленьз використанням основного розрахункового рівняння хімічної реакції включає кілька загальних моментів:
1) Насамперед визначають опорну речовину,за кількістю якого проводять весь наступний розрахунок. За умови завдання йому задана чи маса, чи обсяг, чи концентрація, які, своєю чергою, дозволяють обчислити число молей опорного речовини. Як правило, це не становить великої праці, а виняток відноситься до так званих завдань на надлишок та нестачу, коли опорна речовинапотрібно вибрати з двох вихідних.Справа в тому, що при приготуванні реакційної суміші вихідні речовини можна змішувати в будь-яких пропорціях, але реагувати один з одним вони будуть завжди в певних пропорціях, які встановлюють для них стехіометричні коефіцієнти в рівнянні хімічної реакції. У цих умовах цілком можлива ситуація, коли одна з вихідних речовин прореагує повністю, а частина іншої залишиться не прореагував і тоді кажуть, що перша речовина взята в нестачі по відношенню до другої і, навпаки, друга речовина перебуває у надлишку по відношенню до першого. В даному випадку як опорна речовина слід вибрати вихідну речовину, взяту в нестачі, оскільки саме його кількість визначатиме як закінчення реакції, так і кількості продуктів, що утворюються.
Як визначити опорну речовину, якщо в задачі вказані дані (маси, об'єми та ін) для обох вихідних речовин? Нехай у реакцію вступають дві речовини А та В
аА + вВ → продукти реакції,
а вихідні кількості цих речовин 0 (А) та 0 (В) можна обчислити з умови завдання.
Для відповіді на поставлене запитання слід порівняти два числа 
, де можливі три варіанти:
I вар. 
тоді вихідна реакційна суміш називається стехіометричною і в якості опорної речовини може бути обрано будь-яке з них - А або В;
II вар. 
тоді речовина А взята в надлишку і опорною буде речовина;
ІІІ вар. 
, Тоді речовина буде надлишку і опорним є речовина А.
Закінчення необоротних хімічних реакцій у першому варіанті відбувається в момент одночасного зникнення обох вихідних речовин, а в двох інших – в момент зникнення речовини, взятої в нестачі, причому в кінцевій суміші речовин, поряд з продуктами реакції, буде присутній залишок речовини, взятої в не прореагував надлишку.
2) З основного розрахункового рівняння випливає просте правило визначення числа молейвступили в реакцію вихідних речовин і продуктів, що утворилися за кількістю молей опорної речовини:
для визначення числа молей речовини, що прореагувала або утворилася в реакції, необхідно число молей опорної речовини розділити на його стехіометричний коефіцієнт і цей результат помножити на стехіометричний коефіцієнт визначається речовини.
Для реакції 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + H 2 ,
де опорною речовиною, наприклад, є алюміній, можна записати:
Визначивши кількості цікавих для нас речовин, легко розрахувати їх маси, обсяги та концентрації, тобто ті характеристики учасників хімічної реакції, які фігурують за умови завдання.
Таким чином, загальна схемарозрахунку за рівнянням хімічної реакції може бути подана у вигляді:
Необоротна реакція.
Нехай 
і 
початкові кількості реагентів А та В і 
, тобто. речовина А взято в надлишку, тоді
a A + вВ = зЗ + d D
|
(надлишок) |
(Недолік) | |||||
|
закінчення реакції: |
|
|
|
|||
моль
моль
Оборотна реакція.
У цьому випадку реакція закінчується встановленням хімічної рівноваги і рівноважна суміш містить продукти реакції, так і залишок вихідних речовин. Нехай на момент встановлення рівноваги утворилося, наприклад, хмоль продукту С – це опорна речовина, то
a A + вУ зЗ + d D
|
Початок реакції: |
|
| ||
|
Рівнавага: |
|
|
|
|
моль
моль
приклад 1.Розчин, що містить 20,0 г гідроксиду натрію, поглинув 6,72 л вуглекислого газу (н. у.). Визначте продукти реакції та їх кількості.
При поглинанні розчином лугу кислотних оксидів (СО 2 ,SO 2 ,P 2 O 5 та ін) або водневих сполук(H 2 S та ін.), яким відповідають багатоосновні кислоти, на першому етапі при надлишку лугу завжди утворюються середні солі, які на другому етапі за наявності надлишку поглинається реагенту частково або повністю переходять у кислі солі:
СО 2 (газ) + 2 NaOH = Na 2 CO 3 + Н 2
Залишок вуглекислого газу реагує з карбонатом натрію:
Na 2 CO 3 + СО 2 (газ) + Н 2 О = 2 NaHСО 3
|
закінчення реакції: |
|
|
Отже, в розчині присутні суміш солей: 0,1 моль NaHCO 3 і 0,2 моль Na 2 CO 3 .
приклад 2.У склянку з 200 мл розчину фосфорної кислотиз молярною концентрацією 0,5 моль/л внесли 6 г натрію гідроксиду. Визначте склад розчину після закінчення реакції.
При нейтралізації лугом (NaOH, KOH, NH 3 та ін.) багатоосновних кислот відбувається послідовне заміщення атомів водню на метал або амонійну групу та склад продуктів реакції залежить від співвідношення кількостей реагентів. У разі, якщо – утворюєтьсяNaH 2 PO 4 ; якщо 1: 2, то Na 2 HPO 4 і якщо 1: 3, то Na 3 PO 4 . У проміжних випадках виникає суміш солей.
Знайдемо вихідні кількості реагентів: ; 
, – має місце проміжний варіант між 1: 1 та 1: 2 , тому реакція йдеу два етапи:
H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O
NaH 2 PO 4 + NaOH = Na 2 HPO 4 + H 2 O
Отже, в розчині після реакції присутні суміш солей - по 0,05 моль NaH 2 PO 4 і Na 2 HPO 4 .
Успіх у проведенні розрахунків за ланцюжками хімічних рівняньу випадку, коли продукт однієї реакції є вихідною речовиною для іншої залежить від правильного вибору послідовності переходів від одного рівняння до іншого. Вибравши згідно з умовою задачі опорну речовину, стрілками зручно вказати послідовність розрахунку, пам'ятаючи при цьому, що речовина, отримана в попередній реакції, у тій же кількості використовується в наступній, якщо, природно, в ході всього багатостадійного процесу немає втрат і вихід кожної реакції 100%.
Приклад 3.Скільки літрів хлору та водню (н.у.) необхідно для отримання хлороводню, здатного нейтралізувати розчин лугу, що утворюється при розчиненні у воді 13,7 г барію.
Складемо рівняння всіх реакцій та стрілками вкажемо послідовність розрахунку:
Опорна речовина барій та його кількість
(Ва) = 
.
Ланцюжок розрахунків:
рівняння (I) - (Ba(OH) 2 / I) = 
=>
рівняння (II) - (HCl / II)=> рівняння (III) –
(Cl 2) =(H 2) = 
,
тоді V(H 2) = V(Cl 2) = 0,1 моль 22,4 л/моль = 2,24 л.
При вирішенні задач на суміші речовиннеобхідно перш за все для кожного компонента суміші окремо записати всі хімічні реакції, в яких він може брати участь відповідно до умови завдання. Як опорні речовини зазвичай вибирають речовини вихідної суміші та їх кількості (число молей) позначають як невідомі – x, y, z, …., а потім складають рівняння матеріального балансу за кількістю, масою або об'ємом (для газів) учасників хімічних реакцій, де два останні необхідно висловити через невідомі. Число балансових рівнянь має дорівнювати числу невідомих. На останньому етапі вирішується отримана система рівнянь алгебри.
Приклад 4.При згорянні 13,44 л (н. у.) суміші водню, метану та чадного газу утворилося 8,96 л вуглекислого газу та 14,4 г води. Визначити кількість газів у суміші.
Рівняння реакцій:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O(I)
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (II)
2CO + O 2 = 2CO 2 (III)
Опорні речовини – CH 4 , H 2 та CO; позначимо їх кількості
ν(H 2) = x; ν(СН 4) = y; ν(CO) = z.
Складемо три балансові рівняння за кількістю невідомих:
а) баланс за обсягом суміші:
V (H 2) + V (CH 4) + V (CO) = 13,44 л, введемо в нього невідомі:
xV m + yV m + zV m = 13,44 або x + y + z = 
0,6 моль;
б) баланс за кількістю CO2:
ν(CO2/II) + ν(CO2/III) = ν заг. (CO 2), але
;
ν(CO 2 / II) = ν(CH 4) = y; ν(CO2/III) = 
z тоді y + z = 0,4.
в) баланс за кількістю H 2 O:
ν(H2O/I) + ν(H2O/II) = ν заг. (H 2 O), але
,
;
,
тоді х + 2y = 0,8.
Отже, отримуємо систему рівнянь виду
,
яка легко вирішується усно
x = 0,2 моль; y = 0,3 моль; z = 0,1 моль.
Методична розробка уроку (2 години)
Розрахунки за хімічними рівняннями
Хапугіна Поліна Іванівна,
вчитель хімії ГБОУ ЗОШ 277
Кіровського району Санкт-Петербурга
Цілі уроку: Навчити восьмикласників проводити розрахунки за хімічними рівняннями: знаходити кількість, масу та обсяг продуктів реакції за кількістю, обсягом та масою вихідних речовин.
Хід уроку:
Перш ніж перейти до вивчення нової теминам необхідно згадати вже відомі вам величини та формули. Згадати типи хімічних реакцій. А також ви вже вмієте складати хімічні рівняння та вирівнювати їх. Давайте перевіримо ваші знання, для цього виконаємо наступний Тест на оцінку.(зміст тесту можна переглянути на моєму особистому сайті в папці файли та фотографії)
Пояснення вчителя:
1. Перш ніж навчитися робити розрахунки за хімічними рівняннями необхідно ще раз згадати вже відомі нам формули знаходження кількість речовини, маси та обсягу речовин, за одне ви зможете перевірити себе після виконаної вами роботи. Для цього звернемося до наступної презентації, яка допоможе відновити наші знання у пам'яті. Презентація №1.
Запишіть вже відомі вам формули у зошит:
n-кількість речовини (моль)
m- маса речовини (г)
М - молярна маса(г/моль)
V-обсяг газу (л)
V m - молярний обсяг= 22,4 л/моль
n = m/M; m = n.M
n = V/V m; V = n.V m
2. Тепер, ми повинні зрозуміти, що хімічне рівняння показує як якісну (перетворення речовин) бік процесу, а й кількісний бік його. Для цього звернемося до наступної Презентації №2(презентацію можна переглянути на моєму особистому сайті в папці файли та фотографії)
Запишіть у зошит:
Коефіцієнт у рівнянні реакції вказує на кількість частинок, а кількість частинок, у свою чергу, визначає кількість молей!
2Н₂ + Про₂ = 2Н₂ Про
Число частинок 2 молекули 1 молекул 2 молекули
Кількість ↓ ↓ ↓
речовини,n2 моль 1 моль 2 моль
2 Fe(OH)3 = Fe2 O3 + 3 H2 O
↓ ↓ ↓
n= 2моль 1моль 3моль
3. Наступний етап, який ми маємо розібрати – це вміння складати за рівнянням реакції пропорцію, а також вирішити її. Для цього звернемося до наступної Презентація 3.(презентацію можна переглянути на моєму особистому сайті в папці файли та фотографії)
Запишіть у зошит:
Відомо за умовою: 2 моль Х моль (числитель)
4P + 5O₂ = 2P₂ O₅
Відомо за рівнянням: 4 моль 5 моль 2 моль (знаменник)
Складемо і вирішимо пропорцію:
2 моль Х моль
_______ = _______
4 моль 2 моль
Х моль = 2 моль. 2 моль= 1 моль
4 моль
Х =n(P₂ O₅ )= 1 моль
4. Переходимо до розв'язання задач із використанням рівнянь хімічних реакцій. Щоб вирішити розрахункове завдання з хімії, необхідно скористатися наступним алгоритмом - зробити п'ять кроків. Презентація 4. (презентацію можна переглянути на моєму особистому сайті в папці файлів та фотографій) Підручник стор.
У зошит:
Учням дається готовий алгоритм рішення, для вклейки в зошит.
Алгоритм розв'язання розрахункових задач із використанням рівнянням хімічних реакцій:
1. Скласти рівняння хімічної реакції (тобто обов'язково - розставити коефіцієнти!)
2. Над відповідними формулами в рівнянні записати кількісні дані про речовини з одиницями виміру, які відомі або їх можна розрахувати, виходячи з умови задачі, та шукану величину Х також з одиницями виміру.
3. Під цими формулами записати відповідні кількісні величини, що задаються самим рівнянням, також з одиницями виміру.
4. Скласти та вирішити пропорцію.
5. Оформити відповідь.
5. Розв'яжемо завдання.
Розрахуйте масу води, яка утворюється в результаті взаємодії 0,5 моль оксиду алюмінію із сірчаною кислотою при нагріванні.
Прочитайте завдання.
Запишіть умову задачі. (Дано, знайти.)
У зошит: (учні записують рішення під пояснення вчителя згідно Презентації 5 ) (презентацію можна переглянути на моєму особистому сайті в папці файли та фотографії)
Дано:
n(Al₂O₃)=0,5 моль
_________________
Знайти:
Рішення:
n=0,5 моль Х моль
Al₂ O₃ +3 H₂ SO₄ = Al₂ (SO₄ ) ₃ +3 H₂ O
n= 1 моль 3 моль
М = 102 г/моль 18 г/моль
Розрахунок молекулярної маси:
Мr(Al₂O₃)= 2.27+3.16= 54+48=102
Мr(H₂O)= 2.1+16=18
Скласти та вирішити пропорцію.
0,5 моль = Х моль
1 моль 3 моль
Х моль =n(H₂ O) = 0,5 моль. 3 моль= 1,5 моль
1 моль
Знайдемо масу води.
m(H₂ O) = n(H₂ O) . M(H₂ O)
m(H₂ O) = 1,5 моль.18 г/моль = 27 г
Відповідь:m(H₂ O)=27 г
6. Розв'яжіть завдання самостійно.
Два учні викликаються до дошці, на вирішення оцінку.
1. Визначте об'єм хлору (н.у.), необхідний для одержання 634 г хлориду алюмінію за рівнянням: 2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3 . Відповідь: 159, 6 л
2. Розрахуйте кількість речовини та масу літію, необхідного для реакції з киснем масою 128 г за рівнянням: 4Li + O 2 = 2Li 2 O Відповідь: 16 моль, 112 г
7. Домашнє завдання.
Завдання.
Знайти масу оксиду цинку, що утворюється при взаємодії 13г цинку з киснем.
