Вычисления по уравнениям реакций. Расчет «избыток-недостаток». Выход продукта реакции.

Расчеты по уравнениям реакций

Пример 1

Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, выделится при взаимодействии 48,75 г цинка с избытком соляной кислоты?

Решение

а) Записываем уравнение реакции:

Zn + 2HCl  ZnCl₂ + H₂.

б) Определяем химическое количество вещества цинка:

моль.

Из уравнения реакции следует, что при растворении цинка химическим количеством 1 моль образуется 1 моль водорода. Следовательно,

моль.

в) Определяем объем выделившегося водорода при нормальных условиях:

л.

Ответ: л.

Пример 2

К раствору, содержащему хлорид бария массой 104 г, прилили раствор, содержащий сульфат натрия массой 92,3 г. Определите массу образовавшегося осадка и массы веществ, оставшихся в растворе.

Решение

а) Записываем уравнение реакции:

BaCl₂ + Na₂SO₄  BaSO₄ + 2NaCl.

б) Определяем химическое количество вещества хлорида бария и сульфата натрия:

моль;

моль.

в) Определяем, какое из веществ взято в избытке.

Из уравнения реакции следует, что для реакции с хлоридом бария химическим количеством 1 моль требуется 1 моль сульфата натрия.

Следовательно,

1 моль BaCl₂ взаимодействует с 1 моль Na₂SO₄

0,5 моль BaCl₂ взаимодействует с x моль Na₂SO₄.

Отсюда,

x = 0,5 моль.

0,5 моль – химическое количество вещества сульфата натрия, которое потребуется для реакции. Рассчитанное химическое количество меньше, чем количество Na₂SO₄, которое было взято для реакции (0,65 моль), следовательно, Na₂SO₄ взят в избытке. Расчет химического количества вещества (массы, объема) продукта необходимо проводить, используя химическое количество (массу, объем) вещества, взятого в недостатке, то есть хлорида бария.

г) Определим массу образовавшегося осадка.

Из уравнения реакции следует:

моль.

Тогда,

г.

д) Определим массы веществ в растворе.

После завершения реакции в растворе остались хлорид натрия и сульфат натрия. Хлорид бария полностью прореагировал, а сульфат бария выпал в осадок.

Из уравнения реакции следует:

моль.

Химическое количество прореагировавшего Na₂SO₄ – n_пр.(Na₂SO₄)=0,5 моль. Химическое количество исходного Na₂SO₄ – n_исх.(Na₂SO₄)=0,65 моль. Следовательно, химическое количество сульфата натрия, оставшегося в растворе:

Тогда,

г;

г.

Ответ: m(BaSO₄)=116,5 г; m(NaCl)=58,5 г; m_ост.(Na₂SO₄)=21,3 г.

Пример 3

К раствору, содержащему фосфат натрия массой 4,92 г, прилили избыток раствора хлорида кальция. Определите массу полученного осадка, если массовая доля выхода продукта реакции составила 86 %.

Решение

а) Записываем уравнение реакции:

2Na₃PO₄ + 3CaCl₂  Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl.

б) Найдем массу Ca₃(PO₄)₂ для случая, когда массовая доля выхода продукта реакции равна 100 %. Для этого определяем химическое количество фосфата натрия:

моль.

Из уравнения реакции следует:

моль.

Для определения химического количества фосфата кальция удобно над формулами веществ в уравнении реакции записать их химические количества, а под – коэффициенты:

0,03 моль x моль

2Na₃PO₄ + 3CaCl₂  Ca₃(PO₄)₂ + 6NaCl.

2 моль 1 моль

Тогда химическое количество Ca₃(PO₄)₂ легко найти из пропорции:

моль.

г.

Поскольку массовая доля выхода продукта реакции в реальном процессе составила 86 %, то масса осадка, полученная на практике (m_пр), будет меньше, чем масса, рассчитанная по уравнению реакции:

г.

Ответ: г.