ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 11
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 11. Расчёт массы и объёма реагентов по массе и объёму продуктов

Сколько исходного вещества нужно для заданного продукта?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Сколько исходного вещества нужно для заданного продукта?

Исследуем вместе

Сколько реагента потребуется

Выбери маршрут и измени исходную величину. На схеме появятся все три шага и единицы измерения.

Единицы показаны в выбранном маршруте и на схеме. Объём газа относится к нормальным условиям. Показанные числа округлены; промежуточный расчёт сохраняет точность.

Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.

01

Обратный расчёт идёт тем же путём

Чтобы узнать необходимую массу реагента по массе продукта, сначала вычисляют количество продукта. Затем применяют отношение коэффициентов в обратном направлении и умножают найденное количество реагента на его молярную массу.

Реакция не «идёт назад» от такого вычисления: меняется лишь направление решения задачи. Например, если по уравнению две формульные единицы Al₂O₃ дают четыре атома Al, то на 2 моль Al нужна 1 моль Al₂O₃.

Масса продукта

Делим на M продукта

Количество продукта

Умножаем на коэффициент реагента / коэффициент продукта

Количество реагента

Умножаем на M реагента

Масса сырья

Искомый ответ

Обратную задачу решают через количество продукта. Изменение направления расчёта не означает обратного течения реакции.

02

Сколько оксида нужно для получения металла

В учебной суммарной схеме 2Al₂O₃ → 4Al + 3O₂ из 1 моль оксида получается 2 моль алюминия. Для получения 54 г Al нужно 2 моль Al и 1 моль Al₂O₃. Молярная масса оксида — 102 г/моль, значит требуется 102 г.

Условие о 540 кг Al даёт масштабированный результат 1020 кг Al₂O₃. Соотношение масс остаётся тем же. Суммарная схема описывает состав превращения; реальная промышленная установка включает электролит и взаимодействие на электродах.

Количество Al

54 г / 27 г/моль = 2 моль

Количество Al₂O₃

2 · 2/4 = 1 моль

Масса Al₂O₃

1 · 102 = 102 г

Молярное отношение оксида к алюминию равно 1 : 2 в данной схеме. Массовое отношение отличается из-за разных молярных масс.

Лабораторная стеклянная посуда

Лабораторная посуда помогает наблюдать вещества и их превращения в контролируемых условиях.

Diane A. Reid / National Cancer Institute · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Состав земной атмосферы

Состав воздуха показывает, почему его относят к смесям; в тексте используется округление 78 : 21 : 1.

Dbc334 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Вычисляем расход газа по газовому продукту

В реакции 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O на 2 объёма образовавшегося N₂ приходится 3 объёма израсходованного O₂ при одинаковых условиях. Для 120 л N₂ требуется 180 л O₂.

Вода может находиться в разных состояниях в зависимости от условий. Для данного расчёта сравнивают только азот и кислород, поэтому конденсация воды не меняет выбранное газовое отношение. Коэффициент продукта N₂ стоит в знаменателе: V(O₂) = V(N₂) · 3/2.

Известный продукт

120 л N₂

Нужный реагент

O₂

Отношение

3/2

Расход

120 · 3/2 = 180 л O₂

Расход газа по газовому продукту определяют отношением коэффициентов. Объёмы должны относиться к одинаковым условиям.

04

От газа-продукта к твёрдому реагенту

Для CaCO₃ → CaO + CO₂ при нагревании количества карбоната и CO₂ относятся как 1 : 1. Если нужно получить 4,48 л CO₂ при н. у., количество газа равно 0,20 моль. Значит, требуется 0,20 моль чистого CaCO₃, или 20 г.

Если сырьё содержит примеси, рассчитанные 20 г относятся к чистому действующему веществу. Массу сырья находят отдельным шагом через его массовую долю. Например, при 80 % CaCO₃ понадобится 20/0,80 = 25 г сырья при условии, что примеси не дают CO₂.

Искомая порцияРасчётРезультат
CO₂ при н. у.4,48 л / 22,4 л/моль0,20 моль CO₂
Чистый CaCO₃0,20 моль · 100 г/моль20 г реагента
Сырьё с 80 % CaCO₃20 г / 0,8025 г сырья

Массу чистого реагента отличают от массы сырья. Примеси учитывают отдельным расчётом после химической пропорции.

Соберём главное

Шесть выводов

01Обратную задачу решают через количество продукта. Изменение направления расчёта не означает обратного течения реакции.
02Молярное отношение оксида к алюминию равно 1 : 2 в данной схеме. Массовое отношение отличается из-за разных молярных масс.
03Расход газа по газовому продукту определяют отношением коэффициентов. Объёмы должны относиться к одинаковым условиям.
04Массу чистого реагента отличают от массы сырья. Примеси учитывают отдельным расчётом после химической пропорции.
05Обратный расчёт не требует обратного протекания реакции. Уравнение связывает количества в любом направлении вычисления.
06Долю действующего вещества учитывают отдельно от химической пропорции. Масса сырья при наличии примесей больше массы чистого реагента.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Что означает обратная задача по реакции?
2. Для 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ 1 моль оксида соответствует…
3. Для получения 4,48 л CO₂ при н. у. нужно получить…
4. Для CaCO₃ → CaO + CO₂ на 0,20 моль CO₂ требуется…
5. Масса этой порции CaCO₃ при M=100 равна…
6. Если сырьё содержит 80 % CaCO₃, для 20 г чистого вещества нужно…
7. Почему массу сырья отличают от массы реагента?
8. При 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O на 120 л N₂ требуется при тех же условиях…
9. Как проверяют формулы и коэффициенты?
10. Какое условие нужно для расчёта массы сырья по доле?

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 11. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 11. Расчет массы (объема) исходных веществ (реагентов).pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…