ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 27
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 27. Решение расчётных задач по теме «Основные классы неорганических соединений»

Как один алгоритм решает задачи с массами и газовыми объёмами?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Как один алгоритм решает задачи с массами и газовыми объёмами?

Исследуем вместе

Три маршрута расчёта

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

Масса металла → масса оксида

Для 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ из 21,6 г Al: n(Al) = 21,6/27 = 0,8 моль. По коэффициентам n(Al₂O₃) = 0,8 · 2/4 = 0,4 моль. Масса оксида равна 0,4 · 102 = 40,8 г.

Оксид тяжелее исходного алюминия за счёт присоединившегося кислорода. Разность 19,2 г соответствует 0,6 моль O₂, что согласуется с коэффициентами 4 : 3. Эта проверка использует закон сохранения массы.

21,6 г Al

Делим на 27 → 0,8 моль.

0,8 моль Al

Умножаем на 2/4 → 0,4 моль Al₂O₃.

0,4 моль Al₂O₃

Умножаем на 102 → 40,8 г.

Переход между веществами выполняют через моли и коэффициенты. Проверка по массе кислорода подтверждает результат.

02

Объём восстановителя → масса металла

Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O. При расходовании 53,76 л H₂ при н. у. количество газа равно 53,76/22,4 = 2,4 моль. Количество Fe равно 2,4 · 2/3 = 1,6 моль, масса — 89,6 г.

Молярный объём применяют к газообразному H₂, а не к твёрдому железу. Переход от литров к граммам включает два разных коэффициента перевода: Vₘ для исходного газа и M для продукта.

Газ в моли

53,76 / 22,4 = 2,4 моль H₂

Соотношение реакции

2,4 · 2/3 = 1,6 моль Fe

Моли в массу

1,6 · 56 = 89,6 г Fe

Газовый объём сначала переводят в количество вещества. Массу твёрдого продукта находят через его молярную массу.

Горение магния

Горение магния сопровождается ярким светом и образованием оксида магния.

Alvy16 · Wikimedia Commons · CC BY 4.0. Без изменений.

Модель молекулы водорода H₂

Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул H₂.

Hoa112008 · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

03

Масса продукта → объём реагента

При CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O получено 25,2 г воды. n(H₂O) = 25,2/18 = 1,4 моль; n(CH₄) = 1,4/2 = 0,7 моль. При н. у. этот метан занимает 15,68 л.

Вода может быть жидкой, но её массу всё равно переводят через M = 18 г/моль. Значение 22,4 л/моль используют только для метана при указанных условиях. Направление расчёта от продукта к реагенту не меняет соотношение коэффициентов.

Найти количество продукта

25,2 / 18 = 1,4 моль.

Перейти к реагенту

1,4 · 1/2 = 0,7 моль CH₄.

Найти объём

0,7 · 22,4 = 15,68 л при н. у.

Обратные задачи используют те же коэффициенты реакции. Для каждой величины выбирают подходящую формулу перевода.

04

Проверяем предположения задачи

Приведённые расчёты предполагают полное превращение выбранного реагента, достаточное количество второго и отсутствие потерь. Если дана массовая доля примесей, сначала находят массу чистого вещества; если выход меньше 100 %, учитывают его отдельно.

Единицы полезны как подсказка: граммы делят на г/моль, литры — на л/моль. Полученные моли можно сравнивать по коэффициентам. Ответ с единицей проверяют по смыслу: какая именно порция какого вещества найдена?

ПроверкаВопрос
ЧистотаОтносится ли масса к чистому веществу?
Условия газаМожно ли применять 22,4 л/моль?
ПолнотаПредполагается ли полное превращение?
ЕдиницыПолучена ли нужная величина?

Численный ответ зависит от условий и допущений задачи. Проверка единиц помогает обнаружить неверный переход.

Соберём главное

Шесть выводов

01Переход между веществами выполняют через моли и коэффициенты. Проверка по массе кислорода подтверждает результат.
02Газовый объём сначала переводят в количество вещества. Массу твёрдого продукта находят через его молярную массу.
03Обратные задачи используют те же коэффициенты реакции. Для каждой величины выбирают подходящую формулу перевода.
04Численный ответ зависит от условий и допущений задачи. Проверка единиц помогает обнаружить неверный переход.
05Одинаковый алгоритм работает для прямых и обратных задач. Меняются только известная величина и направление пропорции.
06Чистота и выход учитываются дополнительными шагами. Они не меняют коэффициенты самого химического уравнения.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. 21,6 г Al при M=27 соответствуют…
2. По 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃ из 0,8 моль Al получают…
3. Масса 0,4 моль Al₂O₃ при M=102 равна…
4. Почему масса оксида больше массы Al?
5. 53,76 л H₂ при н. у. соответствуют…
6. По Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O из 2,4 моль H₂ получают…
7. Масса 1,6 моль Fe при M=56 равна…
8. 25,2 г H₂O при M=18 соответствуют…
9. По CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O на 1,4 моль воды приходится…
10. Объём 0,7 моль CH₄ при н. у. равен…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 27. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 27. Решение расчетных задач.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…