Розвязування задач з хімії "Початкові хімічні поняття"

Початкові хімічні поняття.

Практичні навички

-         пояснювати відмінність поняття «хімічний елемент» від поняття «проста речовина»;

-         демонструвати на прикладах відмінність хімічних сполук та механічних сумішей;

-         наводити приклади елементів, що мають сталі значення валентності, та елементів, що мають змінні валентності;

-         складати формули хімічних сполук за значеннями валентності елементів, які входять до складу сполуки, та вміти обчислювати значення валентності за формулою хімічної сполуки;

-         розраховувати відносні молекулярні та молярні маси простих і складних речовин за їхніми формулами;

-         розраховувати масові частки елементів у речовині;

-         розраховувати маси речовин за відомими кількостями речовини та кількості речовин за відомими масами;

-         розрахувати об’єми газів за нормальних умов та відносну густину газів;

-         розраховувати, скільки атомів (молекул) міститься в певній кількості речовини.

Приклади розв’язування завдань

Задача 1: Визначте середню масу атома Хлору (у кг), якщо відомо, що маса атома Карбону-12 дорівнює 1,993 · 10^-26 кг.

Дано: елемент Хлор Cl; m(¹²C) = 1,993 · 10^-26 кг.

 m(Cl) - ?

Розв’язання: 1. Визначаємо масу (в кг) атомної одиниці маси:

m(а.о.м.) = 1/12 m(¹²С);

m(а.о.м.) = 1/12 · 1,993 · 10^-26 кг =  1,660 · 10^-27 кг

2. Знаючи, що А_r(Cl) = 35,5 обчислюємо масу атома Хлору за формулою:

m(атома) = А_r(атома) · m(а.о.м.);

m(Cl) = А_r(Cl) · m(а.о.м.);

m(Cl) = 35,5 ·1,660 · 10^-27 кг = 5,893 · 10^-26 кг.

Відповідь: середня масса атома Хлору дорівнює 5,893 · 10^-26 кг.

Задача 2: Визначте відносну молекулярну масу силікатної кислоти H₂SiO₃.

Дано: формула речовини H₂SiO₃.

  М_r(H₂SiO₃) - ?

Розв’язання:

1. Користуючись періодичною системою Д.І.Менделєєва, Знаходимо значення А_r елементів, що входять до складу силікатної кислоти: А_r(Н)=1;

А_r(Si) = 28; А_r (О) = 16.

2. Визначаємо відносну молекулярну масу силікатної кислоти H₂SiO₃ за формулою:

М_r(молекули) = Σ А_r(Х_і), де і – кількість елементів у молекулі

      ^і

М_r(H₂SiO₃) = 2 · А_r (Н) + А_r (Si) + 3 · А_r (О)

М_r(H₂SiO₃) = 2 · 1 + 28 + 3 · 16 = 78

Відповідь: відносна молекулярна маса силікатної кислоти дорівнює 78.

Задача 3: Визначте кількість речовини міді в зразку масою 3,2 г.

Доно: m(Cu) = 3,2 г

 ν(Cu) - ?

Розв’язання: 1. Відносна атомна маса Купруму дорівнює 64, отже молярна маса міді дорівнює 64 г/моль, тобто M(Cu) = 64 г/моль.

2. Визначаємо кількість речовини міді у зразку за формулою:

  ,  де Х – речовина

;

Відповідь: кількість речовини міді дорівнює 0,05 моль.

Задача 4: Визначте масу натрій хлориду NaCl, якщо кількість речовини його дорівнює 0,3 моль.

Дано: ν(NaCl) = 0,3 моль

 m(NaCl) - ?

Розв’язання: 1. Визначаємо відносну молекулярну масу натрій хлориду:

M_r(NaCl) = A_r(Na) + A_r(Cl)

M_r(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5

Молярна маса натрій хлориду М(NaCl) = 58,5 г/моль.

2. Визначаємо масу натрій хлориду за формулою:

m(X) = ν(X) · M(X),  де Х – речовина

m(NaCl) = ν(NaCl) · M(NaCl)

m(NaCl) = 0,3 моль · 58,5 г/моль = 17,55 г.

Відповідь: маса натрій хлориду дорівнює 17,55 г.

Задача 5: Визначте кількість молекул О₂ в кисні масою 6,4 г.

Дано: m(O₂) = 6,4 г.

 N(O₂) - ?

Розв’язання: 1. Враховуючи, що молярна маса кисню М(О₂) = 32 г/моль, обчислюємо кількість речовини О₂ за формулою:

  ,  де Х – речовина

;

2. Визначаємо кількість молекул у речовині за формулою:

N(X) = ν(X) · N_A, де Х – речовина

N(O₂) =  ν(O₂) · N_A

N(O₂) = 0,2 моль · 6,02 · 10²³ моль^-1 = 1,204 · 10²³

Відповідь: кількість молекул О₂ дорівнює 1,204 · 10²³.

Задача 6: Визначте масову частку калій хлориду в суміші, що містить калій хлорид масою 25 г і натрій хлорид масою 35 г.

Дано: m(KCl) = 25 г,  m(NaCl) = 35 г.

 w(KCl) - ?

Розв’язання: 1. Маса всієї системи (суміші) дорівнює сумі мас хлоридів калію та натрію:

m(суміші) = m(KCl) + m(NaCl)

m(суміші) = 25 г + 35 г = 60 г

2. Визначаємо масову частку калій хлориду (в частках одиниці) за формулою:

, де - масова частка компонента системи;

m(X) – маса цього компонента; m – маса всієї системи; або у відсотках за формулою:

Відповідь: масова частка калій хлориду в суміші дорівнює 42%.

Задача 7: Зразок мідної руди масою 150 г містить купрум(І) сульфід Cu₂S та домішки, масова частка яких становить 15%. Обчисліть масу Cu₂S у зразку.

Дано: m(руди) = 150 г, w(домішок) = 15% або 0,15

  m(Cu₂S) - ?

Розв’язання: 1. Знаходимо масу домішок у зразку руди за формулою:

m(домішок) = m(руди) · w(домішок)

m(домішок) = 150 г · 0,15 = 22,5 г.

2. Визначаємо масу купрум(І) сульфіду в зразки руди:

m(Cu₂S) = m(руди) – m(домішок)

m(Cu₂S) = 150 г – 22,5 г = 127,5 г.

Відповідь: маса Cu₂S у зразку руди становить 127,5 г.

Задача 8: Визначте масову частку Алюмінію в алюміній оксиді Al₂O₃.

Дано: формула речовини Al₂O₃.

 - ?

Розв’язання: 1. Для розрахунку необхідно вибрати зразок речовини, що має певну масу або містить певну кількість речовини. Наприклад, візьмемо для розрахунку зразок алюміній оксиду, кількість речовини Al₂O₃ в якому дорівнює 1 моль, тобто ν(Al₂O₃) = 1 моль. Визначаємо масу алюміній оксиду:

m(Al₂O₃) = ν(Al₂O₃) · M(Al₂O₃)

m(Al₂O₃) = 1 моль · 102 г/моль = 102 г.

2. З формули алюміній оксиду Al₂O₃ випливає:

ν(Al) = 2 · ν(Al₂O₃)

ν(Al) = 2 · 1 моль = 2 моль.

3. Визначаємо масу Алюмінію, що міститься в алюміній оксиді:

m(Al) = ν(Al) · M(Al)

m(Al) = 2 моль · 27 г/моль = 54 г

4. Масова частка Алюмінію в алюміній оксиді становить:

Відповідь: масова частка Алюмінію в алюміній оксиді Al₂O₃ становит 53%.

Задача 9: Визначте массу хрому, яку можна добути з хром(ІІІ) оксиду Cr₂O₃ масою 608 г.

Дано: m(Cr₂O₃) = 608г

  m(Cr) - ?

Розв’язання: 1. Визначаємо кількість речовини хром(ІІІ) оксиду:

2. З формули сполуки Cr₂O₃ випливає, що з 1 моль Cr₂O₃ можна добути 2 моль Cr, або

ν(Cr) = 2 · ν(Cr₂O₃)

ν(Cr) = 2 · 4 моль = 8 моль

3. Визначаємо масу хрому, яку можна добути з вибраного зразка хром(ІІІ) оксиду:

m(Cr) = ν(Cr) · М(Cr)

m(Cr) = 8 моль · 52 г/моль = 416 г

Відповідь: з хром(ІІІ) оксиду Cr₂O₃ масою 608 г можна добути 416 г хрому.

Задача 10: Відносна густина газу за повітрям дорівнює 1,517. Визначте кількість речовини цього газу, що міститься в його зразку массою 22 г.

Дано: D_пов.(Х) = 1,517;  m(X) = 22 г.

  ν(Х) - ?

Розв’язання: 1. Визначаємо молярну масу газу за формулою:

,

де D_y(X) – відносна густина газу Х з газом Y;

  M(X) і M(Y) – молярні маси газів.

М(Х) = 29 г/моль · D_пов.(Х)

М(Х) = 29 г/моль · 1,517 = 44 г/моль

2. Визначаємо кількість речовини газу Х:

Відповідь: кількість речовини газу дорівнює 0,5 моль.

Задача 11: Сполука містить Натрій (масова частка 36,5%), Сульфур (25,4%0 і Оксиген (38,1%). Визначте найпростішу формулу сполуки.

Дано: сполука Na_xS_yO_z; ω(Na) = 36,5% або 0,365;

   ω(S) = 25,4% або 0,254;  ω(O) = 38,1% або 0,381

   Na_xS_yO_z - ?

Розв’язання: 1. Вибираємо для розрахунків зразок речовини Na_xS_yO_z масою 100г. Визначаємо масу Натрію, Сульфуру та Оксигену в цьому зразку:

m(Na) = m(Na_xS_yO_z) · ω(Na)

m(Na) = 100 г · 0,365 = 36,5 г

m(S) = m(Na_xS_yO_z) · ω(S)

m(S) = 100 г · 0,254 = 25,4 г

m(O) =m(Na_xS_yO_z) · ω(O)

m(O) = 100 г · 0,381 = 38,1 г

2. Визначаємо кількість речовини Натрію, Сульфуру та Оксигену в цьому зразку:

3. Знаходимо співвідношення коефіцієнтів х, y та z:

x : y : z = ν(Na) : ν(S) : ν(O) = 1,6 : 0,8 : 2,4

Поділивши праву частину рівності на найменше число (0,8), маємо:

x : y : z = 2 : 1 : 3

Отже, найпростіша формула сполуки Na₂SO₃.

Відповідь: найпростіша формула сполуки Na₂SO₃.

Виконайте

1. Визначте число атомів кожного з елементів, які містяться в 1,5 л вуглекислого газу (н.у.).
2. Змішали порошкоподібні метали: цинк масою 25 г, мідь масою 30 г і залізо масою 45 г. Визначте масову частку міді в отриманій суміші.
3. Визначте масові частки елементів у нітратній кислоті HNO₃.
4. Визначте масові частки елементів у калій силікаті K₂SiO₃.
5. У якій сполуці масова частка Купруму більша: курпум(ІІ) оксид CuO чи купрум(І) оксиді Cu₂O? Відповідь підтвердіть розрахунками.
6. У якій сполуці масова частка Оксигену більша: нітроген(ІІ) оксиді NO чи нітроген(IV) оксиді NO₂? Відповідь підтвердіть розрахунками.
7. Кількість речовини калій оксиду К₂О дорівнює 0,5 моль. Визначте масу кисню, необхідного для отримання цього зразка оксиду.
8. Кількість речовини натрій карбонату Na₂CO₃ дорівнює 0,8 моль. Визначте масу натрію, необхідного для отримання цього зразка карбонату.
9. Визначте відносну густину амоніаку за киснем та повітрям.

10.Визначте відносну густину вуглекислого газу за повітрям та воднем.

     11.Визначте молярну масу газу, густина якого за воднем дорівнює 35.5.

     12.Визначте масу 1 л (н.у.) таких газів: а) азоту N₂; б) метану СН₄;

 в) кисню О₂; г) чадного газу СО.

13.Визначте формулу речовини, якщо відомі масові частки елементів, що складають цю молекулу: ω(Cl) = 92,21%, все інше становить Карбон.

14.Масові частки Феруму та Сульфуру в сполуці дорівнюють 46,67% та 53,33%. Визначте формулу сполуки.

15.Масові частки Натрію, Фосфору та Оксигену в сполуці дорівнюють 34,59%, 23,31% та 42,15%. Визначте формулу сполуки.

16.Нітроген утворює оксид, відносна густина якого за Гелієм дорівнює 19, а масова частка Оксигену 63,16%. Визначте формулу оксиду.

17.Масові частки Натрію, Силіцію та Оксигену в сполуці дорівнюють 37,71%, 22,95% та 39,34%. Визначте формулу сполуки.