Um problema para resolver em química. Resolvendo problemas típicos em química

Instituição de ensino orçamentária municipal

"Média escola compreensiva № 37

com estudo aprofundado de assuntos individuais "

Vyborg, região de Leningrado

"Solução de problemas de cálculo nível avançado dificuldades"

(materiais de preparação para o exame)

professor de quimica

Podkladova Lyubov Mikhailovna

2015

As estatísticas do Exame Estadual Unificado mostram que cerca de metade dos alunos lida com metade das tarefas. Analisando os resultados da verificação USE resultados em alunos de química da nossa escola, cheguei à conclusão de que é necessário fortalecer o trabalho na resolução de problemas de cálculo, por isso escolhi tema metódico"Resolvendo problemas de maior complexidade."

Tarefas - tipo especial tarefas que exigem que os alunos apliquem conhecimentos na compilação de equações de reação, às vezes várias, compilando uma cadeia lógica na realização de cálculos. Como resultado da decisão, novos fatos, informações, valores de quantidades devem ser obtidos a partir de um determinado conjunto de dados iniciais. Se o algoritmo para completar uma tarefa é conhecido antecipadamente, ele passa de uma tarefa a um exercício, cujo objetivo é transformar habilidades em habilidades, levando-as ao automatismo. Portanto, nas primeiras aulas de preparação dos alunos para o exame, lembro os valores e as unidades de medida deles.

Valor

Designação

Unidades

dentro sistemas diferentes

g, mg, kg, t, ... * (1g \u003d 10 -3 kg)

l, ml, cm 3, m 3, ...

*(1ml \u003d 1cm 3, 1 m 3 \u003d 1000l)

Densidade

g/ml, kg/l, g/l,…

Massa atômica relativa

Peso molecular relativo

Massa molar

g/mol, …

Volume molar

Vm ou Vm

l/mol, ... (em n.o. - 22,4 l/mol)

Quantidade de substância

mol, kmol, mlmol

Densidade relativa de um gás sobre outro

Fração de massa de uma substância em uma mistura ou solução

Fração de volume de uma substância em uma mistura ou solução

Concentração molar

mol/l

Saída do produto teoricamente possível

Constante de Avogadro

N / D

6,02 10 23 mol -1

Temperatura

t0 ou

Celsius

na escala Kelvin

Pressão

Pa, kPa, atm., mm. art. Arte.

Constante de gás universal

8,31 J/mol∙K

Condições normais

t 0 \u003d 0 0 C ou T \u003d 273K

P \u003d 101,3 kPa \u003d 1 atm \u003d 760 mm. art. Arte.

Em seguida, proponho um algoritmo para resolver problemas, que uso há vários anos em meu trabalho.

"Um algoritmo para resolver problemas computacionais".

V(r-ra)V(r-ra)

↓ρ ∙ Vm/ ρ

m(r-ra)m(r-ra)

↓m∙ ω m/ ω

m(in-va)m(in-va)

↓ m/ MM∙ n

n 1 (in-va)-- por vc. distritos.→ n 2 (in-va)→

V(gás) / V M ↓ n∙ V M

V 1 (gás)V 2 (gás)

Fórmulas usadas para resolver problemas.

n = m / Mn(gás) = V(gás) / V M n = N / N UMA

ρ = m / V

D = M 1 (gás) / M 2 (gás)

D(H 2 ) = M(gás) / 2 D(ar) = M(gás) / 29

(M (H 2) \u003d 2 g / mol; M (ar.) \u003d 29 g / mol)

ω = m(in-va) / m(misturas ou soluções)  ​​= V(in-va) / V(misturas ou soluções)

 = m(prática) / m(teórico)  = n(prática) / n(teórico)  = V(prática) / V(teórico.)

C = n / V

M (misturas de gases) = V 1 (gás) ∙ M 1 (gás) + V 2 (gás) ∙ M 2 (gás) / V(misturas de gases)

A equação de Mendeleev-Clapeyron:

P∙ V = n∙ R∙ T

Para passar no exame, onde os tipos de tarefas são bastante padronizados (nº 24, 25, 26), o aluno deve antes de tudo mostrar conhecimento de algoritmos de cálculo padrão, e somente na tarefa nº 39 ele pode cumprir uma tarefa com um algoritmo indefinido para ele.

A classificação de problemas químicos de maior complexidade é complicada pelo fato de que a maioria deles são problemas combinados. Dividi as tarefas de cálculo em dois grupos.

1. Tarefas sem usar equações de reação. Algum estado da matéria ou um sistema complexo é descrito. Conhecendo algumas características deste estado, é necessário encontrar outras. Um exemplo seriam as tarefas:

1.1 Cálculos de acordo com a fórmula da substância, as características da porção da substância

1.2 Cálculos de acordo com as características da composição da mistura, solução.

As tarefas encontram-se no Exame Estadual Unificado - nº 24. Para os alunos, a solução de tais problemas não causa dificuldades.

2. Tarefas usando uma ou mais equações de reação. Para resolvê-los, além das características das substâncias, é necessário utilizar as características dos processos. Nas tarefas deste grupo, podem ser distinguidos os seguintes tipos de tarefas de maior complexidade:

2.1 Formação de soluções.

1) Que massa de óxido de sódio deve ser dissolvida em 33,8 ml de água para obter uma solução de hidróxido de sódio a 4%.

Achar:

m (Na 2 O)

Dado:

V (H 2 O) = 33,8 ml

ω(NaOH) = 4%

ρ (H 2 O) \u003d 1 g/ml

M (NaOH) \u003d 40 g / mol

m (H 2 O) = 33,8 g

Na 2 O + H 2 O \u003d 2 NaOH

1mol 2mol

Seja a massa de Na 2 O = x.

n (Na 2 O) \u003d x / 62

n(NaOH) = x/31

m(NaOH) = 40x/31

m (solução) = 33,8 + x

0,04 = 40x /31 ∙ (33,8+x)

x \u003d 1,08, m (Na 2 O) \u003d 1,08 g

Resposta: m (Na 2 O) \u003d 1,08 g

2) Para 200 ml de solução de hidróxido de sódio (ρ \u003d 1,2 g / ml) com uma fração de massa de álcali de 20% foi adicionado sódio metálico pesando 69 g.

Qual é a fração de massa da substância na solução resultante?

Achar:

ω 2 (NaOH)

Dado:

Solução de V (NaO H) = 200 ml

ρ (solução) = 1,2 g/ml

ω 1 (NaOH) \u003d 20%

m (Na) \u003d 69 g

M (Na) \u003d 23 g / mol

O sódio metálico interage com a água em uma solução alcalina.

2Na + 2H 2 O \u003d 2 NaOH + H 2

1mol 2mol

m 1 (p-ra) = 200 ∙ 1,2 = 240 (g)

m 1 (NaOH) in-va \u003d 240 ∙ 0,2 = 48 (g)

n (Na) \u003d 69/23 \u003d 3 (mol)

n 2 (NaOH) \u003d 3 (mol)

m 2 (NaOH) \u003d 3 ∙ 40 = 120 (g)

m total (NaOH) \u003d 120 + 48 \u003d 168 (g)

n (H 2) \u003d 1,5 mol

m (H 2) \u003d 3 g

m (p-ra após p-ção) \u003d 240 + 69 - 3 \u003d 306 (g)

ω 2 (NaOH) \u003d 168 / 306 \u003d 0,55 (55%)

Resposta: ω 2 (NaOH) \u003d 55%

3) Qual é a massa de óxido de selênio (VI) deve ser adicionado a 100 g de uma solução de ácido selênico a 15% para dobrar sua fração de massa?

Achar:

m (SeO3)

Dado:

m 1 (H 2 SeO 4) solução = 100 g

ω 1 (H 2 SeO 4) = 15%

ω 2 (H 2 SeO 4) = 30%

M (SeO 3) \u003d 127 g / mol

M (H 2 SeO 4) \u003d 145 g / mol

m 1 (H 2 SeO 4 ) = 15 g

SeO 3 + H 2 O \u003d H 2 SeO 4

1 mol 1 mol

Seja m (SeO 3) = x

n(SeO3) = x/127 = 0,0079x

n 2 (H 2 SeO 4 ) = 0,0079x

m 2 (H 2 SeO 4 ) = 145 ∙ 0,079x = 1,1455x

m total. (H 2 SeO 4 ) = 1,1455x + 15

m 2 (r-ra) \u003d 100 + x

ω (NaOH) \u003d m (NaOH) / m (solução)

0,3 = (1,1455x + 1) / 100 + x

x = 17,8, m (SeO 3 ) = 17,8 g

Resposta: m (SeO 3) = 17,8 g

2.2 Cálculo por equações de reação quando uma das substâncias está em excesso /

1) A uma solução contendo 9,84 g de nitrato de cálcio foi adicionada uma solução contendo 9,84 g de ortofosfato de sódio. O precipitado formado foi filtrado e o filtrado foi evaporado. Determine as massas dos produtos da reação e a composição do resíduo seco em frações mássicas após a evaporação do filtrado, supondo a formação de sais anidros.

Achar:

ω (NaNO3)

ω (Na 3 PO 4)

Dado:

m (Ca (NO 3) 2) \u003d 9,84 g

m (Na 3 PO 4) \u003d 9,84 g

M (Na 3 PO 4) = 164 g/mol

M (Ca (NO 3) 2) \u003d 164 g / mol

M (NaNO 3) \u003d 85 g / mol

M (Ca 3 (PO 4) 2) = 310 g/mol

2Na 3 PO 4 + 3 Сa (NO 3) 2 \u003d 6NaNO 3 + Ca 3 (PO 4) 2 ↓

2 toupeira 3 toupeira 6 toupeira 1 toupeira

n (Сa(NO 3 ) 2 ) total = n (Na 3 PO 4 ) total. = 9,84/164 =

Ca (NO 3) 2 0,06 / 3< 0,06/2 Na 3 PO 4

Na 3 PO 4 é tomado em excesso,

realizamos cálculos para n (Сa (NO 3) 2).

n (Ca 3 (PO 4) 2) = 0,02 mol

m (Ca 3 (PO 4) 2) \u003d 310 ∙ 0,02 \u003d 6,2 (g)

n (NaNO 3) \u003d 0,12 mol

m (NaNO 3) \u003d 85 ∙ 0,12 \u003d 10,2 (g)

A composição do filtrado inclui uma solução de NaNO 3 e

solução de excesso de Na 3 PO 4.

n pro-reagir. (Na 3 PO 4) \u003d 0,04 mol

n descanso. (Na 3 PO 4) \u003d 0,06 - 0,04 \u003d 0,02 (mol)

eu descanso. (Na 3 PO 4) \u003d 164 ∙ 0,02 \u003d 3,28 (g)

O resíduo seco contém uma mistura de sais de NaNO3 e Na3PO4.

m (descanso seco.) \u003d 3,28 + 10,2 \u003d 13,48 (g)

ω (NaNO 3) \u003d 10,2 / 13,48 \u003d 0,76 (76%)

ω (Na 3 PO 4) \u003d 24%

Resposta: ω (NaNO 3) = 76%, ω (Na 3 PO 4) = 24%

2) Quantos litros de cloro serão liberados se 200 ml de ácido clorídrico a 35%

(ρ \u003d 1,17 g / ml) adicione 26,1 g de óxido de manganês (4) ? Quantos gramas de hidróxido de sódio em uma solução fria reagirão com essa quantidade de cloro?

Achar:

V(Cl2)

m (NaOH)

Dado:

m (MnO2) = 26,1 g

ρ (solução de HCl) = 1,17 g/ml

ω(HCl) = 35%

solução de V (HCl)) = 200 ml.

M (MnO 2) \u003d 87 g / mol

M (HCl) \u003d 36,5 g / mol

M (NaOH) \u003d 40 g / mol

V (Cl 2) = 6,72 (l)

m (NaOH) = 24 (g)

MnO 2 + 4 HCl \u003d MnCl 2 + Cl 2 + 2 H 2 O

1 mol 4 mol 1 mol

2 NaO H + Cl 2 = Na Cl + Na ClO + H 2 O

2 mol 1 mol

n (MnO 2) \u003d 26,1 / 87 \u003d 0,3 (mol)

solução m (ÍCl) = 200 ∙ 1,17 = 234 (g)

m total (ÍCl) = 234 ∙ 0,35 = 81,9 (g)

n (НCl) \u003d 81,9 / 36,5 \u003d 2,24 (mol)

0,3 < 2.24 /4

HCl - em excesso, cálculos para n (MnO 2)

n (MnO 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0,3 mol

V (Cl 2) \u003d 0,3 ∙ 22,4 = 6,72 (l)

n(NaOH) = 0,6 mol

m(NaOH) = 0,6 ∙ 40 = 24 (d)

2.3 Composição da solução obtida durante a reação.

1) Em 25 ml de solução de hidróxido de sódio a 25% (ρ \u003d 1,28 g / ml) o óxido de fósforo é dissolvido (V) obtido pela oxidação de 6,2 g de fósforo. Qual é a composição do sal e qual é a sua fração de massa em solução?

Achar:

ω (sais)

Dado:

Solução de V (NaOH) = 25 ml

ω(NaOH) = 25%

m (P) = 6,2 g

solução de ρ (NaOH) = 1,28 g/ml

M (NaOH) \u003d 40 g / mol

M (P) \u003d 31 g/mol

M (P 2 O 5) \u003d 142 g / mol

M (NaH 2 PO 4) \u003d 120 g/mol

4P + 5O 2 \u003d 2 P 2 O 5

4mol 2mol

6 NaO H + P 2 O 5 \u003d 2 Na 3 RO 4 + 3 H 2 O

4 NaO H + P 2 O 5 \u003d 2 Na 2 H PO 4 + H 2 O

n (P) \u003d 6,2 / 31 \u003d 0,2 (mol)

n (P 2 O 5) = 0,1 mol

m (P 2 O 5) \u003d 0,1 ∙ 142 = 14,2 (g)

m (NaO H) solução = 25 ∙ 1,28 = 32 (g)

m (NaO H) in-va \u003d 0,25 ∙ 32 = 8 (g)

n (NaO H) in-va \u003d 8/40 \u003d 0,2 (mol)

De acordo com a proporção quantitativa de NaO H e P 2 O 5

pode-se concluir que o sal ácido NaH 2 PO 4 é formado.

2 NaO H + P 2 O 5 + H 2 O \u003d 2 NaH 2 PO 4

2mol 1mol 2mol

0,2mol 0,1mol 0,2mol

n (NaH 2 PO 4) = 0,2 mol

m (NaH 2 PO 4) \u003d 0,2 ∙ 120 = 24 (g)

m (p-ra após p-ção) \u003d 32 + 14,2 \u003d 46,2 (g)

ω (NaH 2 PO 4) \u003d 24 / 46,2 \u003d 0 52 (52%)

Resposta: ω (NaH 2 PO 4) = 52%

2) Ao eletrolisar 2 litros de uma solução aquosa de sulfato de sódio com uma fração mássica de sal 4%

(ρ = 1,025 g/ml) 448 l de gás (n.o.) foram liberados no ânodo insolúvel Determinar a fração mássica de sulfato de sódio na solução após a eletrólise.

Achar:

m (Na 2 O)

Dado:

V (r-ra Na 2 SO 4) \u003d 2l \u003d 2000 ml

ω (Na 2 SO 4 ) = 4%

ρ (r-ra Na 2 SO 4) \u003d 1 g / ml

M (H 2 O) \u003d 18 g / mol

V (O 2) \u003d 448 l

V M \u003d 22,4 l/mol

Durante a eletrólise do sulfato de sódio, a água se decompõe, o gás oxigênio é liberado no ânodo.

2 H 2 O \u003d 2 H 2 + O 2

2 mol 1 mol

n (O 2) \u003d 448 / 22,4 \u003d 20 (mol)

n (H 2 O) \u003d 40 mol

m (H 2 O ) decomp. = 40 ∙ 18 = 720 (g)

m (r-ra para el-za) = 2000 ∙ 1,025 = 2050 (g)

m (Na 2 SO 4) in-va \u003d 2050 ∙ 0,04 = 82 (g)

m (solução após el-za) \u003d 2050 - 720 \u003d 1330 (g)

ω (Na 2 SO 4 ) \u003d 82 / 1330 \u003d 0,062 (6,2%)

Resposta: ω (Na 2 SO 4 ) = 0,062 (6,2%)

2.4 Uma mistura de composição conhecida entra na reação; é necessário encontrar porções de reagentes gastos e/ou produtos obtidos.

1) Determine o volume da mistura gasosa de óxido de enxofre (4) e nitrogênio, que contém 20% em massa de dióxido de enxofre, que deve ser passado por 1000 g de uma solução de hidróxido de sódio a 4% para que as frações mássicas de sais formadas na solução se tornem as mesmas.

Achar:

V (gases)

Dado:

m(NaOH) = 1000 g

ω(NaOH) = 4%

m (sal médio) =

m (sal ácido)

M (NaOH) \u003d 40 g / mol

Resposta: V (gases) = 156,8

NaO H + SO 2 = NaHSO 3 (1)

1 toupeira 1 toupeira

2NaO H + SO 2 = Na 2 SO 3 + H 2 O (2)

2 mol 1 mol

m (NaOH) in-va \u003d 1000 ∙ 0,04 = 40 (g)

n(NaOH) = 40/40 = 1 (mol)

Seja n 1 (NaOH) \u003d x, então n 2 (NaOH) \u003d 1 - x

n 1 (SO 2) \u003d n (NaHSO 3) \u003d x

M (NaHSO 3) \u003d 104 x n 2 (SO 2) \u003d (1 - x) / 2 \u003d 0,5 ∙ (1-x)

m (Na 2 SO 3) \u003d 0,5 ∙ (1-x) ∙ 126 \u003d 63 (1 - x)

104 x \u003d 63 (1 - x)

x = 0,38 mol

n 1 (SO 2) \u003d 0,38 mol

n 2 (SO 2 ) = 0,31 mol

n total (SO 2 ) = 0,69 mol

m total (SO 2) \u003d 0,69 ∙ 64 \u003d 44,16 (g) - isso é 20% da massa da mistura de gases. A massa do gás nitrogênio é 80%.

m (N 2) \u003d 176,6 g, n 1 (N 2) \u003d 176,6 / 28 \u003d 6,31 mol

n total (gases) \u003d 0,69 + 6,31 \u003d 7 mol

V (gases) = 7 ∙ 22,4 = 156,8 (l)

2) Ao dissolver 2,22 g de uma mistura de limalha de ferro e alumínio em uma solução de ácido clorídrico a 18,25% (ρ = 1,09 g/ml) 1344 ml de hidrogénio (n.o.) foram libertados. Encontre a porcentagem de cada metal na mistura e determine o volume de ácido clorídrico necessário para dissolver 2,22 g da mistura.

Achar:

ω(Fe)

ω(Al)

Solução de V (HCl)

Dado:

m (misturas) = ​​2,22 g

ρ (solução de HCl) = 1,09 g/ml

ω(HCl) = 18,25%

M (Fe) \u003d 56 g/mol

M (Al) \u003d 27 g/mol

M (HCl) \u003d 36,5 g / mol

Resposta: ω (Fe) = 75,7%,

ω(Al) = 24,3%,

solução de V (HCl)) = 22 ml.

Fe + 2HCl \u003d 2 FeCl 2 + H 2

1 mol 2 mol 1 mol

2Al + 6HCl \u003d 2 AlCl 3 + 3H 2

2 mol 6 mol 3 mol

n (H 2) \u003d 1,344 / 22,4 \u003d 0,06 (mol)

Seja m (Al) \u003d x, então m (Fe) \u003d 2,22 - x;

n 1 (H 2) \u003d n (Fe) \u003d (2,22 - x) / 56

n (Al) \u003d x / 27

n 2 (H 2) \u003d 3x / 27 ∙ 2 = x / 18

x / 18 + (2,22 - x) / 56 \u003d 0,06

x \u003d 0,54, m (Al) \u003d 0,54 g

ω (Al) = 0,54 / 2,22 = 0,243 (24,3%)

ω(Fe) = 75,7%

n (Al) = 0,54 / 27 = 0,02 (mol)

m (Fe) \u003d 2,22 - 0,54 \u003d 1,68 (g)

n (Fe) \u003d 1,68 / 56 \u003d 0,03 (mol)

n 1 (ÍCl) = 0,06 mol

n(NaOH) = 0,05 mol

m solução (NaOH) = 0,05 ∙ 40/0,4 = 5 (d)

Solução de V (HCl) = 24 / 1,09 = 22 (ml)

3) O gás obtido pela dissolução de 9,6 g de cobre em ácido sulfúrico concentrado foi passado por 200 ml de solução de hidróxido de potássio (ρ = 1 g/ml, ω (PARA Oh) = 2,8%. Qual é a composição do sal? Determine sua massa.

Achar:

m (sais)

Dado:

m(Cu) = 9,6 g

Solução de V (KO H) = 200 ml

ω (KOH) \u003d 2,8%

ρ (H 2 O) \u003d 1 g/ml

M (Cu) \u003d 64 g / mol

M (KOH) \u003d 56 g/mol

M (KHSO 3) \u003d 120 g / mol

Resposta: m (KHSO 3) = 12 g

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O

1 toupeira 1 toupeira

KO H + SO 2 \u003d KHSO 3

1 toupeira 1 toupeira

2 KO H + SO 2 \u003d K 2 SO 3 + H 2 O

2 mol 1 mol

n (SO 2) \u003d n (Cu) \u003d 6,4 / 64 \u003d 0,1 (mol)

solução m (KO H) = 200 g

m (KO H) in-va \u003d 200 g ∙ 0,028 = 5,6 g

n (KO H) \u003d 5,6 / 56 \u003d 0,1 (mol)

De acordo com a proporção quantitativa de SO 2 e KOH, pode-se concluir que o sal ácido KHSO 3 é formado.

KO H + SO 2 \u003d KHSO 3

1 mol 1 mol

n (KHSO 3) = 0,1 mol

m (KHSO 3) = 0,1 ∙ 120 = 12g

4) Após 100 ml de uma solução de cloreto férrico a 12,33% (II) (ρ =1,03g/ml) passou cloro até a concentração de cloreto férrico (III) na solução não se tornou igual à concentração de cloreto férrico (II). Determine o volume de cloro absorvido (N.O.)

Achar:

V(Cl2)

Dado:

V (FeCl2) = 100 ml

ω (FeCl 2) = 12,33%

ρ (r-ra FeCl 2) \u003d 1,03 g / ml

M (FeCl 2) \u003d 127 g / mol

M (FeCl 3) \u003d 162,5 g / mol

V M \u003d 22,4 l/mol

solução m (FeCl 2) = 1,03 ∙ 100 = 103 (g)

m (FeCl 2) p-in-va \u003d 103 ∙ 0,1233 = 12,7 (g)

2FeCl 2 + Cl 2 = 2 FeCl 3

2 mol 1 mol 2 mol

Deixe n (FeCl 2) pro-reagir. \u003d x, então n (FeCl 3) arr. = x;

m (FeCl 2) pro-reage. = 127x

m (FeCl 2) repouso. = 12,7 - 127x

m (FeCl3) arr. = 162,5x

De acordo com a condição do problema m (FeCl 2) descanse. \u003d m (FeCl 3)

12,7 - 127x = 162,5x

x \u003d 0,044, n (FeCl 2) pro-reage. = 0,044 mol

n (Cl 2) \u003d 0,022 mol

V (Cl 2) \u003d 0,022 ∙ 22,4 = 0,5 (l)

Resposta: V (Cl 2) \u003d 0,5 (l)

5) Após calcinar uma mistura de carbonatos de magnésio e cálcio, a massa do gás liberado acabou sendo igual à massa do resíduo sólido. Determine as frações de massa das substâncias na mistura inicial. Que volume de dióxido de carbono (N.O.) pode ser absorvido por 40 g dessa mistura, que está na forma de suspensão.

Achar:

ω (MgCO3)

ω (CaCO3)

Dado:

m (produto sólido) \u003d m (gás)

m ( misturas de carbonatos)=40g

M (MgO) \u003d 40 g / mol

M CaO = 56 g/mol

M (CO 2) \u003d 44 g / mol

M (MgCO 3) \u003d 84 g / mol

M (CaCO 3) \u003d 100 g / mol

1) Vamos realizar cálculos usando 1 mol de uma mistura de carbonatos.

MgCO 3 \u003d MgO + CO 2

1mol 1mol 1mol

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

1 mol 1 mol 1 mol

Seja n (MgCO 3) \u003d x, então n (CaCO 3) \u003d 1 - x.

n (MgO) = x, n (CaO) = 1 - x

m(MgO) = 40x

m (СаO) = 56 ∙ (1 - x) \u003d 56 - 56x

A partir de uma mistura tomada em uma quantidade de 1 mol, o dióxido de carbono é formado em uma quantidade de 1 mol.

m (CO2) = 44,g

m (tv.prod.) = 40x + 56 - 56x = 56 - 16x

56 - 16x = 44

x = 0,75,

n (MgCO3) = 0,75 mol

n (CaCO3) = 0,25 mol

m (MgCO 3) \u003d 63 g

m (CaCO3) = 25 g

m (misturas de carbonatos) = 88 g

ω (MgCO 3) \u003d 63/88 \u003d 0,716 (71,6%)

ω (CaCO3) = 28,4%

2) Uma suspensão de uma mistura de carbonatos, quando o dióxido de carbono é passado, transforma-se em uma mistura de hidrocarbonetos.

MgCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Mg (HCO 3) 2 (1)

1 toupeira 1 toupeira

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2 (2)

1 mol 1 mol

m (MgCO 3) \u003d 40 ∙ 0,75 = 28,64(g)

n 1 (CO 2) \u003d n (MgCO 3) \u003d 28,64 / 84 \u003d 0,341 (mol)

m (CaCO3) = 11,36 g

n 2 (CO 2) \u003d n (CaCO 3) \u003d 11,36 / 100 \u003d 0,1136 mol

n total (CO 2) \u003d 0,4546 mol

V (CO 2) = n total (CO2) ∙ VM = 0,4546 ∙ 22,4 = 10,18 (l)

Resposta: ω (MgCO 3) = 71,6%, ω (CaCO 3) = 28,4%,

V (CO 2 ) \u003d 10,18 litros.

6) Uma mistura de pós de alumínio e cobre pesando 2,46 g foi aquecida em uma corrente de oxigênio. Recebido sólido dissolvido em 15 ml de solução de ácido sulfúrico (fração mássica de ácido 39,2%, densidade 1,33 g/ml). A mistura dissolveu-se completamente sem evolução de gás. Para neutralizar o excesso de ácido foram necessários 21 ml de solução de bicarbonato de sódio com concentração de 1,9 mol/l. Calcule as frações de massa de metais na mistura e o volume de oxigênio (N.O.) que reagiu.

Achar:

ω(Al); ω(Cu)

V(O2)

Dado:

m (misturas) = ​​2,46 g

V (NaHCO 3 ) = 21 ml =

0,021l

V (H 2 SO 4 ) = 15 ml

ω(H 2 SO 4 ) = 39,2%

ρ (H 2 SO 4 ) \u003d 1,33 g/ml

C (NaHCO 3) \u003d 1,9 mol / l

M (Al) \u003d 27 g/mol

М(Cu)=64 g/mol

M (H 2 SO 4) \u003d 98 g / mol

V m \u003d 22,4 l / mol

Resposta: ω (Al ) = 21,95%;

ω ( Cu) = 78.05%;

V (O 2) = 0,672

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

4mol 3mol 2mol

2Cu + O 2 = 2CuO

2mol 1mol 2mol

Al 2 O 3 + 3H 2 ASSIM 4 = Al 2 (ASSIM 4 ) 3 + 3H 2 O(1)

1 toupeira 3 toupeira

CuO + H 2 ASSIM 4 = CuSO 4 + H 2 O(2)

1 toupeira 1 toupeira

2 NaHCO 3 + H 2 ASSIM 4 = Na 2 ASSIM 4 + 2H 2 O+ ASSIM 2 (3)

2 mol 1 mol

m (H 2 ASSIM 4) solução = 15 ∙ 1,33 = 19,95 (g)

m (H 2 ASSIM 4) in-va = 19,95 ∙ 0,393 = 7,8204 (g)

n ( H 2 ASSIM 4) total = 7,8204/98 = 0,0798 (mol)

n (NaHCO 3) = 1,9 ∙ 0,021 = 0,0399 (mol)

n 3 (H 2 ASSIM 4 ) = 0,01995 ( toupeira )

n 1+2 (H 2 ASSIM 4 ) =0,0798 – 0,01995 = 0,05985 ( toupeira )

4) Deixar n (Al) = x, . m(Al) = 27x

n (Cu) = y, m (Cu) = 64y

27x + 64a = 2,46

n(Al 2 O 3 ) = 1,5x

n(CuO) = y

1,5x + y = 0,0585

x = 0,02; n(Al) = 0,02 toupeira

27x + 64a = 2,46

y=0,03; n(Cu)=0,03 toupeira

m(Al) = 0,02∙ 27 = 0,54

ω (Al) = 0,54 / 2,46 = 0,2195 (21,95%)

ω (Cu) = 78,05%

n 1 (O 2 ) = 0.015 toupeira

n 2 (O 2 ) = 0.015 toupeira

n comum . (O 2 ) = 0.03 toupeira

V(O 2 ) = 22,4 ∙ 0 03 = 0,672 ( eu )

7) Ao dissolver 15,4 g de uma liga de potássio com sódio em água, foram liberados 6,72 litros de hidrogênio (n.o.) Determine a razão molar dos metais na liga.

Achar:

n(K): n( N / D)

m (N / D 2 O)

Dado:

m(liga) = 15,4 g

V (H 2) = 6,72 litros

M ( N / D) =23 g/mol

M (K) \u003d 39 g/mol

n (K): n ( N / D) = 1: 5

2K + 2 H 2 O= 2K Oh+ H 2

2 mol 1 mol

2N / D + 2H 2 O = 2 NaOH+ H 2

2 mol 1 mol

Seja n(K) = x, n ( N / D) = y, então

n1 (H2) = 0,5x; n 2 (H 2) \u003d 0,5a

n (H 2) \u003d 6,72 / 22,4 \u003d 0,3 (mol)

m(K) = 39 x; m (N / D) = 23 anos

39x + 23a = 15,4

x = 0,1, n(K) = 0,1 mol;

0,5x + 0,5y = 0,3

y = 0,5, n( N / D) = 0,5 mol

8) Ao processar 9 g de uma mistura de alumínio com óxido de alumínio com uma solução de hidróxido de sódio a 40% (ρ \u003d 1,4 g / ml) 3,36 l de gás (n.o.) foram liberados. Determine as frações de massa das substâncias na mistura inicial e o volume da solução alcalina que entrou na reação.

Achar:

ω (Al)

ω (Al 2 O 3)

V r-ra ( NaOH)

Dado:

M(ver) = 9 g

V(H 2) = 33,8ml

ω (NaOH) = 40%

M( Al) = 27 g/mol

M( Al 2 O 3) = 102 g/mol

M( NaOH) = 40 g/mol

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

2 toupeira 2 toupeira 3 toupeira

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O = 2Na

1mol 2mol

n ( H 2) \u003d 3,36 / 22,4 \u003d 0,15 (mol)

n ( Al) = 0,1 mol m (Al) = 2,7 g

ω (Al) = 2,7 / 9 = 0,3 (30%)

ω(Al 2 O 3 ) = 70%

m (Al 2 O 3 ) = 9 – 2.7 = 6.3 ( G )

n(Al 2 O 3 ) = 6,3 / 102 = 0,06 ( toupeira )

n 1 (NaOH) = 0,1 toupeira

n 2 (NaOH) = 0,12 toupeira

n comum . (NaOH) = 0,22 toupeira

m R - ra (NaOH) = 0,22∙ 40 /0.4 = 22 ( G )

V R - ra (NaOH) = 22 / 1,4 = 16 ( ml )

Responda : ω(Al) = 30%, ω(Al 2 O 3 ) = 70%, V R - ra (NaOH) = 16 ml

9) Uma liga de alumínio e cobre pesando 2 g foi tratada com uma solução de hidróxido de sódio, com fração mássica de álcali 40% (ρ =1,4 g/ml). O precipitado não dissolvido foi filtrado, lavado e tratado com solução de ácido nítrico. A mistura resultante foi evaporada até à secura, o resíduo foi calcinado. A massa do produto resultante foi de 0,8 g. Determine a fração em massa de metais na liga e o volume da solução de hidróxido de sódio gasta.

Achar:

ω (Cu); ω (Al)

V r-ra ( NaOH)

Dado:

m(mistura) = 2 g

ω (NaOH)=40%

M( Al)=27 g/mol

M( Cu)=64 g/mol

M( NaOH)=40 g/mol

O álcali dissolve apenas o alumínio.

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na + 3H 2

2mol 2mol 3mol

O cobre é um resíduo não dissolvido.

3Cu + 8HNO 3 = 3Cu(NÃO 3 ) 2 +4H 2 O + 2 NÃO

3 toupeira 3 toupeira

2Cu(NÃO 3 ) 2 = 2 CuO + 4NO 2 +O 2

2mol 2mol

n (CuO) = 0,8 / 80 = 0,01 (mol)

n (CuO) = n (Cu(NO 3 ) 2 ) = n(Cu) = 0,1 toupeira

m(Cu) = 0,64 G

ω (Cu) = 0,64 / 2 = 0,32 (32%)

ω(Al) = 68%

m(Al) = 9 - 0,64 = 1,36(g)

n ( Al) = 1,36 / 27 = 0,05 (mol)

n ( NaOH) = 0,05 mol

m r-ra ( NaOH) = 0,05 ∙ 40 / 0,4 = 5 (g)

V r-ra ( NaOH) = 5 / 1,43 = 3,5 (ml)

Responda: ω (Cu) = 32%, ω (Al) = 68%, V r-ra ( NaOH) = 3,5ml

10) Uma mistura de nitratos de potássio, cobre e prata foi calcinada, pesando 18,36 g. O volume de gases liberados foi de 4,32 l (n.o.). O resíduo sólido foi tratado com água, após o que sua massa diminuiu 3,4 g. Encontre as frações mássicas de nitratos na mistura inicial.

Achar:

ω (KNO 3 )

ω (Cu(NO 3 ) 2 )

ω (AgNO 3)

Dado:

m(misturas) = ​​18,36 g

∆m(duro. descanso.)=3,4g

V (CO 2) = 4,32 litros

M(K NÃO 2) \u003d 85 g/mol

M(K NÃO 3) =101 g/mol

2K NÃO 3 = 2K NÃO 2 + O 2 (1)

2 mol 2 mol 1 mol

2 Cu(NÃO 3 ) 2 = 2 CuO + 4 NO 2 +O 2 (2)

2 mol 2 mol 4 mol 1 mol

2 AgNO 3 = 2 Ag + 2 NÃO 2 + O 2 (3)

2 mol 2 mol 2 mol 1 mol

CuO + 2H 2 O= interação não é possível

Ag+ 2H 2 O= interação não é possível

Para NÃO 2 + 2H 2 O= dissolução do sal

A mudança na massa do resíduo sólido ocorreu devido à dissolução do sal, portanto:

m(PARA NÃO 2) = 3,4 g

n(K NÃO 2) = 3,4 / 85 = 0,04 (mol)

n(K NÃO 3) = 0,04 (mol)

m(PARA NÃO 3) = 0,04∙ 101 = 4,04 (g)

ω (CONHEÇO 3) = 4,04 / 18,36 = 0,22 (22%)

n 1 (O 2) = 0,02 (mol)

n total (gases) = 4,32 / 22,4 = 0,19 (mol)

n 2+3 (gases) = 0,17 (mol)

m(misturas sem K NÃO 3) \u003d 18,36 - 4,04 \u003d 14,32 (g)

Deixar m (Cu(NO 3 ) 2 ) = x, então m (AgNO 3 ) = 14,32 – x.

n (Cu(NO 3 ) 2 ) = x / 188,

n (AgNO 3) = (14,32 – x) / 170

n 2 (gases) = 2,5x / 188,

n 3 (gases) = 1,5 ∙ (14,32 - x) / 170,

2,5x/188 + 1,5 ∙ (14,32 - x) / 170 \u003d 0,17

X = 9,75, m(Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 G

ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 9,75 / 18,36 = 0,531 (53,1%)

ω (AgNO 3 ) = 24,09%

Responda : ω (KNO 3 ) = 22%, ω (Cu(NO 3 ) 2 ) = 53,1%, ω (AgNO 3 ) = 24,09%.

11) Uma mistura de hidróxido de bário, carbonatos de cálcio e magnésio pesando 3,05 g foi calcinada para remover substâncias voláteis. A massa do resíduo sólido era de 2,21 g. Os produtos voláteis foram levados às condições normais e o gás foi passado por uma solução de hidróxido de potássio, cuja massa aumentou em 0,66 g. Encontre as frações de massa das substâncias na mistura inicial.

ω (NO uma(O H) 2)

ω (A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3)

ω (mg A PARTIR DE O 3)

m(mistura) = 3,05 g

m(repouso sólido) = 2,21 g

∆ m(KOH) = 0,66 g

M ( H 2 O) = 18 g/mol

M (CO 2) \u003d 44 g / mol

M (B uma(O H) 2) \u003d 171 g/mol

M (CaCO 2) \u003d 100 g / mol

M ( mg CO 2) \u003d 84 g/mol

NO uma(O H) 2 = H 2 O+ V aO

1 mol 1 mol

A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3 \u003d CO 2 + C aO

1 mol 1 mol

mg A PARTIR DE O 3 \u003d CO 2 + MgO

1 mol 1 mol

A massa de KOH aumentou devido à massa de CO 2 absorvida

KOH + CO 2 →…

De acordo com a lei da conservação da massa das substâncias

m (H 2 O) \u003d 3,05 - 2,21 - 0,66 \u003d 0,18 g

n ( H 2 O) = 0,01 mol

n (B uma(O H) 2) = 0,01 mol

m(NO uma(O H) 2) = 1,71 g

ω (NO uma(O H) 2) = 1,71 / 3,05 = 0,56 (56%)

m(carbonatos) = 3,05 - 1,71 = 1,34 g

Deixar m(A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3) = x, então m(A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3) = 1,34 – x

n 1 (C O 2) = n (C uma A PARTIR DE O 3) = x /100

n 2 (C O 2) = n ( mg A PARTIR DE O 3) = (1,34 - x)/84

x /100 + (1,34 - x)/84 = 0,015

x = 0,05, m(A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3) = 0,05 g

ω (A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3) = 0,05/3,05 = 0,16 (16%)

ω (mg A PARTIR DE O 3) =28%

Responda: ω (NO uma(O H) 2) = 56%, ω (A PARTIR DE uma A PARTIR DE O 3) = 16%, ω (mg A PARTIR DE O 3) =28%

2.5 Uma substância desconhecida entra na reação o / é formado durante a reação.

1) Quando um composto de hidrogênio de um metal monovalente interagiu com 100 g de água, obteve-se uma solução com uma fração de massa de uma substância de 2,38%. A massa da solução acabou sendo 0,2 g menor que a soma das massas de água e do composto inicial de hidrogênio. Determine qual conexão foi feita.

Achar:

Dado:

m (H 2 O) = 100g

ω (Eu Oh) = 2,38%

∆ m(solução) = 0,2 g

M ( H 2 O) = 18 g/mol

Homens + H 2 O= Eu Oh+ H 2

1 mol 1 mol 1 mol

0,1 mol 0,1 mol 0,1 mol

A massa da solução final diminuiu pela massa de gás hidrogênio.

n (H 2) \u003d 0,2 / 2 \u003d 0,1 (mol)

n ( H 2 O) pro-reagir. = 0,1 mol

m (H 2 O) pró-reag = 1,8 g

m (H 2 O em solução) = 100 - 1,8 = 98,2 (g)

ω (Eu Oh) = m(Eu Oh) / m(r-ra g/mol

Deixar m(Eu Oh) = x

0,0238 = x / (98,2 + x)

x = 2,4, m(Eu O H) = 2,4 g

n(Eu O H) = 0,1 mol

M (eu O H) \u003d 2,4 / 0,1 \u003d 24 (g / mol)

M (Me) = 7 g/mol

Eu - Li

Responda: Li N.

2) Quando 260 g de um metal desconhecido são dissolvidos em ácido nítrico altamente diluído, dois sais são formados: Me (NO 3 ) 2 eX. Quando aquecidoXcom hidróxido de cálcio, libera-se gás, que com ácido fosfórico forma 66 g de hidroortofosfato de amônio. Determine a fórmula do metal e do salX.

Achar:

Dado:

m(Eu) = 260g

m ((NH 4) 2 HPO 4) = 66 g

M (( NH 4) 2 HPO 4) =132 g/mol

Responda: Zn, sal - NH 4 NÃO 3.

4Me + 10HNO 3 = 4Me(NÃO 3 ) 2 +NH 4 NÃO 3 + 3H 2 O

4 toupeira 1 toupeira

2NH 4 NÃO 3 +Ca(OH) 2 = Ca(NÃO 3 ) 2 +2NH 3 + 2H 2 O

2 toupeira 2 toupeira

2NH 3 + H 3 PO 4 = (NH 4 ) 2 HPO 4

2 mol 1 mol

n ((NH 4) 2 HPO 4) = 66/132 = 0,5 (mol)

n (N H 3) = n (NH 4 NÃO 3) = 1 mol

n (Me) = 4mol

M (Me) = 260/4 = 65 g/mol

Eu - Zn

3) Em 198,2 ml de solução de sulfato de alumínio (ρ = 1 g/ml) baixou uma placa de um metal bivalente desconhecido. Após algum tempo, a massa da placa diminuiu 1,8 g e a concentração do sal formado foi de 18%. Defina metal.

Achar:

ω 2 (NaOH)

Dado:

V solução = 198,2 ml

ρ (solução) = 1 g/ml

ω 1 (sal) = 18%

∆m(p-ra) \u003d 1,8 g

M ( Al) = 27 g/mol

Al 2 (ASSIM 4 ) 3 + 3Me = 2Al+ 3MeSO 4

3 toupeira 2 toupeira 3 toupeira

m(r-ra para r-ção) = 198,2 (g)

m(p-ra após p-ção) \u003d 198,2 + 1,8 \u003d 200 (g)

m (MeSO 4) in-va \u003d 200 ∙ 0,18 = 36 (g)

Seja M (Me) = x, então M ( MeSO 4) = x + 96

n ( MeSO 4) = 36 / (x + 96)

n (Eu) \u003d 36 / (x + 96)

m(Eu) = 36 x/ (x + 96)

n ( Al) = 24 / (x + 96),

m (Al) = 24 ∙ 27/(x+96)

m(Eu) ─ m (Al) = ∆m(r-ra)

36x/ (x + 96) ─ 24 ∙ 27 / (x + 96) = 1,8

x \u003d 24, M (Me) \u003d 24 g / mol

Metais - mg

Responda: mg.

4) Durante a decomposição térmica de 6,4 g de sal em um recipiente com capacidade de 1 l a 300,3 0 Com uma pressão de 1430 kPa. Determine a fórmula do sal se, durante sua decomposição, se formam água e um gás pouco solúvel nele.

Achar:

fórmula de sal

Dado:

m(sal) = 6,4 g

V(recipiente) = 1 l

P = 1430 kPa

t=300.3 0 C

R= 8,31J/mol ∙ Para

n (gás) = fotovoltaica/RT = 1430∙1 / 8,31∙ 573,3 = 0,3 (mol)

A condição do problema corresponde a duas equações:

NH 4 NÃO 2 = N 2 + 2 H 2 O ( gás)

1 mol 3 mol

NH 4 NÃO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (gás)

1 mol 3 mol

n (sais) = 0,1 mol

M (sal) \u003d 6,4 / 0,1 \u003d 64 g / mol ( NH 4 NÃO 2)

Responda: NH 4 N

Literatura.

1. N.E. Kuzmenko, V.V. Eremin, A.V. Popkov "Química para estudantes do ensino médio e candidatos universitários", Moscou, "Drofa" 1999

2. G.P. Khomchenko, I.G. Khomchenko "Coleção de problemas em química", Moscou "New Wave * Onyx" 2000

3. K.N. Zelenin, V.P. Sergutina, O.V., O.V. Solod "Manual de química para quem ingressa no Exército - academia de medicina e outros médicos superiores Estabelecimentos de ensino»,

São Petersburgo, 1999

4. Um guia para candidatos a institutos médicos "Problemas em química com soluções",

São Petersburgo instituto médico em homenagem a I.P. Pavlov

5. FIPI "USE QUÍMICA" 2009 - 2015

Provavelmente todos os alunos Universidade Técnica pelo menos uma vez se perguntou como resolver problemas em química. Como mostra a prática, a maioria dos alunos considera essa ciência complexa e incompreensível, muitas vezes eles simplesmente não acreditam em sua força e desistem sem revelar seu potencial.

Na verdade, a química é apenas um problema do ponto de vista psicológico. Tendo superado a si mesmo, percebendo suas capacidades, você pode facilmente dominar o básico desse assunto e passar para questões mais complexas. Assim, aprendemos a resolver problemas em química de forma rápida, correta e fácil, e também obtemos o máximo prazer com o resultado.

Por que você não deve ter medo de mergulhar na ciência

A química não é uma coleção de fórmulas, símbolos e substâncias incompreensíveis. É uma ciência intimamente relacionada com meio Ambiente. Sem perceber, nós a enfrentamos a cada passo. Ao cozinhar, limpar a umidade da casa, lavar, caminhar ao ar livre, usamos constantemente o conhecimento químico.

Seguindo essa lógica, quando você entende como aprender a resolver problemas de química, pode facilitar muito a sua vida. Mas as pessoas que se deparam com a ciência enquanto estudam ou trabalham na produção não podem prescindir de conhecimentos e habilidades especiais. Os trabalhadores da área médica não precisam menos da química, pois qualquer pessoa nessa profissão deve saber como uma determinada droga afeta o corpo do paciente.

A química é uma ciência que está constantemente presente em nossa vida, está interligada com uma pessoa, faz parte dela. Portanto, qualquer aluno, quer perceba ou não, é capaz de dominar esse ramo do conhecimento.

Fundamentos de Química

Antes de pensar em como aprender a resolver problemas em química, é importante entender que sem conhecimento básico você não pode fazer isso. O básico de qualquer ciência é a base de sua compreensão. Mesmo profissionais experientes usam esse framework para resolver os problemas mais complexos, talvez sem perceber.

Então, confira a lista de informações que você vai precisar:

• A valência dos elementos é um fator com a participação do qual quaisquer problemas são resolvidos. Fórmulas de substâncias, equações não serão feitas corretamente sem esse conhecimento. Você pode descobrir o que é valência em qualquer livro de química, pois esse é o conceito básico que qualquer aluno deve dominar na primeira aula.
• A tabela periódica é familiar para quase todas as pessoas. Aprenda a usá-lo corretamente e você não terá que manter muitas informações em sua cabeça.
• Aprenda a identificar com qual substância você está lidando. O estado líquido, sólido e gasoso do objeto com o qual você precisa trabalhar pode dizer muito.

Depois de obter o conhecimento acima, muitas pessoas terão muito menos dúvidas sobre como resolver problemas em química. Mas se você ainda não consegue acreditar em si mesmo, continue lendo.

Instruções passo a passo para resolver qualquer problema

Depois de ler as informações anteriores, muitos podem ter a opinião de que é extremamente fácil resolver problemas em química. As fórmulas que você precisa conhecer podem ser realmente simples, mas para dominar a ciência você precisará reunir toda a sua paciência, diligência e perseverança. Desde a primeira vez, poucas pessoas conseguem atingir seu objetivo.

Com o tempo, com perseverança, você pode resolver absolutamente qualquer problema. O processo geralmente consiste nas seguintes etapas:

• Fazendo uma breve condição do problema.
• Elaboração de uma equação de reação.
• Disposição dos coeficientes na equação.
• Solução de equações.

Professores de química experientes garantem que, para resolver livremente qualquer tipo de problema, você precisa praticar 15 tarefas semelhantes por conta própria. Depois disso, você dominará livremente o tópico fornecido.

Um pouco sobre teoria

É impossível pensar em como resolver problemas em química sem dominar o material teórico na medida necessária. Por mais seco, inútil e desinteressante que possa parecer, essa é a base de suas habilidades. A teoria é aplicada sempre e em todas as ciências. Sem sua existência, a prática não tem sentido. Estude o currículo escolar de química sequencialmente, passo a passo, sem pular nem, ao que parece, informações insignificantes, para eventualmente notar um avanço em seu conhecimento.

Como resolver problemas em química: tempo para aprender

Muitas vezes, os alunos que dominam um determinado tipo de tarefa seguem em frente, esquecendo que consolidar e repetir o conhecimento é um processo não menos importante do que obtê-lo. Cada tópico deve ser corrigido se você estiver contando com um resultado a longo prazo. Caso contrário, você esquecerá todas as informações muito rapidamente. Portanto, não seja preguiçoso, dedique mais tempo a cada pergunta.

Finalmente, não se esqueça da motivação - o motor do progresso. Você quer se tornar um excelente químico e surpreender os outros com um enorme estoque de conhecimento? Aja, tente, decida e você terá sucesso. Então você será consultado sobre todas as questões químicas.

A química é a ciência das substâncias, suas propriedades e transformações. .
Ou seja, se nada acontecer com as substâncias ao nosso redor, isso não se aplica à química. Mas o que significa "nada acontece"? Se uma tempestade de repente nos pegou no campo e todos nós ficamos molhados, como se costuma dizer, “até a pele”, isso não é uma transformação: afinal, as roupas estavam secas, mas ficaram molhadas.

Se, por exemplo, você pegar um prego de ferro, processá-lo com uma lima e depois montar limalha de ferro (Fe) , então isso também não é uma transformação: havia um prego - tornou-se pó. Mas se depois disso montar o aparelho e segurar obtenção de oxigênio (O 2): aquecer permanganato de potássio(KMpo 4) e coletar oxigênio em um tubo de ensaio e, em seguida, colocar essas limalhas de ferro incandescentes "para vermelho" nele, então elas se acenderão com uma chama brilhante e após a combustão se transformarão em um pó marrom. E isso também é uma transformação. Então, onde está a química? Apesar de nestes exemplos a forma (prego de ferro) e o estado da roupa (seco, molhado) mudarem, não são transformações. O fato é que o próprio prego, como era uma substância (ferro), permaneceu assim, apesar de sua forma diferente, e nossas roupas absorveram a água da chuva e depois evaporou na atmosfera. A água em si não mudou. Então, o que são transformações em termos de química?

Do ponto de vista da química, as transformações são fenômenos que são acompanhados por uma mudança na composição de uma substância. Vamos pegar o mesmo prego como exemplo. Não importa a forma que tomou depois de ser arquivada, mas depois de ser coletada limalha de ferro colocado em uma atmosfera de oxigênio - transformou-se em óxido de ferro(Fe 2 O 3 ) . Então, algo realmente mudou? Sim, tem. Havia uma substância nas unhas, mas sob a influência do oxigênio uma nova substância foi formada - óxido de elemento glândula. equação molecular esta transformação pode ser representada pelos seguintes símbolos químicos:

4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3 (1)

Para uma pessoa não iniciada em química, as perguntas surgem imediatamente. Qual é a "equação molecular", o que é Fe? Por que existem números "4", "3", "2"? Quais são os pequenos números "2" e "3" na fórmula Fe 2 O 3? Isso significa que chegou a hora de organizar as coisas em ordem.

Sinais elementos químicos.

Apesar de começarem a estudar química na 8ª série, e algumas até antes, muitas pessoas conhecem o grande químico russo D. I. Mendeleev. E, claro, sua famosa "Tabela Periódica de Elementos Químicos". Caso contrário, mais simplesmente, é chamado de "Tabela de Mendeleev".

Nesta tabela, na ordem apropriada, os elementos estão localizados. Até hoje, são conhecidos cerca de 120. Os nomes de muitos elementos nos são conhecidos há muito tempo. São eles: ferro, alumínio, oxigênio, carbono, ouro, silício. Anteriormente, usávamos essas palavras sem hesitação, identificando-as com objetos: um parafuso de ferro, fio de alumínio, oxigênio na atmosfera, um anel de ouro, etc. etc. Mas, na verdade, todas essas substâncias (parafuso, fio, anel) consistem em seus respectivos elementos. Todo o paradoxo é que o elemento não pode ser tocado, apanhado. Como assim? Eles estão na tabela periódica, mas você não pode pegá-los! Sim, exatamente. Um elemento químico é um conceito abstrato (ou seja, abstrato), e é usado em química, no entanto, como em outras ciências, para cálculos, elaboração de equações e resolução de problemas. Cada elemento difere do outro na medida em que é caracterizado por sua própria configuração eletrônica de um átomo. O número de prótons no núcleo de um átomo é igual ao número de elétrons em seus orbitais. Por exemplo, o hidrogênio é o elemento #1. Seu átomo consiste em 1 próton e 1 elétron. O hélio é o elemento número 2. Seu átomo consiste em 2 prótons e 2 elétrons. O lítio é o elemento número 3. Seu átomo consiste em 3 prótons e 3 elétrons. Darmstadtium - elemento número 110. Seu átomo consiste em 110 prótons e 110 elétrons.

Cada elemento é denotado por um certo símbolo, letras latinas, e tem uma certa leitura na tradução do latim. Por exemplo, o hidrogênio tem o símbolo "N", leia-se "hidrogênio" ou "cinzas". O silício tem o símbolo "Si" lido como "silício". Mercúrio tem um símbolo "Hg" e é lido como "hydrargyrum". E assim por diante. Todas essas designações podem ser encontradas em qualquer livro de química para a 8ª série. Para nós, agora, o principal é entender que, ao compilar equações químicas, é necessário operar com os símbolos indicados dos elementos.

Substâncias simples e complexas.

Denotando várias substâncias com símbolos únicos de elementos químicos (Hg mercúrio, Fe ferro, Cu cobre, Zn zinco, Al alumínio) denotamos essencialmente substâncias simples, isto é, substâncias constituídas por átomos do mesmo tipo (contendo o mesmo número de prótons e nêutrons em um átomo). Por exemplo, se as substâncias de ferro e enxofre interagem, a equação terá a seguinte forma:

Fe + S = FeS (2)

Substâncias simples incluem metais (Ba, K, Na, Mg, Ag), bem como não metais (S, P, Si, Cl 2, N 2, O 2, H 2). E você deve prestar atenção
atenção especial ao fato de que todos os metais são indicados por símbolos simples: K, Ba, Ca, Al, V, Mg, etc., e não metais - seja por símbolos simples: C, S, P ou podem ter índices diferentes que indique sua estrutura molecular: H 2 , Cl 2 , O 2 , J 2 , P 4 , S 8 . No futuro, isso será muito grande importância ao escrever equações. Não é nada difícil adivinhar que substâncias complexas são substâncias formadas a partir de átomos. tipo diferente, por exemplo,

1). Óxidos:
óxido de alumínio Al 2 O 3,

óxido de sódio Na2O
óxido de cobre CuO,
óxido de zinco ZnO
óxido de titânio Ti2O3,
monóxido de carbono ou monóxido de carbono (+2) CO
óxido de enxofre (+6) SO 3

2). Razões:
hidróxido de ferro(+3) Fe (OH) 3,
hidróxido de cobre Cu(OH)2,
hidróxido de potássio ou alcalino de potássio KOH,
hidróxido de sódio NaOH.

3). Ácidos:
ácido clorídrico HCl
ácido sulfuroso H2SO3,
Ácido nítrico HNO3

quatro). Sais:
tiossulfato de sódio Na 2 S 2 O 3,
sulfato de sódio ou sal de Glauber Na2SO4,
carbonato de cálcio ou calcário CaCO3,
cloreto de cobre CuCl 2

5). matéria orgânica:
acetato de sódio CH3COOHa,
metano CH 4,
acetileno C2H2,
glicose C 6 H 12 O 6

Finalmente, depois que descobrimos a estrutura várias substâncias, você pode começar a compilar equações químicas.

Equação química.

A palavra “equação” em si é derivada da palavra “equalizar”, ou seja, dividir algo em partes iguais. Na matemática, as equações são quase a própria essência dessa ciência. Por exemplo, você pode dar uma equação tão simples na qual os lados esquerdo e direito serão iguais a "2":

40: (9 + 11) = (50 x 2): (80 - 30);

E nas equações químicas, o mesmo princípio: os lados esquerdo e direito da equação devem corresponder ao mesmo número de átomos, os elementos que participam deles. Ou, se uma equação iônica é dada, então nela número de partículas também deve atender a esse requisito. Uma equação química é um registro condicional de uma reação química usando fórmulas químicas e símbolos matemáticos. Uma equação química reflete inerentemente uma determinada reação química, ou seja, o processo de interação de substâncias, durante o qual surgem novas substâncias. Por exemplo, é necessário escreva uma equação molecular reações que participam cloreto de bário BaCl2 e ácido sulfúrico H 2 SO 4. Como resultado desta reação, um precipitado insolúvel é formado - Sulfato de Bário BaSO4 e ácido clorídrico Hcl:

ВаСl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2 НCl (3)

Antes de tudo, é necessário entender que o grande número "2" na frente da substância HCl é chamado de coeficiente, e os pequenos números "2", "4" sob as fórmulas ВаСl 2, H 2 SO 4 , BaSO 4 são chamados de índices. Tanto os coeficientes quanto os índices nas equações químicas desempenham o papel de fatores, não de termos. Para escrever corretamente uma equação química, é necessário organizar os coeficientes na equação de reação. Agora vamos começar a contar os átomos dos elementos nos lados esquerdo e direito da equação. No lado esquerdo da equação: a substância BaCl 2 contém 1 átomo de bário (Ba), 2 átomos de cloro (Cl). Na substância H 2 SO 4: 2 átomos de hidrogênio (H), 1 átomo de enxofre (S) e 4 átomos de oxigênio (O). No lado direito da equação: na substância BaSO 4 há 1 átomo de bário (Ba) 1 átomo de enxofre (S) e 4 átomos de oxigênio (O), na substância HCl: 1 átomo de hidrogênio (H) e 1 átomo de cloro (Cl). Daí segue que no lado direito da equação o número de átomos de hidrogênio e cloro é metade do que no lado esquerdo. Portanto, antes da fórmula HCl no lado direito da equação, é necessário colocar o coeficiente "2". Se somarmos agora o número de átomos dos elementos envolvidos nesta reação, tanto à esquerda como à direita, obtemos o seguinte equilíbrio:

Em ambas as partes da equação, o número de átomos dos elementos que participam da reação são iguais, portanto está correto.

Equação química e reações químicas

Como já descobrimos, as equações químicas são um reflexo das reações químicas. As reações químicas são fenômenos em que ocorre a transformação de uma substância em outra. Entre sua diversidade, dois tipos principais podem ser distinguidos:

1). Reações de conexão
2). reações de decomposição.

A grande maioria das reações químicas pertence a reações de adição, pois raramente podem ocorrer mudanças em sua composição com uma única substância se ela não for submetida a influências externas (dissolução, aquecimento, luz). Nada caracteriza um fenômeno químico, ou reação, tanto quanto as mudanças que ocorrem quando duas ou mais substâncias interagem. Tais fenômenos podem ocorrer espontaneamente e ser acompanhados por aumento ou diminuição da temperatura, efeitos de luz, mudança de cor, sedimentação, liberação de produtos gasosos, ruído.

Para maior clareza, apresentamos várias equações que refletem os processos de reações compostas, durante as quais obtemos Cloreto de Sódio(NaCl), cloreto de zinco(ZnCl2), cloreto de prata precipitado(AgCl), cloreto de alumínio(AlCl3)

Cl 2 + 2Nà = 2NaCl (4)

CuCl 2 + Zn \u003d ZnCl 2 + Cu (5)

AgNO 3 + KCl \u003d AgCl + 2KNO 3 (6)

3HCl + Al(OH) 3 \u003d AlCl 3 + 3H 2 O (7)

Entre as reações do composto, as seguintes devem ser especialmente notadas : substituição (5), intercâmbio (6), e como um caso especial da reação de troca, a reação neutralização (7).

As reações de substituição incluem aquelas em que átomos de uma substância simples substituem os átomos de um dos elementos de uma substância complexa. No exemplo (5), os átomos de zinco substituem os átomos de cobre da solução de CuCl 2 , enquanto o zinco passa para o sal solúvel de ZnCl 2 e o cobre é liberado da solução no estado metálico.

As reações de troca são aquelas reações nas quais duas substâncias complexas trocam seus constituintes. No caso da reação (6), os sais solúveis de AgNO 3 e KCl, quando ambas as soluções são drenadas, formam um precipitado insolúvel do sal de AgCl. Ao mesmo tempo, eles trocam suas partes constituintes - cátions e ânions. Os cátions de potássio K + estão ligados aos ânions NO 3 e os cátions de prata Ag + - aos ânions Cl -.

Um caso especial e particular de reações de troca é a reação de neutralização. As reações de neutralização são reações nas quais os ácidos reagem com as bases para formar sal e água. No exemplo (7), o ácido clorídrico HCl reage com a base Al(OH) 3 para formar sal de AlCl 3 e água. Neste caso, os cátions de alumínio Al 3+ da base são trocados por ânions Cl - do ácido. Como resultado, acontece neutralização do ácido clorídrico.

As reações de decomposição incluem aquelas em que duas ou mais novas substâncias simples ou complexas, mas de composição mais simples, são formadas a partir de uma substância complexa. Como reações, pode-se citar aquelas em processo de 1) decomposição. nitrato de potássio(KNO 3) com a formação de nitrito de potássio (KNO 2) e oxigênio (O 2); 2). Permanganato de potássio(KMnO 4): forma-se manganato de potássio (K 2 MnO 4), óxido de manganês(MnO 2) e oxigênio (O 2); 3). carbonato de cálcio ou mármore; no processo são formados carbônicogás(CO2) e óxido de cálcio(Cao)

2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + O 2 (8)
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (9)
CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (10)

Na reação (8), uma substância complexa e uma substância simples são formadas a partir de uma substância complexa. Na reação (9) existem dois complexos e um simples. Na reação (10) há duas substâncias complexas, mas de composição mais simples

Todas as classes de substâncias complexas sofrem decomposição:

1). Óxidos: óxido de prata 2Ag2O = 4Ag + O2 (11)

2). Hidróxidos: hidróxido de ferro 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 + 3H 2 O (12)

3). Ácidos: ácido sulfúrico H 2 SO 4 \u003d SO 3 + H 2 O (13)

quatro). Sais: carbonato de cálcio CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 (14)

5). matéria orgânica: fermentação alcoólica da glicose

C 6 H 12 O 6 \u003d 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 (15)

De acordo com outra classificação, todas as reações químicas podem ser divididas em dois tipos: reações que ocorrem com a liberação de calor, são chamadas exotérmico, e reações que acompanham a absorção de calor - endotérmico. O critério para tais processos é efeito térmico da reação. Como regra, as reações exotérmicas incluem reações de oxidação, i.e. interações com oxigênio combustão de metano:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + Q (16)

e às reações endotérmicas - reações de decomposição, já dadas acima (11) - (15). O sinal Q no final da equação indica se o calor é liberado durante a reação (+Q) ou absorvido (-Q):

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2 - Q (17)

Você também pode considerar todas as reações químicas de acordo com o tipo de mudança no grau de oxidação dos elementos envolvidos em suas transformações. Por exemplo, na reação (17), os elementos que participam dela não mudam seus estados de oxidação:

Ca +2 C +4 O 3 -2 \u003d Ca +2 O -2 + C +4 O 2 -2 (18)

E na reação (16), os elementos mudam seus estados de oxidação:

2Mg 0 + O 2 0 \u003d 2Mg +2 O -2

Esses tipos de reações são redox . Eles serão considerados separadamente. Para formular equações para reações desse tipo, é necessário usar método de meia reação e aplique equação de equilíbrio eletrônico.

Depois de trazer vários tipos de reações químicas, você pode prosseguir para o princípio de compilação de equações químicas, ou seja, a seleção de coeficientes em suas partes esquerda e direita.

Mecanismos de compilação de equações químicas.

Qualquer que seja o tipo a que esta ou aquela reação química pertença, seu registro (equação química) deve corresponder à condição de igualdade do número de átomos antes da reação e depois da reação.

Existem equações (17) que não requerem ajuste, ou seja, colocação de coeficientes. Mas na maioria dos casos, como nos exemplos (3), (7), (15), é necessário realizar ações que visem igualar os lados esquerdo e direito da equação. Que princípios devem ser seguidos nesses casos? Existe algum sistema na seleção de coeficientes? Existe, e nenhum. Esses sistemas incluem:

1). Seleção de coeficientes de acordo com as fórmulas dadas.

2). Compilação de acordo com as valências dos reagentes.

3). Compilação de acordo com os estados de oxidação dos reagentes.

No primeiro caso, assume-se que conhecemos as fórmulas dos reagentes antes e depois da reação. Por exemplo, dada a seguinte equação:

N 2 + O 2 → N 2 O 3 (19)

É geralmente aceito que até que a igualdade entre os átomos dos elementos antes e depois da reação seja estabelecida, o sinal de igual (=) não é colocado na equação, mas é substituído por uma seta (→). Agora vamos ao balanceamento real. No lado esquerdo da equação há 2 átomos de nitrogênio (N 2) e dois átomos de oxigênio (O 2), e no lado direito há dois átomos de nitrogênio (N 2) e três átomos de oxigênio (O 3). Não é necessário equalizá-lo pelo número de átomos de nitrogênio, mas pelo oxigênio é necessário alcançar a igualdade, pois dois átomos participaram antes da reação e após a reação havia três átomos. Vamos fazer o seguinte diagrama:

antes da reação após a reação
O 2 O 3

Vamos definir o menor múltiplo entre os números dados de átomos, será "6".

O 2 O 3
\ 6 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do oxigênio por "2". Obtemos o número "3", colocamos na equação a ser resolvida:

N 2 + 3O 2 → N 2 O 3

Também dividimos o número "6" do lado direito da equação por "3". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

O número de átomos de oxigênio nas partes esquerda e direita da equação tornou-se igual, respectivamente, 6 átomos:

Mas o número de átomos de nitrogênio em ambos os lados da equação não corresponderá:

No lado esquerdo há dois átomos, no lado direito há quatro átomos. Portanto, para alcançar a igualdade, é necessário dobrar a quantidade de nitrogênio no lado esquerdo da equação, colocando o coeficiente "2":

Assim, a igualdade para o nitrogênio é observada e, em geral, a equação terá a forma:

2N 2 + 3O 2 → 2N 2 O 3

Agora na equação, em vez de uma seta, você pode colocar um sinal de igual:

2N 2 + 3O 2 \u003d 2N 2 O 3 (20)

Vamos dar outro exemplo. A seguinte equação de reação é dada:

P + Cl 2 → PCl 5

No lado esquerdo da equação há 1 átomo de fósforo (P) e dois átomos de cloro (Cl 2), e no lado direito há um átomo de fósforo (P) e cinco átomos de oxigênio (Cl 5). Não é necessário equalizá-lo pelo número de átomos de fósforo, mas para o cloro é necessário alcançar a igualdade, pois dois átomos participaram antes da reação e após a reação havia cinco átomos. Vamos fazer o seguinte diagrama:

antes da reação após a reação
Cl 2 Cl 5

Vamos definir o menor múltiplo entre os números dados de átomos, será "10".

Cl 2 Cl 5
\ 10 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do cloro por "2". Obtemos o número "5", colocamos na equação a ser resolvida:

Р + 5Cl 2 → РCl 5

Também dividimos o número "10" do lado direito da equação por "5". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

Р + 5Cl 2 → 2РCl 5

O número de átomos de cloro nas partes esquerda e direita da equação tornou-se igual, respectivamente, 10 átomos:

Mas o número de átomos de fósforo em ambos os lados da equação não corresponderá:

Portanto, para alcançar a igualdade, é necessário dobrar a quantidade de fósforo no lado esquerdo da equação, colocando o coeficiente "2":

Assim, a igualdade para o fósforo é observada e, em geral, a equação terá a forma:

2Р + 5Cl 2 = 2РCl 5 (21)

Ao escrever equações por valência Deve ser dada definição de valência e defina valores para os elementos mais famosos. A valência é um dos conceitos utilizados anteriormente, atualmente não utilizado em vários programas escolares. Mas com sua ajuda é mais fácil explicar os princípios da compilação de equações de reações químicas. Por valência entende-se número ligações químicas, que um ou outro átomo pode formar com outro, ou outros átomos . A valência não tem sinal (+ ou -) e é indicada por algarismos romanos, geralmente acima dos símbolos dos elementos químicos, por exemplo:

De onde vêm esses valores? Como aplicá-los na preparação de equações químicas? Os valores numéricos das valências dos elementos coincidem com o número do grupo Sistema periódico elementos químicos D. I. Mendeleev (Tabela 1).

Para outros elementos valores de valência podem ter outros valores, mas nunca maiores que o número do grupo em que estão localizados. Além disso, para números pares de grupos (IV e VI), as valências dos elementos assumem apenas valores pares, e para os ímpares, podem ter valores pares e ímpares (Tabela.2).

Claro, existem exceções aos valores de valência para alguns elementos, mas em cada caso específico, esses pontos geralmente são especificados. Agora considere princípio geral compilar equações químicas para determinadas valências de certos elementos. Na maioria das vezes, esse método é aceitável no caso de compilar equações de reações químicas do composto substâncias simples, por exemplo, ao interagir com oxigênio ( reações de oxidação). Suponha que você queira exibir a reação de oxidação alumínio. Mas lembre-se que os metais são denotados por átomos únicos (Al), e os não metais que estão em estado gasoso - com índices "2" - (O 2). Primeiro, escrevemos o esquema geral da reação:

Al + O 2 → AlO

Nesta fase, ainda não se sabe qual deve ser a grafia correta para alumina. E é precisamente nesta fase que o conhecimento das valências dos elementos virá em nosso auxílio. Para alumínio e oxigênio, os colocamos acima da fórmula proposta para este óxido:

IIIIII
Al O

Depois disso, "cruzar"-sobre-"cruzar" esses símbolos dos elementos colocarão os índices correspondentes abaixo:

IIIIII
Al 2 O 3

Composição de um composto químico Al2O3 determinado. O esquema adicional da equação da reação terá a forma:

Al + O 2 → Al 2 O 3

Resta apenas equalizar as partes esquerda e direita. Procedemos da mesma forma que no caso de formular a equação (19). Equalizamos o número de átomos de oxigênio, recorrendo a encontrar o menor múltiplo:

antes da reação após a reação

O 2 O 3
\ 6 /

Divida este número no lado esquerdo da equação do oxigênio por "2". Obtemos o número "3", colocamos na equação a ser resolvida. Também dividimos o número "6" do lado direito da equação por "3". Obtemos o número "2", basta colocá-lo na equação a ser resolvida:

Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Para alcançar a igualdade para o alumínio, é necessário ajustar sua quantidade no lado esquerdo da equação, definindo o coeficiente "4":

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3

Assim, a igualdade para alumínio e oxigênio é observada e, em geral, a equação terá a forma final:

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3 (22)

Usando o método de valência, é possível prever qual substância é formada no decorrer de uma reação química, como será sua fórmula. Suponha que nitrogênio e hidrogênio com as valências correspondentes III e I entraram na reação do composto. Vamos escrever o esquema geral da reação:

N 2 + H 2 → NH

Para nitrogênio e hidrogênio, colocamos as valências sobre a fórmula proposta deste composto:

Como antes, "cross"-on-"cross" para esses símbolos de elementos, colocamos os índices correspondentes abaixo:

IIII
N H 3

O esquema adicional da equação da reação terá a forma:

N 2 + H 2 → NH 3

Equalizando da forma já conhecida, através do menor múltiplo para o hidrogênio, igual a “6”, obtemos os coeficientes desejados, e a equação como um todo:

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3 (23)

Ao compilar equações para estados de oxidação substâncias reagentes, deve-se lembrar que o grau de oxidação de um elemento é o número de elétrons recebidos ou cedidos no processo de uma reação química. O estado de oxidação em compostos basicamente, coincide numericamente com os valores das valências do elemento. Mas eles diferem em sinal. Por exemplo, para o hidrogênio, a valência é I e o estado de oxidação é (+1) ou (-1). Para o oxigênio, a valência é II e o estado de oxidação é (-2). Para nitrogênio, as valências são I, II, III, IV, V e os estados de oxidação são (-3), (+1), (+2), (+3), (+4), (+5) , etc. Os estados de oxidação dos elementos mais comumente usados ​​nas equações são mostrados na Tabela 3.

No caso de reações compostas, o princípio de compilação de equações em termos de estados de oxidação é o mesmo de compilação em termos de valências. Por exemplo, vamos dar a equação da reação para a oxidação do cloro com oxigênio, na qual o cloro forma um composto com um estado de oxidação de +7. Vamos escrever a equação proposta:

Cl 2 + O 2 → ClO

Colocamos os estados de oxidação dos átomos correspondentes sobre o composto ClO proposto:

Como nos casos anteriores, estabelecemos que o fórmula composta terá a forma:

7 -2
Cl 2 O 7

A equação da reação terá a seguinte forma:

Cl 2 + O 2 → Cl 2 O 7

Equalizando para o oxigênio, encontrando o menor múltiplo entre dois e sete, igual a "14", finalmente estabelecemos a igualdade:

2Cl 2 + 7O 2 \u003d 2Cl 2 O 7 (24)

Um método ligeiramente diferente deve ser usado com estados de oxidação ao compilar reações de troca, neutralização e substituição. Em alguns casos, é difícil descobrir: quais compostos são formados durante a interação de substâncias complexas?

Como você sabe o que acontece em uma reação?

De fato, como você sabe: que produtos de reação podem surgir no curso de uma reação específica? Por exemplo, o que é formado quando o nitrato de bário e o sulfato de potássio reagem?

Ba (NO 3) 2 + K 2 SO 4 →?

Talvez VAC 2 (NO 3) 2 + SO 4? Ou Ba + NO 3 SO 4 + K 2? Ou alguma outra coisa? Claro, durante esta reação, os compostos são formados: BaSO 4 e KNO 3. E como isso é conhecido? E como escrever fórmulas de substâncias? Vamos começar com o que é mais frequentemente esquecido: o próprio conceito de "reação de troca". Isso significa que nessas reações, as substâncias mudam umas com as outras em partes constituintes. Uma vez que as reações de troca são realizadas principalmente entre bases, ácidos ou sais, as partes com as quais elas vão mudar são cátions metálicos (Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Cr 3+), íons H + ou OH -, aniões - resíduos ácidos, (Cl -, NO 3 2-, SO 3 2-, SO 4 2-, CO 3 2-, PO 4 3-). Em geral, a reação de troca pode ser dada na seguinte notação:

Kt1An1 + Kt2An1 = Kt1An2 + Kt2An1 (25)

Onde Kt1 e Kt2 são os cátions metálicos (1) e (2), e An1 e An2 são os ânions (1) e (2) correspondentes a eles. Neste caso, deve-se levar em conta que nos compostos antes e depois da reação, os cátions são sempre estabelecidos em primeiro lugar e os ânions em segundo. Portanto, se reagir Cloreto de Potássio e nitrato de prata, ambos em solução

KCl + AgNO 3 →

então, no processo, as substâncias KNO 3 e AgCl são formadas e a equação correspondente assumirá a forma:

KCl + AgNO 3 \u003d KNO 3 + AgCl (26)

Nas reações de neutralização, prótons de ácidos (H +) se combinam com ânions hidroxila (OH -) para formar água (H 2 O):

HCl + KOH \u003d KCl + H 2 O (27)

Os estados de oxidação dos cátions metálicos e as cargas dos ânions dos resíduos ácidos estão indicados na tabela de solubilidade das substâncias (ácidos, sais e bases em água). Os cátions metálicos são mostrados horizontalmente e os ânions de resíduos ácidos são mostrados verticalmente.

Com base nisso, ao compilar a equação da reação de troca, primeiro é necessário estabelecer os estados de oxidação das partículas que recebem neste processo químico em seu lado esquerdo. Por exemplo, você precisa escrever uma equação para a interação entre cloreto de cálcio e carbonato de sódio. Vamos traçar o esquema inicial para esta reação:

CaCl + NaCO 3 →

Ca 2+ Cl - + Na + CO 3 2- →

Tendo realizado a já conhecida ação “cruzar” para “cruzar”, determinamos as fórmulas reais das substâncias iniciais:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 →

Com base no princípio de troca de cátions e ânions (25), estabelecemos as fórmulas preliminares das substâncias formadas durante a reação:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 → CaCO 3 + NaCl

Colocamos as cargas correspondentes sobre seus cátions e ânions:

Ca 2+ CO 3 2- + Na + Cl -

Fórmulas de substâncias estão escritos corretamente, de acordo com as cargas de cátions e ânions. Vamos fazer uma equação completa igualando as partes esquerda e direita dela em termos de sódio e cloro:

CaCl 2 + Na 2 CO 3 \u003d CaCO 3 + 2NaCl (28)

Como outro exemplo, aqui está a equação para a reação de neutralização entre hidróxido de bário e ácido fosfórico:

VaON + NPO 4 →

Colocamos as cargas correspondentes sobre cátions e ânions:

Ba 2+ OH - + H + RO 4 3- →

Vamos definir as fórmulas reais das substâncias iniciais:

Va (OH) 2 + H 3 RO 4 →

Com base no princípio de troca de cátions e ânions (25), estabelecemos as fórmulas preliminares das substâncias formadas durante a reação, levando em consideração que na reação de troca, uma das substâncias deve necessariamente ser a água:

Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 2+ RO 4 3- + H 2 O

Vamos determinar o registro correto da fórmula do sal formado durante a reação:

Ba (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O

Equacione o lado esquerdo da equação para o bário:

3VA (OH) 2 + H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O

Como no lado direito da equação o resíduo de ácido fosfórico é tomado duas vezes, (PO 4) 2, então no lado esquerdo também é necessário dobrar sua quantidade:

3VA (OH) 2 + 2H 3 RO 4 → Ba 3 (RO 4) 2 + H 2 O

Resta igualar o número de átomos de hidrogênio e oxigênio no lado direito da água. Como o número total de átomos de hidrogênio à esquerda é 12, à direita também deve corresponder a doze, portanto, antes da fórmula da água, é necessário coloque um coeficiente"6" (pois já existem 2 átomos de hidrogênio na molécula de água). Para o oxigênio, a igualdade também é observada: à esquerda 14 e à direita 14. Assim, a equação tem a forma correta de escrita:

3Ва (ОН) 2 + 2Н 3 РО 4 → Ва 3 (РО 4) 2 + 6Н 2 O (29)

Possibilidade de reações químicas

O mundo é feito de uma grande variedade de substâncias. O número de variantes de reações químicas entre eles também é incalculável. Mas podemos, tendo escrito esta ou aquela equação no papel, afirmar que uma reação química corresponderá a ela? Há um equívoco de que se o direito organizar probabilidades na equação, então será viável na prática. Por exemplo, se tomarmos solução de ácido sulfúrico e cair nele zinco, então podemos observar o processo de evolução do hidrogênio:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 (30)

Mas se o cobre for colocado na mesma solução, o processo de evolução do gás não será observado. A reação não é viável.

Cu + H 2 SO 4 ≠

Se o ácido sulfúrico concentrado for tomado, ele reagirá com o cobre:

Cu + 2H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O (31)

Na reação (23) entre os gases nitrogênio e hidrogênio, equilíbrio termodinâmico, Essa. quantas moléculas amônia NH 3 é formada por unidade de tempo, o mesmo número deles se decompõe novamente em nitrogênio e hidrogênio. Mudança no equilíbrio químico pode ser alcançado aumentando a pressão e diminuindo a temperatura

N 2 + 3H 2 \u003d 2NH 3

Se você pegar solução de hidróxido de potássio e despeje sobre ele solução de sulfato de sódio, então nenhuma mudança será observada, a reação não será viável:

KOH + Na 2 SO 4 ≠

Solução de cloreto de sódio ao interagir com o bromo, não forma bromo, apesar de esta reação poder ser atribuída a uma reação de substituição:

NaCl + Br2 ≠

Quais são as razões para tais discrepâncias? O fato é que não basta apenas definir corretamente fórmulas compostas, você precisa conhecer as especificidades da interação de metais com ácidos, usar habilmente a tabela de solubilidade de substâncias, conhecer as regras de substituição na série de atividade de metais e halogênios. Este artigo descreve apenas os princípios mais básicos de como organizar os coeficientes nas equações de reação, Como as escreva equações moleculares, Como as determinar a composição de um composto químico.

A química, como ciência, é extremamente diversa e multifacetada. Este artigo reflete apenas uma pequena parte dos processos que ocorrem no mundo real. Tipos, equações termoquímicas, eletrólise, processos de síntese orgânica e muito, muito mais. Mas mais sobre isso em artigos futuros.

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A resolução de problemas escolares em química pode apresentar algumas dificuldades para os alunos, por isso apresentamos vários exemplos de resolução dos principais tipos de problemas em química escolar com uma análise detalhada.

Para resolver problemas de química, você precisa conhecer uma série de fórmulas indicadas na tabela abaixo. Usando corretamente este conjunto simples, você pode resolver quase qualquer problema do curso de química.

Cálculos de Substâncias	Cálculos de compartilhamento	Cálculos de Rendimento do Produto de Reação
ν=m/M, ν=V/VM, ν=N/N A , ν=PV/RT	ω=m h / m sobre, φ \u003d V h / V sobre, χ=ν h / ν sobre	η = m pr. /m teor. , η = V pr. / V teor. , η = ν ex. / ν teor.
ν é a quantidade de substância (mol); ν h - a quantidade de substância privada (mol); ν sobre - a quantidade de substância total (mol); m é a massa (g); m h - quociente de massa (g); m sobre - peso total (g); V - volume (l); VM - volume 1 mol (l); V h - volume privado (l); V aproximadamente - volume total (l); N é o número de partículas (átomos, moléculas, íons); NA - número de Avogadro (o número de partículas em 1 mol de uma substância) NA \u003d 6,02 × 10 23; Q é a quantidade de eletricidade (C); F é a constante de Faraday (F » 96500 C); P - pressão (Pa) (1 atm "10 5 Pa); R é a constante universal do gás R » 8,31 J/(mol×K); T é a temperatura absoluta (K); ω é a fração de massa; φ é a fração de volume; χ é a fração molar; η é o rendimento do produto da reação; m pr., V pr., ν pr. - massa, volume, quantidade de substância prática; m teor.,V teor., ν teor. - massa, volume, quantidade de substância teórica.

Calculando a massa de uma certa quantidade de uma substância

Exercício:

Determine a massa de 5 mols de água (H 2 O).

Solução:

1. Calcule a massa molar de uma substância usando a tabela periódica de D. I. Mendeleev. As massas de todos os átomos são arredondadas para unidades, cloro - até 35,5.
   M(H2O)=2×1+16=18 g/mol
2. Encontre a massa de água usando a fórmula:
   m \u003d ν × M (H 2 O) \u003d 5 mol × 18 g / mol \u003d 90 g
3. Gravar resposta:
   Resposta: A massa de 5 mols de água é 90 g.

Cálculo da fração de massa do soluto

Exercício:

Calcule a fração mássica de sal (NaCl) na solução obtida pela dissolução de 25 g de sal em 475 g de água.

Solução:

1. Escreva a fórmula para encontrar a fração de massa:
   ω (%) \u003d (m in-va / m solução) × 100%
2. Encontre a massa da solução.
   m solução \u003d m (H 2 O) + m (NaCl) \u003d 475 + 25 \u003d 500 g
3. Calcule a fração de massa substituindo os valores na fórmula.
   ω (NaCl) \u003d (m in-va / m solução) × 100% = (25/500)×100%=5%
4. Escreva a resposta.
   Resposta: a fração mássica de NaCl é 5%

Cálculo da massa de uma substância em uma solução por sua fração de massa

Exercício:

Quantos gramas de açúcar e água devem ser tomados para obter 200 g de uma solução a 5%?

Solução:

1. Escreva a fórmula para determinar a fração de massa de um soluto.
   ω=m in-va /m r-ra → m in-va = m r-ra ×ω
2. Calcule a massa do sal.
   m in-va (sal) \u003d 200 × 0,05 \u003d 10 g
3. Determine a massa de água.
   m (H 2 O) \u003d m (solução) - m (sal) \u003d 200 - 10 \u003d 190 g
4. Escreva a resposta.
   Resposta: você precisa tomar 10 g de açúcar e 190 g de água

Determinação do rendimento do produto de reação em% do teoricamente possível

Exercício:

Calcule o rendimento de nitrato de amônio (NH 4 NO 3) em % do teoricamente possível se 380 g de fertilizante foram obtidos passando 85 g de amônia (NH 3) em uma solução de ácido nítrico (HNO 3).

Solução:

1. Escreva a equação de uma reação química e organize os coeficientes
   NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
2. Escreva os dados da condição do problema acima da equação da reação.
   

   m = 85g				m pr. = 380 g
   NH3	+	HNO3	=	NH4NO3

3. Sob as fórmulas de substâncias, calcule a quantidade da substância de acordo com os coeficientes como o produto da quantidade da substância e a massa molar da substância:
   
4. A massa de nitrato de amônio obtida na prática é conhecida (380 g). Para determinar a massa teórica de nitrato de amônio, esboce uma proporção
   85/17=x/380
   
5. Resolva a equação, encontre x.
   x = 400 g de massa teórica de nitrato de amônio
6. Determine o rendimento do produto da reação (%), referindo a massa prática à teórica e multiplique por 100%
   η=m pr. /m teor. =(380/400)×100%=95%
7. Escreva a resposta.
   Resposta: o rendimento de nitrato de amônio foi de 95%.

Cálculo da massa do produto a partir da massa conhecida do reagente contendo uma certa proporção de impurezas

Exercício:

Calcule a massa de óxido de cálcio (CaO) obtida pela queima de 300 g de calcário (CaCO 3) contendo 10% de impurezas.

Solução:

1. Escreva a equação da reação química, coloque os coeficientes.
   CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
2. Calcule a massa de CaCO 3 puro contido no calcário.
   ω (puro) \u003d 100% - 10% \u003d 90% ou 0,9;
   m (CaCO 3) \u003d 300 × 0,9 \u003d 270 g
3. A massa resultante de CaCO 3 é escrita sobre a fórmula CaCO 3 na equação da reação. A massa desejada de CaO é denotada por x.
   

   270g		xr
   CaCO3	=	Cao	+	CO2

4. Sob as fórmulas das substâncias na equação, escreva a quantidade da substância (de acordo com os coeficientes); o produto das quantidades de substâncias por sua massa molar (massa molecular de CaCO 3 \u003d 100 , CaO = 56 ).
   
5. Configure uma proporção.
   270/100=x/56
6. Resolva a equação.
   x = 151,2 g
7. Escreva a resposta.
   Resposta: a massa de óxido de cálcio será 151,2 g

Cálculo da massa do produto da reação, se o rendimento do produto da reação for conhecido

Exercício:

Quantos g de nitrato de amônio (NH 4 NO 3) podem ser obtidos pela reação de 44,8 litros de amônia (n.a.) com ácido nítrico, sabendo-se que o rendimento prático é 80% do teoricamente possível?

Solução:

1. Escreva a equação da reação química, organize os coeficientes.
   NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
2. Escreva essas condições do problema acima da equação da reação. A massa de nitrato de amônio é denotada por x.
   
3. Na equação da reação escreva:
   a) a quantidade de substâncias de acordo com os coeficientes;
   b) o produto do volume molar de amônia pela quantidade de substância; o produto da massa molar de NH 4 NO 3 pela quantidade de substância.
4. Configure uma proporção.
   44,4/22,4=x/80
5. Resolva a equação encontrando x (massa teórica de nitrato de amônio):
   x \u003d 160 g.
6. Encontre a massa prática de NH 4 NO 3 multiplicando a massa teórica pelo rendimento prático (em frações de um)
   m (NH 4 NO 3) \u003d 160 × 0,8 \u003d 128 g
7. Escreva a resposta.
   Resposta: a massa do nitrato de amônio será de 128 g.

Determinar a massa do produto se um dos reagentes for tomado em excesso

Exercício:

14 g de óxido de cálcio (CaO) foram tratados com uma solução contendo 37,8 g de ácido nítrico (HNO 3 ). Calcule a massa do produto da reação.

Solução:

1. Escreva a equação da reação, organize os coeficientes
   CaO + 2HNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O
2. Determine o mol de reagentes usando a fórmula: ν = m/M
   ν(CaO) = 14/56=0,25 mol;
   ν (HNO 3) \u003d 37,8 / 63 \u003d 0,6 mol.
   
3. Acima da equação da reação, escreva as quantidades calculadas da substância. Sob a equação - a quantidade de substância de acordo com coeficientes estequiométricos.
   
4. Determine a substância ingerida em deficiência comparando as razões das quantidades de substâncias ingeridas com os coeficientes estequiométricos.
   0,25/1 < 0,6/2
   Consequentemente, o ácido nítrico é tomado em deficiência. A partir dele, determinaremos a massa do produto.
5. Sob a fórmula do nitrato de cálcio (Ca (NO 3) 2) na equação, coloque:
   a) a quantidade de substância, de acordo com o coeficiente estequiométrico;
   b) o produto da massa molar pela quantidade de substância. Acima da fórmula (Ca (NO 3) 2) - x g.

   0,25 mol		0,6 mol		xr
   CaO	+	2HNO 3	=	Ca(NO 3) 2	+	H2O
   1 mol		2 mol		1 mol
   				m = 1 × 164 g

6. Faça uma proporção
   0,25/1=x/164
7. Determinar x
   x = 41g
8. Escreva a resposta.
   Resposta: a massa de sal (Ca (NO 3) 2) será de 41 g.

Cálculos por equações de reação termoquímica

Exercício:

Quanto calor será liberado quando 200 g de óxido de cobre (II) (CuO) for dissolvido em ácido clorídrico (solução aquosa de HCl), se a equação da reação termoquímica:

CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O + 63,6 kJ

Solução:

1. Escreva os dados da condição do problema acima da equação da reação
   
2. Sob a fórmula do óxido de cobre, escreva sua quantidade (de acordo com o coeficiente); o produto da massa molar e a quantidade da substância. Coloque x acima da quantidade de calor na equação da reação.
   

   200g
   CuO	+	2HCl	=	CuCl 2	+	H2O	+	63,6 kJ
   1 mol
   m = 1 × 80 g

3. Configure uma proporção.
   200/80=x/63,6
4. Calcule x.
   x = 159 kJ
5. Escreva a resposta.
   Resposta: quando 200 g de CuO são dissolvidos em ácido clorídrico, 159 kJ de calor serão liberados.

Elaboração de uma equação termoquímica

Exercício:

Ao queimar 6 g de magnésio, 152 kJ de calor são liberados. Escreva uma equação termoquímica para a formação do óxido de magnésio.

Solução:

1. Escreva uma equação para uma reação química mostrando a liberação de calor. Organize os coeficientes.
   2Mg + O 2 \u003d 2MgO + Q
2. 
   

   6g						152
   2 mg	+	O2	=	2MgO	+	Q

3. Sob as fórmulas das substâncias escreva:
   a) a quantidade de substância (de acordo com os coeficientes);
   b) o produto da massa molar pela quantidade de substância. Coloque x sob o calor da reação.
   
4. Configure uma proporção.
   6/(2×24)=152/x
5. Calcule x (quantidade de calor, de acordo com a equação)
   x=1216 kJ
6. Escreva a equação termoquímica na resposta.
   Resposta: 2Mg + O 2 = 2MgO + 1216 kJ

Cálculo de volumes de gás de acordo com equações químicas

Exercício:

Quando a amônia (NH3) é oxidada com oxigênio na presença de um catalisador, formam-se óxido nítrico (II) e água. Que volume de oxigênio reagirá com 20 litros de amônia?

Solução:

1. Escreva a equação da reação e organize os coeficientes.
   4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O
2. Escreva os dados da condição do problema acima da equação da reação.
   

   20 litros		x
   4NH3	+	5O2	=	4NÃO	+	6H2O

3. Sob a equação da reação, anote as quantidades de substâncias de acordo com os coeficientes.
   
4. Configure uma proporção.
   20/4=x/5
5. Encontre x.
   x= 25l
6. Escreva a resposta.
   Resposta: 25 litros de oxigênio.

Determinação do volume de um produto gasoso a partir de uma massa conhecida de um reagente contendo impurezas

Exercício:

Que volume (n.c.) de dióxido de carbono (CO 2 ) será liberado quando 50 g de mármore (CaCO 3 ) contendo 10% de impurezas em ácido clorídrico forem dissolvidos?

Solução:

1. Escreva a equação de uma reação química, organize os coeficientes.
   CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2
2. Calcule a quantidade de CaCO 3 puro contida em 50 g de mármore.
   ω (CaCO 3) \u003d 100% - 10% \u003d 90%
   Para converter em frações de um, divida por 100%.
   w (CaCO 3) \u003d 90% / 100% \u003d 0,9
   m (CaCO 3) \u003d m (mármore) × w (CaCO 3) \u003d 50 × 0,9 \u003d 45 g
3. Escreva o valor resultante sobre o carbonato de cálcio na equação da reação. Acima do CO 2 coloque x l.
   

   45g								x
   CaCO3	+	2HCl	=	CaCl2	+	H2O	+	CO2

4. Sob as fórmulas das substâncias escreva:
   a) a quantidade de substância, de acordo com os coeficientes;
   b) o produto da massa molar pela quantidade de substância, se estivermos falando da massa da substância, e o produto do volume molar pela quantidade da substância, se estivermos falando do volume da substância.

   Cálculo da composição da mistura de acordo com a equação da reação química

   Exercício:

   A combustão completa de uma mistura de metano e monóxido de carbono (II) exigia o mesmo volume de oxigênio. Determinar a composição mistura de gás em frações de volume.

   Solução:

   1. Anote as equações de reação, organize os coeficientes.
      CO + 1/2O 2 = CO 2
      CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
   2. Designe a quantidade de monóxido de carbono (CO) como x, e a quantidade de metano como y
      

   45g								x
   CaCO3	+	2HCl	=

   X
   ASSIM	+	1/2O 2	=	CO2
   no
   CH 4	+	2O 2	=	CO2	+	2H2O

5. Determine a quantidade de oxigênio que será consumida para a combustão x mols de CO e y mols de CH 4.
   

   X		0,5x
   ASSIM	+	1/2O 2	=	CO2
   no		2 anos
   CH 4	+	2O 2	=	CO2	+	2H2O

6. Faça uma conclusão sobre a proporção da quantidade de substância de oxigênio e mistura de gás.
   A igualdade dos volumes de gases indica a igualdade das quantidades de matéria.
7. Escreva uma equação.
   x + y = 0,5x + 2y
8. Simplifique a equação.
   0,5 x = y
9. Pegue a quantidade de CO para 1 mol e determine a quantidade necessária de CH 4.
   Se x=1 então y=0,5
10. Encontre a quantidade total da substância.
    x + y = 1 + 0,5 = 1,5
11. Determine a fração volumétrica de monóxido de carbono (CO) e metano na mistura.
    φ(CO) \u003d 1 / 1,5 \u003d 2/3
    φ (CH 4) \u003d 0,5 / 1,5 \u003d 1/3
12. Escreva a resposta.
    Resposta: a fração de volume de CO é 2/3, e CH 4 é 1/3.

Material de referência:

tabela periódica

Tabela de solubilidade

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