Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси)

Общие положения

Зачастую химические процессы заканчиваются полным расходом одного вступающего в реакцию реагента, в то время как другой реагент расходуется не полностью.

Значит, первое вещество находится в недостатке, а второе с непрореагировавшими остатками – в избыточном количестве. Избыток в-ва не участвует в процессе.

 


Вывод. Количественный выход продукта взаимодействия зависит лишь от кол-ва реагента, бывшего в недостатке.


 

Какое в-во в недостатке определяется сравнением отношений кол-ва реагента к стехиометрическим коэффициентам.

Например, для реакции идущей в соответствии с уравнением aA + bB = cC + dD

Реагент А взят в кол-ве nA, а реагент В – в кол-ве nB.

При сравнении отношений n(A)/a и n(B)/b нужно определить меньшее из них. Оно укажет на вещество, находящееся в недостатке. 

Далее расчёты ведутся как в п.III

Пример 1
Условие 

Определить массу Al2S3, образующегося при нагреве смеси 54 грамм Al и 80 грамм S.

Решение
  • записать реакцию в виде уравнения

    2Al + 3S = Al2S3


  • рассчитать кол-ва в молях Al и S:

    n(Al) = m(Al)/M(Al) = 54/27 = 2 моль;
    n(S) = m(S)/M(S) = 80/32 = 2,5 моль


  • выяснить, какой исходный реагент в недостатке. Для этого разделить число молей на стехиометрические коэффициенты: n(Al)/k(Al) = 2/2= 1 и  n(S)/k(S) =2,5/3 ≈ 0,833

    Сера находится в недостатке, вычисления ведутся по её кол-ву.


  • по уравнению 2Al + 3S = Al2S3 вступившая в реакцию сера и сульфид алюминия взаимосвязаны отношением:

    n(S)/3 = n(Al2S3)/1  здесь 3 и 1 – коэффициенты в уравнении. Тогда кол-во сульфида Al в молях будет:

    n(Al2S3) = n(S)/3 = 2,5/3 ≈ 0,8333 моль

    Масса Al2S3 будет:

    m(Al2S3) = M(Al2S3) ∙ n(Al2S3) = 150 ∙ 0,8333 = 125 г

Ответ

получится 125 грамм Al2S3.

 

Продолжение общих положений

В данном типе расчётов могут встретиться задачи, где по условию в реагенте находятся примеси (mр-та с прим.). Тогда первым действием в решении будет вычисление массы чистого реагирующего в-ва без каких-либо добавок (mр-та).

Если в задаче указывают массу нечистого реагента и его массовую долю ωр-та , то массу чистого в-ва считать по формуле:

mр-та = ωр-та·mр-та с прим /100%

если в задаче указывают массовую долю примеси, то приняв во внимание, что ωр-та + ωприм. = 100%, расчёт ведут по формуле:

mр-та = (100 – ωприм)·mр-та с прим /100%

Пример 2 (с учётом примесей)
Условие 

Определить объём CO2 (при н.у.), образовавшегося под действием избытка HCl на 150 грамм технического CaCO3 с 10% примесей.

Решение
  • записать уравнение:

    CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O


  • найти массовую долю чистого CaCO3:

     ω(CaCO3) = 100% — ω(прим.) = 100% — 10% = 90%.


  • вычислить массу чистого CaCO3

    m(CaCO3) = ω(CaCO3) ∙ m(CaCOтехн.)/100% = 90% ∙ 150 г/100% = 135 г 


  • тогда количество в-ва CaCO3 в молях будет: 

    n(CaCO3) = m(CaCO3)/M(CaCO3) = 135 г / 100 г/моль = 1,35 моль


  • из уравнения видно, что кол-ва веществ CaCO3 и CO2 равны, т.к.коэффициенты у них одинаковые: 

    n(CO2) = n(CaCO3) = 1,35 моль


  • Поскольку 1 моль любого газообразного в-ва занимает объём 22,4 литра, определить объём образовавшегося углекислого газа

    V(CO2) = n(CO2) ∙ Vm = 1,35 моль ∙  22,4 л/моль = 30,24 л

Ответ

получится 125 грамм Al2S3.


 

Смотри также:

14 октября 2020, 12:07

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.