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

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 n_A, а реагент В – в кол-ве n_B.

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 (m_{р-та с прим.}). Тогда первым действием в решении будет вычисление массы чистого реагирующего в-ва без каких-либо добавок (m_р-та).

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

m_р-та= ω_р-та·m_{р-та с прим}/100%

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

m_р-та= (100 – ω_прим)·m_{р-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 CaCO₃с 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(CaCO₃техн.)/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) ∙ V_m = 1,35 моль ∙ 22,4 л/моль = 30,24 л
Ответ	получится 125 грамм Al₂S₃.

Смотри также:

Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций

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

Содержание:

Как вы считаете, материал был полезен?