Задачи по химии с решением: Как решать задачи по химии, готовые решения

Решение задач по химии, подготовка к ЕГЭ по химии

В этой статье мы коснемся нескольких краеугольных понятий в химии, без которых совершенно невозможно решение задач. Старайтесь понять смысл физических величин, чтобы усвоить эту тему.

Я постараюсь приводить как можно больше примеров по ходу этой статьи, в ходе изучения вы увидите множество примеров по данной теме.

Относительная атомная масса – A

_r

Представляет собой массу атома, выраженную в атомных единицах массы. Относительные атомные массы указаны в периодической таблице Д.И. Менделеева. Так, один атом водорода имеет атомную массу = 1, кислород = 16, кальций = 40.

Относительная молекулярная масса – M

_r

Относительная молекулярная масса складывается из суммы относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав вещества. В качестве примера найдем относительные молекулярные массы кислорода, воды, перманганата калия и медного купороса:

M_r (O₂) = (2 × A

r(O)) = 2 × 16 = 32

M_r (H₂O) = (2 × A_r(H)) + A_r(O) = (2 × 1) + 16 = 18

M_r (KMnO₄) = A_r(K) + A_r(Mn) + (4 × A_r(O)) = 39 + 55 + (4 * 16) = 158

M_r (CuSO₄*5H₂O) = A_r(Cu) + A_r(S) + (4 × A_r(O)) + (5 × ((A_r(H) × 2) + A_r(O))) = 64 + 32 + (4 × 16) + (5 × ((1 × 2) + 16)) = 160 + 5 * 18 = 250

Моль и число Авогадро

Моль – единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа

12C, т. е. 6 × 10²³.

Число Авогадро (постоянная Авогадро, N_A) – число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.

Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль – международная единица количества вещества, которая показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества. Один моль любого вещества содержит 6.02 × 10²³ атомов/молекул/ионов – вот самое важное, что сейчас нужно понять.

Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии обозначается N, ν (по греч. читается “ню”).

Рассчитаем по формуле: ν = N/N_A количество вещества 3.01 × 10²³ молекул воды и 12.04 × 10²³ атомов углерода.

Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.

Молярная масса – M

Молярная масса – масса одного моля вещества, выражается в “г/моль” (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее относительной молекулярной массой.

Рассчитаем молярные массы CaCO₃, HCl и N₂

M (CaCO₃) = A_r(Ca) + A_r(C) + (3 × A_r(O)) = 40 + 12 + (3 × 16) = 100 г/моль

M (HCl) = A_r(H) + A_r(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 г/моль

M (N₂) = A_r(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль

Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали молярные массы – массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.

Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 10²³ молекул), молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 10²³ молекул N₂ весят 28 грамм, а такое же количество молекул HCl – 36.5 грамм.

Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково – 6.02 × 10

23, в их состав входят разные атомы, поэтому и массы получаются разные.

Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции. Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N₂, 50 грамм CaCO₃, 109.5 грамм HCl. Их молярные массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.

ν (CaCO₃) = m(CaCO₃) : M(CaCO₃) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль

ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль

Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.

Предположим нам дали 15.05 × 10²³ молекул азота, 3.01 × 10²³ молекул CaCO₃ и 18.06 × 10²³ молекул HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать моль и число Авогадро.

Теперь вы всесторонне посвящены в тему. Надеюсь, что вы поняли, как связаны молярная масса, число Авогадро и количество вещества. Практика – лучший учитель. Найдите самостоятельно подобные значения для оставшихся CaCO

3 и HCl.

Молярный объем

Молярный объем – объем, занимаемый одним молем вещества. Примерно одинаков для всех газов при стандартной температуре и давлении составляет 22.4 л/моль. Он обозначается как – V_M.

Подключим к нашей системе еще одно понятие. Предлагаю найти количество вещества, количество молекул и массу газа объемом 33.6 литра. Поскольку показательно молярного объема при н.у. – константа (22.4 л/моль), то совершенно неважно, какой газ мы возьмем: хлор, азот или сероводород.

Запомните, что 1 моль любого газа занимает объем 22.4 литра. Итак, приступим к решению задачи. Поскольку какой-то газ все же надо выбрать, выберем хлор – Cl₂.

Моль (количество вещества) – самое гибкое из всех понятий в химии. Количество вещества позволяет вам перейти и к числу Авогадро, и к массе, и к объему. Если вы усвоили это, то главная задача данной статьи – выполнена 🙂

Относительная плотность и газы – D

Относительной плотностью газа называют отношение молярных масс (плотностей) двух газов.

Она показывает, во сколько раз одно вещество легче/тяжелее другого. D = M (1 вещества) / M (2 вещества).

В задачах бывает дано неизвестное вещество, однако известна его плотность по водороду, азоту, кислороду или воздуху. Для того чтобы найти молярную массу вещества, следует умножить значение плотности на молярную массу газа, по которому дана плотность.

Запомните, что молярная масса воздуха = 29 г/моль. Лучше объяснить, что такое плотность и с чем ее едят на примере. Нам нужно найти молярную массу неизвестного вещества, плотность которого по воздуху 2.5

Предлагаю самостоятельно решить следующую задачку (ниже вы найдете решение): “Плотность неизвестного вещества по кислороду 3.5, найдите молярную массу неизвестного вещества”

Относительная плотность и водный раствор – ρ

Пишу об этом из-за исключительной важности в решении сложных задач, высокого уровня, где особенно часто упоминается плотность. Обозначается греческой буквой ρ.

Плотность является отражением зависимости массы от вещества, равна отношению массы вещества к единице его объема. Единицы измерения плотности: г/мл, г/см

3, кг/м³ и т.д.

Для примера решим задачку. Объем серной кислоты составляет 200 мл, плотность 1.34 г/мл. Найдите массу раствора. Чтобы не запутаться в единицах измерения поступайте с ними как с самыми обычными числами: сокращайте при делении и умножении – так вы точно не запутаетесь.

Иногда перед вами может стоять обратная задача, когда известна масса раствора, плотность и вы должны найти объем. Опять-таки, если вы будете следовать моему правилу и относится к обозначенным условным единицам “как к числам”, то не запутаетесь.

В ходе ваших действий “грамм” и “грамм” должны сократиться, а значит, в таком случае мы будем делить массу на плотность. В противном случае вы бы получили граммы в квадрате 🙂

К примеру, даны масса раствора HCl – 150 грамм и плотность 1. 76 г/мл. Нужно найти объем раствора.

Массовая доля – ω

Массовой долей называют отношение массы растворенного вещества к массе раствора. Важно заметить, что в понятие раствора входит как растворитель, так и само растворенное вещество.

Массовая доля вычисляется по формуле ω (вещества) = m (вещества) / m (раствора). Полученное число будет показывать массовую долю в долях от единицы, если хотите получить в процентах – его нужно умножить на 100%. Продемонстрирую это на примере.

Решим несколько иную задачу и найдем массу чистой уксусной кислоты в широко известной уксусной эссенции.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Как решать задачи по химии

Отдельное место среди наук занимает химия. Знания ее теории и умение решать задачи может пригодиться не только во время обучения, но и в обычной жизни.

Чтобы научиться решать задачи по химии, в первую очередь важен настрой. Вероятность провала будет выше, если вы изначально будете думать что это очень нудно, сложно и подвластно только высшим умам.

Обязательным условием также является знание теории. Очень важно понимать суть процессов, и понимать, откуда берутся те или иные величины. Без этого научиться решать задачи очень сложно, практически невозможно.

Также, при решении любой задачи, не только по химии, крайне важна внимательность. Многие ошибки допускаются именно поэтому. Не приведенные к одной единице измерения величины, неправильно подставленные табличные данные, не расставлены коэффициенты в уравнении, упущен какой-то важный момент из условия и т. д. – типичные ошибки, допущенные по невнимательности.

Последовательность действий при решении задач

Решение задач по химии проходит по определенному алгоритму.

Первый шаг – это внимательно прочитать условие задачи, при необходимости несколько раз, чтобы точно его понять. Выписать короткое условие, обозначить известные и искомые величины.

Далее нужно определить, к какому разделу и теме относится задача, и записать уравнение, по которому происходит та или иная химическая реакция. В нем нужно расставить коэффициенты и обозначить известные по условию величины.

Следующее, что нужно сделать – определить, как можно найти искомую величину. Это можно сделать, просто подставив известные данные в уравнение, или решение будет проходить в несколько этапов. Для некоторых задач необходимо подставить данные из таблицы Менделеева или воспользоваться другими данными, например, о плотности веществ.

Проверьте, чтобы каждая величина была переведена в нужную единицу измерения, чтобы вычисленный результат был правильным и решайте задачу.

Оцените полученный результат, насколько он соответствует условию задачи.

Что делать, если решить не получилось

Попробуйте сделать перерыв и вернуться к решению задачи немного позже. Возможно, вы просто устали и допустили какую-то ошибку.

Перечитайте теоретический материал по данной теме. Может быть, вы были невнимательны и упустили важный момент, который учитывается при решении задач.

Посмотрите примеры решения подобных задач и постарайтесь вникнуть в них. Сейчас как в учебниках, так и в разных интернет источниках можно найти подробное разъяснение решения. Посмотрите, что было дано по условию, откуда в решении взялась та или иная величина. Попробуйте решить свою задачу по примеру.

Если с решением так и не получилось, обратитесь за помощью к товарищу, который разбирается лучше или к преподавателю.

Также, можно заказать решение задач на заказ https://vsesdal.com/promo/reshenie_zadach_na_zakaz, сдать правильно решенную свою работу и посмотреть, по какому алгоритму были решены ваши задачи.

Learn Chemistry: Solutions Practice Problems

Solutions Practice Questions

1. Раствор готовится путем смешивания 1,0 г бензола (C ₆ H ₆ ) в 100 г воды для создания раствора общим объемом 100 мл. Вычислить молярность, массу процент, мольная доля и моляльность бензола в растворе.
2. Какой ион, по вашему мнению, будет более гидратирован?
   1. К ⁺ , Са ²⁺
   2. На ⁺ , К ⁺
   3. Cu ²⁺ , Cu ⁺
3. При условии, что парциальное давление CO ₂ в воздухе над озером на уровне моря равно 4,0 x 10 ^-4 атм, какова равновесная концентрация СО ₂ в озере при 25 ^o С? (постоянная закона Генри равна 32 л ^. атм/моль)
4. Коктейль готовили путем смешивания 20,0 г этанола и 150 г воды при температуре 25°С. 0012 o C. Чистый вода имеет давление пара 23,76 торр. Каким будет новое давление пара?
5. 10 г соли (NaCl) добавляют к 100 мл воды. Какие новые заморозки и точки кипения? (K _b = 0,51 ^o C кг/моль, K _f = 0,1,86 ^o C кг/моль)
6. Рассчитайте давление, необходимое для предотвращения осмоса при добавлении 10,0 г CaCl ₂ на 100 мл воды?

---

Ответы

1.

молярность

(1,0 г бензола) / (78 г/моль) = 0,0128 моль бензола

(0,128 моль0 / (0,100 л) = 1,28 моль/литр

Массовые проценты

общая масса = 1,0 г бензола + 100 г воды = 101 г

1,0 г бензола / (общая масса)

1,0 г бензола / 101 г * 100 = 0,99 процента бензола

мольная доля

(1,0 г бензола) / (78 г/моль) = 0,0128 моль бензола

(100 г воды) / (16 г/моль) = 6,25 моль воды

(0,0128 моль бензола) / (0,0128 моль бензола + 6,25 моль воды) = 0,20 % бензола

моляльность

(1,0 г бензола) / (78 г/моль) = 0,0128 моль бензола

(0,0128 моль бензола) / (0,1 кг воды) = 1,28 моль/кг

2.

1. Ca ²⁺ должен быть более гидратирован, т.к. усилие из-за наценки D H ₃ читать далее отрицательный. D H ₁ и D H ₂ будут похожи, потому что это ионы одинакового размера.
2. Na ⁺ должен быть более сильно гидратирован, потому что это меньший ион, который будет уменьшение D H ₁ и Д Н _2.
3. Cu ²⁺ должен быть более сильно гидратирован по тем же причинам, что и в части а.

3.

P _CO2 = k _CO2 C _CO2

C _CO2 = P _CO2 / k _CO2

C _CO2 = 4,0 E ^-4 атм / 32 л атм/моль

C _CO2 = 1,2 E ^-5 моль/л

4.

P = c _{растворитель} P ^o

20 г этанола / 46 г/моль = 0,44 моль этанола

150 г воды / 16 г. моль = 9,4 моль воды

c _{растворитель} = 9,4 моль воды / (9,4 моль воды + 0,44 моль этанола)

c _{растворитель} = 0,96

P = 0,96 * 23,76 мм рт.ст. = 23 мм рт.ст.

5.

m _{растворенное вещество} = моль NaCl/кг воды

m _{растворенное вещество} = (10 г / 58,5 г/моль) / 0,10 кг воды

m _{растворенное вещество} = 1,7 моль/кг

T _b = T ^o _b + K _b m _{растворенное вещество}

Т _б = 100 + 0,51* 1,7 * 2

Т _б = 102 ^о С

Т _f = Т ^или _f – K _b m _{растворенное вещество}

T _f = 0 1,86* 1,7 * 2

T _f = -6,3 ^o C

Обратите внимание, что i в данном случае равно 2

6.

1,0 г CaCl ₂ / 111,0 г/моль = 0,00900 моль CaCl ₂

0,00900 моль CaCl ₂ / 0,100 л = 0,0900 М CaCl ₂

р = и МРТ

р = 3*.0900*.08206 * 298

p = 6,60 атм

Проблемы титрования

Молярности кислот и оснований растворы часто используются для преобразования туда и обратно между молями растворенных веществ и объемы их растворов, но каковы были молярности этих растворов определенный? Эта веб-страница описывает процедуру, называемую титрованием, которую можно используется для нахождения молярности раствора кислоты или основания.

При титровании один раствор (раствор 1) добавляют к другому раствору (раствору 2) до тех пор, пока химическое реакция между компонентами в растворах протекала до конца. Решение 1 называется титрантом, и мы говорим, что он используется для титрования раствора 2. завершение реакция обычно проявляется изменением цвета, вызванным вещество, называемое индикатором.

Типичное титрование протекает в следующим образом. Определенный объем раствора для титрования (раствор 2) переливают в колбу Эрленмейера (рис. 1). Например, 25,00 мл раствор азотной кислоты неизвестной концентрации может быть добавлен к 250 мл Колба Эрленмейера.

Раствор вещества, реагирует с растворенным веществом в растворе 2, добавляют в бюретку. (Бюретка – это лабораторный прибор, используемый для добавления измеренных объемов растворов к другим контейнеры.) Этот раствор в бюретке, который имеет известную концентрацию, является титрант. Бюретка устанавливается над колбой Эрленмейера, так что титрант можно добавляют контролируемым образом в раствор для титрования (рис. 1). Для например, 0,115 М раствор NaOH можно добавить в бюретку, установленную над колбу Эрленмейера с раствором азотной кислоты.

Рис. 1    Настройка для типичного титрования      In типичное титрование, титрант в бюретке добавляют к раствору в колбу Эрленмейера до тех пор, пока индикатор не изменит цвет, показывая, что реакция идет. полный.

 

Индикатор добавлен в раствор титруют. Индикатор – это вещество, которое меняет цвет при реакция завершена. В нашем примере фенолфталеин, который обычно используемый кислотно-щелочной индикатор, добавляют к раствору азотной кислоты в Колба Эрленмейера. Фенолфталеин имеет две химические формы. В кислых условиях, он находится в кислой форме, которая бесцветна. В основных условиях H ⁺ ион удаляется из каждой молекулы фенолфталеина, превращая ее в свое основание форма, которая красного цвета.

Титрант медленно добавляют в раствор титруют до тех пор, пока индикатор не изменит окраску, показывая, что реакция завершена. Этот этап процедуры называется конечной точкой. В нашем например, раствор NaOH медленно добавляют из бюретки до тех пор, пока смесь в колба Эрленмейера меняет цвет с бесцветного на красный. Ионы OH ⁻ в раствор NaOH реагирует с H ₃ О ⁺ ионов в растворе HNO ₃ .

H ₃ O ⁺ (водн.) + OH ⁻ (водн.)  → Н ₂ О(л)

Пока в растворе избыток ионов H ₃ O ⁺ , раствор остается кислым, фенолфталеин остается в основном в кислой форме, раствор бесцветный. Когда достаточно NaOH раствор добавляется для реакции со всеми H ₃ O ⁺ ионов, реакция полный. При добавлении небольшого количества дополнительного раствора NaOH, например, одной капли, в растворе будет избыток гидроксид-ионов ОН ^– . Эти реагируют с молекулами фенолфталеина, переводя их из кислой формы в базовая форма. Поскольку базовая форма красная, раствор становится красным, говоря нам что реакция завершена (или чуть более чем завершена).

Измеряется объем добавленного из бюретки титранта. Для В нашем примере предположим, что было добавлено 18,3 мл 0,115 М NaOH. Следующая установка показывает, как молярность раствора азотной кислоты может быть рассчитывается по этим данным.

Первый шаг единица Анализ мыслительного процесса заключается в четком определении единиц, которые вы хотите. Молярность описывает количество молей растворенного вещества на литр раствора, поэтому мы начните с помещения молей HNO ₃ на 1 л раствора HNO ₃ .

Поскольку молярность представляет собой отношение две единицы, мы начинаем наш расчет с соотношения двух единиц. Зная, что мы нужен объем раствора HNO ₃ на дне, когда мы закончим, мы помещаем 25,00 мл HNO ₃ раствор внизу в начале. Помещаем 18,3 мл Раствор NaOH в верхней части нашего отношения, что дает нам соотношение двух единиц в целом. что мы хотим.

Переводим миллилитры HNO ₃ раствор в литрах HNO ₃ раствор, используя соотношение между миллилитры и литры. Последние два коэффициента преобразования перевести из количества одного вещества в химической реакции (мл раствора NaOH) к количеству другого вещества в реакции (моль HNO ₃ ). Таким образом, это представляет собой проблему стехиометрии уравнения, которая по своей сути требует преобразования молей NaOH к молям HNO ₃ с использованием молярного соотношения для реакции между ними.

NaOH (водн.) + HNO ₃ (водн.)  → NaNO ₃ (водн.) + Н ₂ О(л)

Чтобы использовать молярное соотношение для преобразования молей NaOH в моли HNO ₃ , нужно перевести из объема NaOH раствора в моли NaOH с использованием молярности в качестве коэффициента пересчета.

 

Образец листа исследования: кислотно-щелочной Проблемы с титрованием

Предупреждение – Вам дан объем раствора кислоты или основание (титрант – раствор 1), необходимое для полной реакции с данным объем титруемого раствора (раствор 2). Вам также предоставляется молярность титранта (раствор 1). Вас просят рассчитать молярность раствора 2.  

Общие Процедура

 

Первый коэффициент пересчета используется только тогда, когда вам не дано литров раствора 2.