Задачи по химии

Решение задач по химии

На практике мы иногда сталкиваемся с задачами, связанными с определением количественной оценкой веществ, вступающих в химические реакции, оценкой количества получаемых в этой реакции продуктов, интересующих нас веществ. Хозяйкам наверняка часто приходится определять процентное содержание того или иного вещества в растворе и сколько того или другого вещества при этом надо взять. Как правильно рассчитать количество вещества, которое бы нейтрализовало или обезвредило другое вещество? Сколько газа выделится, если к раствору лимонной кислоты добавить соду? Как приготовить, например, 5%-й раствор марганцовки, а также много других задач, встречаемых в бытовой практике.

Цель статьи Решение задач по химии - показать, как можно легко решать подобные задачи, не прибегая к сложным химическим расчётам, а применяя лишь общие знания из курса математики и немного общих знаний из химии.

Что нужно знать для решения задач по химии

Кстати, что Вам необходимо знать для решения простых задач по химии:
M - молярная масса (молекулярная масса вещества) - эту величину для простых веществ берут из таблицы Менделеева (число, записанное в правом нижнем углу каждого элемента, например, у углерода M(C)=12,01115 г/моль, при этом дробную часть обычно отбрасывают). Если это газ (например, водород), то M(H2) =1 x 2 =2 г/моль), и так для всех элементов - газов.
В основном мы имеем дело со сложными веществами, молярная масса которых равна сумме молярных масс входящих в него простых элементов, например, углекислый газ (CO2): M(CO2) = 12+16x2 = 44 г/моль.
W - концентрация вещества - это сколько вещества по массе содержится в 100 г раствора, например 5% раствор содержит 5 г сухого вещества и 95 г растворителя.

Ну что ж, рассмотрим наиболее широко распространённую задачку о том, как определить процентное содержание вещества в растворе и сколько нужно взять при этом вещества и самого раствора.

Задача по химии 1

Имеется 200 мл 25% раствора уксусной кислоты (CH3 -COOH). Сколько нужно взять воды, чтобы из этого раствора приготовить раствор 5% уксусной кислоты?

Решение:

раствора) = (М растворенного вещества) + (М растворителя)

1) По формуле W1 = (M вещества) / (М раствора) определим массу растворенного вещества:
(M вещества) = W1 x (М раствора), т.е. 0,25 x 200 = 50 г.

2) Чтобы получить раствор меньшей концентрации, нужно его разбавить водой, при этом масса растворенного в нём вещества не изменется. Поэтому запишем такую же формулу для нового раствора:
W2 = (M вещества) / ( М растворенного вещества + М растворителя ). Подставив числа, получим:
0,05 = 50 / (М растворителя + 50), откуда находим, что М растворителя = 950 г.

3) Итак, масса нового раствора будет равна (М растворенного вещества) + (М растворителя) = 50 + 950 = 1000 г (1л). Зная массу имевшегося раствора (200 г) и массу нового раствора (1000 г) определяем, что выду нужно добавить 800 г. Ответ: 800 г.

Иногда требуется решить обратную задачу:

Имеется рсствор 250 г с концентрацией 5%. Требуется определить, сколько необходимо взять растворимого вещества, чтобы повысить концентрацию раствора до 25%?
Решение:

1) Воспользуемся формулой W1 = (M вещества) / (М раствора) и определим массу рстворимого вещества в имеющемся 5% растворе и массу воды в этом растворе:
(M вещества) = 0,05 x 250 = 12,5 г., значит масса (М растворителя) = (М раствора) - (M вещества) = 250 - 12,5 = 237,5 г.

2) Запишем формулу для нового раствора:
W2 = (M нового вещества) / ( М нового вещества + М растворителя ). Подставив числа, получим:
0,25 = (M нового вещества) / ( М нового вещества + 237,5 ), откуда М нового вещества = 79,16 г.

3) Итак, в ранее имевшемся 5% рстворе содержалось 12,5 г растворенного вещества, а в новом растворе его содержится 79,16 г., значит для получения нового раствора нужно добавить 79,16- 12,5 г = 66,66 г вещества. Ответ: 66,66 г.

Решаем, считаем и проверяемся!

Масса / объем начального раствора, г(мл)

Укажите % имеющегося раствора

Укажите % получаемого раствора

Смотреть ответ:
Удалить
Задача по химии 2

Задача на определение количества продуктов реакции или реагентов.
Допустим такое условие. Нам нужно обезвредить кислую среду. Вы случайно разлили 200 мл соляной кислоты (HCl), а под руками оказалась стиральная сода (Na2CO3) (или второе её название - кальцинированная сода). Так вот: сколько нужно взять стиральной соды, чтобы обезвредить 200 мл соляной кислоты!?

Решение:

Запишем уравнение химической реакции соляной кислоты со стиральной содой:

2HCl + Na2CO3 => 2NaCl + H2O + CO2.

Из начального курса химии мы знаем, что при реакции кислоты с солью образуется другая кислота (более слабая) и другая соль. В нашем случае образуется угольная кислота, которая сразу же распадается на воду и углекислый газ, и раствор поваренной соли. Теперь по таблице Менделеева нужно определить молекулярные массы веществ соляной кислоты (2 х HCl) и стиральной соды (Na2CO3). Молекулярная масса с ложного вещества считается как сумма масс входящих в него веществ с учётом количества атомов в молекуле и числа молекул!
Например молекулярная масса 2-x молекул HCl: Mr (HCl) = 2 x (1+ 35,5)= 73 г/моль;
молекулярная масса 1 молекула Na2CO3: Mr (Na2CO3) = 2 х 23 + 12 + 16 х 3)= 106 г/моль
Теперь осталось составить пропорцию:
73 мл (HCl) вступают в реакцию с 106 г Na2CO3
200 мл (HCl) вступают в реакцию с X г Na2CO3, откуда находим, что X = 200 х 106 / 73 = 290 г.
Так вот, чтобы обезвредить 73 мл разлитой кислоты (концентрированной) нужно её смешать с 290 г стиральной соды. Всё!

Такая химическая задачка может немного усложниться, если учитывать концентрацию кислоты. В этом случае, мы должны посчитать, сколько чистого вещества находится в растворе (как в предыдущей задаче 1), а затем составить пропорцию с найденным количеством соляной кислоты. Но в любом случае если даже кислота будет иметь меньшую концентрацию, то наше решение с избытком удовлетворит решение, так как, в таком случае сода будет взята в избытке!

Задача по химии 3

Нужно рассчитать, сколько % каждого простого вещества находится в сложном веществе - CaSO4 - гипс.

Решение:

Берём таблицу Менделеева и находим общую относительную молекулярную массу CaSO4: (помним, что общая молекулярная сложного вещества равна сумме молекулярных масс входящих в него простых веществ - выбираем из таблицы)
M (CaSO4) = 40 + 32 +16x4 = 136 г/моль
Теперь рассчитываем долю каждого элемента в отдельности:
40:136 =0,29 (29%)
32:136 = 0,24 (24%)
Процентное содержание кислорода находим как оставшуюся часть задачи: (100%-29%-24% = 47%). Вот и всё.

Задача по химии 4

Доводилось ли Вам читать на упаковках продуктов срок годности продуктов! Наверняка! Там стоит дата изготовления и срок хранения при определённой температуре. Но не всегда удаётся хранить продукты при рекомендуемой температуре. Так вот! Можно определить срок хранения продукта, зная условия его рекомендуемого хранения. Итак, задача по химии:
Имеется торт с кремом, срок хранения которого 4 дня при температуре +50C. Вопрос: как долго этот торт можно хранить при температуре +250C?

Решение:

Прежде всего, при решении таких задач (задача по химии на скорость химической реакции) существует правило:
при повышении температуры на каждые 10 0C скорость химической реакции увеличивается в 2...4 раза
откуда следует формула

Vt2 = Vt2*Y (t2-t1) / 10 , где
Vt1 - скорость реакции (рекомендуемая)
Vt2 - скорость реакции при новых условиях

Y - коэффициент равный 2, 3 или 4 (пр решении задач обычно принимается 3)
t1 - температура хранения (рекомендуемая, указанная на упаковке)
t2 - температура хранения при новых условиях

Итак, в нашем случае: t1 = +50C
; t2 = +250C; коэффициент Y = 3
тогда Vt2 / Vt1 = Y(25 - 5) / 10C = 31,5C = 32 = 9 раз.
Итак, если хранить торт при температуре +250C, вместо +50C, то он может храниться по времени в 9 раз меньше, а именно: 4 суток = 96 часов, тогда 96 / 9 = 1,5 часа. Вот так!