ТЕМА: Відносна густина газів. Обчислення в хімії.

Перевірці підлягає вміння обчислювати густину одного газу за іншим.

Густина газу \(\mathrm{X}\) за газом \(\mathrm{Y}\) дорівнює відношенню їхніх молярних мас:

\begin{gather*}\mathit{D_{X/Y}=\dfrac{M(X)}{M(Y)}}\end{gather*}

\(\mathrm{\mathit{M}(O_2)=32\ \text{г/моль}, \mathit{M}(CH_4)=16\ \text{г/моль}}\). Густина кисню за метаном:

\begin{gather*}\mathit{D}_{\mathrm{O_2/CH_4}}=\dfrac{32\ \text{г/моль}}{16\ \text{г/моль}}=2\end{gather*}

Відповідь: 2.

ТЕМА: Об’ємні відношення газів у хімічних реакціях.

Перевірці підлягає вміння обчислювати за хімічними рівняннями об’єми газуватих реактантів і продуктів реакції, визначати об’ємні частки складників суміші газів.

Рівняння реакції:

\begin{gather*}\mathrm{2CO+O_2=2CO_2}.\end{gather*}

За рівнянням реакції:

\begin{gather*} \mathrm{\mathit{n}(O_2)=0{,}5\,\mathit{n}(CO)=1\ \text{л}}, \mathrm{\mathit{n}(CO_2)=\mathit{n}(CO)=2\ \text{л}}. \end{gather*}

Кисень об’ємом \(3\) л не прореагував (надлишок).

Склад суміші після реакції:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(CO_2)+\mathit{V}(O_2)= 2\ \text{л} + 3\ \text{л}=5\ \text{л}}.\end{gather*}

Об’ємна частка кисню в суміші після реакції:

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(O_2 )=\dfrac{\mathit{V}(O_2)}{\mathit{V}(O_2) + \mathit{V}(CO_2)}}, \\[7pt]\mathrm{\varphi(O_2)=\dfrac{3\ \text{л}}{5\ \text{л}}\cdot100\, \%=60\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 60.

ТЕМА: Визначення.

Перевірці підлягає вміння визначати формулу карбонової кислоти за співвідношенням мас реагентів і продуктів.

Формула кислоти \(\mathrm{C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}}O_2}\).

Відносна молекулярна маса кислоти:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(C_\mathit{n}H_{2\mathit{n}}O_2)=12\mathit{n}+2\mathit{n}+32=14\mathit{n}+32}\end{gather*}

Відносна молекулярна маса вуглекислого газу

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}_r(CO_2)=12+2\cdot32=44}\end{gather*}

Унаслідок повного окиснення молекули кислоти утвориься стільки молекул вуглекислого газу, скільки атомів Карбону було в молекулі кислоти. За умовою маса вуглекислого газу, що утворився, удвічі більша за масу кислоти:

\begin{gather*}44\mathit{n}=2(14\mathit{n}+32), \\[7pt]44 \mathit{n}=28\mathit{n}+64, \\[7pt] 16\mathit{n}=64, \\[7pt] \mathit{n}=4.\end{gather*}

Отже, формула кислоти: \(\mathrm{C_4H_8O_2}\).

Сума індексів:

\begin{gather*}4+8+2=14.\end{gather*}

Відповідь: 14.

ТЕМА: Обчислення складу суміші.

Перевірці підлягає вміння виконувати розрахунки за хімічними рівняннями, визначати об’ємну частку складника суміші газів.

Рівняння реакцій:

\begin{gather*}\mathrm{CaS+2HCl\rightarrow CaCl_2+H_2S}, \\[7pt] \mathrm{CaCO_3+2HCl\rightarrow CaCl_2+CO_2+H_2O}.\end{gather*}

Нехай маси компонентів: \(\mathrm{\mathit{m}(CaS)=\mathit{x}, \mathit{m}(CaCO_3)=97-\mathit{x}}\).

Молярні маси:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{M}(CaS)=40\ \text{г/моль}+32\ \text{г/моль}=72\ \text{г/моль}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{M}(CaCO_3)=40\ \text{г/моль}+12\ \text{г/моль}+48\ \text{г/моль}=100\ \text{г/моль}}.\end{gather*}

Кількості речовини:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CaS)=\dfrac{\mathit{x}}{72}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{n}(CaCO_3)=\dfrac{97-\mathit{x}}{100}}.\end{gather*}

Об’єми газів (н. у.):

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)=\dfrac{\mathit{x}}{72}\cdot22{,}4}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{V}(CO_2)=\dfrac{97-\mathit{x}}{100}\cdot22{,}4}.\end{gather*}

Сумарний об’єм:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)+\mathit{V}(CO_2)=28\ \text{л}.}\end{gather*}

Поділімо на \(22{,}4\):

\begin{gather*}\mathrm{\dfrac{\mathit{x}}{72}+\dfrac{97-\mathit{x}}{100}=\dfrac{28}{22{,}4}=1{,}25}.\end{gather*}

Розв’яжімо:

\begin{gather*}\mathrm{\dfrac{\mathit{x}}{72}+\dfrac{97-\mathit{x}}{100}=1{,}25}.\end{gather*}

Приведімо до спільного знаменника:

\begin{gather*}\dfrac{100x+72(97-x)}{7200}=1{,}25, \\[7pt] 100x+6984-72x=1{,}25\cdot7200=9000, \\[7pt] 28x+6984=9000, \\[7pt] 28x=2016, \\[7pt] x=72.\end{gather*}

Отже:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{m}(CaS)=72\ \text{г}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{m}(CaCO_3)=97\ \text{г}-72\ \text{г}=25\ \text{г}}.\end{gather*}

Кількість речовини:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{n}(CaS)=\dfrac{72\ \text{г}}{72\ \text{г/моль}}=1\ \text{моль}, \mathit{n}(CaCO_3)=\dfrac{25\ \text{г}}{100\ \text{г/моль}}=0{,}25\ \text{моль}}.\end{gather*}

Обчислімо об’єми:

\begin{gather*}\mathrm{\mathit{V}(H_2S)=1\ \text{моль}\cdot22{,}4\ \text{л/моль}=22{,}4\ \text{л}}, \\[7pt] \mathrm{\mathit{V}(CO_2)=0{,}25\ \text{моль}\cdot22{,}4\ \text{л/моль}=5{,}6\ \text{л}}.\end{gather*}

Перевірмо: \(22{,}4\ \text{л}+5{,}6\ \text{л}=28\ \text{л}\).

Обчислімо об’ємну частку вуглекислого газу в суміші:

\begin{gather*}\mathrm{\varphi(CO_2)=\dfrac{5{,}6\ \text{л}}{28\ \text{л}}\cdot100\, \%=20\, \%}.\end{gather*}

Відповідь: 20.