ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
НАЙПРОСТІШІ СТЕХІОМЕТРИЧНІ РОЗРАХУНКИМІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ЗАГАЛЬНОЇ ХІМІЇ
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ПРАКТИЧНИХ РОБІТ З ЗАГАЛЬНОЇ ХІМІЇ Розглянуто: на засіданні кафедри загальної хімії протокол №8 від 27.05.2005
Затверджено: на засіданні навчально-видавничої ради ДонНТУ протокол № 4 від 27.10.2005
УДК 54 (071)
Методичні вказівки до практичних робіт з загальної хімії (для студентів усіх спеціальностей) (Уклад.: Т.М.Волох, Н.М.Максименко, В.В.Приседський, Л.І.Рубльова, С.Г.Шейко; Під ред. В.В.Приседського. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – 183 с.
Включає короткі теоретичні відомості, приклади розв’язання задач, що формують знання і практичні навички студентів.
.
Відповідальний за випуск В.В.Приседський, проф.
Інженеру будь-якого фаху у своїй практичній діяльності постійно доводиться зустрічатися з хімічними речовинами і хімічними процесами. Тому йому необхідно добре знати фізичні і хімічні властивості матеріалів, основи технології їх одержання і переробки, а також шляхи використання в сучасній техніці. Ці знання він набуде при вивченні курсу однієї з основних фундаментальних дисциплін – хімії. Дані «Вказівки...» націлюють студента на осмислене, творче вивчення основних розділів курсу хімії. Хімія являє собою систему знань, у якій можна виділити наступні основні розділи: 1) склад і властивості речовини; 2) основні закономірності перебігу хімічних процесів; 3) розчини; 4) електрохімічні процеси. У такій послідовності і відбувається вивчення курсу хімії. Ці розділи взаємозалежні і тому, щоб більш глибоко зрозуміти те або інше явище природи, треба використовувати комплекс знань по всіх розділах хімії. Окрім викладених методичних вказівок по вивченню теоретичного курсу хімії, у даному посібнику наведені приклади розв¢язання типових задач. «Вказівки...» також дають можливість студенту підготуватися до практичних аудиторних занять. Перевіркою знань матеріалу, готовності до практичних занять є виконання індивідуальних домашніх завдань. Вони містять у собі від чотирьох до восьми завдань по кожній темі. Виконавши індивідуальне завдання, студент набуває готовності до практичного заняття. Варіанти індивідуальних домашніх завдань наведені в таблиці. В з¢вязку з тим, що плани підготовки відрізняються для різних спеціалізацій, рекомендуються наступні аудиторні заняття за фаховими напрямками: - гірнича справа: теми № 1, 3-14; - металургія: теми № 1, 3, 4, 6-15; - інженерна механіка: теми № 1-4, 7-14; - екологія: всі теми; - енергетика: теми № 1, 3, 4, 6-14; - хімічна технологія і інженерія: всі теми; - прилади: теми № 1, 3, 4, 7-14.
ВАРІАНТИ ІНДИВІДУАЛЬНИХ ЗАВДАНЬ
НАЙПРОСТІШІ СТЕХІОМЕТРИЧНІ РОЗРАХУНКИ Мета вивчення теми: робити розрахунки по хімічних формулах і рівняннях, що пов'язані з визначенням: - процентного складу речовини; - кількості продуктів реакції по заданих кількостях вихідних речовин; - кількості вихідних речовин по заданих кількостях продуктів реакції; - кількості речовини, що залишилася в надлишку. Відношення мольних кількостей, мас і об¢ємів речовин, що відповідають рівнянню даної реакції, називають стехіометричними співвідношеннями, а кількісні розрахунки за формулами та рівняннями - стехіометричними розрахунками. В основі всіх кількісних розрахунків лежить закон збереження маси, встановлений М.В.Ломоносовим: маса речовин, що вступають у реакцію, дорівнює масі продуктів реакції. Тому можна знайти невідому масу однієї з взаємодіючих речовин. Приклад 1. Карбонат кальцію розкладається при нагріванні на СаО і CO2. Яка маса природного вапняку, що містить 90 % (мас.) СаСО3 буде потрібна для одержання 7 т негашеного вапна СаО? Розв’язання. Запишемо рівняння реакції розкладу карбонату кальцію: СаСО 3 ® СаО + CO 2. Визначимо кількість речовини СаO, що міститься в 7 т негашеного вапна: n (СаO) = m (СаO)/ М (СаO), де m (СаO) - маса оксиду кальцію (негашеного вапна), г; М (СаO) - молярна маса негашеного вапна, г/моль; М (СаO)= 40+16= 56 г/моль. n (СаО) = 7× 106 ¤ 56= 1,25 ×105 моль. Визначимо кількість речовини карбонату кальцію, необхідну для одержання 1,25·105 моль СаО. З рівняння реакції випливає, що з одного моля СаСО3 утворюється один моль СаО, тобто n (СаСО3) = n (СаО) = 1,25 × 105 моль. Визначимо масу 1,25×105 моль СаСО3: m (СаСО 3) = n (СаСО 3)× М (СаСО 3). Враховуючи, що М (СаСО 3) = 40 + 12 + 3∙16 = 100 г/моль, маємо: m (СаСО3) = 1,25×105×100 = 1,25× 10 7 г = 12,5 т. Така кількість карбонату кальцію буде потрібна для одержання 7 т СаО. Однак, вапняк складається із СаСО3 на 90 %. Обчислимо масу вапняку, що містить 12,5 т СаСО 3: m (СаСО3) = m (вапняку)×w(СаСО3), де w(СаСО3) – масова частка СаСО3 у вапняку в частках одиниці. У такий спосіб: m (вапняку) = m (СаСО 3)/w(СаСО 3), m (вапняку) = 12,5/0,9 = 13,9 т. Оскільки при однаковій температурі й однаковому тиску мольні об'єми будь-яких газів і парів рівні між собою, коефіцієнти в рівняннях реакцій між газоподібними речовинами вказують не тільки на співвідношення між числом реагуючих молекул (молей) і молекул (молей), що утворюються, але і на об'ємні співвідношення вихідних і кінцевих газоподібних продуктів реакції. Об'єми газів, що беруть участь у реакції, пропорційні стехіометричним коефіцієнтам у рівнянні реакції. Приклад 2. Який об'єм кисню необхідний для каталітичного окиснення 200 л аміаку (н.у.), що протікає за рівнянням 4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г) і який сумарний об'єм продуктів реакції? Розв’язання. З рівняння реакції видно, що на окиснення чотирьох мольних об'ємів аміаку потрібно п'ять мольних об'ємів кисню. В зв'язку з тим, що гази знаходяться при однакових умовах, їхні мольні об'єми рівні між собою. Тоді V (NH3): V (O2) = 4:5. Отже: V (O2) = (5/4) ∙ V (NH3). Знаходимо об'єм кисню: V (O2) = (5¤ 4) × 200 = 250 л. З рівняння реакції також видно, що з чотирьох об'ємів NH3 утворюються чотири об'єми NO і шість об'ємів водяної пари, разом 10 об'ємів газоподібних продуктів. V (NH3): V продуктів = 4:10 Звідси легко обчислити сумарний об'єм газоподібних продуктів, що утворюються з 200 л NH3: V продуктів = (10 ¤ 4) ∙ V (NH3) = (10 ¤ 4) ∙ 200 = 500 л. При проведенні розрахунків по рівняннях гетерогенних реакцій доцільно виражати кількості твердих речовин в одиницях маси, а кількості газоподібних – відразу в одиницях об'єму. Тоді по рівнянню реакції встановлюють співвідношення мас і об'ємів. Приклад 3. Який об'єм при 1270С и тиску 121,56 кПа диоксиду сірки отримано при випалі 1 т залізного колчедану, що містить 90 % FeS2? Розв’язання. Складемо рівняння реакції випалу FeS2: 4FeS2 +11O2 = 2Fe2O3 + 8 SO2 Знайдемо масу FeS2, що міститься в 1 т залізного колчедану: m (FeS2) = m (колчедану)×w(FeS2). Враховуючи, що m (колчедану)=1 т, а w(FeS2)= 0,9, маємо: m (FeS2)=1×0,9 =0,9 т. Визначимо кількість речовини, що міститься в 0,9 т FeS2: n (FeS2) = m (FeS2)/ M (FeS2), де M (FeS2) – молярна маса FeS2, що дорівнює 119,9 г/моль. n (FeS2) = 0,9×106/119,9 = 7,51×103 моль. З рівняння реакції випливає, що з 4 моль FeS2 утворюється 8 моль SO2, тобто n (SO2): n (FeS2) = 8: 4 = 2:1 і n (SO2) = 2 n (FeS2) = 2 ×7,51×103 = 1,5×104 моль. Знаходимо об'єм SO2, що утворюється за нормальних умов (V о): V о(SO2) = n (SO2) × V m = 1,5×104 × 22,4 = 3,36×105 л = 336 м3 . Приведемо об'єм диоксиду сірки до заданих умов, скориставшись рівнянням об'єднаного газового закону:
і де усі величини з нижніми індексами “0” відповідають нормальним умовам. Якщо в умові задачі задані кількості двох або більшого числа вихідних речовин, то всі розрахунки проводять по тому з учасників реакції, що знаходиться в недостачі, тому що саме цей реагент цілком вступає в реакцію. Приклад 4. Змішали 7,30 г HCl з 4,00 г NH3. Скільки грамів NH4Cl може утворитися? Знайти масу газу, що залишається після реакції. Розв’язання. Складемо рівняння реакції утворення NH4Cl: NH3 + HCl = NH4Cl Перевіримо, чи в стехіометричному співвідношенні взяті вихідні речовини. Для цього знайдемо кількість речовини n кожного з реагентів: n(HCl) = m(HCl) / M(HCl) = 7,30 / 36,5 = 0,200 моль; n(NH3) = m(NH3) / M(NH3) = 4 / 17 = 0,235 моль. З рівняння реакції випливає, що 1 моль HCl взаємодіє з 1 моль NH3, а кількості молей, задані в умові задачі, відносяться як 0,2: 0,235. Отже, HCl може цілком вступити в реакцію, а NH3 залишиться в надлишку. Значить, всі розрахунки повинні проводитися по HCl. Знайдемо кількість речовини NH4Cl, що утворюється. По рівнянню реакції: n (NH4Cl) = n (HCl) = 0,2 моль.Тоді маса продукту m (NH4Cl) = = n (NH4Cl)× M (NH4Cl) = 0,2×53,5 = 10,7 г. Обчислимо кількість речовини аміаку, що залишилась після реакції D n (NH3): D n (NH3) = n (NH3) - n' (NH3), де n' (NH3)–кількість речовини аміаку, що вступила у реакцію, n' (NH3) = n (HCl) = 0,2 моль, D n (NH3) = 0,235-0,2 = 0,035 моль. Знаходимо масу надлишкової кількості аміаку D m (NH3): D m (NH3) = D n (NH3) × M (NH3) = 0,035×17 = 0,6 г.
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ 1. Яку масу заліза можна одержати з 2 т залізної руди, що містить 94 %(мас.) Fe2O3? Відповідь: 1316 кг. 2. Розчин, що містить 34,0 г AgNO3, змішали з розчином, що містить таку ж масу NaCl. Чи весь нітрат срібла вступить у реакцію? Скільки грамів AgCl утворилося у результаті реакції? Відповідь: 28,7 г. 3. При спалюванні 4,5 г антрациту утворилося 7,95 л CO2, виміряного за нормальних умов. Обчислити масову частку (%) вуглецю в антрациті. Відповідь: 94,7%. 4. Берилієва бронза (сплав міді, олова і берилію), що використовується для виробництва шахтного устаткування, містить 3% берилію. Яку кількість берилію необхідно взяти для одержання 50 т такого сплаву? Відповідь: 1,5 т. 5. При пропусканні над каталізатором суміші, що складається з 10 моль SO2 і 15 моль O2 утворилось 8 моль SO3. Яка кількість речовин SO2 і O2 не вступила в реакцію? Відповідь: 2 моль SO2 і 11 моль О2. 6. Обчисліть процентний склад хроміту заліза Fe(Cr02)2. Відповідь: 25% Fe, 46,43% Cr, 28,57% O. 7. При пропусканні водяної пари над розпеченим вугіллям виходить водяний газ, що складається з рівних об’ємів CO і H2. Який об’єм водяного газу (н.у.) може бути отриманий з 3 кг вугілля? Відповідь: 11,2 м3. 8. З наважки чавунних стружок масою 3,42 г після відповідної обробки одержали 0,0998 г SiO2. Обчислити масову частку (%) кремнію в чавуні. Відповідь: 1,36 %. 9. Бертолетова сіль при нагріванні розкладається з утворенням KCl і O2. Скільки літрів кисню при 0 0С і тиску 101,3 кПа можна одержати з 3 моль KClO3? Відповідь: 100,8 л. 10. Виведіть найпростішу формулу мінералу ільменіту, що має наступний склад: 36,8% заліза, 31,6% титану, 31,6% кисню. Відповідь: FeTiO3. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|