Алгоритмы решения задач по химии.

Редакция №1.

Составленная на основе задач

по органической химии (10-11 кл.),

которые мне прислали для разбора.

1.      Введение:

Грубо говоря, все решение задач сводится к простому алгоритму:

Находим количество вещества, измеряемое в молях, известного (данного по условию) нам соединения -> в соответствии с коэффициентами в уравнении реакции находим количество вещества неизвестных (ного) веществ (а) -> находим то что надо найти по условию: массу, объем, доли, проценты, выход реакции.

1.1.   Почему именно моли?

Количество вещества, иже моли, можно назвать универсальной конвертируемой величиной в химическом пространстве.*

*Исключение являются реакции, проходящие в газовой фазе, т.к. количество вещества будет меняться пропорционально количеству вещества при одних и тех же условиях.

1.2.   Что же означает моль?

Количество вещества – физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе.

1.3.   Как вычислить моль?

ν = m/M, либо

ν = V/Vm, где

ν – количество вещества, моль

m – масса вещества, г

M – молярная масса вещества, г\моль

V – объем вещества, л

Vm – молярный объем, л\моль (молярный объем при нормальных условиях равен 22.4 л/моль)

 

 

2.      Рассмотрение задач.

Стартовая информация, поэтому переходим к разбору некоторых типов задач.

2.1.   Назовем его базовым типом:

Условия: kA+lB->mC+nD (здесь и далее k,l,m,n – коэффициенты, а A,B,C,D – вещества)

Дано: В реакцию вступает Х г (л) вещества А, найти сколько в результате реакции образуется веществ в граммах (литрах).

Алгоритм:

*Комментарий к шагу 3:

Как найти согласно уравнению реакции количество в-ва C и D?

2.2.   Задача обратная базовому типу:

Условия: kA+lB->mC+nD

Дано: В ходе реакции образовалось Х г (л) вещества С, найти сколько в граммах (литрах) веществ вступает в реакцию.

Алгоритм:

2.3.   Задачи на избыток-недостаток:

Условия: kA+lB->mC+nD

Дано: В реакцию вступает Х г (л) вещества А и Y г (л) вещества B, найти сколько в результате реакции образуется веществ в граммах (литрах).

 

 

Алгоритм:

*Комментарий к шагу 3:

Почему расчеты мы ведем по веществу, которого меньше?

Потому что в вещество, которого меньше израсходуется следовательно быстрее и реакция прекратиться. Т.е. вещества, которого больше прореагирует пропорционально количеству вещества, которого меньше, а избыток останется «болтаться» в колбе.

Так же не забываем, что избыток-недостаток рассчитывается с учетом коэффициентов из уравнения реакции.

Пример:

3А+2В->D

По расчетам мы получили, что вещества А у нас 2 моль вступает в реакцию и вещества В у нас в реакцию вступает 2 моль. Что же из них в избытке? Поделим все уравнение реакции на наибольший коэффициент, тогда получим:

А+2/3В->1/3D

Следовательно на 2 моль в-ва А приходиться 2/3*2=1.33 моль вещества В, следовательно вещество В в избытке, а А в недостатке.

2.4.   Задачи на расчет практического выхода реакции:

Условия: kA+lB->mC+nD

Дано: В реакцию вступает Х г (л) вещества А, ходе которой образовалось Х г (л) вещества С, найти практический выход реакции.

Алгоритм:

*Комментарий к шагу 4

Каким символом обозначается выход реакции?

Выход реакции обозначается греческой буквой η (эта), так же как и КПД в физике. Исчисляется как долях, так и в процентах.

2.5.   Задачи с выходом реакции (прямые):

Условия: kA+lB->mC+nD

Дано: В реакцию вступает Х г (л) вещества А, выход реакции составляет Y, найти сколько в результате реакции образуется веществ в граммах (литрах).

 

 

Алгоритм:

2.6.   Задачи с выходом реакции (обратные):

Условия: kA+lB->mC+nD

Дано: В ходе реакции образовалось Х г (л) вещества С, выход реакции составляет Y, найти сколько в граммах (литрах) веществ вступает в реакцию.

Алгоритм: