ДОБРЫЙ ДЕНЬ‚ УВАЖАЕМЫЕ
СТАРШЕКЛАССНИКИ!
Сегодня
мы рассмотрим количественные задачи на превращения неорганических и
органических веществ. Пишем число‚ «классная работа».
Напоминаю
вам правила нашей работы. Общий
прием решения задач включает: знания этапов решения (процесса), методов
(способов) решения, типов задач, оснований выбора способа решения, а также
владение предметными знаниями: понятиями, определениями терминов, правилами,
формулами, логическими приемами и операциями.
Для успешного решения задач необходимо проделать следующие операции:
- Анализ текста задачи (семантический,
логический, математический) является центральным компонентом приема решения
задачи
- Перевод текста на язык химии с
помощью вербальных и невербальных средтств
-Установление отношений между данными
и вопросом.
- Составление плана решения.
- Осуществление плана решения
- Проверка и оценка решения задач.
Разберём сегодня следующие задачи.
Задача 1. Газ,
полученный при разложении карбоната аммония массой 480 г окислили кислородом
воздуха в присутствии катализатора. Какой объём воздуха при этом был затрачен?
Дано:
|
Решение
|
m|(NH4)2CO3| =
480 г
Vвозд. -
?
VM = 22,4 л/моль M|(NH4)2CO3| = 96 г/моль |
Отличительной
особенностью солей аммония является разложение их при нагревании. Карбонат
аммония разлагается согласно следующему уравнению реакции:
|
(NH4)2CO3
|
2NH3
|
+
|
CO2
|
+
|
H2O
|
|
1 моль
|
2 моль
|
1 моль
|
1 моль
|
|||
M=96г/моль
|
VM=22,4
г/моль
|
V=22,4 л
|
||||
V=44,8 л
|
Как
видно из уравнения реакции, при разложении карбоната аммония образуется два
газообразных вещества (н.у.) - аммиак NH3 и диоксид углерода CO2.
Из этих газов окисляться кислородом может только аммиак.
Следовательно,
из уравнения реакции определим объём образующегося аммиака, и эту величину
будем использовать в дальнейших расчетах.
Из 96 г (NH4)2CO3
|
образуется
|
44,8 л NH3 (из
уравнения реакции)
|
Из 480 г (NH4)2CO3
|
образуется
|
X л NH3 (из
условия задачи)
|
Из
данной пропорции находим неизвестную величину:
X =
480 г * 44,8 л : 96 г = 224 л; V(NH3)
= 224 л
Полученный
аммиак окисляют кислородом воздуха. Аммиак окисляется с образованием различных
продуктов. При окислении без катализатора аммиак превращается в азот и воду:
4NH3
|
+
|
3O2
|
->
|
2N2
|
+
|
6H2O
|
(1)
|
В
присутствии катализатора аммиак окисляется до монооксида азота:
4NH3
|
+
|
5O2
|
4NО
|
+
|
6H2O
|
(2)
|
Поскольку
в условии задачи говорится о каталитическом окислении аммиака, то расчёты
необходимо вести по уравнению реакции (2):
4NH3
|
+
|
5O2
|
4NО
|
+
|
6H2O
|
|
4 моль
|
5 моль
|
4 моль
|
6 моль
|
|||
VM=
22,4 г/моль
|
||||||
V=89,6 л
|
V=112 л
|
Для
окисления 89,6 л NH3 требуется 112 л О2 (из
уравнения реакции)
Для
окисления 224 л NH3 требуется Х л О2 (из
расчётов)
Из
этой пропорции находим неизвестную величину:
X = 224 л * 112
л : 89,6 л = 280 л;
Итак, V(O2)
= 280 л.
Это означает, что для окисления аммиака, полученного
при разложении 480 г карбоната аммония, надо затратить 280 л кислорода.
Зная объём кислорода и учитывая, что его в составе
воздуха 1/5 часть по объёму, рассчитаем объём воздуха:
Vвозд. = V(O2) * 5
= 1400 л; Vвозд. = 1400 л
Таким образом, для каталитического окисления аммиака,
полученного при разложении 480 г карбоната аммония, требуется 1400 л воздуха.
Ответ: затрачено 1400
л воздуха.
Задача 2. Диоксид серы - самый распространенный загрязнитель
воздуха. Он опасен для здоровья людей, особенно тех, кто страдает заболеваниями
дыхательных путей. Диоксид серы снижает продуктивность сельскохозяйственных
культур, замедляет рост леса, пагубно действует на строительные материалы,
содержащие карбонат кальция. В атмосфере диоксид серы окисляется до триоксида
серы; при этом роль катализатора играет находящаяся в воздухе пыль оксидов
металлов. Капли влаги превращают SO3 в серную кислоту, которая
вместе с атмосферными осадками выпадает в виде "кислотных дождей".
Рассчитайте значение константы скорости реакции диоксида серы с атомным
кислородом, если при концентрациях SO2 и [O], равных
соответственно 0,25 моль/л и 0,6 моль/л, скорость реакции равна 0,003 моль
/ (л . с).
Решение.
Запишем уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:
. O +
SO2 = SO3
c(SO2)
= 0,25 моль/л; c(O) = 0,6 моль/л; v = 0,003 моль /
(л . с)
k =
?
Скорость реакции определяется как произведение
константы скорости и концентраций реагентов в степенях, равных их
стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции:
v = k . c(SO2) . c(O).
Отсюда: k = v / {c (SO2) . c(O)}
=
= 0,003 / (0,25 . 0,6)
[л / (моль . с)] = 0,02 л / (моль . с)
Ответ. Константа скорости реакции равна
0,02 л / (моль . с)
Задача 3. Важнейшие источники восполнения
запаса кислорода в атмосфере - это диоксид углерода и вода. Часть кислорода
образуется в стратосфере в результате диссоциации газообразной воды под
действием солнечного излучения, когда сначала из воды получаются атомный
водород и гидроксильные радикалы ( . ОН), а затем при взаимодействии двух гидроксильных
радикалов образуются атомный водород и молекулярный кислород. В сколько раз
увеличится скорость второй реакции, если концентрация гидроксильных радикалов
возрастет в 3 раза?
Решение. Запишем
уравнение реакции и условие задачи в формульном виде:
2 ( . OH)
= 2 ( . H) + O2
c2(OH)
= 3 c1(OH);
v2 : v1 =
?
Скорость реакции определяется как произведение
константы скорости и концентраций реагентов в квадрате (соответственно
стехиометрическому коэффициенту при . OH).
Отношение скоростей реакции в первом и втором случае:
v2 : v1 =
{k . c22(OH)} / {k . c12(OH)}
= 32 . c12(OH) : c12(OH)
= 9 : 1
Ответ. При увеличении концентрации реагента в 3
раза скорость реакции возросла в 9 раз.
Превращения органических и неорганических веществ:
1.
Осуществите превращения: а) карбонат кальция → оксид кальция → карбид кальция →
ацетилен → уксусный альдегид → уксусная
кислота
б) метан → ацетилен
→ бензол → нитробензол → анилин → 2‚ 4‚ 6-триброманилин
Определите
так же типы химических реакций.
Домашнее
задание. Решите задачу: какая масса фенолята натрия может быть
получена при взаимодействии фенола массой 4‚7 г с раствором гидроксида натрия
объёмом 4‚97 мл и плотностью 1‚38 г\мл? Массовая доля гидроксида натрия в
растворе составляет 35%. Претендентам на высокий уровень составить к ней подробный алгоритм решения.
Комментариев нет:
Отправить комментарий