Як визначити масу речовини у хімії. Вирішення розрахункових завдань з хімії «на вихід продукту від теоретично можливого» Масова частка виходу продукту реакції (ω «омега»)

Обчислення масової або об'ємної частки виходу продукту
(у відсотках) від теоретично можливого
Масова (мольна, об'ємна) частка виходу продукту () – це
відношення маси, кількості речовини чи обсягу практично
отриманої речовини до теоретично можливих:
практ.)
m
m
(Теор.)

%100


практ.)

%100

(Теор.)
V

V
практ.)

100
(Теор.)
%,
 =
m (ν, V) (практ.) показує масу (кількість речовини, обсяг), реально
де
одержані;
m (ν, V) (теор.) показує масу (кількість речовини, обсяг), які
могли б одержати, якби не було втрат.
Завдання на вихід продукту реакції від теоретично можливого можна
розділити на три види.
1. Відомі маса (обсяг) вихідної речовини та маса (обсяг)
продукту реакції. Визначити масову (об'ємну) частку виходу
продукту реакції.
П р і м е р. У лабораторії відновленням нітробензолу масою 61,5 г
отримали анілін масою 44 р. Визначте масову частку (в %) виходу
аніліну.
х моль
Рішення.
0,5 моль
C6H5NO2 + 6[H] = C6H5NH2 + 2H2O
1 моль
1. Розраховуємо ν (C6H5NO2):
1 моль
= 0,5 (моль)
5,61
ν (C6H5NO2) = 123
2. За рівнянням реакції визначаємо теоретичне (C6H5NН2):
ν (C6H5NO2) = ν (C6H5NН2) = 0,5 моль
3. Визначаємо теоретичну масу аніліну:
m (C6H5NН2) теор. = ν (C6H5NН2) ∙ М (C6H5NН2) =
= 0,5 ∙ 93 = 46,5 (г).
4. Визначаємо масову частку виходу аніліну:
практ.)
m
m
(Теор.)

44
5,46
 =
= 0,946, чи 94,6 %.

2. Відомі маса (обсяг) вихідної речовини та частка (у %) виходу
продукту реакції. Визначити практичну масу (обсяг) продукту
реакції.
П р і м е р. Обчисліть масу карбіду кальцію, що утворився при
дії вугілля на оксид кальцію масою 16,8 г, якщо масова частка виходу
становить 80% (або 0,8).
Рішення.
0,3 моль
CaO + 3C
1 моль
х моль

t

CaC2 + CO
1 моль
) CaO (m
) CaO (M
8,16
56

= 0,3 (моль).
1. ν (CaO) =
2. За рівнянням реакції визначаємо теоретичне (CаС2):
ν (CaO) практ. = (CaС2) теор.  ν (CаС2) теор. = 0,3 (моль).
3. Обчислюємо практично отримане ν (CaС2):
ν (CаС2) практ. = (CaС2) теор. ∙  = 0,3 ∙ 0,8 = 0,24 (моль).
4. Обчислюємо практично одержану масу карбіду кальцію:
m (CaС2) практ. = ν (CaС2) практ. ∙ M = 0,24 ∙ 64 = 15,36 (г).
3. Відомі маса (обсяг) практично отриманої речовини та частка
виходу цього продукту реакції. Обчислити масу (обсяг) вихідного
речовини.
П р і м е р. Обчисліть, яку масу карбонату натрію потрібно взяти для
одержання оксиду вуглецю (IV) об'ємом 28,56 л (н. у.) при масовій частці
виходу 85%.
Рішення.
х моль
Na2CO3 + 2HC = 2NaC + H
1 моль
1. Обчислюємо теоретично отриманий обсяг та кількість речовини
2O + CO2
1,5 моль
1 моль
ℓ
ℓ
оксиду вуглецю (IV):
V (CO2) теор. =
)CO(V
2

практ.

56,28
85,0
= 33,6(л).
)CO(V
2 
6,33
4,22
V
M
= 1,5 (моль).
ν (CO2) =
2. За рівнянням реакції визначаємо ν (Na2CO3):
ν (Na2CO3) = ν (CO2)  ν (Na2CO3) = 1,5 (моль).
3. Визначаємо масу Na2CO3:
m (Na2CO3) = ν (Na2CO3) ∙ M (Na2CO3) = 1,5 ∙ 106 = 159 (г).

Виріши самостійно:
1. При взаємодії магнію масою 1,2 г із розчином сірчаної кислоти
отримали сіль масою 5,5 г. Визначте масову частку (%) виходу продукту
реакції. (91,67%.)
2. При взаємодії натрію кількістю речовини 0,5 моль із водою
отримали водень об'ємом 4,2 л. Обчисліть об'ємну частку (%) виходу газу.
(75%.)
3. Металевий хром одержують відновленням його оксиду Cr2O3
металевим алюмінієм. Обчисліть масу хрому, який можна
отримати відновленням його оксиду масою 228 кг, якщо масова частка
виходу хрому становить 95%. (148,2 кг.)
4. При сплавленні гідроксиду натрію масою 60 г та оксиду кремнію (IV)
утворилося 13 г водяної пари. Визначте масову частку (%) виходу
води. (96,3%.)
5. Визначте, яка маса міді вступить у реакцію із концентрованою
сірчаною кислотою для отримання оксиду сірки (IV) об'ємом 3,0 л (н. у.), якщо
об'ємна частка виходу оксиду сірки (ІV) становить 90 %. (9,51 р.)
6. Обчисліть об'єм аміаку, який можна отримати, нагріваючи хлорид
амонію масою 20 г з надлишком гідроксиду кальцію, якщо об'ємна частка
виходу аміаку становить 98%. (8,2 л.)
7. При пропущенні аміаку об'ємом 672 л (н. у.) через розчин масою
900 г з масовою часткою азотної кислоти 40 % отримано нітрат амонію масою
440,68 р. Визначте масову частку (%) виходу солі. (96%.)
8. З фосфору масою 15,5 кг одержали фосфорну кислоту масою
41,6 кг. Обчисліть масову частку (%) виходу продукту. (85%.)
9. Яку кількість сірчаної кислоти можна отримати з елементарної
сірки масою 192 г, якщо масова частка виходу останньої стадії 95%.
(5,7 моль.)
10. При пропусканні сірководню об'ємом 2,8 л (н. у.) через надлишок
розчину сульфату міді (II) утворився осад масою 11,4 г. Визначте
вихід препарату реакції. (95%.)
11. Через розчин масою 50 г з масовою часткою йодиду натрію 15 %
пропустили надлишок хлору Виділився йод масою 5,6 г. Визначте вихід
продукту реакції. (88,2%.)
12. До розчину, що містить хлорид кальцію масою 4,5 г, долили
розчин, що містить фосфат натрію масою 4,1 г. Визначте масу
одержаного осаду, якщо вихід продукту реакції становить 88%. (3,41 р.)
13. Обчисліть, який об'єм розчину з масовою часткою гідроксиду калію
26 % ( = 1,24 г/мл) необхідний реакції з алюмінієм, щоб отримати

водень об'ємом 10,64 л, якщо об'ємна частка виходу водню становить
95%. (41,35 мл)
14. Визначте кількість речовини та об'єм (н. у.) хлору, який
знадобиться для отримання хлориду заліза (III) масою 150 г при масовій
частці виходу солі 92,3%. (1,5 моль; 33,6 л.)
15. При пропусканні суміші, що складається з оксиду сірки (IV) об'ємом 5 л
кисню об'ємом 15 л через контактний апарат, обсяг змінився на 2 л.
Визначте об'ємну частку (%) виходу реакції продукту. (80%.)
16. При термічному розкладанні метану кількістю 14 моль отримано
ацетилен, обсяг якого за н. у. становив 120,96 л. Обчисліть масову
частку (%) виходу товару. (77%.)
17. Обчисліть масу ацетату натрію, витрачену отримання метану
масою 80 г при масовій частці виходу продукту 70%. (586 р.)
18. Визначте масу оцтової кислоти, яка витрачається для синтезу
оцтовоетилового ефіру, якщо отримана маса 70,4 г становить 80 % від
теоретичного. (60 р.)
19. Розрахуйте масу вуглецю тетрахлориду, який можна отримати
при хлоруванні метану об'ємом 11,2 л молекулярним хлором, об'єм
якого дорівнює 56 л (н. у.). Вихід продукту становить 70% від теоретично
можливого. (53,9 р.)
20. При каталітичному гідруванні формальдегіду отримали спирт,
при взаємодії якого з металевим натрієм утворився водень
об'ємом 8,96 л (н. у.) Вихід продукту на кожній із стадій синтезу склав
80%. Визначте вихідну масу формальдегіду. (37,5 р.)
21. При конверсії рівних об'ємів оксиду вуглецю (IV) та метану об'єм
суміші збільшився у 1,8 рази. Визначте рівень конверсії. (90%.)

У хімії не обійтися без маси речовин. Адже це один із найважливіших параметрів хімічного елемента. Про те, як знайти масу речовини у різний спосіб, ми розповімо Вам у цій статті.

Насамперед необхідно знайти потрібний елемент, скориставшись таблицею Менделєєва, яку можна завантажити в Інтернеті або купити. Дробові числа під знаком елемента – це його атомна маса. Її треба помножити на індекс. Індекс показує, скільки молекул елемента міститься у цій речовині.

Коли Ви маєте складну речовину, потрібно помножити атомну масу кожного елемента речовини на його індекс. Тепер необхідно скласти отримані Вами атомні маси. Вимірюється така маса в одиницях грам/моль (г/моль). Як знайти молярну масу речовини, ми покажемо на прикладі обчислення молекулярної маси сірчаної кислоти та води:
H2SO4 = (H)*2 + (S) + (O)*4 = 1*2 + 32 + 16*4 = 98г/моль;

Н2О = (H) * 2 + (O) = 1 * 2 + 16 = 18г/моль.

Молярна маса простих речовин, які складаються з одного елемента, розраховується таким же способом.
Можна обчислити молекулярну масу за існуючою таблицею молекулярних мас, яку можна завантажити в Інтернеті або придбати в книгарні
Можна розрахувати молярну масу за допомогою формул та прирівняти її до молекулярної маси. Одиниці виміру у своїй необхідно змінити з «г/моль» на «а.е.м.».
Коли, наприклад, Вам відомі об'єм, тиск, маса та температура за шкалою Кельвіна (якщо Цельсія, то необхідно перекласти), то дізнатися, як знайти молекулярну масу речовини можна, скориставшись рівнянням Менделєєва-Клайперона:

M = (m * R * T) / (P * V),

де R – це універсальна газова постійна; M – це молекулярна (молярна маса), а.е.м.
Вирахувати молярну масу можна за допомогою формули:
де n – це кількість речовини; m – це маса даної речовини. Тут необхідно висловити кількість речовини з допомогою обсягу (n = V/VM) чи числа Авогадро (n = N/NA).
Якщо дано значення обсягу газу, знайти його молекулярну масу можна, взявши герметичний балон з відомим обсягом і відкачавши з нього повітря. Тепер потрібно зважити балон на терезах. Далі, закачати газ і знову зважити. Різниця мас порожнього балона та балона з газом - це маса потрібного нам газу.
Коли Вам потрібно провести процес кріоскопії, необхідно вирахувати молекулярну масу за формулою:
M = P1*Ek*(1000/Р2*Δtk),

де P1 – це маса розчиненої речовини, г; P2 – це маса розчинника, г; Ek - це кріоскопічна стала розчинника, дізнатися яку можна з відповідної таблиці. Ця постійна різна для різних рідин; Δtk – це різниця температур, яку вимірюють за допомогою термометра.

Тепер Ви знаєте, як знайти масу речовини, будь вона простою або складною, в будь-якому агрегатному стані.

Ознака

За умови завдання зустрічається слово «вихід». Теоретичний вихід продукту завжди вищий за практичний.

Поняття «теоретична маса чи обсяг, практична маса чи обсяг»можуть бути використані лише для речовин-продуктів.

Частка виходу продукту позначається буквою

(Ця), вимірюється у відсотках або частках.

Також для розрахунків може використовуватися кількісний вихід:

Перший тип завдань – Відомі маса (обсяг) вихідної речовини та маса (обсяг) продукту реакції. Необхідно визначити вихід продукту реакції у %.

Завдання 1. При взаємодії магнію масою 1,2 г із розчином сірчаної кислоти отримали сіль масою 5, 5 г. Визначте вихід продукту реакції (%).

	Дано: m (Mg) = 1,2 г m практична (MgSO 4) = 5,5 г _____________________ Знайти:

	M (Mg) = 24 г/моль M (MgSO 4) = 24 + 32 + 4 · 16 = 120 г/моль
	ν( Mg) = 1,2 г / 24(г/моль) = 0,05 моль
5. За УХР обчислюємо теоретичну кількість речовини (ν теор) та теоретичну масу (m теор) продукту реакції	m = ν · M m теор (MgSO 4) = M (MgSO 4) · ν теор (MgSO 4) = 120 г/моль · 0,05 моль = 6 г
	(MgSO 4) = (5,5 г · 100%) / 6 г = 91,7% Відповідь: Вихід сульфату магнію становить 91,7% порівняно з теоретичним.

Другий тип завдань – Відомі маса (обсяг) вихідної речовини (реагенту) та вихід (в %) продукту реакції. Необхідно визначити практичну масу (обсяг) продукту реакції.

Завдання 2. Обчисліть масу карбіду кальцію, що утворився при дії вугілля на оксид кальцію масою 16,8 г, якщо вихід становить 80%.

1. Записуємо коротку умову задачі	Дано: m (CaO) = 16,8 г 80% або 0,8 ____________________ Знайти: m практ (CaC 2) =?
2. Запишемо УХР. Розставимо коефіцієнти. Під формулами (з дано) напишемо стехіометричні співвідношення, що відображаються рівнянням реакції.
3. Знаходимо за ПСХЕ молярні маси підкреслених речовин	M (CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль M (CaC 2 ) = 40 + 2 · 12 = 64 г/моль
4. Знаходимо кількість речовини реагенту за формулами	ν(CaO )=16,8 (г) / 56 (г/моль) = 0,3 моль
5. За УХР обчислюємо теоретичну кількість речовини (ν теор) та теоретичну масу ( m теор ) продукту реакції
6. Знаходимо масову (об'ємну) частку виходу продукту за формулою	m практич (CaC 2 ) = 0,8 · 19,2 г = 15,36 г Відповідь: m практич (CaC 2 ) = 15,36 г

Третій тип завдань– Відомі маса (обсяг) практично одержаної речовини та вихід цього продукту реакції. Необхідно обчислити масу (обсяг) вихідної речовини.

Завдання 3. Карбонат натрію взаємодіє із соляною кислотою. Обчисліть, яку масу карбонату натрію потрібно взяти для одержання оксиду вуглецю ( IV) об'ємом 28,56 л (н. у.). Практичний вихід препарату 85%.

1. Записуємо коротку умову задачі

Дано: н. у.

V m = 22,4 л/моль

V практик (CO 2) = 28,56 л

85% або 0,85

_____________________

Знайти:

m(Na 2 CO 3) =?

2. Знаходимо по ПСХЕ молярні маси речовин, якщо це потрібно

M (Na 2 CO 3) = 2·23 + 12 + 3·16 = 106 г/моль

3. Обчислюємо теоретично отриманий обсяг (масу) та кількість речовини продукту реакції, використовуючи формули:5. Визначаємо масу (обсяг) реагенту за формулою:

m = ν · M

V = ν · V m

m = ν · M

m (Na 2 CO 3) = 106 г/моль · 1,5 моль = 159 г

ВИРІШИТЕ ЗАВДАННЯ

№1.

При взаємодії натрію кількістю речовини 0,5 моль з водою одержали водень об'ємом 4,2 л (н. у.). Обчисліть практичний вихід газу (%).

Металевий хром отримують відновленням його оксиду Cr 2 O 3 металевим алюмінієм. Обчисліть масу хрому, який можна отримати при відновленні оксиду масою 228 г, якщо практичний вихід хрому становить 95 %.

№3.

Визначте, яка маса міді вступить у реакцію з концентрованою сірчаною кислотою для одержання оксиду сірки (IV) об'ємом 3 л (н.у.), якщо вихід оксиду сірки (IV) становить 90%.

№4.

До розчину, що містить хлорид кальцію масою 4,1 г, долили розчин, що містить фосфат натрію масою 4,1 г. Визначте масу одержаного осаду, якщо вихід продукту реакції становить 88 %.

Для цього потрібно скласти маси всіх атомів у цій молекулі.

Приклад 1. У молекулі води Н 2 Про 2 атома водню та 1 атом кисню. Атомна маса водню = 1, а кисню = 16. Тому молекулярна маса води дорівнює 1 + 1 + 16 = 18 атомних одиниць маси, а молярна маса води = 18 г/моль.

Приклад 2. У молекулі сірчаної кислоти Н 2 SO 4 2 атоми водню, 1 атом сірки та 4 атоми кисню. Тому молекулярна маса цієї речовини складе 12 + 32 + 416 = 98 а.е.м, а молярна маса - 98 г/моль.

Приклад 3. У молекулі сульфату алюмінію Al 2 (SO 4) 3 2 атома алюмінію, 3 атоми сірки та 12 атомів кисню. Молекулярна маса цієї речовини дорівнює 27 · 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 342 а.е.м., а молярна маса – 342г/моль.

Міль, молярна маса

Молярна маса - це ставлення маси речовини до кількості речовини, тобто. М(х) = m(x)/n(x), (1)

де М(х) – молярна маса речовини Х, m(x) – маса речовини Х, n(x) – кількість речовини Х.

Одиниця СІ молярної маси - кг/моль, проте зазвичай використовується одиниця г/моль. Одиниця маси – г, кг.

Одиниця СІ кількості речовини – моль.

Моль - це така кількість речовини, в якій міститься 6,02 10 23 молекул цієї речовини.

Будь-яке завдання з хімії вирішується через кількість речовини. Необхідно пам'ятати основні формули:

n(x) = m(x)/М(х)

або загальну формулу: n(x) =m(x)/M(x) = V(x)/Vm = N/N A , (2)

де V(x) – обсяг речовини Х(л), V m – молярний обсяг газу за н.у. (22,4 л/моль), N - число частинок, N A - постійна Авогадро (6,02 · 10 23).

Приклад 1. Визначте масу йодиду натрію NaI кількістю речовини 0,6 моль.

Приклад 2. Визначте кількість речовини атомного бору, що міститься в тетрабораті натрію Na 2 B 4 O 7 масою 40,4 г.

m(Na 2 B 4 O 7) = 40,4 р.

Молярна маса тетраборату натрію становить 202 г/моль.

Визначаємо кількість речовини Na 2 B 4 O 7:

n(Na 2 B 4 O 7) = m(Na 2 B 4 O 7)/М(Na 2 B 4 O 7) = 40,4/202 = 0,2 моль.

Згадаємо, що 1 моль молекули тетраборату натрію містить 2 моль атомів натрію, 4 моль атомів бору та 7 моль атомів кисню (див. формулу тетраборату натрію).

Тоді кількість речовини атомного бору дорівнює:

n(B)= 4 · n(Na 2 B 4 O 7) = 4 · 0,2 = 0,8 моль.

Навколишній простір наповнений різними фізичними тілами, які складаються з різних речовин з різною масою. Шкільні курси хімії та фізики, які ознайомлюють з поняттям та методом знаходження маси речовини, прослухали та благополучно забули всі, хто навчався у школі. Але тим часом теоретичні знання, набуті колись, можуть знадобитися у найнесподіваніший момент.

Обчислення маси речовини за допомогою питомої густини речовини. Приклад - є бочка на 200 літрів. Потрібно заповнити діжку будь-якою рідиною, скажімо, світлим пивом. Як знайти масу наповненої бочки? Використовуючи формулу щільності речовини p=m/V, де p – питома щільність речовини, m – маса, V – об'єм, який займає, знайти масу повної бочки дуже просто:

Міри обсягів – кубічні сантиметри, метри. Тобто, бочка на 200 літрів має об'єм 2 м³.
Міра питомої густини знаходиться за допомогою таблиць і є постійною величиною для кожної речовини. Вимірюється щільність кг/м³, г/см³, т/м³. Щільність пива світлого та інших алкогольних напоїв можна переглянути на сайті. Вона складає 1025,0 кг/м³.
З формули густини p=m/V => m=p*V: m = 1025,0 кг/м³* 2 м³=2050 кг.

Бочка об'ємом 200 літрів, повністю наповнена світлим пивом, матиме масу 2050 кг.

Знаходження маси речовини за допомогою молярної маси. M (x)=m (x)/v (x) – це відношення маси речовини до її кількості, де M (x) – це молярна маса X, m (x) – маса X, v (x) – кількість речовини X Якщо в умові завдання прописується тільки 1 відомий параметр - молярна маса заданої речовини, то знаходження маси цієї речовини не складе труднощів. Наприклад, необхідно знайти масу йодиду натрію NaI кількістю речовини 0,6 моль.

Молярна маса обчислюється в єдиній системі вимірювань СІ та вимірюється в кг/моль, г/моль. Молярна маса йодиду натрію – це сума молярних мас кожного елемента: M(NaI)=M(Na)+M(I). Значення молярної маси кожного елемента можна обчислити за таблицею, а можна за допомогою онлайн-калькулятора на сайті: M(NaI)=M(Na)+M(I)=23+127=150(г/моль).
Із загальної формули M (NaI) = m (NaI) / v (NaI) => m (NaI) = v (NaI) * M (NaI) = 0,6 моль * 150 г / моль = 90 грам.

Маса йодиду натрію (NaI) з часткою речовини 0,6 моль становить 90 грам.

Знаходження маси речовини за його масовою часткою у розчині. Формула масової частки речовини ω=*100%, де ω – масова частка речовини, а m (речовини) та m (розчину) – маси, що вимірюються в грамах, кілограмах. Загальна частка розчину завжди приймається за 100%, інакше будуть похибки у обчисленні. Нескладно з формули масової частки речовини вивести формулу маси речовини: m (речовини) = [ω * m (розчину)] / 100%. Однак є деякі особливості зміни складу розчину, які потрібно враховувати під час вирішення завдань на цю тему:

Розведення розчину водою. Маса речовини розчиненої X не змінюється m(X)=m'(X). Маса розчину збільшується на масу доданої води m'(р)=m(р)+m(H 2 O).
Випарювання води із розчину. Маса розчиненої речовини X не змінюється m(X)=m'(X). Маса розчину зменшується на масу випареної води m'(р)=m(р)-m(H 2 O).
Зливання двох розчинів. Маси розчинів, а також маси розчиненої речовини X при змішуванні складаються: m''(X)=m(X)+m'(X). m'' (р) = m (р) + m' (р).
Випадання кристалів. Маси розчиненої речовини X і розчину зменшуються на масу кристалів, що випали: m' (X)=m (X)-m (осада), m' (р)=m (р)-m (осада).

Алгоритм знаходження маси продукту реакції (речовини), якщо відомий вихід реакції продукту. Вихід продукту знаходиться за формулою η=*100%, де m (x практична) – маса продукту х, яка отримана в результаті практичного процесу реакції, m (x теоретична) – розрахована маса речовини х. Звідси m (x практична) = [η * m (x теоретична)] / 100% і m (x теоретична) = / η. Теоретична маса одержуваного продукту завжди більша за практичну, у зв'язку з похибкою реакції, і становить 100%. Якщо задачі не дається маса продукту, отриманого практичної реакції, отже, вона приймається за абсолютну і дорівнює 100%.

Варіанти знаходження маси речовини – недаремний курс шкільного навчання, а цілком застосовувані практично способи. Кожен зможе легко знайти масу необхідної речовини, застосовуючи вищеперелічені формули і користуючись пропонованими таблицями. Для полегшення завдання прописуйте всі реакції, їх коефіцієнти.