Расчеты массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного - Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций - МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ В ХИМИИ. ХИМИЯ И ЖИЗНЬ

Выход продукта реакции η — это отношение практически полученной массы (количества вещества, объема) продукта к теоретической (рассчитанной по уравнению реакции) массе (количеству вещества, объему) этого продукта:

Задания с полным ответом с решениями

1. Сколько граммов оксида серы(IV) образуется при сжигании 10 г технической серы, содержащей 96% чистой серы, если выход реакции составляет 90%?

2. Карбонат кальция массой 48 г, содержащий в качестве примеси 4% сульфата кальция, обработали избытком раствора соляной кислоты. Определите объем полученного газа, если выход реакции составил 95%.

3. Определите объем сернистого газа в литрах (н.у.), образовавшегося при обжиге 180 г пирита, содержащего 92% FeS₂, если выход реакции составил 93,8%. Ответ запишите в виде целого числа без указания единиц измерения.

4. Сколько граммов карбоната кальция необходимо подвергнуть термическому разложению, чтобы выделившийся углекислый газ образовал с избытком гидроксида бария осадок массой 9,85 г, если выход реакции разложения карбоната кальция равен 90%, а выход реакции взаимодействия углекислого газа с гидроксидом бария равен 95%?

5. Пронитровали 60 г ароматического углеводорода. Образовавшееся единственное мононитропроизводное восстановили железом в кислой среде и получили с выходом 76,7% вещество, которое полностью поглощает газ, выделяющийся при действии избытка концентрированной серной кислоты на 29,25 г хлорида натрия. Определите исходный углеводород.

6. Определите массу простого эфира, которая получится из 100 г этанола, если реакция дегидратации протекает с выходом 85%.

7. Технический цинк массой 124 г, содержащий в качестве примеси 2% оксида цинка, обработали избытком раствора соляной кислоты. Определите объем полученного газа, если выход реакции составил 93,1%.

8. Определите массовую долю примесей в угле, если при сгорании 42 г угля было получено с выходом 85% 60 л (н.у.) углекислого газа.

9. Определите массу бензола, который можно получить из ацетилена, полученного при взаимодействии 19,2 г карбида кальция с избытком воды, если выход ацетилена составляет 83,3%, а выход бензола — 84,6%.

10. Массовая доля целлюлозы в древесине равна 50%. Какая масса раствора спирта, содержащего 10% воды, может быть получена при гидролизе 100 кг древесных опилок и брожения полученной глюкозы, если выход этанола в процессе брожения равен 75%?

Ответы на задания раздела 4.3.8

1. 17,3 г 2. 9,8 л 3. 58 л 4. 5,84 г 5. С₇Н₈ 6. 68,4 г 7. 39 л 8. 0,10 9. 5,5 г 10. 23,7 кг

Решения заданий раздела 4.3.8

Решение 1. Предварительно определим массу чистой серы в 10 г технической серы:

Определим количество вещества серы:

Из уравнения S + О₂ = SO₂ видно, что v(SO₂) = v(S) = 0,3 моль.

Отсюда m(SO₂) = v ∙ M = 0,3 ∙ 64 = 19,2 г. Имея m_теор. = 19,2 г, η = 0,9 и формулу находим:

Ответ: 17,3 г.

Решение 2. Поскольку смесь состоит из СаСО₃ и CaSО₄, то

Отсюда v(CaCО₃) = m/М = 46,1/100 = 0,461 моль.

Записываем уравнение реакции:

Видно, что v_теор.(CO₂) = v(CaCO₃) = 0,461 моль.

С учетом выхода углекислого газа находим Отсюда

Ответ: 9,8 л.

Решение 3. Находим массу и количество вещества FeS₂ в пирите:

Запишем уравнение реакции:

Из уравнения реакции находим:

Из формулы η = v_npакт/v_теор находим:

Находим объем газа:

Ответ: 58 л.

Решение 4. Записываем уравнения реакций:

Находим количество вещества осадка — карбоната бария:

Находим

Из уравнения (2) видно, что для получения одного моля ВаСО₃ надо взять один моль СО₂, значит, для получения 0,0526 моль ВаСО₃ надо практически взять 0,0526 моль СО₂.

Таким образом, при разложении СаСО₃ надо практически получить v_npaкт(CО₂) = 0,0526 моль.

Отсюда

Из уравнения (1) видно, что для получения 0,0584 моль СО₂ надо иметь такое же количество вещества СаСО₃, то есть v(CaCО₃) = 0,0584 моль.

Отсюда масса необходимого карбоната кальция равна:

Ответ: 5,84 г.

Решение 5. Общая формула гомолога бензола: С_nН_2n-6.

Из уравнений реакций (4) и (3) видно, что

Поскольку реакция по уравнению (2) шла не количественно, а с определенным выходом η, находим

Из уравнений реакций (2) и (1) видно, что Отсюда

Формула углеводорода — С₇Н₈. Углеводород — толуол.

Ответ: С₇Н₈.

Решение 6. Находим:

По уравнению реакции находим количество вещества эфира:

Видно, что

Находим теоретическую массу эфира:

Практически получено

Ответ: 68,4 г.

Решение 7. Поскольку технический цинк — это смесь цинка и оксида цинка, то

Отсюда v(Zn) = m/М = 121,5/65 = 1,87 моль.

Записываем уравнение реакции:

Видно, что v_тeор(H₂) = v(Zn) = 1,87 моль.

С учетом выхода водорода находим

Отсюда

Ответ: 39 л.

Решение 8. Определим теоретически возможный объем и количество вещества углекислого газа. Из формулы находим:

Отсюда

Запишем уравнение реакции: С + О₂ = СО₂.

Из уравнения реакции находим v(C) = v(CО₂) = 3,15 моль.

Отсюда

Находим массу примесей и массовую долю примесей в угле:

Ответ: 0,10.

Решение 9. Записываем уравнения реакций:

Находим v(CaC₂) = m/М = 19,2/64 = 0,30 моль.

Из уравнения (1) видно, что

С учетом выхода ацетилена находим

Из уравнения (2) видно, что

С учетом выхода бензола находим Отсюда

Ответ: 5,5 г.

Решение 10. Находим массу целлюлозы в древесине: При этом

Записываем уравнения реакций:

Из уравнения (1) видно, что

Из уравнения (2) видно, что

С учетом выхода этанола находим

Отсюда а

Ответ: 23,7 кг.