Как найти чистую массу если есть примеси

Каждое вещёство наряду с основным компонентом включает то или иное количество примесей. Именно поэтому абсолютно чистых веществ в природе не существует.

Образец (вещество, навеску), содержащий примеси, принято называть техническим (технически чистым). Его массу обозначают  mтехн, массу примесей — mприм, а массу основного (чистого) вещества —  mчист.

Содержание примесей в техническом образце обычно указывается с помощью массовой доли, которую выражают в долях от единицы или в процентах:

При проведении расчётов по уравнениям химических реакций, если исходное вещество содержит определённую долю примесей, придерживаются алгоритма: 

1. если необходимо, записывают уравнение химической реакции.

2. Находят массу чистого вещества.

Её можно рассчитать по формуле:

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (=) mтехн (·) ((1 -) ωприм )

— либо используя пропорцию. При этом mтехн соответствует (100) %, а mчист — (x) %.

3. Определяют химическое количество чистого вещества по формуле:

 n=mM.

4. Подчёркивают формулы интересующих веществ в уравнении реакции.

Под этими формулами записывают химические количества вступивших в реакцию и образовавшихся веществ (коэффициенты перед веществами в уравнении реакции). Над формулами веществ указывают известную величину (найденное по формуле химическое количество чистого вещества), а также неизвестную, которую обозначают за (x) — (химическое количество образующегося продукта реакции или вступившего в реакцию исходного вещества).

5. Составляют пропорцию и находят неизвестную величину.

1. Запиши уравнение химической реакции:

2. Определи массовую долю чистого карбоната кальция в известняке и найди массу соли:

ωчист  (=)  (1) (-)  ωприм   (=  1 — 0,08 = 0,92).

(0,92) — массовая доля (в долях от единицы) карбоната кальция в известняке.

mчист (=) mтехн (·) ωчист  (= 300 · 0,92 = 276) г.

(276) г —  масса чистого карбоната кальция в известняке.

3. Определи химическое количество чистого вещества:

4. (2,76) моль  (x) моль

(1) моль        (1) моль

5. Составь пропорцию и найди неизвестную величину:

(2,76) моль —  химическое количество образовавшейся негашёной извести.

6. Определи массу негашёной извести:

Ответ: (m()CaO()) (=) (154,56)  г.

I.                  
Определение массы (объема) вещества по
известной массе другого вещества, содержащего определенную долю примесей.

Помните: 1.Особенность данного типа задач в том, что сначала
необходимо вычислить массу чистого вещества в смеси.

                   2. В условии
задачи в роли смеси может выступать руда, технический      образец вещества, раствор.

 Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)     
Определите
массу чистого вещества по формуле: m_в-ва= m_{смеси *} ω_в-ва.

3)      Напишите уравнение реакции.

4)      Найдите количества веществ, данных в задаче,
по уравнению и по условию.

5)      Произведите необходимые расчёты и запишите
ответ.

Образец решения:

Рассчитайте объем водорода, выделившегося при взаимодействии с соляной
кислотой 325 г цинка, содержащего 20% примесей.

Д
а н о:                                         
Р е ш е н и е:

m_{технич.}(Zn)= 325 г  
1) m_{технич.}(Zn)=
325 г      ω (Zn)= 100%-20%=80% (0,8);

V(Н₂)= ?                                                           
n (Zn)
= 260г : 65 г/моль = 4 моль.

                                              
Х= 4 моль                             

                                 
V(Н₂) = Vm _* n(Н₂);          V(Н₂) = 22,4 л/моль _* 4 моль =
89,6 л.

                                                                                    
Ответ: V(Н₂) =89,6 л.

Алгоритм

решения задач на примеси.

II.               
Определение массовой доли примесей (или
массовой доли чистого вещества в смеси) по массе (объёму) продуктов реакции.

Помните: 1) сначала выполняются действия по уравнению
реакции;

                  2) для
определения массовой доли примесей применяем формулу:

                      ω_прим.
= m_прим./m_смеси.

Порядок решения задачи:

1)      Прочитайте задачу, запишите краткое условие.

2)      Составьте уравнение химической реакции.

3)      Рассчитайте массу чистого вещества,
необходимого для реакции по уравнению реакции.

4)      Вычислите массу примесей в образце по условию.

5)      Вычислите массовую долю примесей по формуле: ω_прим.
= m_прим./m_смеси.

Образец решения:

Определите массовую долю примесей в техническом образце карбида
кальция, если из 200 г его получили 56 л ацетилена.

m_{технич.}(CaC₂)=200г        
1)по условию:        х г                     56л       

ω_прим  = ?                                                         
1 моль               1 моль

                                                                       
М=64г/моль      V_m=22.4л/моль 

                                      
по уравнению:        m=64 г               V= 22,4 л ,

                                     
тогда х г/64 г= 56 л/22,4 л;             
х = 160 г.

                                      
2) определяем массу примесей в образце:

                                      
m_прим.= 200 – 160 = 40 г.

                                      
3) определяем массовую долю примесей:

                                       ω_прим  = 40 г/ 200 г = 0,2 (или 20%).

                                                                            
Ответ: ω_прим  =
20%.                                         

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Очень часто при проведении реакции между веществами оказывается, что один реагент прореагировал полностью, а другой нет. В таком случае говорят, что вещество, которое полностью израсходовалось, было в недостатке, а то вещество, которое осталось – в избытке. Поскольку избыток реагента не участвует в реакции, количество продукта зависит только от количества вещества, которое было в недостатке.

Предположим, что осуществляется реакция между веществами А и B, которая протекает в соответствии с уравнением:

aA + bB = cC + dD

Для осуществления этой реакции было взято количество вещества A, равное n_A, и количество вещества B, равное n_B. Определить то, какое вещество в избытке, а какое в недостатке, можно, сравнив выражения:

В зависимости от того, какое выражение окажется меньше, то вещество соответственно и будет в недостатке.

Примечание: распространенной ошибкой является то, что вместо выражений (1) сравнивают просто количества веществ. Так делать категорически не допускается! Если n(A) > n(B), то это еще не значит, что вещество A в избытке!

После того, как будет установлено то, какое вещество было в недостатке, расчеты ведутся по его количеству аналогично рассмотренным в главе 4.3.3.

Пример задачи на избыток и недостаток

Нагрели смесь 54 г алюминия и 80 г серы. Вычислите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Решение

Запишем уравнение реакции:

2Al + 3S = Al₂S₃

Рассчитаем количества веществ алюминия и серы:

n(Al) = m(Al)/M(Al) = 54/27 = 2 моль;

n(S) = m(S)/M(S) = 80/32 = 2,5 моль

Для того чтобы выяснить, какое из исходных веществ в недостатке, разделим количества молей веществ на коэффициенты перед этими веществами в уравнении и сравним рассчитанные выражения:

n(Al)/k(Al) = 2/2 = 1

и n(S)/k(S) = 2,5/3 ≈ 0,833

т.е. n(Al)/k(Al) > n(S)/k(S)

Значит сера в недостатке. Расчеты далее ведем по количеству вещества серы.

Исходя из уравнения реакции

2Al + 3S = Al₂S₃

следует, что количество прореагировавшей серы и образовавшегося в результате реакции сульфида алюминия связаны выражением:

где 3 и 1 – коэффициенты перед S и Al₂S₃ соответственно. Отсюда:

n(Al₂S₃) = n(S)/3 = 2,5/3 ≈ 0,8333 моль

Следовательно, масса сульфида алюминия будет равна:

m(Al₂S₃) = M(Al₂S₃) ∙ n(Al₂S₃) = 150 ∙ 0,8333 = 125 г

Ответ: m(Al₂S₃) = 125 г

В случае, если в задаче дается масса реагента, содержащего примеси (m_{р-та с прим.}), прежде всего следует рассчитать массу чистого реагента без примесей (m_р-та ). Если дается масса реагента с примесями и указана массовая доля этого реагента ω_р-та , то масса чистого реагента рассчитывается по формуле:

В случае, если вместо массовой доли чистого вещества дается массовая доля примесей, то учитывая, что:

ω_р-та + ω_прим. = 100%

мы можем записать, что:

Пример задачи на расчет количества продукта, зная массу реагента с примесями

Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при действии избытка соляной кислоты на технический карбонат кальция массой 150 г, содержащий 10% некарбонатных примесей.

Решение:

Запишем уравнение взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Массовая доля примесей в техническом карбонате кальция составляет 10%, значит массовая доля чистого карбоната кальция будет составлять:

ω(CaCO₃) = 100% — ω(прим.) = 100% — 10% = 90%.

Масса чистого карбоната кальция будет равна:

m(CaCO₃) = ω(CaCO₃) ∙ m(CaCO₃ техн.)/100% = 90% ∙ 150 г/100% = 135 г,

Следовательно, количество вещества карбоната кальция равно:

n(CaCO₃) = m(CaCO₃)/M(CaCO₃) = 135 г / 100 г/моль = 1,35 моль

В соответствии с уравнением реакции:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O

Количества веществ карбоната кальция и углекислого газа равны (одинаковые коэффициенты в уравнении), следовательно:

n(CO₂) = n(CaCO₃) = 1,35 моль

Тогда, зная, что один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, мы можем рассчитать объем выделившегося CO₂:

V(CO₂) = n(CO₂) ∙ V_m = 1,35 моль ∙  22,4 л/моль = 30,24 л

Автор: С.И. Широкопояс https://scienceforyou.ru/