Элективный курс для учащихся 10-х классов "Решение задач по органической химии повышенного уровня сложности"

( 20-х)+20=35; х=5(л)

или в данном случае, объем смеси после реакции изменяется за счет вступившего в реакцию водорода => 40-35=5(л) водорода, а соответственно и этена вступает в реакцию

После совместного решения ученики составляют самостоятельно условие подобной задачи, используя смеси в которых только одно вещество вступает в реакцию.

Тема 5. Задачи с использованием долей. О

сновные понятия, законы и формулы: массовые, молярные, объемные доли,

смеси, растворы, практическая доля выхода вещества в сравнении с теоретически возможным.

Решаем задачу на растворы, в которой происходит химическая реакция и концентрация веществ изменяется за счет вступления в химическую реакцию растворенного вещества, растворителя, выпадения осадка или выделения газа.

Металлический натрий массой 5,6 г добавили к 96% водному раствору этанола объемом 112,5 мл (0,8г/мл). Определите массовые доли веществ в растворе по окончании реакций.

Решение: т.к. условие задачи объемное, разбираем его на рисунке-схеме.

H2O H2 Na 5,6 г

C2H5OH96%;

112мл;

0,8 г/мл.

m(C2H5OH, р-р)=Vp=112,5.0,8=90(г); m(C2H5OH)=m(C2H5OH, р-р).w (C2H5OH)=90.0,96=86,4(г); n(C2H5OH)=m/M=86,4:46=1,8(моль).

m(H2O)= m(C2H5OH, р-р)- m(C2H5OH)=90-86,4=3,6(г); n(H2O)= m/M=3,6:18=0,2(моль).

n(Na)=m/M=5,6:23=0,24(моль).

по условию 0,24моль 0,2моль

2Na + 2H2O à 2NaOH + H2

по уравнению 2моль 2моль

избыток недостаток

по условию 0,04моль 1,8моль

2Na + 2C2H5OH à 2C2H5ONa + H2

по уравнению 0,04моль0,04моль

недостатокизбыток

m(р-ра)=m(C2H5OH, р-р)+m(Na)-m(H2)=90+5,6-(0.02+0,1).2=95,36(г).

Т.е. после реакции в растворе:

m(C2H5OH)=n.M=1,76.46=80,96(г),

w (C2H5OH)=m(C2H5OH) / m(р-ра)=80,96:95,36=0,85;

m (C2H5ONa)= n.M=0,04.68=2,72(г),

w(C2H5ONa)= m (C2H5ONa)/ m(р-ра)=2,72:95,36=0,03;

w(NaOH)= 1- w (C2H5OH)- w(C2H5ONa)=1-0,85-0,03=0,12.

Далее ученики составляют и решают подобную задачу (подбираем раствор из которого в ходе реакции выпадает осадок).

В реальных химических процессах из-за различных потерь масса образующихся продуктов часто бывает меньше той, которая должна образовываться в соответствии с теоретическими расчетами т.е. необходимо учитывать выход продукта реакции от теоретически возможного (в тех задачах, где доля выхода продукта не указана, предполагается, что она равна теоретической).

Решаем задачу: В результате окисления 12,32г метанола и растворения образовавшегося альдегида в 224 мл воды был получен 3%-ный формалин. Определите массовую долю выхода продукта реакции.

Решение: т.к. условие задачи объемное, разбираем его на рисунке-схеме.

38

224мл H2O

CH3OH [O]CH2O

12,32г 3%

n(CH3OH)=m/M=12,32:32=0,385(моль);

n(CH2O)= n(CH3OH)= 0,385(моль), т.к. число атомов одинаково.

m(CH2O, теор.)=M n= 30.0,385=11,55(г)

m(H2O)=Vp=224.1=224(г), w(H2O)=100-3=97(%)

m(CH2O) – 3%, => x – 3%, => m(CH2O, прак.) =224.3:97= 6,93(г)

m(H2O) – 97%.224 – 97%

wвых.(CH2O)= m(CH2O,прак.)/ m(CH2O, теор.)= 6,93:11,55=0,6.

Для проверки на основе предыдущей задачи составляем новое условие и решаем.

Раствор какой концентрации получится, если после окисления 12,32г метанола полученный формальдегид (выход составил 60% от теоретически возможного) растворили в 224 мл воды?

Решение:

n(CH3OH)=m/M=12,32:32=0,385(моль);

n(CH2O)= n(CH3OH)= 0,385(моль), т.к. число атомов одинаково.

m(CH2O, теор.)=M n= 30.0,385=11,55(г);

m(CH2O, прак.)= m(CH2O, теор.). wвых.(CH2O):100%=11,55.60:100=6,93(г);

m(H2O)=Vp=224.1=224(г):

m(р-ра)= m(CH2O, прак.)+ m(H2O)=6,93+224=230,93(г);

w(CH2O)= m(CH2O, прак.): m(р-ра).100%=6,93:230,93.100=3(%).

Тема 6. Задачи на смеси (в р-цию вступает 2 и более в-в или одно в-во участвует в нескольких р-циях).

Основные понятия, законы и формулы: смесь, массовые, молярные, объемные доли.

Составляем задачу на смеси и решаем её ( можно сделать в обратном порядке).

Возьмем смесь, состоящую из 16г метана и 56г этена. Подсчитаем сколько л кислорода необходимо для сжигания данной смеси и сколько г углекислого газа при этом образуется.

n(CH4)=m/M=16:16=1(моль); n(C2H4)=56:28=2(моль).

по условию 1мольx y

CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O x=2(моль); y=1(моль).

по уравнению 1моль 2моль 1моль 2моль

по условию 2мольa b

C2H4 + 3 O2 à2 CO2 + 2 H2O a=6(моль); b=4(моль).

по уравнению 1моль 3моль 2моль 2моль

n(O2)=x+a=2+6=8(моль) ; V(O2)=Vm n=22,4.8=179,2(л).

n(CO2)=y+b=1+4=5(моль);m(CO2)=M.n=44.5=220(г).

Задача: Найти массовые доли веществ в смеси массой 72г, состоящей из метана и этена, если известно что для полного её сгорания необходимо 179,2л кислорода. В результате данной реакции образуется 220г углекислого газа.

Решение:

Пусть в смеси было х моль метана и у моль этена.

по условию х моль2х моль х моль

CH4 + 2 O2 à CO2 + 2 H2O

8моль 5моль по условию у моль 3у моль 2у моль

C2H4 + 3 O2 à2CO2 + 2 H2O

n(O2)=V/Vm= 179,2: 22,4=8(моль) => 2х+3у=8 =>x=1; y=2.