Вычисление кажущейся степени диссоциации кислоты и соли. Методика решения задач на «избыток–недостаток» в курсе основной общеобразовательной школы Решение задач на «избыток–недостаток»

…ние-это опасно!

Где это видано, Где это слыхано: Жить на земле, Чтоб вредить себе! Лучше здоровья, ума набирается, Зимою на лыжах вдоволь кататься, А не сидеть в дыму табака, В мечтах улетая на облака.

Курите! Курите! Курите! Если вы очень хотите, Чтоб сердце устало работать, Чтоб зубы стали желтеть, Глаза перестали смотреть... Чтобы у вас появилась одышка И вас обгоняла бы мишка, Чтобы легкие стали чернее, Чтобы вас отвезли в больницу, А оттуда прямой путь в гробницу.

Курите! Курите! Курите Если вы жить не хотите, Если хотите, чтоб сердце

больше не билось в боку, Камни чтоб в почках бренчали, Чтоб легкие ваши трещали. Здоровье и ум пропадали. Вы больше курите... курите....

Курите! Курите! Курите! Если хотите, чтобы кожа

быстрее дряхлела, Чтоб кашляли чаще других, Чтоб голос быстрее

охрип, Чтоб нервы почаще

шалили,

Чтоб мозг хуже дроби

решал,

Чтоб клетки быстрее

делились.

И в рак побыстрей

превратились.

Одумайтесь вовремя, братцы!

9 класс

Открытый урок: Решение задач на

« избыток недостаток».

Евдокимова Т.В.

Открытый урок: Решение задач на

« избыток - недостаток».

Цели:

Научить алгоритму решения задач нового типа;

Закрепить навыки устного счета;

Повторить правила расчета относительных молекулярных масс веществ;

Закрепить правила грамотности оформления условия задачи;

Формировать навыки химического мышления, логики, а также способствовать воспитанию гармоничной, всесторонне развитой личности.

Ход урока:

Рассмотрим вариант, когда одно из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, другое - в

недостатке.

Решая химические задачи, следует не забывать о правилах их грамотного оформления по схеме:

дано, найти, решение, ответ.

Задача №1

На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.

Дано: м(К 2 О)=47 г,

м(НЖ) 3) =40г

Найти: m (KNO 3 )

Решение:

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ: Мг(К 2 О)=2Аг(К)+1Ак(О)=2-39+1- 16=94, Mr (HNO 3)= lAr (H )+ lAr (N )+3 Ar (O )= l 1+ 1 14+ 3 16=63? Mr(KNO 3)=lAr(K)+lAr(N)+3Ar(O)=l 39+1 14 +3 16=101 K 2 +O+2HNO3=2KNO3+H 2 O

у1моль 2моль2моль

м94 г/моль63 г/моль101 моль
м94г 126г 202г

Для удобства расчета за xi примем массу HNO 3 и найдем, какое из веществ, вступивших й

реакцию, дано в избытке, какое в недостатке.

47 г К 2 О- Xi г HNO 3 94 г К 2 О-126 rHNO 3 47/94= Xi /126, Xi =63 г.

Следовательно, азотная кислота дана в недостатке, т.к. по условию ее 40 г, а по расчету необходимо

63 г, поэтому расчет ведем по HNO 3:

40 г HNO 3 - x г KNO 3 126 rHNO 3 -202 rKNO 3 40/126= х/202,х =64г. Ответ: m (KNO 3 )= 64 г.

Задача: 2. На 24 г металлического магния подействовали 100 г 30%-ного раствора сеяной кислоты. Найдите массу образовавшегося хлорида магния.

Дано:

m (Mg ) = 24 г, m (p - pHCI )=100 r , w (HCI )= 30%/

Найти: M (MGCI )

Решение. Рассчитаемотносительные молекулярныемассы интересующих нас веществ:

Мг(НС1)=1 Аг(Н)+ 1 Аг (С1)=1+ 35,5= 36,5. к Mr(MGCI)=l Ar(MG)+ 2Ar(CI)= 24 = 235,5= 95.

24 30 (xr) xr

Mg + 2HCI===MgCI 2 + H 2

v 1моль2 моль 1моль

M 24 г/моль36,5 г/моль95 г /моль
m 24 г 73 г 95 г

Для удобства расчета за xi примем массу соляной кислоты и найдем, какое веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое - в недостатке.

24г Mg --- x 1 rHCI

23 r Mg --- 73 r HCI

24/24 = x 1 /73x 1 = 73 r

Из расчета видно, что соляная кислота дана в недостатке, т. К. по условию задачи ее дано 30 г, а для реакции требуется 73 г. Следовательно, расчет ведем по соляной кислоте:

30 г HCI - xrMgCI 2

73 г HCI - 95 г MgCI 2

30/ 73 =х/95, х = 39 г.

Ответ: m (MgCI 2 )=39 u /

Рассмотрим вариант, когда оба вступивших в реакцию вещества даны в стехиометрических количествах, т. Е. реагируют друг с другомбез остатка.

Задача 1. На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшееся сульфида алюминия.

Дано:

М (А1)=36г
М ( S ) = 64 г/ ______________________________________________________________________________

Найти: M (AI 2 S 3 ).

Решение.

36г(х1г)64 г х г t

2 AI +3 S == AI 2 S 3 /

v 2 моль3 моль1 моль

М 27 г/моль32г/моль150 г/моль

т54г 96 г 150 г *

Примем массу AI за xi и найдем, какое из веществ, вступившихв реакцию, дано в избытке, какое - в недостатке.

X ir AI-64rS

54 r AI-96 г S

xi /54 = 64/96, xj =36 r .

В данномслучае вещества, вступившие в реакцию, взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

64 г S- х г AI 2 S 3

96 г S-150rAI 2 S 3\

64/96=х/150, х=100г. Ответ: m (AI 2 S 3 )= 100 г.

Задача 2. Нараствор, содержащий 53 г карбоната натрия, подействовали раствором, содержащим 49 г серной кислоты. Найдите массу образовавшейся соли.

Дано: m (Na 2 CO 3 )= 53 г

m ( H 2 SO 4 )=49 r _______________________ _______________________________________________

Найти:

М(Na 2 SO 4 )

Решение. Рассчитаемотносительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

Mr(Na 2 CO 3)= 2 А г (Na) + 1 Аг © + 3Ar(O)=223+ 112+3 16=106

Mr (H 2 SO 4)=2Ar(H) + lAr(S) + 4Ar(O) = 21 + 132 + 416 = 98 Mr(Na 2 SO 4)=2Ar (Na) + 1 Ar (S) + 4 Ar (O) = 223+132+416=142/

53 r 49r(xlr) xr

Na 2 CO 3 +H 2 SO 4 =Na 2 SO 4 + H 2 O +CO Z

v 1моль 1 моль 1 моль

Задача 518.
Раствор, содержащий 0,53 г карбоната натрия в 200 г воды, кристаллизуется при -0,13°С. Вычислить кажущуюся степень диссоциации соли.
Решение:
M(Na 2 CO 3 ) = 106 г/моль.
Теперь определим понижение температуры кристаллизации t (крист) раствора без учёта диссоциации щёлочи (криоскопическая константа для воды равна 1,86) по формуле:

Здесь m 1 - масса растворённого вещества, m 2 - масса раствора, М – молярная масса растворённого вещества, К – криоскопическая константа.

Сравнивая найденное значение t (теорет) с экспериментально полученным значением t (экспер) , рассчитаем изотонический коэффициент по формуле:

Ответ: 0,9.

Задача 519.
В равных количествах воды растворено в одном случае 0,5 моля сахара, а в другом - 0,2 моля СаСI 2 . Температуры кристаллизации обоих растворов одинаковы. Определить кажущуюся степень диссоциации СаСI 2 .
Решение:
Из уравнения t з = KC M , где К – криоскопическая константа растворителя, которая для воды имеет значение 1,86; С М – молярная концентрация раствора; tз - понижение температуры замерзания раствора, получим:

t з (сахара) = 1,86 . 0,5 = 0,930 0 С;
t з (СaCl 2) = 1,86 . 0,2 = 0,372 0 С

Теперь, учитывая, что температуры кристаллизации обоих растворов одинаковы и, сравнивая найденные значения t з сахара и хлорида кальция найдём изотонический коэффициент (i), получим:

Рассчитаем кажущуюся степень диссоциации () соли из соотношения:

Ответ: 0,9.

Задача 520.
При 100°С давление пара раствора, содержащего 0,05 моля сульфата натрия в 450 г воды, равно 100,8 кПа (756,2 мм рт. ст.). Определить кажущуюся степень диссоциации Na 2 SO 4 .
Решение:
Понижение давления пара над раствором вычисляем по уравнению:

где Р 0 – давление насыщенного пара над растворителем, 101,325 кПа; Р – давление насыщенного пара над раствором, 100,800 кПа; N – мольная доля растворённого вещества; n 1 , n 2 – количества растворённого вещества и раствора. Находим количество воды в растворе:

Находим экспериментальное значение:

P (экспер) = P0 - P = 101,325 - 100,800 = 0,525 Па.

Рассчитаем изотонический коэффициент из соотношения:

Рассчитаем кажущуюся степень диссоциации () соли из соотношения:

Здесь K - общее число ионов, образующихся при диссоциации электролита.

Ответ: 0,8.

Задача 521.
В 1 л 0,01М раствора уксусной кислоты содержится 6,26 . 10 -21 ее молекул и ионов. Определить кажущуюся степень диссоциации уксусной кислоты.
Решение:
В 1 моль любого вещества содержится 6,02 . 10- 23 молекул. Определим количество молекул, содержащееся в 0,01 моле уксусной кислоты из пропорции:

1: 6,02 . 10 -23 = 0,01: x; x = (0,01 . 6,02 . 10 -23)/1 = 6,02 . 10 -21

Изотонический коэффициент рассчитаем из сравнения теоретического и практического количеств молекул уксусной кислоты:

Рассчитаем кажущуюся степень диссоциации () кислоты из соотношения:

здесь K - общее число ионов, образующихся при диссоциации электролита.

Умение решать химические задачи – важная составляющая знаний по предмету. Согласно государственному стандарту образования по химии учащиеся, оканчивающие школу, должны уметь решать более десятка типов стандартных задач. Среди них и задачи на «избыток–недостаток».
Предлагаю свой вариант подачи материала по решению таких задач в курсе химии 9-го класса.
На изучение этой темы отвожу 2–2,5 урока, в зависимости от уровня способностей учеников класса. Ознакомление с алгоритмом решения задач данного типа происходит в рамках изучения темы «Теория электролитической диссоциации». Однако если класс сильный, то в рамках эксперимента этот тип задач иногда изучаем и в конце 8-го класса в главе «Галогены», а высвободившееся время можно потратить на изучение органической химии в курсе 9-го класса.
На первом уроке разбираю два типа задач на «избыток–недостаток»:
одно из двух вступивших в реакцию веществ дано в избытке;
оба вступивших в реакцию вещества расходуются на взаимодействие друг с другом без остатка, т. е. даны в стехиометрических количествах.
В качестве домашнего задания обязательно предлагаются две-три задачи, подобные изученным на уроке.
На втором уроке закрепляю и углубляю изученный материал, ввожу понятия «процентная концентрация растворов веществ», вступивших в реакцию, «плотность растворов». Кроме того, усложняю задачи, вводя «процентное содержание примесей в исходном веществе» и т. д. Такой прием позволяет повторить элементы уже изученного материала, сэкономить время. В конце второго урока изучения темы или в начале третьего провожу небольшую самостоятельную работу на закрепление изученного материала, включающую одну-две задачи, причем самостоятельная работа предлагается в трех уровнях сложности, в зависимости от способностей ученика.

Урок 1

Решение задач на «избыток–недостаток»

Цели .

научить алгоритму решения задач нового типа;
закрепить навыки устного счета;
повторить правила расчета относительных молекулярных масс веществ;
закрепить правила грамотного оформления условия задачи;
формировать навыки химического мышления, логики, а также способствовать воспитанию гармоничной, всесторонне развитой личности.

ХОД УРОКА

Рассмотрим вариант, когда одно из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, другое – в недостатке.
Решая химические задачи, следует не забывать о правилах их грамотного оформления по схеме: дано, найти, решение, ответ.

ЗАДАЧА 1. На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.

Дано :

m (K 2 O) = 47 г,
m (HNO 3) = 40 г.

Найти :

m (КNO 3).

Решение

M r (K 2 O) = 2A r (K) + 1A r (O) = 2 39 + 1 16 = 94,

M r (HNO 3) = 1A r (H) + 1A r (N) + 3A r (O) = 1 1 + 1 14 + 3 16 = 63,

M r (KNO 3) = 1A r (K) + 1A r (N) + 3A r (O) = 1 39 + 1 14 + 3 16 = 101.

Для удобства расчета за х 1 примем массу НNО 3 и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

47/94 = х 1 /126, х 1 = 63 г.

Следовательно, азотная кислота дана в недостатке, т. к. по условию ее 40 г, а по расчету необходимо 63 г, поэтому расчет ведем по HNO 3:

40/126 = х /202, х = 64 г.

Ответ . m (КNO 3) = 64 г.

ЗАДАЧА 2 . На 24 г металлического магния подействовали 100 г 30%-го раствора соляной кислоты. Найдите массу образовавшегося хлорида магния.

Дано :

m (Mg) = 24 г,
m (р-р HCl) = 100 г,
(HCl) = 30%.

Найти :

m (MgCl 2).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M r (HCl) = 1A r (H) + 1A r (Cl) = 1 + 35,5 = 36,5,

M r (MgCl 2) = 1A r (Mg) + 2A r (Cl) = 24 + 2 35,5 = 95.

Для удобства расчета за х 1 примем массу соляной кислоты и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

24/24 = х 1 /73, х 1 = 73 г.

Из расчета видно, что соляная кислота дана в недостатке, т. к. по условию задачи ее дано 30 г, а для реакции требуется 73 г. Следовательно, расчет ведем по соляной кислоте:

30/73 = х /95, х = 39 г.

Ответ . m (MgCl 2) = 39 г.

Рассмотрим вариант, когда оба вступивших в реакцию вещества даны в стехиометрических количествах, т. е. реагируют друг с другом без остатка.

ЗАДАЧА 1. На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Дано :

m (Al) = 36 г,
m (S) = 64 г.

Найти :

m (Al 2 S 3).

Решение

Примем массу Al за х 1 и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

х 1 /54 = 64/96, х 1 = 36 г.

В данном случае вещества, вступившие в реакцию, взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

64/96 = х /150, х = 100 г.

Ответ . m (Al 2 S 3) = 100 г.

ЗАДАЧА 2 . На раствор, содержащий 53 г карбоната натрия, подействовали раствором, содержащим 49 г серной кислоты. Найдите массу образовавшейся соли.

Дано :

m (Na 2 CO 3) = 53 г,
m (H 2 SO 4) = 49 г.

Найти :

m (Na 2 SO 4).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M r (Na 2 CO 3) = 2A r (Na) + 1A r (C) + 3A r (O) = 2 23 + 1 12 + 3 16 = 106.

M r (H 2 SO 4) = 2A r (H) + 1A r (S) + 4A r (O) = 2 1 + 1 32 + 4 16 = 98.

M r (Na 2 SO 4) = 2A r (Na) + 1A r (S) + 4A r (O) = 2 23 + 1 32 + 4 16 = 142.

Примем за х 1 массу cерной кислоты, чтобы узнать, какое вещество дано в избытке, какое – в недостатке.

53/106 = х 1 /98, х 1 = 49 г.

В данном случае оба вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

49/98 = х /142, х = 71 г.

Ответ . m (Na 2 SO 4) = 71 г.

Однако учитель, подбирая задачи для решения в классе, должен помнить, что в некоторых случаях (например, если кислота или кислотный оксид дан в избытке) решение задачи не ограничивается расчетом двух пропорций, т. к. реакция будет протекать дальше с образованием кислой соли. Это повысит сложность материала. На первых уроках при решении задач данного типа я не включаю в материал задачи на прохождение реакций с образованием кислых или основных солей.

Домашнее задание

ЗАДАЧА 1 . На 200 г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40 г оксида алюминия. Найдите массу образовавшейся воды.

Дано :

M (р-р H 2 SO 4) = 200 г,
(H 2 SO 4) = 10%,
m (Al 2 O 3) = 40 г.

Найти:

m (Н 2 O).

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

M r (Al 2 O 3) = 2A r (Al) + 3A r (O) = 2 27 + 3 16 = 102,

M r (H 2 SO 4) = 2A r (H) + 1A r (S) + 4A r (O) = 2 1 + 1 32 + 4 16 = 98,

M r (H 2 O) = 2A r (H) + 1A r (O) = 2 1 + 1 16 = 18.

m (H 2 SO 4) = 200 10/100 = 20 г.

Найдем, какое из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, а какое – в недостатке.

х 1 /102 = 20/294, х 1 = 6,94 г.

Из расчета видно, что Al 2 O 3 дан в избытке, следовательно, расчет ведем по кислоте:

20/294 = х /54, х = 3,67 г.

Ответ . m (Н 2 O) = 3,67 г.

ЗАДАЧА 2. На 40 г оксида меди(II) подействовали раствором серной кислоты, содержащим 49 г безводного вещества. Найдите массу образовавшейся соли.

Дано :

m (CuO) = 40 г,
m (H 2 SO 4) = 49 г.

Найти :

M (СuSO 4).

Решение

Найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке.

х 1 /80 = 49/98, х 1 = 40 г.

Cогласно уравнению данной реакции вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

40/80 = х /160, х = 80 г.

Ответ . m (CuSO 4) = 80 г.