Розрахунки за рівняннями послідовних реакцій

Послідовні реакції – це хімічні процеси, в яких продукт однієї реакції є вихідною речовиною іншої. Наприклад, ортофосфатну кислоту з фосфору можна одержати за допомогою наступних реакцій:

4P + 5O2 = 2P2O5 (1)
P2O5 + 2H2O = 2H3PO4 (2)

Фосфор (V) оксид є продуктом реакції (1) і вихідною речовиною реакції (2).

На основі даних реакцій розглянемо приклад.

Приклад 1. Спалили фосфор масою 3,1 г. Продукт розчинили у воді. Яка маса кислоти утворилась?

Розв’язання:

При згорянні фосфору утворюється фосфор (V) оксид, який повністю реагує з водою з утворенням кислоти. Щоб розв’язати задачу необхідно за рівнянням (1) знайти кількість речовини (або масу) оксиду, яка утворилась. Далі за рівнянням (2) знайти масу кислоти.

Poslidovni2

x = 3,1 · 2 / 124 = 0,05 (моль).

Poslidovni3

y = 0,05 · 196 / 1 = 9,8 (г).

Відповідь: m(H3PO4) = 9,8 г.

Розглянемо ще один приклад.

Приклад 2. При згорянні вуглецю одержали газ, який пропустили через вапняну воду. Утворилось 10 г осаду. Яку масу вуглецю спалили?

Розв’язання:

C + O2 = CO2 (1)

CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O (2)

За рівнянням реакції (2) знаходимо кількість речовини CO2:

n(CO2) = 1 моль · 10 г / 100 г = 0,1 моль.

За рівнянням реакції (1) знаходимо масу вуглецю:

m(C) = 12 г · 0,1 моль / 1 моль = 1,2 г.

Відповідь: m(C) = 1,2 г.

Для розв’язування задач за послідовними рівняннями реакцій потрібно порахувати за однією реакцією, підставити значення в іншу і так далі. А якщо в нас буде не дві реакції а 10? Обрахунки можуть бути досить громіздкі. Такі задачі можна упросити використовуючи стехіометричні схеми.

Розглянемо приклад побудови стехіометричної схеми для добування сульфатної кислоти з піриту. Даний процес складається з наступних реакцій:

1) 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

2) 2SO2 + O2 = 2SO3

3) SO3 + H2O = H2SO4

Урівняємо всі три рівняння по Сульфуру:

1) 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

2) 8SO2 + 4O2 = 8SO3

3) 8SO3 + 8H2O = 8H2SO4

Додамо всі три рівняння реакцій і виведемо сумарне:

4FeS2 + 11O2 + 8SO2 + 4O2 + 8SO3 + 8H2O = 2Fe2O3 + 8SO2 + 8SO3 + 8H2SO4;

4FeS2 + 15O2 + 8H2O = 2Fe2O3 + 8H2SO4;

З 4 моль FeS2 утворюється 8 моль H2SO4.

4FeS2 → 8H2SO4 або FeS2 → 2H2SO4.

Для всього процесу можна вивести наступну стехіометричну схему:

FeS2 → 2SO2 → 2SO3 → 2H2SO4

При складанні стехіометричних схем обов’язково потрібно урівнювати по елементу, який повністю переходить з однієї реакції в іншу.

Наприклад, схему добування нітратної кислоти з амоніаку

NH3 → HNO3

не можна урівнювати за Гідрогеном, так як в процесі його кількість змінюється:

NH3 ≠ 3HNO3

Незмінним є Нітроген, тому правильно буде:

NH3 → HNO3

За стехіометричними схемами обрахунки проводяться аналогічно обрахункам за рівнянням реакції.

Стехіометричні схеми є досить сильним інструментом з яким ми більш докладніше ознайомимся в наступних уроках.

Додати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *