Определите массу нитрата калия необходимого для получения 200 мл


Определите массу нитрата калия, необходимого для получения 200 мл 20%-ного раствора азотной кислоты (плотность 1,115 г/мл).

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
поделиться знаниями или
запомнить страничку
  • Все категории
  • экономические 42,785
  • гуманитарные 33,426
  • юридические 17,862
  • школьный раздел 595,080
  • разное 16,694

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Реальные задания 27 ЕГЭ по химии 2016 года.

Задание №1

Определите массу воды, которую надо выпарить из 50 г 3%-ного раствора поваренной соли для получения раствора с массовой долей соли 10%. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 35 г

Пояснение:

Вычислим массу поваренной соли в исходном растворе:

m(NaCl) = m(р-ра NaCl) · ω(NaCl) = 50 г · 0,03 = 1,5 г

Масса растворенного вещества рассчитывает по формуле:

ω(в-ва) = m(в-ва)/m(р-ра)

В получившемся после выпаривания воды растворе массовая доля поваренной соли равна 0,1. Обозначим за x массу выпаренной воды, тогда:

0,1 = 1,5/(50 – x), отсюда x = 35

Задание №2

Вычислите массу нитрата калия (в граммах), которую следует растворить в 150 г раствора с массовой долей этой соли 10% для получения раствора с массовой долей 12%. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 3,4

Пояснение:

Рассчитаем массу нитрата калия в исходном растворе:

m(1)(KNO3) = m(1)(р-ра)∙ w(1)(KNO3)/100% = 150 ∙ 10/100 = 15 г;

Пусть масса добавленного нитрата калия равна x г. Тогда масса всей соли в конечном растворе будет равна (15 + x) г, а масса раствора (150 + x) , а массовую долю нитрата калия в конечном растворе можно записать как:

w(3)(KNO3) = 100% ∙ (15 + x)/(150 + x)

В то же время, из условия известно, что w(3)(KNO3) = 12%. В связи с этим можем записать следующее уравнение:

100% ∙ (15 + x)/(150 + x) = 12%

(15 + x)/(150 + x) = 0,12

15 +  x = 18 + 0,12x

0,88x = 3

x = 3/0,88 = 3,4

т.е. масса добавленного нитрата калия равна 3,4 г.

Задание №3

К 70 г раствора с массовой долей хлорида кальция 40% добавили 18 мл воды и 12 г этой же соли. Массовая доля соли в полученном растворе равна __________%. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 40

Пояснение:

Плотность воды равна 1 г/мл. Это значит, что масса воды, выраженная в граммах численно равна объему воды выраженному в миллилитрах. Т.е. масса добавленной воды равна 18 г.

Рассчитаем массу хлорида кальция в исходном 40%-ном растворе:

m(1)(CaCl2) = 40% ∙ 70 г/100% = 28 г,

Общая масса хлорида кальция в конечном растворе равна сумме масс хлорида кальция в исходном растворе и добавленного хлорида кальция. Т.е.

mобщ.(CaCl2) = 28 г + 12 г = 40 г,

Масса конечного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленных воды и соли:

mобщ.(р-ра CaCl2) = 70 г + 18 г + 12 г = 100 г,

Таким образом, массовая доля соли в конечном растворе равна:

w(3)(CaCl2) = 100% ∙ mобщ.(CaCl2)/mобщ.(р-ра CaCl2) = 100% ∙ 40/100 = 40%

Задание №4

Какую массу воды надо добавить к 50 г 70%-ного раствора серной кислоты для получения раствора с массовой долей кислоты 5%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 650

Пояснение:

Рассчитаем массу чистой серной кислоты в 50 г 70%-ного раствора серной кислоты:

m(H2SO4) = 50 ∙ 0,7 = 35 г,

Пусть масса добавляемой воды равна x г.

Тогда масса конечного раствора равна (50+x) г, а массовую долю кислоты в новом растворе можно выразить как:

w(2)(H2SO4) = 100% ∙ 35/(50+х)

В то же время из условия известно, что массовая доля кислоты в новом растворе равна 5%. Тогда справедливо уравнение:

100% ∙ 35/(50+х) = 5%

35/(50+х) = 0,05

35 = 0,05 ∙ (50+х)

35 = 2,5 + 0,05х

0,05x = 32,5

x = 650, т.е. масса воды, которую надо добавить равна 650 г.

Задание №5

К раствору нитрата кальция массой 80 г с массовой долей 4% добавили 1,8 г этой же соли. Массовая доля соли в полученном растворе равна _____ %. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 6,1

Пояснение:

Рассчитаем массу чистого нитрата кальция в исходном 4%-ном растворе:

m(1)(Ca(NO3)2) = 80 г ∙ 4%/100% = 3,2 г

Масса чистого нитрата кальция в конечном растворе складывается из массы нитрата кальция в исходном растворе и добавленного нитрата кальция, т.е.:

m(3)(Ca(NO3)2) = 3,2 + 1,8 = 5 г

Аналогично масса конечного раствора складывается из масс исходного раствора и добавленного нитрата кальция:

m(3)(р-ра Ca(NO3)2) = 80 + 1,8 = 81,8 г

w(3)(Ca(NO3)2) = 100% ∙ 5/81,8 ≈ 6,1 %

Задание №6

Вычислите массу воды (в граммах), которую надо выпарить из 1 кг 3%-ного раствора сульфата меди для получения 5%-ного раствора. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 400

Пояснение:

Переведем единицы измерения массы исходного раствора из кг в г:

m(1)(р-ра CuSO4) = 1 кг = 1000 г

Рассчитаем массу чистого сульфата меди в исходном растворе:

m(1)(CuSO4) = 1000 г ∙ 3%/100% = 30 г

При упаривании раствора соли изменяется масса воды, а масса соли остается неизменной, т.е. равной 30 г. Обозначим массу воды, которую нужно выпарить как x г. Тогда масса нового раствора будет равна (1000-х) г, а массовую долю соли в новом растворе можно записать как:

w(2)(CuSO4) = 100% ∙ 30/(1000-x)

В то же время, в условии задачи сказано, что массовая доля соли в конечном растворе равна 5%. Тогда, очевидно, справедливо уравнение:

100% ∙ 30/(1000-x) = 5%

30/(1000-x) = 0,05

600 = 1000 - x

x = 400, т.е. масса воды, которую нужно выпарить равна 400 г.

Задание №7

Вычислите массу уксусной кислоты, которую следует растворить в 150 г столового 5%-ного уксуса для получения 10%-ного раствора. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 8,3

Пояснение:

Рассчитаем массу чистой уксусной кислоты в исходном 5%-ном растворе:

m(1)(CH3COOH) = 150 г ∙ 5%/100% = 7,5 г

Пусть масса добавляемой уксусной кислоты равна x г. Тогда общая масса уксусной кислоты в конечном растворе равна (7,5 + x) г, а масса самого раствора - (150 + x) г

Тогда массовая доля уксусной кислоты в конечном растворе равна:

m(CH3COOH) = 100% ∙ (7,5 + x)/(150 + x)

В то же время, из условия известно, что массовая доля уксусной кислоты в конечном растворе равна 10%. Следовательно, справедливо уравнение:

100% ∙ (7,5 + x)/(150 + x) = 10%

(7,5 + x)/(150 + x) = 0,1

75 + 10x = 150 + x

9x = 75

x ≈ 8,3

Т.е. масса уксусной кислоты, которую надо добавить примерно равна 8,3 г (при округлении до десятых).

Задание №8

Определите массу 10%-ного раствора поваренной соли (в граммах), полученного при разбавлении 50 г раствора с массовой долей соли 30%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 150

Пояснение:

Рассчитаем массу чистой поваренной соли в 30%-ном растворе:

m(NaCl) = 50 ∙ 30%/100% = 15 г

Конечный 10%-ный раствор получают разбавлением исходного 30%-ного. Это значит, что в конечном растворе содержится такое же количество соли, что и в исходном. Т.е. масса соли в конечном растворе равна 15 г, а концентрация - 10%. Таким образом мы можем посчитать массу этого раствора:

m(2)(р-ра NaCl) = 100%15 г/10% = 150 г

Задание №9

К 240 г раствора с массовой долей 10% добавили 160 мл воды. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 6

Пояснение:

Плотность воды равна 1 г/мл. Это значит, что масса воды, выраженная в граммах численно равна объему воды выраженному в миллилитрах. Т.е. масса добавленной воды равна 160 г:

Посчитаем массу чистой соли в исходном 10%-ном растворе:

m(NaCl) = 240 г ∙ 10%/100% = 24 г

Масса конечного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленной воды:

m(2)(р-ра NaCl) = 240 + 160 = 400 г

Масса соли одинакова в исходном и конечном растворах, поэтому массовую долю соли в конечном растворе можно рассчитать так:

w(2)(р-ра NaCl) = 100% ∙ 24 г/400 г = 6%

Задание №10

Смешали 80 г раствора с массовой долей нитрата натрия 10% и 120 г 25%-ного раствора этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 19

Пояснение:

Очевидно, что масса конечного раствора будет складываться из масс первого и второго растворов:

m(р-ра NaNO3) = m(1)(р-ра NaNO3) + m(2)(р-ра NaNO3) = 80 г + 120 г = 200 г

Масса соли в первом растворе равна:

m(1)(NaNO3) = m(1)(р-ра NaNO3) ∙ ω(1)(р-ра NaNO3) /100% = 80 ∙ 10/100 = 8 г

Масса соли в первом растворе равна:

m(2)(NaNO3) = m(2)(р-ра NaNO3) ∙ ω(2)(р-ра NaNO3) /100% = 120 ∙ 25/100 = 30 г

Таким общая масса соли в растворе полученном при сливании первого и второго растворов:

m(NaNO3) = m(1)(NaNO3) + m(2)(NaNO3) = 8 + 30 = 38 г,

Массовая доля соли в конечном растворе:

ω(NaNO3) = 100% ∙ m(NaNO3)/m(р-ра NaNO3) = 100% ∙ 38 /200 = 19 %.

Задание №11

Какую массу воды необходимо добавить к 150 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 10%, чтобы получить раствор с массовой долей 2%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 600

Пояснение:

Рассчитаем массу гидроксида натрия в исходном 10%-ном растворе:

 m(NaNO3) = 150 г ∙ 10%/100% = 15 г

Пусть масса воды, которую нужно добавить 1о%-ному раствору равна x г.

Тогда масса конечного раствора будет равна (150 + x) г.

Масса гидроксида натрия остается неизменной после разбавления исходного раствора водой, т.е. равной 15 г. Таким образом:

Массовая доля гидроксида натрия в новом растворе равна:

ω(3)(NaOH) = 100% ∙ 15/(150 + x), в то же время из условия ω(3)(NaOH) = 2%. Поэтому, очевидно, справедливо уравнение:

100% ∙ 15/(150 + x) = 2%

15/(150 + x) = 0,02

750 = 150 + x

x = 600

Таким образом, масса воды, которую необходимо добавить равна 600 г.

Задание №12

Какую массу воды необходимо выпарить из 500 г 4%-ного раствора гидроксида калия, чтобы получить раствор с массовой долей щелочи 10%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 300

Пояснение:

Рассчитаем массу гидроксида калия в исходном растворе:

m(1)(KOH) = 500 г ∙ 4%/100% = 20 г

Пусть масса воды, которую необходимо выпарить равна x г.

Тогда масса нового раствора будет равна:

m(р-ра KOH) = (500 - x) г, а массовая доля гидроксида калия равна:

ω(KOH) = 100% ∙ 20 г/(500 - x).

В то же время, из условия известно, что массовая доля щелочи в новом растворе составляет 10%.

 100% ∙ 20/(500 - x) = 10%

20/(500 - x) = 0,1

200 = 500 - x

x = 300

Таким образом, масса воды, которую надо выпарить равна 300 г.

Задание №13

К 214 г 7%-ного раствора карбоната калия добавили 16 г этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 13,5

Пояснение:

Масса конечного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленного карбоната калия:

m(3)(р-ра K2CO3) = 214 + 16 = 230 г

Рассчитаем массу карбоната калия в исходном 7%-ном растворе:

m(1)(K2CO3) = 214 ∙ 7%/100% = 214 ∙ 0,07 = 14,98 г

Тогда масса карбоната калия в конечном растворе будет равна сумме масс карбоната калия в исходном растворе и добавленного карбоната калия:

m(1)(K2CO3) = 14,98 + 16 = 30,98 г

ω(K2CO3) = 100% ∙ 30,98 г/230 г ≈ 13,5 г

Задание №14

Смешали 250 г раствора с массовой долей соли 12% и 300 г раствора с массовой долей этой же соли 8%. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение Ответ: 9,8

Пояснение:

Масса нового раствора соли равна:

m(3)(р-ра соли) = m(1)(р-ра соли) + m(2)(р-ра соли) = 250 + 300 = 550 г

Найдем массу соли в первом растворе:

m(1)(соли) = 250 г ∙ 12%/100% = 30 г

и во втором растворе:

m(2)(соли) = 300 г ∙ 8%/100% = 24 г

Тогда общая масса соли в конечном растворе будет равна:

m(3)(соли) = m(1)(соли) + m(2)(соли) = 30 г + 24 г = 54 г,

а массовая доля соли в конечном растворе:

ω(3)(соли) = 100% ∙ 54 г/550 г ≈ 9,8 %

Задание №15

Из 150 г раствора с массовой долей бромида натрия 6% выпарили 10 г и добавили 5 г этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 9,7

Пояснение:

Очевидно, что масса полученного в результате описанных в условии задания действий равна:

mполуч.(р-ра NaBr) = 150 г - 10 г + 5 г = 145 г

Рассчитаем массу бромида натрия в исходном 6%-ном растворе:

m(1)(NaBr) = 150 г ∙ 6%/100% = 9 г

Поскольку бромид натрия - вещество ионного строения, т.е. имеет крайне высокую температуру кипения, то в отличии от воды при упаривании раствора испаряться не будет. Т.е. выпаренные 10 г из раствора представляют собой чистую воду.

Тогда общая масса соли в конечном растворе будет равна сумме масс соли в исходном растворе и добавленной соли.

m(3)(NaBr) = 9 г + 5 г = 14 г

Таким образом массовая доля соли в конечном растворе будет равна:

ω(3)(NaBr) = 100% ∙ 14 г/145 г ≈ 9,7 %

Задание №16

Массовая доля ацетата натрия в растворе, полученном при добавлении 120 г воды к 200 г раствора с массовой долей соли 8%, равна _____ %. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 5

Пояснение:

Рассчитаем массу ацетата натрия в исходном  8%-ном растворе:

m(CH3COONa) = 200 г ∙ 8%/100% = 16 г

Масса полученного раствора равна сумме масс исходного 8%-ного раствора и добавленной воды:

mполуч.(р-ра) = 200 г + 120 г = 320 г

Масса соли после добавления воды, очевидно, не изменилась, т.е. осталась равной 16 г.

Таким образом, очевидно, что массовая доля ацетата натрия в полученном растворе равна:

ω(CH3COOH) = 100% ∙ 16 г/320 г = 5%

Задание №17

К 180 г 8%-ного раствора хлорида натрия добавили 20 г NaCl. Массовая доля хлорида натрия в образовавшемся растворе равна _____ %. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Ответ: 17,2

Пояснение:

Рассчитаем массу хлорида натрия в исходном 8%-ном растворе:

m(1)(NaCl) = 180 г ∙ 8%/100% = 14,4 г

Очевидно, что масса всего хлорида натрия в конечном растворе равна сумме масс хлорида натрия в исходном растворе и добавленного хлорида натрия, т.е.:

m(3)(NaCl) = m(1)(NaCl) + m(2)(NaCl)  = 14,4 г + 20 г = 34,4 г,

Также очевидно, что масса конечного раствора равна сумме масс исходного раствора и добавленного NaCl:

m(3)(р-ра NaCl) = 180 г + 20 г = 200 г

Следовательно, массовая доля хлорида натрия в конечном растворе равна:

ω(3)(р-ра NaCl) = 100% ∙ 34,4 г/200 г = 17,2 %.

Задание №18

Какую массу нитрата натрия необходимо растворить в 200 г воды для получения раствора с массовой долей 20%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 50

Пояснение:

Пусть масса нитрата натрия, которую необходимо растворить в 200 г воды равна x г. Тогда масса полученного раствора будет равна (200+x) г, а массовую долю нитрата натрия можно выразить как:

ω(NaNO3) = 100% ∙ m(NaNO3)/m(р-ра NaNO3) = 100% ∙ x/(200+x)

В то же время известно, что массовая доля нитрата натрия в полученном растворе равна 20%. Следовательно, справедливо уравнение:

100% ∙ x/(200+x) = 20%

x/(200+x) = 0,2

5x = 200+x

4x = 200

x = 50

Таким образом, масса нитрата натрия, которую необходимо добавить к 200 г воды для получения 20%-ного раствора равна 50 г.

Задание №19

При растворении в 270 г воды сульфата калия был получен раствор с массовой долей 10%. Масса растворенного K2SO4 равна _____ г. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 30

Пояснение:

Пусть масса добавленного сульфата калия равна x г. Тогда масса полученного раствора будет равна (270 + x) г, а массовая доля сульфата калия может быть выражена как:

100% ∙ x/(270+x) = 10%

x/(270+x) = 0,1

10x = 270 + x

9x = 270

x = 30

Таким образом, масса сульфата калия, которую необходимо добавить равна 30 г.

Задание №20

Определите массу воды, которую надо добавить к 20 г 70%-ного раствора уксусной кислоты для получения 3%-ного раствора уксуса. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Ответ: 447

Пояснение:

Рассчитаем массу чистой уксусной кислоты в исходном 70%-ном растворе:

m(CH3COOH) = 20 г ∙ 70%/100% = 14 г

Пусть масса воды, которую необходимо добавить к 20 г 70%-ного раствора уксусной кислоты равна x г. Тогда масса конечного раствора будет равна (20 + x) г, а массовую долю уксусной кислоты можно записать как:

ω(CH3COOH) = 100% ∙ 14/(200 + x)

В то же время известно, что массовая доля уксусной кислоты в конечном растворе равна 3%. Тогда справедливо уравнение:

100% ∙ 14/(20 + x) = 3%

14/(20 + x) = 0,03

14 = 0,6 + 0,03x

13,4 = 0,03x

x ≈ 447

Таким образом, масса воды, которую необходимо добавить равна, при округлении до целых, 447 г

Задание №21

Какую массу воды нужно добавить к 250 г раствора с массовой долей хлорида натрия 12% для получения раствора с массовой долей соли 8%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Задание №22

В 280 г раствора с массовой долей хлорида аммония 15% растворили 10 г этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Задание №23

К 140 г раствора с массовой долей хлорида натрия 12% добавили 20 мл воды и 14 г этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Задание №24

Из 140 г 10% раствора хлорида калия выпарили 28 г воды. Определите массовую долю хлорида калия в полученном растворе. (Запишите число с точностью до десятых.)

Решение

Задание №25

К 125 г раствора нитрата натрия с массовой долей соли 20% добавили 28 мл воды и 35 г этой же соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе. (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Задание №26

Какую массу воды надо добавить к 50 г раствора уксусной кислоты с массовой долей кислоты 70% для получения раствора с массовой долей уксусной кислоты 5%? (Запишите число с точностью до целых.)

Решение

Сколько граммов NaOH требуется для приготовления 200 мл 0,450 М раствора?

Химия
Наука
  • Анатомия и физиология
  • астрономия
  • астрофизика
  • Биология
  • Химия
  • наука о планете Земля
  • Наука об окружающей среде
.

При объединении растворов йодида калия и нитрата свинца (II) образуются нитрат калия и иодид свинца (II).

(г) 2KI (водн.) + Pb (NO 3 ) 2 (водн.) ==> 2KNO 3 (водн.) + PbI 2 (s)

(e) моль использованного KI = 0,05 л x 0,45 моль / л = 0,0225 моль использованного KI

моль Pb (NO 3 ) 2 использовано = 0,075 л x 0,55 моль / л = 0,04125 моль Pb (NO 3 ) 2 использовано

Ограничивающим реагентом является KI, поскольку для него требуется 2 моля KI на каждый 1 моль Pb (NO 3 ) 2 - см. Сбалансированное уравнение в (d) выше.

моль PbI 2 , образованный из 0,0225 моль KI = 0,0225 моль KI x 1 моль PbI 2 /2 моль KI = 0,01125 моль PbI 2

масса PbI 2 (осадок) = 0,01125 моль PbI 2 x 461 г / моль = 5,19 г = 5,2 г (на 2 сигн. Фиг.)

(f) моль Pb (NO 3 ) 2 в 50 мл 0,50 M = 0,050 л x 0,50 моль / л = 0,025 моль

0,025 моль Pb (NO 3 ) 2 x 2 моль KI / моль Pb (NO 3 ) 2 = 0.05 моль KI требуется

(x л) (0,50 моль / л) = 0,05 моль

x = Потребуется 0,1 литра (100 мл) 0,50 M KI

,

3.10: Расчеты с использованием ограничивающего реагента

Цели обучения

  • Для понимания концепции ограничения реагентов и количественной оценки незавершенных реакций

Во всех примерах, рассмотренных до сих пор, предполагалось, что реагенты присутствуют в стехиометрических количествах. Следовательно, в конце реакции не осталось ни одного из реагентов. Это часто желательно, как в случае с космическим челноком, где избыток кислорода или водорода был не только дополнительным грузом, который нужно было вывести на орбиту, но и опасностью взрыва.Однако чаще реагенты присутствуют в мольных соотношениях, которые не совпадают с отношением коэффициентов в сбалансированном химическом уравнении. В результате один или несколько из них не будут израсходованы полностью, а останутся, когда реакция завершится. В этой ситуации количество продукта, которое может быть получено, ограничено количеством только одного из реагентов. Реагент, ограничивающий количество получаемого продукта, называется ограничивающим реагентом. Реагент, который остается после завершения реакции, находится в избытке.

Рассмотрим нехимический пример. Предположим, вы пригласили друзей на ужин и хотите испечь пирожные на десерт. Вы находите две коробки смеси для пирожных в кладовой и видите, что для каждой упаковки требуется два яйца. Таким образом, сбалансированное уравнение для приготовления брауни составляет

.

\ [1 \, \ text {box mix} + 2 \, \ text {egg} \ rightarrow 1 \, \ text {batch brownies} \ label {3.7.1} \]

Если у вас есть дюжина яиц, какой ингредиент определит количество партий пирожных, которые вы можете приготовить? Поскольку на каждую коробку смеси для брауни нужно два яйца, а у вас две коробки, вам нужно четыре яйца.Двенадцать яиц - это на восемь яиц больше, чем вам нужно. Хотя соотношение яиц и коробок в них составляет 2: 1, соотношение в вашем распоряжении составляет 6: 1. Следовательно, яйца являются ингредиентом (реагентом), присутствующим в избытке, а смесь для пирожных является ограничивающим реагентом. Даже если бы у вас был холодильник, полный яиц, вы могли бы приготовить только две партии пирожных.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Концепция ограничивающего реагента при приготовлении пирожного

Теперь рассмотрим химический пример ограничивающего реагента: производство чистого титана.Этот металл довольно легкий (на 45% легче стали и всего на 60% тяжелее алюминия) и обладает большой механической прочностью (такой же прочностью, как сталь, и вдвое большей, чем у алюминия). Поскольку он также обладает высокой устойчивостью к коррозии и выдерживает экстремальные температуры, титан находит множество применений в аэрокосмической промышленности. Титан также используется в медицинских имплантатах и ​​корпусах портативных компьютеров, поскольку он легкий и устойчивый к коррозии. Хотя титан является девятым по распространенности элементом земной коры, его относительно сложно извлечь из его руд.На первом этапе процесса экстракции титансодержащие оксидные минералы реагируют с твердым углеродом и газообразным хлором с образованием тетрахлорида титана (\ (\ ce {TiCl4} \)) и диоксида углерода.

\ [\ ce {TiO2 (s) + Cl2 (г) \ rightarrow TiCl4 (г) + CO2 (г)} \]

Тетрахлорид титана затем превращается в металлический титан в результате реакции с расплавленным металлическим магнием при высокой температуре:

\ [\ ce {TiCl4 (g) + 2 \, Mg (l) \ rightarrow Ti (s) + 2 \, MgCl2 (l)} \ label {3.7.2} \]

Поскольку титановая руда, углерод и хлор довольно дешевы, высокая цена титана (около 100 долларов за килограмм) в значительной степени обусловлена ​​высокой стоимостью металлического магния.В этих условиях металлический магний является ограничивающим реагентом при производстве металлического титана.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Использование титана в медицинских целях. Вот пример его успешного использования в имплантатах для замены суставов. Рентгеновский снимок таза, показывающий полную замену тазобедренного сустава. Заменен правый тазобедренный сустав (на фото слева). Металлический протез цементируется в верхней части правой бедренной кости, а головка бедра заменена закругленной головкой протеза.Рисунок любезно предоставлен NIH (NIADDK) 9AO4 (Connie Raab )

При 1,00 кг тетрахлорида титана и 200 г металлического магния, сколько металлического титана можно произвести в соответствии с уравнением \ ref {3.7.2}?

Для решения этой проблемы необходимо выполнить следующие шаги.

  1. Определите количество молей каждого реагента.
  2. Сравните мольное соотношение реагентов с соотношением в сбалансированном химическом уравнении, чтобы определить, какой реагент является ограничивающим.
  3. Рассчитайте количество молей продукта, которое может быть получено из ограничивающего реагента.
  4. Перевести количество молей продукта в массу продукта.

    Шаг 1 : Чтобы определить количество молей присутствующих реагентов, рассчитайте или найдите их молярные массы: 189,679 г / моль для тетрахлорида титана и 24,305 г / моль для магния. Количество молей каждого рассчитывается следующим образом: \ [\ begin {align} \ text {moles} \; \ ce {TiCl4} & = \ dfrac {\ text {mass} \, \ ce {TiCl4}} {\ text {молярная масса} \, \ ce {TiCl4}} \ nonumber \\ [4pt] & = 1000 \, \ cancel {g} \; \ ce {TiCl4} \ times {1 \, mol \; TiCl_4 \ более 189.679 \, \ cancel {g} \; \ ce {TiCl4}} \ nonumber \\ [4pt] & = 5.272 \, mol \; \ ce {TiCl4} \\ [4pt] \ text {moles} \, \ ce {Mg} & = {\ text {mass} \, \ ce {Mg} \ over \ text {молярная масса} \, \ ce { Mg}} \ nonumber \\ [4pt] & = 200 \, \ cancel {g} \; \ ce {Mg} \ times {1 \; mol \, \ ce {Mg} \ over 24.305 \, \ cancel {g} \; \ ce {Mg}} \ nonumber \\ [4pt] & = 8.23 ​​\, \ text {mol} \; \ ce {Mg} \ end {align} \ nonumber \]

    Шаг 2 : Молей магния больше, чем тетрахлорида титана, но соотношение только следующее: \ [{mol \, \ ce {Mg} \ over mol \, \ ce {TiCl4}} = {8 ,23 \, mol \ over 5.272 \, mol} = 1.56 \] Поскольку отношение коэффициентов в сбалансированном химическом уравнении равно \ [{2 \, mol \, \ ce {Mg} \ over 1 \, mol \, \ ce {TiCl4}} = 2 \] магния недостаточно для взаимодействия со всем тетрахлоридом титана. Если этот момент не ясен из мольного отношения, рассчитайте количество молей одного реагента, которое требуется для полной реакции другого реагента. Например, имеется 8,23 моль \ (\ ce {Mg} \), поэтому для завершения реакции требуется (8,23 ÷ 2) = 4,12 моль \ (\ ce {TiCl4} \).Поскольку имеется 5,272 моль \ (\ ce {TiCl4} \), тетрахлорид титана присутствует в избытке. И наоборот, 5,272 моль \ (\ ce {TiCl4} \) требует 2 × 5,272 = 10,54 моль Mg, но имеется только 8,23 моль. Следовательно, ограничивающим реагентом является магний.

    Шаг 3 : Поскольку магний является ограничивающим реагентом, количество молей магния определяет количество молей титана, которое может быть образовано: \ [моль \; \ ce {Ti} = 8,23 \, моль \; \ ce {Mg} = {1 \, mol \; \ ce {Ti} \ over 2 \, mol \; \ ce {Mg}} = 4.12 \, моль \; \ ce {Ti} \] Таким образом, может быть образовано только 4,12 моль Ti.

    Шаг 4. Чтобы вычислить массу металлического титана, которую можно получить, умножьте количество молей титана на молярную массу титана (47,867 г / моль): \ [\ begin {align} \ text {moles} \ , \ ce {Ti} & = \ text {mass} \, \ ce {Ti} \ times \ text {молярная масса} \, \ ce {Ti} \ nonumber \\ [6pt] & = 4.12 \, mol \; \ ce {Ti} \ times {47.867 \, g \; \ ce {Ti} \ over 1 \, mol \; \ ce {Ti}} \ nonumber \\ [6pt] & = 197 \, g \; \ ce {Ti} \ nonumber \ end {align} \]

    Вот простой и надежный способ определить лимитирующий реагент в любой подобной проблеме:

    1. Рассчитайте количество молей каждого присутствующего реагента: 5.272 моль \ (\ ce {TiCl4} \) и 8,23 моль Mg.
    2. Разделите фактическое количество молей каждого реагента на его стехиометрический коэффициент в сбалансированном химическом уравнении: \ [TiCl_4: {5.272 \, моль \, (фактическое) \ более 1 \, моль \, (stoich)} = 5.272 \ nonumber \\ [6pt] Mg: {8.23 \, mol \, (фактический) \ over 2 \, mol \, (stoich)} = 4.12 \ nonumber \]
    3. Реагент с наименьшим мольным соотношением является предельным. Магний с расчетным стехиометрическим мольным соотношением 4,12 является ограничивающим реагентом.

    Плотность - это масса единицы объема вещества. Если нам дана плотность вещества, мы можем использовать ее в стехиометрических расчетах с использованием жидких реагентов и / или продуктов, как демонстрирует Пример \ (\ PageIndex {1} \).

    Пример \ (\ PageIndex {1} \): Средство для снятия лака с ногтей

    Этилацетат (\ (\ ce {Ch4CO2C2H5} \)) представляет собой s

    .

    Смотрите также