Вычисления физических величин по уравнениям химических реакций

Краткий ответ

Все задачи «по уравнению реакции» решаются одним и тем же маршрутом: уравнение → количество вещества (моль) → пропорция по коэффициентам → нужная физическая величина. Коэффициенты в уравнении — это и есть «переводной курс» между молями разных веществ.

Ключевые шаги

1. Уравнять уравнение. Только коэффициенты дают правильное соотношение.

2. Перевести известное в моли:

\[ n=\frac{m}{M},\qquad n=\frac{V}{V_m}\ (\text{газ, н.у., } V_m=22{,}4\ \text{л/моль}),\qquad n=\frac{N}{N_A} \]

3. Найти моли искомого вещества через коэффициенты.

Из \(aA+bB\rightarrow cC\): \(n(A):n(C)=a:c\), то есть

\[ n(C)=n(A)\cdot\frac{c}{a} \]

4. Перевести моли в ответ:

\[ m=n\cdot M,\qquad V=n\cdot V_m,\qquad N=n\cdot N_A \]

Пример

Какую массу цинка нужно растворить в соляной кислоте, чтобы получить 4,48 л водорода (н.у.)?

\[ \mathrm{Zn+2HCl\rightarrow ZnCl_2+H_2\uparrow} \]

Моли водорода:

\[ n(\mathrm{H_2})=\frac{4{,}48}{22{,}4}=0{,}2\ \text{моль} \]

По коэффициентам перед Zn и H₂ стоят единицы, значит \(n(\mathrm{Zn})=0{,}2\) моль:

\[ m(\mathrm{Zn})=0{,}2\cdot 65=13\ \text{г} \]

Проверка: 13 г Zn — это 0,2 моль; из 0,2 моль Zn получается 0,2 моль H₂, а это \(0{,}2\cdot 22{,}4=4{,}48\) л. Сходится.

Два частых усложнения

• Раствор с массовой долей: сначала масса чистого вещества \(m_{\text{в-ва}}=m_{\text{р-ра}}\cdot\omega\), и только потом моли.
• Избыток и выход: если даны массы двух реагентов — считай по тому, который в недостатке; если указан выход \(\eta\), то \(m_{\text{практ}}=m_{\text{теор}}\cdot\eta\).

Пришли конкретную задачу с числами — разберу её по этим шагам.