Розрахункові задачі за рівняннями реакцій: маса/об'єм/кількість продукту, масова частка, відносний вихід продукту, надлишок/нестача, виведення формул (числова відповідь серед 4 варіантів)

📌 Про що ця тема

Тут перевіряють уміння за рівнянням реакції знайти масу, об'єм чи кількість речовини продукту або реагенту. Ключові поняття: кількість речовини (моль), молярна маса, молярний об'єм газу, масова частка, вихід продукту, реагент у надлишку/нестачі. Це найбільш «математична» частина хімії, де важлива не лише формула, а й чіткий алгоритм.

📖 Головне

• Кількість речовини: n = m/M (маса поділити на молярну масу), одиниця — моль. M чисельно дорівнює відносній молекулярній масі.

• Для газів (н.у.): n = V/Vm, де Vm = 22,4 л/моль. Звідси V = n·22,4.

• Число частинок: N = n·NA, де NA = 6,02·10²³ 1/моль.

• Масова частка розчиненої речовини: w = m(речовини)/m(розчину), часто у відсотках. m(розчину) = m(речовини) + m(розчинника).

• Коефіцієнти в рівнянні = мольне співвідношення речовин. Це головний «місток» між реагентами і продуктами.

• Загальний алгоритм: 1) запиши й зрівняй рівняння; 2) переведи дане в моль; 3) через коефіцієнти знайди моль шуканого; 4) переведи назад у масу/об'єм.

• Надлишок/нестача: коли дано ДВА реагенти, для кожного порахуй n і поділи на його коефіцієнт. Менше значення — реагент у нестачі, за ним рахуємо продукт. Інший — у надлишку.

• Відносний вихід: η = m(практична)/m(теоретична) = V(практ)/V(теор), у відсотках. Практична маса завжди менша за теоретичну.

• Виведення формули: знаходиш n елементів через масові частки, ділиш на атомні маси, отримуєш співвідношення індексів; для газу використовуй молярну масу M = ρ·22,4 або через відносну густину D: M = D·M(еталона).

🔢 Як це працює на прикладі

Задача: який об'єм CO₂ (н.у.) утвориться при згорянні 24 г вуглецю з виходом 90%?

1) C + O₂ = CO₂

2) n(C) = 24/12 = 2 моль

3) за рівнянням n(CO₂) = n(C) = 2 моль (теоретично)

4) V(теор) = 2·22,4 = 44,8 л

5) з урахуванням виходу: V = 44,8·0,9 = 40,32 л.

Надлишок: змішали 4 г H₂ і 32 г O₂. 2H₂ + O₂ = 2H₂O. n(H₂)=2, n(O₂)=1. Ділимо на коефіцієнти: 2/2=1; 1/1=1 — реагують повністю, надлишку немає.

⚠️ Типові помилки

• Забувають зрівняти рівняння — і мольне співвідношення стає неправильним.

• Vm = 22,4 л/моль застосовують до рідин і твердих речовин (тільки для газів за н.у.!).

• У задачах на надлишок рахують продукт за реагентом у надлишку замість нестачі.

• Плутають масову частку розчиненої речовини й масову частку елемента у сполуці.

• Вихід множать неправильно: теоретичну масу треба множити на η, а не ділити.

🎯 Що завчити напамʼять

• n = m/M; n = V/22,4; N = n·6,02·10²³.

• Vm = 22,4 л/моль (н.у.).

• w = m(реч)/m(розчину).

• η = практичне/теоретичне (менше за 100%).

• D(за воднем): M = 2·D; D(за повітрям): M = 29·D.

🧠 Перевір себе

1. Скільки моль у 44 г CO₂?

2. Який об'єм займуть 3 моль газу за н.у.?

3. Дано 3 г H₂ і 16 г O₂. Хто в надлишку?

4. Теоретично мало вийти 50 г, вийшло 40 г. Знайди вихід.

Відповіді: 1 — 1 моль (M(CO₂)=44); 2 — 67,2 л; 3 — водень у надлишку (n(H₂)=1,5; n(O₂)=0,5; за реакцією 2H₂+O₂ на 0,5 моль O₂ треба 1 моль H₂, лишається 0,5 моль H₂); 4 — η = 40/50 = 80%.