7
Алгоритмы решения задач по курсу химии для технических университетов
При решении задач необходимо составить схему решения. Одним
из шагов в решении задач является нахождение эквивалентного числа
и молярной массы (или объема) эквивалентов вещества. Как уже ука-
зывалось выше, расчет
Z
зависит от типа реакции. Следовательно, опре-
деление типа протекающих реакций и правила расчета эквивалентного
числа
Z
— необходимое условие корректного решения задачи. Оксид
серы (6) SO
3
может участвовать в химической реакции как кислотный
оксид (
Z
= 2) или как окислитель. Во втором случае число
Z
будет за-
висеть от степени окисления атомов серы в продукте реакции.
Закон эквивалентов используется при решении большинства задач
рассматриваемого типа. Алгоритм решения заключается в составлении
на основании условия задачи математического выражения отдельно для
n
Э
(1) и
n
Э
(2) и последующего решения нового уравнения.
Пример.
Определить массу соды, необходимую для устранения
жесткости в 1м
3
воды, обусловленной присутствием гидрокарбоната
кальция с содержанием
S
= 2 г/л.
Алгоритм решения:
1. Из условия задачи следует, что в химическую реакцию вступают
гидрокарбонат кальция и карбонат натрия. Следовательно, в уравнении
n
Э
(1) =
n
Э
(2) количество вещества эквивалентов соответствуют указан-
ным веществам. Примем
n
Э
(1) для карбоната натрия.
2. По определению
n
Э
=
m
/
M
Э
и одна часть нового уравнения полу-
чена:
n
Э
(1) =
m
(1)/
M
Э
(1).
3. Для получения второй части нового уравнения найдем массу кар-
боната кальция в 1м
3
воды из условия задачи. По условию в 1 л воды
содержится
S
карбоната кальция, следовательно, в 1000 л (1м
3
= 1000 л)
содержится 1000
S
г.
4. Используя определение количества вещества эквивалентов полу-
чаем
n
Э
(2) = 1000
S
/
M
Э
(2).
5. Карбонат натрия и гидрокарбонат кальция принимают участие в
обменной химической реакции, поэтому эквивалентные числа для них
равны 2 и
M
Э
(1) =
М
(1)/2,
M
Э
(2) =
М
(2)/2.
6. Приравнивая выражения для
n
Э
(1) и
n
Э
(2) получаем итоговое
уравнение 2
m
(1)/
M
(1) = 2∙1000
S
/
M
(2) и уравнение для расчета массы
карбоната натрия
m
(1) =
М
(1) ∙ 1000
S
/
M
(2).
Алгоритмы количественных расчетов по уравнениям реакций.
Пусть дана некая химическая реакция:
aA + bB = cC + dD
, где
A
и
B
— известные исходные вещества,
C
и
D
— продукты реакции,
a
,
b
,
c
,
d
— стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции [15]. Как
видно,
а
моль вещества
А
взаимодействует с
b
моль вещества
B
и об-
разуется
с
моль вещества
С
и
d
моль вещества
D
. Для данной реакции
выполняется следующее соотношение:
n
(
A
)
a
=
n
(
B
)
b
=
n
(
C
)
c
=
n
(
D
)
d
,
где
n
(
А
),
n
(
B
),
n
(
C
),
n
(
D
) — количества реагентов и продуктов реакции.
