ФотоМозгКак решать задачи по химии
Между условием и ответом стоит одна величина — количество вещества. Четыре шага, уравнивание реакций и семь задач, разобранных по действиям.
Порядок
Четыре шага, которыми решается расчётная задача
Расчётная задача почти всегда идёт по одному маршруту, и маршрут этот короче, чем кажется. Между условием и ответом стоит одна величина — количество вещества. Граммы и литры сами по себе ни о чём не говорят: вещества реагируют не массами, а частицами, и коэффициенты в уравнении — это соотношение молей, а не граммов.
- Записать уравнение химической реакцииИ уравнять его: пока коэффициенты не расставлены, соотношение неизвестно и считать нечего. Слева стоят исходные вещества, справа продукты, а уравнивают по числу атомов каждого химического элемента — их должно быть поровну с обеих сторон.
- Перевести известное в молиМасса делится на молярную массу, объём газа — на 22,4. Если дан раствор, сначала через массовую долю находят, сколько в нём чистого вещества.
- Перейти к молям искомогоПо коэффициентам уравнения. Если перед известным веществом стоит двойка, а перед искомым единица, молей искомого вдвое меньше — здесь и теряют половину ответа.
- Перевести моли обратноВ граммы — умножением на молярную массу, в литры газа — на 22,4. Ответ округляют в самом конце, а не по дороге.
Уравнения
Как уравнять реакцию
Уравнивание — механическая процедура, а не искусство. Выписывают, сколько атомов каждого химического элемента стоит слева и сколько справа, и подбирают коэффициенты так, чтобы числа сошлись. Начинают с того элемента, который входит в одно вещество с каждой стороны; водород и кислород оставляют напоследок — они есть почти везде. В окислительно-восстановительных реакциях коэффициенты подбирают иначе, по изменению степени окисления, но школьная расчётная задача почти всегда обходится подбором.
| Уравнение | Что происходит |
|---|---|
| 2H2 + O2 = 2H2O | горение водорода — с него начинают уравнивать |
| 2Mg + O2 = 2MgO | горение магния, реакция соединения |
| CaCO3 = CaO + CO2 | разложение мела при обжиге |
| Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 | металл вытесняет водород, получается хлорид железа(II) |
| Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 | то же с серной кислотой |
| 2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2 | здесь коэффициенты перестают быть единицами |
| 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4 | реакция обмена, выпадает голубой осадок |
| CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O | горение метана |
Каждое уравнение химической реакции при сборке страницы разбирается на элементы с учётом коэффициентов и индексов, и число атомов слева сверяется с правой частью. Потерянный коэффициент или опечатка в формуле вещества так не пройдут — проверено на заведомо испорченных записях.
Коэффициент относится ко всему веществу, индекс — только к своему знаку. В записи 2H₂O молекул воды две, а атомов водорода четыре: сначала индекс, потом коэффициент. Путаница между ними — вторая по частоте ошибка после несведённого баланса.
Разбор
Семь разборов до ответа
Ниже основные типы расчётных задач: масса продукта, объём газа, масса осадка, массовая доля элемента, приготовление раствора и выход продукта. Все числа посчитаны при сборке страницы, молярные массы взяты не из памяти, а посчитаны по атомным.
Масса продукта по массе исходного. Сколько граммов оксида магния получится при сгорании 4,8 г магния?
Уравнение: 2Mg + O2 = 2MgO
количество магния: n = m / M(Mg) = 0,2 моль
количество оксида: по уравнению n(MgO) = n(Mg) = 0,2 моль
масса оксида: m = n · M(MgO) = 8 г
Коэффициенты в уравнении одинаковые, поэтому молей столько же. Но граммов — нет: молярные массы разные, и это первое, что путают.
Объём газа по массе металла. Какой объём водорода при нормальных условиях выделится, если 5,6 г железа растворить в избытке соляной кислоты?
Уравнение: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
количество железа: n = m / M(Fe) = 0,1 моль
количество водорода: по уравнению n(H₂) = n(Fe) = 0,1 моль
объём водорода: V = n · 22,4 = 2,24 л
«В избытке» означает, что кислоты хватит на всё железо, и считать надо по железу.
Масса осадка. К раствору гидроксида натрия, содержащему 20 г щёлочи, добавили избыток сульфата меди(II). Сколько граммов осадка выпадет?
Уравнение: 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4
количество щёлочи: n = m / M(NaOH) = 0,5 моль
количество осадка: по уравнению n = n(NaOH) / 2 = 0,25 моль
масса осадка: m = n · M(Cu(OH)₂) = 24,5 г
Двойка перед NaOH в уравнении — это и есть деление на два. По неуравненному уравнению вышло бы вдвое больше.
Объём газа при разложении. Какой объём углекислого газа выделится при полном разложении 50 г мела?
Уравнение: CaCO3 = CaO + CO2
количество мела: n = m / M(CaCO₃) = 0,5 моль
объём газа: V = n · 22,4 = 11,2 л
Молярная масса мела ровно 100 г/моль — поэтому такие задачи и любят на контрольных.
Массовая доля элемента. Сколько процентов кальция по массе в меле?
молярная масса: M(CaCO₃) = 100 г/моль
доля кальция: ω = 40 / M · 100 = 40 %
Атомов кальция всего один из пяти, а массы в нём — сорок процентов: атомы весят по-разному.
Масса вещества для раствора. Сколько граммов соли нужно, чтобы приготовить 300 г раствора с массовой долей 5 %?
масса соли: m = m(р-ра) · ω = 15 г
масса воды: m(H₂O) = m(р-ра) − m(соли) = 285 г
Раствор — это вещество плюс растворитель, поэтому воды берут не 300 граммов, а 285.
Выход продукта. По расчёту должно получиться 8 г оксида магния, а получили 6,8 г. Каков выход?
выход: η = m(практ) / m(теор) · 100 = 85 %
Выход меньше ста процентов почти всегда: часть вещества остаётся на стенках, часть не прореагировала.
Типы
Какие типы задач бывают
Расчётная часть ЕГЭ по химии и первая часть ОГЭ держатся на пяти типах, и все пять решаются одним и тем же переходом через моли. Ниже — чем они отличаются друг от друга.
По уравнению химической реакции. Самый частый тип: даны исходные вещества, найти продукт. Пример — растворение железа в соляной кислоте с образованием хлорида железа(II). Решается ровно по четырём шагам выше. Разновидность — задача с избытком: если даны оба реагента, сначала считают, какой из них закончится первым, и дальше считают по нему.
На растворы. Массовая доля растворённого вещества — это его масса, делённая на массу всего раствора. Условие обычно даёт раствор гидроксида натрия, хлорида натрия или кислоты, и первым делом из доли находят, сколько там соли или щёлочи. Главное не перепутать: в знаменателе жидкость целиком, вместе с водой. При разбавлении масса вещества не меняется, а масса раствора растёт — на этом и строится большинство таких задач.
На массовую долю элемента. Считается по формуле вещества: вклад элемента делится на молярную массу. Обратная задача — вывести формулу по массовым долям — решается тем же приёмом наоборот: доли делят на атомные массы и получают соотношение индексов.
На выход продукта. Практический результат всегда меньше теоретического. Выход — это их отношение в процентах, и если он дан в условии, теоретическую массу сначала считают обычным путём, а потом умножают на долю выхода.
На газы. Объём при нормальных условиях считается через 22,4 л/моль, и только для газа. Относительная плотность одного газа по другому — это отношение их молярных масс: по воздуху делят на 29, по водороду на 2.
Готовые записи для всех этих типов собраны отдельно — формулы по химии, с молярными массами и таблицей кислотных остатков.
Ошибки
Где теряют баллы
Считают по неуравненному уравнению. Арифметика при этом может быть безупречной, а ответ всё равно неверный. Это первая проверка, которую стоит делать перед расчётом.
Забывают коэффициент при переходе к молям. Двойка перед веществом в уравнении означает деление или умножение на два — и это ровно тот шаг, где ответ уходит вдвое.
Путают, что делить на что. В массовой доле снизу стоит весь раствор. Разделите на массу самой соли — доля выйдет больше единицы, а это невозможно.
Подставляют 22,4 для жидкости. Молярный объём существует только для газа и только при нормальных условиях. Для воды или твёрдого вещества такого пересчёта нет.
Округляют по дороге. Промежуточное число, округлённое до десятых, после умножения на большое количество уводит ответ за границы допустимого. Округлять нужно в конце.
Задача не сходится? Сфотографируйте её
Открыть бота в Telegram Открыть бота в MAXКоротко