Избыток и недостаток в химии как определить

Методика решения задач
на «избыток–недостаток»
в курсе основной
общеобразовательной школы

Умение решать химические задачи – важная составляющая знаний по предмету. Согласно государственному стандарту образования по химии учащиеся, оканчивающие школу, должны уметь решать более десятка типов стандартных задач. Среди них и задачи на «избыток–недостаток».
Предлагаю свой вариант подачи материала по решению таких задач в курсе химии 9-го класса.
На изучение этой темы отвожу 2–2,5 урока, в зависимости от уровня способностей учеников класса. Ознакомление с алгоритмом решения задач данного типа происходит в рамках изучения темы «Теория электролитической диссоциации». Однако если класс сильный, то в рамках эксперимента этот тип задач иногда изучаем и в конце 8-го класса в главе «Галогены», а высвободившееся время можно потратить на изучение органической химии в курсе 9-го класса.
На первом уроке разбираю два типа задач на «избыток–недостаток»:
одно из двух вступивших в реакцию веществ дано в избытке;
оба вступивших в реакцию вещества расходуются на взаимодействие друг с другом без остатка, т. е. даны в стехиометрических количествах.
В качестве домашнего задания обязательно предлагаются две-три задачи, подобные изученным на уроке.
На втором уроке закрепляю и углубляю изученный материал, ввожу понятия «процентная концентрация растворов веществ», вступивших в реакцию, «плотность растворов». Кроме того, усложняю задачи, вводя «процентное содержание примесей в исходном веществе» и т. д. Такой прием позволяет повторить элементы уже изученного материала, сэкономить время. В конце второго урока изучения темы или в начале третьего провожу небольшую самостоятельную работу на закрепление изученного материала, включающую одну-две задачи, причем самостоятельная работа предлагается в трех уровнях сложности, в зависимости от способностей ученика.

Урок 1

Решение задач на «избыток–недостаток»

Цели.

• научить алгоритму решения задач нового типа;
• закрепить навыки устного счета;
• повторить правила расчета относительных молекулярных масс веществ;
• закрепить правила грамотного оформления условия задачи;
• формировать навыки химического мышления, логики, а также способствовать воспитанию гармоничной, всесторонне развитой личности.

ХОД УРОКА

Рассмотрим вариант, когда одно из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, другое – в недостатке.
Решая химические задачи, следует не забывать о правилах их грамотного оформления по схеме: дано, найти, решение, ответ.

ЗАДАЧА 1. На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

Для удобства расчета за х₁ примем массу НNО₃ и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

Следовательно, азотная кислота дана в недостатке, т. к. по условию ее 40 г, а по расчету необходимо 63 г, поэтому расчет ведем по HNO₃:

ЗАДАЧА 2. На 24 г металлического магния подействовали 100 г 30%-го раствора соляной кислоты. Найдите массу образовавшегося хлорида магния.

m(Mg) = 24 г,
m(р-р HCl) = 100 г,
(HCl) = 30%.

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

Для удобства расчета за х₁ примем массу соляной кислоты и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

Из расчета видно, что соляная кислота дана в недостатке, т. к. по условию задачи ее дано 30 г, а для реакции требуется 73 г. Следовательно, расчет ведем по соляной кислоте:

Рассмотрим вариант, когда оба вступивших в реакцию вещества даны в стехиометрических количествах, т. е. реагируют друг с другом без остатка.

ЗАДАЧА 1. На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Решение

Примем массу Al за х₁ и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, какое – в недостатке.

В данном случае вещества, вступившие в реакцию, взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

ЗАДАЧА 2. На раствор, содержащий 53 г карбоната натрия, подействовали раствором, содержащим 49 г серной кислоты. Найдите массу образовавшейся соли.

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

Примем за х₁ массу cерной кислоты, чтобы узнать, какое вещество дано в избытке, какое – в недостатке.

В данном случае оба вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

Однако учитель, подбирая задачи для решения в классе, должен помнить, что в некоторых случаях (например, если кислота или кислотный оксид дан в избытке) решение задачи не ограничивается расчетом двух пропорций, т. к. реакция будет протекать дальше с образованием кислой соли. Это повысит сложность материала. На первых уроках при решении задач данного типа я не включаю в материал задачи на прохождение реакций с образованием кислых или основных солей.

Домашнее задание

ЗАДАЧА 1. На 200 г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40 г оксида алюминия. Найдите массу образовавшейся воды.

M(р-р H₂SO₄) = 200 г,
(H₂SO₄) = 10%,
m(Al₂O₃) = 40 г.

Решение

Рассчитаем относительные молекулярные массы интересующих нас веществ:

Найдем, какое из вступивших в реакцию веществ дано в избытке, а какое – в недостатке.

Из расчета видно, что Al₂O₃ дан в избытке, следовательно, расчет ведем по кислоте:

ЗАДАЧА 2. На 40 г оксида меди(II) подействовали раствором серной кислоты, содержащим 49 г безводного вещества. Найдите массу образовавшейся соли.

Решение

Найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке.

Cогласно уравнению данной реакции вещества взяты в стехиометрических количествах, поэтому расчет можно вести по любому из них:

Секретная шпаргалка по химии. 3.4 Избыток-недостаток

“Я не сдам ЕГЭ, потому что у меня нет таланта! У Кати талант есть, у Паши – тоже есть, а у меня нет!” Сколько раз каждый из вас так думал? Много? Ха-Ха и еще раз Ха-Ха! Марк Твен говорил: «Существует тысяча причин для того, чтобы себя оправдать, но ни одной реальной». Секрет таланта и успеха на ЕГЭ я раскрою в конце статьи, а пока продолжаем изучать Стехиометрию. Сегодня разберемся с деликатной темой: избыток-недостаток в расчетах по уравнениям реакций.

В ряде задач представлены данные для обоих реагентов. Как в таких случаях выполнять расчеты по уравнения реакций? Что брать в качестве точки расчета? Давайте разбираться. Вначале определимся с понятиями.

Эквимолярное соотношение – равные количества веществ

Стехиометрическое соотношение – количества веществ в соответствии с коэффициентами в уравнении реакции

Для того, чтобы понять, в каких соотношениях представлены количества веществ-реагентов в конкретной задаче, необходимо начать анализ задачи по уже известным Четырем Заповедям . После выполнения Предварительных Расчетов (Третья Заповедь), следует выписать количества веществ над формулами реагентов в уравнении реакции и произвести пересчет количества одного вещества через количество другого. После определения избытка-недостатка дальнейшие расчеты в задаче производим по недостатку.

ПОМНИ. Расчеты по уравнению реакции производятся по НЕДОСТАТКУ!

Как определить избыток-недостаток и провести дальнейшие расчеты, лучше разобрать на конкретной задаче. Читайте внимательно и попробуйте записать решение задачи на отдельном листе бумаги.

На 47 г оксида калия подействовали раствором, содержащим 40 г азотной кислоты. Найдите массу образовавшегося нитрата калия.

1) Первая Заповедь. Выписать данные задачи в разделе “Дано”.

2) Вторая Заповедь. Написать уравнение реакции.

Немного теории химии. Оксиды щелочных металлов проявляют ярко выраженные основные свойства. Они легко реагируют с кислотами с образованием солей.

3. Третья Заповедь. Сделать предварительные расчеты по данным условия задачи

В условии задачи представлены данные по обоим реагентам – оксиду калия и азотной кислоте, поэтому определяем количество вещества каждого участника процесса.

На этой стадии необходимо определить, кто из реагентов в избытке, а кто в недостатке. Для этого следует провести пересчет количества одного вещества через количество другого. Покажу два способа пересчета и анализа. Можете пользоваться любым, какой понятней.

1) Считаем количество вещества азотной кислоты по количеству вещества оксида калия (обычный расчет по уравнению реакции). Читайте внимательно! Я мысленно произношу: “Пусть весь оксид калия вступил в реакцию. Сколько тогда прореагирует азотной кислоты?” И делаю расчет по уравнению реакции. Азотной кислоты, по расчетам, требуется больше, чем дано, значит, азотная кислота – в недостатке.

2) Считаем количество вещества оксида калия по количеству вещества азотной кислоты (обычный расчет по уравнению реакции). Я мысленно произношу: “Пусть вся азотная кислота вступила в реакцию. Сколько тогда прореагирует оксида калия?” Оксида калия, по расчетам, требуется меньше, чем дано, значит, оксид калия в избытке.

4. Четвертая заповедь. Составить алгоритм решения задачи.

Формулизируем вопрос задачи ” Найдите массу образовавшегося нитрата калия”, т.е. записываем формулу расчета массы, которая для нас, как для химиков, должна быть представлена произведением количества вещества на молярную массу. Анализируем компоненты формулы: молярную массу нитрата калия определяем по таблице Менделеева, количество вещества нитрата калия рассчитываем по уравнению реакции исключительно по недостатку !

Смешали 7,3 г хлороводорода и 4 г аммиака. Какая масса соли при этом образуется?

Немного теории. При смешивании хлороводорода и аммиака образуется густой белый дым (“дым без огня”) – кристаллики соли хлорида аммония.

Последовательность действия, выполняемых при решении задачи:

1) Выписать данные в разделе “Дано”

2) Написать уравнение реакции

3) Сделать предварительные расчеты.

4) Определить избыток-недостаток

5) Сделать расчет по уравнению реакции (по недостатку!)

6) Составить алгоритм решения

7) Сделать окончательный расчет

На 36 г алюминия подействовали 64 г серы. Найдите массу образовавшегося сульфида алюминия.

При поджигании смеси порошкообразных алюминия и серы между ними начинается интенсивная экзотермическая реакция с образованием сульфида алюминия, который полностью гидролизуется водой, поэтому не может быть получен обменными реакциями в водных растворах.

Последовательность действия, выполняемых при решении задачи:

1) Выписать данные в разделе “Дано”

2) Написать уравнение реакции

3) Сделать предварительные расчеты.

4) Определить избыток-недостаток

5) Сделать расчет по уравнению реакции (по недостатку!)

6) Составить алгоритм решения

7) Сделать окончательный расчет

Секрет таланта и успеха на ЕГЭ

Талант не дается от природы, он создается самим человеком. Это определенные способности, которые раскрываются с приобретением навыков и опыта. Успех на ЕГЭ зависит от ежедневного упорного труда и достижения мастерства в выбранном деле. Думаю, вывод не трудно сделать. Хотите добиться успеха – принимайтесь за работу!

Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru . Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!

PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.

Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова

4.3.5. Расчеты массы (объема, количества вещества) продуктов реакции, если одно из веществ дано в избытке (имеет примеси).

Очень часто при проведении реакции между веществами оказывается, что один реагент прореагировал полностью, а другой нет. В таком случае говорят, что вещество, которое полностью израсходовалось, было в недостатке, а то вещество, которое осталось – в избытке. Поскольку избыток реагента не участвует в реакции, количество продукта зависит только от количества вещества, которое было в недостатке.

Предположим, что осуществляется реакция между веществами А и B, которая протекает в соответствии с уравнением:

Для осуществления этой реакции было взято количество вещества A, равное n_A, и количество вещества B, равное n_B. Определить то, какое вещество в избытке, а какое в недостатке, можно, сравнив выражения:

В зависимости от того, какое выражение окажется меньше, то вещество соответственно и будет в недостатке.

Примечание: распространенной ошибкой является то, что вместо выражений (1) сравнивают просто количества веществ. Так делать категорически не допускается! Если n(A) > n(B), то это еще не значит, что вещество A в избытке!

После того, как будет установлено то, какое вещество было в недостатке, расчеты ведутся по его количеству аналогично рассмотренным в главе 4.3.3.

Пример задачи на избыток и недостаток

Нагрели смесь 54 г алюминия и 80 г серы. Вычислите массу образовавшегося сульфида алюминия.

Решение

Запишем уравнение реакции:

Рассчитаем количества веществ алюминия и серы:

n(Al) = m(Al)/M(Al) = 54/27 = 2 моль;

n(S) = m(S)/M(S) = 80/32 = 2,5 моль

Для того чтобы выяснить, какое из исходных веществ в недостатке, разделим количества молей веществ на коэффициенты перед этими веществами в уравнении и сравним рассчитанные выражения:

и n(S)/k(S) = 2,5/3 ≈ 0,833

Значит сера в недостатке. Расчеты далее ведем по количеству вещества серы.

Исходя из уравнения реакции

следует, что количество прореагировавшей серы и образовавшегося в результате реакции сульфида алюминия связаны выражением:

где 3 и 1 – коэффициенты перед S и Al₂S₃ соответственно. Отсюда:

Следовательно, масса сульфида алюминия будет равна:

В случае, если в задаче дается масса реагента, содержащего примеси (m_{р-та с прим.}), прежде всего следует рассчитать массу чистого реагента без примесей (m_р-та ). Если дается масса реагента с примесями и указана массовая доля этого реагента ω_р-та , то масса чистого реагента рассчитывается по формуле:

В случае, если вместо массовой доли чистого вещества дается массовая доля примесей, то учитывая, что:

мы можем записать, что:

Пример задачи на расчет количества продукта, зная массу реагента с примесями

Какой объем углекислого газа (н.у.) выделится при действии избытка соляной кислоты на технический карбонат кальция массой 150 г, содержащий 10% некарбонатных примесей.

Решение:

Запишем уравнение взаимодействия карбоната кальция с соляной кислотой:

Массовая доля примесей в техническом карбонате кальция составляет 10%, значит массовая доля чистого карбоната кальция будет составлять:

ω(CaCO₃) = 100% — ω(прим.) = 100% — 10% = 90%.

Масса чистого карбоната кальция будет равна:

m(CaCO₃) = ω(CaCO₃) ∙ m(CaCO₃ техн.)/100% = 90% ∙ 150 г/100% = 135 г,

Следовательно, количество вещества карбоната кальция равно:

n(CaCO₃) = m(CaCO₃)/M(CaCO₃) = 135 г / 100 г/моль = 1,35 моль

В соответствии с уравнением реакции:

Количества веществ карбоната кальция и углекислого газа равны (одинаковые коэффициенты в уравнении), следовательно:

Тогда, зная, что один моль любого газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л, мы можем рассчитать объем выделившегося CO₂:

V(CO₂) = n(CO₂) ∙ V_m = 1,35 моль ∙ 22,4 л/моль = 30,24 л

9 класс. Решение задач на избыток и недостаток

9 КЛАСС. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА ИЗБЫТОК И НЕДОСТАТОК

Для реакции взяли 2 моль серы и 1,5 моль алюминия. Определить какое вещество всту­пит в реакцию полностью, а какое взято с избытком. Хватит ли 0,25 моль кислорода, чтобы полностью окислить 0,45 моль меди? Полностью ли вещества вступят в реакцию соединения, если в газовой смеси содержится 3 моль водорода и 2 моль кислорода? Вычислить количество вещества сульфида алюминия, образовавшегося в процессе ре­акции, если исходная смесь содержала 2,2 моль серы и 1,5 моль алюминия.

5. Определить количество вещества хлорида натрия, образующегося при смешивании растворов, содержащих 0,2 моль гидроксида натрия и 0,1 моль соляной кислоты,

6. Вычислить массу осадка, которая образуется при сливании растворов, один из которых содержит 260 г нитрата бария, а другой 220 г сульфата калия.

7. К раствору, в котором находится 42,6 г нитрата алюминия, прилили раствор, содержа­щий 16 г гидроксида натрия. Вычислить массу осадка.

8. Рассчитать массу нитрата магния, которая получится при взаимодействии 20 г оксида магния с раствором, содержащим 94,5 г азотной кислоты.

9. К раствору, содержащему 16 г сульфата меди (И), прибавили 12 г железных опилок. Вычислите массу выделившейся меди.

10. Какая масса нитрата цинка образуется при взаимодействии 16,2 г оксида цинка с раст­вором, содержащим 30 г азотной кислоты.

11. К раствору, содержащему 20 г гидроксида натрия, прилили раствор, содержащий 33г хлороводорода. Какая масса соли образовалась?

12. Определить массу соли, которая получится при взаимодействии 56 г оксида кальция и 130 г азотной кислоты.

13. Определить объем газа, который получится при взаимодействии 3,5 л водорода и 1 л азота.

14. 6,5 г цинка поместили в раствор, содержащий 20 г серной кислоты. Рассчитайте объ­ем выделившегося водорода,

Смешали 40 г 10%-ного раствора серной кислоты с раствором, содержащим 2,61 г нитрата бария. Вычислить массу осадка. Какой объем газа выделится (н. у.), если к раствору, содержащему 53 г карбоната нат­рия, прилить 400 г 20 %-ного раствора азотной кислоты. Определить массу соли, которая получится при взаимодействии 20 г 2 %-ного раство­ра гидроксида натрия и 100 г серной кислоты. Определить массу осадка, которая образуется при взаимодействии 15 г 5 %-ного раст­вора хлорида бария и 10 г 8 %-ного раствора сульфата натрия. К 400 г 5 %-ного раствора сульфата железа (III) прилили 200 г 3 %-ного раствора гид­роксида натрия. Вычислить массу осадка. Какой объем газа (н. у.) выделится при сливании 150 г 30 %-ного соляной кислоты с раствором карбоната натрия, содержащим 0,5 моль соли. Рассчитать массу осадка, которая получится при взаимодействии 200 г 7 %-ного раст­вора серной кислоты с раствором хлорида бария, содержащим 2 моль этой соли. Определить массу осадка, образующегося при сливании 200 г 20 %-ного раствора гид­роксида натрия с раствором, содержащим 3 моль сульфата меди (II).

Алгоритм решения задач на избыток и недостаток

решения задач по химическому уравнению, если один из реагентов взят в избытке.

(Задачи на избыток – недостаток).

Помните:1. Задача состоит из 3-ёх частей:

I – химическая – краткая запись данных, составление уравнения реакции;

II – аналитическая – анализ данных в условии и уравнения реакции;

III – математическая – расчеты по уравнению реакции.

2. Данный тип задач предполагаетдополнительное действие: определение реагента, который взят в избытке.

3. Массу (количество, объем) продукта определяют по веществу, полностью израсходованному в реакции..

Порядок действий (пошаговый):

Пример: Какой объём газа выделится при взаимодействии 6,5 г

цинка с 19,6 г серной кислоты?

I .Запишите краткое условие задачи и уравнение химической реакции, подчеркните вещества, о которых идет речь в задаче.

Д а н о: Решение:

II – 1. Данные из условия задачи запишите над формулами соответствующих веществ в уравнении.

Чтобы решить, по какому из реагентов можно определить продукт, обозначьте один из них переменной (например, y) и составьте пропорцию относительно него.

II – 2. Под этими же формуламизапишите данные из уравнения реакции в следующей последовательности:

а)количество вещества по уравнению перемножь-

б)молярную массу (или объем) вещества; те их

в) массу (объем) вещества по уравнению

Помните: единицы измерения количеств веществ по условию и

по уравнению должны совпадать!

III -1. Составьте пропорцию и решите её. (крест-накрест)

( Для этого впишите в неё самую верхнюю и самую

нижнюю цифры, которые у Вас получились.)

Сравните полученный результат с данным по усло-

если У , чем дано в условии, то этот реагент дан в

Расчет ведём по веществу, данному в недостатке!

по условию масса серной кислоты = 19,6г 9,8 n ( B ) Вещество А – в избытке,

a моль b моль расчёт n (С) ведём по веществу

Заказать рецензию на методическую разработку
можно здесь

Оказание первой помощи в образовательных учреждениях Пройти обучение

Источники:

http://him.1sept.ru/2003/44/25.htm
http://zen.yandex.ru/media/id/5b5237690fd17e00a8a96f05/5bb37e8aa94f3f00aee2ddc1
http://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/raschet-kolichestva-produkta-reakcii-esli-odno-iz-veshhestv-v-izbytke
http://pandia.ru/text/80/529/48717.php
http://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/375879-algoritm-reshenija-zadach-na-izbytok-i-nedost