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:

Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ

Задачи такого типа (точнее, это может быть даже не самой задачей, а частью задачи) есть в части С ГИА, они входят в часть С ЕГЭ, теперь они появились и в части B.

Классический пример задачи на избыток и недостаток.

Этапы решения задачи:

1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:

2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:

n(Cu) = mAr =3.2 г 63.5 гмоль = 0,05 моль

m(Hg(NO₃)₂) = mMr = 20 324 = 0,06 моль

3. Сравниваем количество моль веществ и определяем недостаток:

0,05 моль 0,06 моль

по уравнению реакции меди и нитрат ртути реагируют 1:1, значит, их количество моль тоже должно быть одинаковым

0,05 моль ——> 0,05 моль

m(Hg)= n*Ar = 0,05 моль * 200 гмоль = 10 г

______________________________________________________________________________________

Пример задачи на избыток и недостаток,

где вещества в другом соотношении:

те же самые этапы решения:

1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:

2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:

n(N₂ ) = mMr = 1428=0.5 моль

3. Сравниваем количество моль веществ и определяем недостаток:

0.5 моль 0.5 моль

в этом уравнении все не так очевидно, как в предыдущем, поэтому нужно просто прикинуть:

• если считать по азоту (0.5 моль), то по соотношению коэффициентов (2:5) кислорода должно быть в 2.5 раза больше, т.е. (0.5*2.5) 1,25 моль, а у нас только 0.5, значит, O₂ в недостатке;
• если бы количество моль азота оказалось бы меньше, значит, считали бы по азоту

4. Вычисляем массу продукта по количеству моль, соответствующему недостатку:

m(N₂O₅) = n*Mr = 2* 0.55 моль * 108 гмоль = 21 г

______________________________________________________________________________________

Есть задачи, очень похожие на задачи избыток-недостаток,

1. Записываем уравнение реакции и уравниваем его:

здесь у нас возможно 2 варианта — образование средней и кислой соли:

2. Находим количество моль тех веществ, массы которых нам даны в условии:

n(CO₂ ) = V22.4 лмоль = 24.9 22.4 = 1,11 моль

n(NaOH)= mMr = 44.440 = 1,11 моль

т.к. количество моль веществ одинаково, то делаем вывод, что реакция протекает по схеме образования кислой соли:

4. Вычисляем массу продукта по количеству моль:

m ( NaHCO₃) = n*Mr = 1,11 * 84 = 93,24 г

_____________________________________________________________________________________ _

Задачи на избыток и недостаток не трудные, зачастую они являются частью более сложных задач, поэтому все, что нужно сделать, это натренироваться — порешать как можно больше таких примеров, внимательно уравнивая и работая с коэффициентами.

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

Источники:

http://him.1sept.ru/2003/44/25.htm

http://distant-lessons.ru/zadachi-na-izbytok-i-nedostatok.html

http://zen.yandex.ru/media/id/5b5237690fd17e00a8a96f05/5bb37e8aa94f3f00aee2ddc1