
Статья рассказывает о понятии избытка и недостатка, и приводит примеры задач, свойства и способы их решения.
Избыток и недостаток: решение задач с простыми примерами обновлено: 7 октября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру
Помощь в написании работыВ химии, понятия избытка и недостатка играют важную роль при решении различных задач. Избыток и недостаток относятся к количеству вещества, которое присутствует в реакции в большем или меньшем количестве, чем необходимо для полного превращения других веществ. В данном плане мы рассмотрим определение избытка и недостатка, задачи, связанные с этими понятиями, а также приведем примеры и решения задач на избыток и недостаток.
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Избыток и недостаток – это понятия, которые используются в химии для описания количества реагентов, которые остаются после химической реакции.
Избыток – это ситуация, когда количество одного или нескольких реагентов в реакции превышает необходимое для полного превращения других реагентов. Избыток может быть выражен в молях, граммах или любой другой единице измерения количества вещества.
Недостаток – это ситуация, когда количество одного или нескольких реагентов в реакции недостаточно для полного превращения других реагентов. Недостаток также может быть выражен в молях, граммах или других единицах измерения количества вещества.
Избыток и недостаток могут влиять на ход реакции и количество образующихся продуктов. Поэтому важно учитывать избыток или недостаток реагентов при проведении химических расчетов и анализе реакций.
Задачи на избыток и недостаток в химии помогают определить, сколько реагентов необходимо для полного превращения других реагентов и какое количество продуктов образуется в результате реакции. Вот несколько примеров задач на избыток и недостаток:
Рассмотрим реакцию сгорания метана (CH4) в кислороде (O2). Найдите количество метана и кислорода, которое необходимо для полного сгорания 10 г метана.
1. Найдем количество молей метана в 10 г:
Масса метана = 10 г
Молярная масса метана (CH4) = 16 г/моль
Количество молей метана = масса метана / молярная масса метана = 10 г / 16 г/моль = 0.625 моль
2. Реакция сгорания метана:
3. Согласно сбалансированной реакции, для полного сгорания 1 моля метана требуется 2 моля кислорода.
4. Найдем количество молей кислорода, необходимое для полного сгорания 0.625 моль метана:
Количество молей кислорода = 0.625 моль метана × 2 моль кислорода / 1 моль метана = 1.25 моль кислорода
Таким образом, для полного сгорания 10 г метана необходимо 0.625 моль метана и 1.25 моль кислорода.
Рассмотрим реакцию образования воды (H2O) из водорода (H2) и кислорода (O2). Найдите количество воды, которое образуется при смешении 5 моль водорода и 2 моль кислорода.
1. Реакция образования воды:
2. Согласно сбалансированной реакции, для образования 2 молей воды требуется 2 моля водорода и 1 моль кислорода.
3. Найдем количество воды, которое образуется при смешении 5 моль водорода и 2 моль кислорода:
Количество молей воды = 2 моль водорода × 2 моль воды / 2 моль водорода = 2 моль воды
Таким образом, при смешении 5 моль водорода и 2 моль кислорода образуется 2 моль воды.
Это лишь некоторые примеры задач на избыток и недостаток. В реальных задачах могут быть более сложные реакции и требоваться более сложные расчеты. Однако основной принцип остается тем же – необходимо учитывать количество реагентов и их соотношение в реакции для определения избытка или недостатка.
Рассмотрим реакцию сгорания метана (CH4) в кислороде (O2):
Если в реакции используется 3 моль метана и 10 моль кислорода, нужно определить, какой реагент будет в избытке, а какой – в недостатке.
Для этого сравним соотношение между метаном и кислородом в реакции:
1 моль CH4 соответствует 2 молям O2
Таким образом, для полного сгорания 3 моль метана потребуется 6 моль кислорода.
Если в реакции есть 10 моль кислорода, то это больше, чем требуется для полного сгорания метана. Таким образом, кислород будет в избытке, а метан – в недостатке.
Рассмотрим реакцию образования воды (H2O) из водорода (H2) и кислорода (O2):
Если в реакции используется 5 моль водорода и 2 моль кислорода, нужно определить, какой реагент будет в избытке, а какой – в недостатке.
Сравним соотношение между водородом и кислородом в реакции:
2 моля H2 соответствуют 1 молю O2
Таким образом, для образования 2 моль воды потребуется 4 моля водорода и 2 моля кислорода.
Если в реакции есть 5 моль водорода и 2 моля кислорода, то водород будет в избытке, а кислород – в недостатке.
Это лишь некоторые примеры задач на избыток и недостаток. В реальных задачах могут быть более сложные реакции и требоваться более сложные расчеты. Однако основной принцип остается тем же – необходимо учитывать количество реагентов и их соотношение в реакции для определения избытка или недостатка.
Избыток – это ситуация, когда один из реагентов в реакции присутствует в большем количестве, чем требуется для полного превращения другого реагента. Избыток может быть выражен в молях или в процентах от необходимого количества.
Недостаток – это ситуация, когда один из реагентов в реакции присутствует в меньшем количестве, чем требуется для полного превращения другого реагента. Недостаток может быть выражен в молях или в процентах от необходимого количества.
Избыток и недостаток – это важные понятия в химии, которые помогают определить, какие реагенты будут ограничивать ход реакции и какое количество продукта будет образовано. Понимание этих свойств позволяет более точно проводить расчеты и прогнозировать результаты химических реакций.
Решение задач на избыток и недостаток включает в себя несколько шагов:
Сначала необходимо записать уравнение реакции, в которой участвуют реагенты, для которых нужно определить избыток и недостаток.
Далее необходимо рассчитать мольные массы реагентов, используя периодическую систему элементов. Мольная масса выражается в г/моль и показывает, сколько граммов вещества содержится в одном моле.
На этом шаге необходимо определить количество вещества каждого реагента, используя массу вещества и его мольную массу. Количество вещества выражается в молях и показывает, сколько молей вещества содержится в данной массе.
Далее нужно определить, какой из реагентов будет ограничивать ход реакции. Для этого сравнивают количество вещества каждого реагента и находят наименьшее значение. Реагент, у которого количество вещества меньше, будет ограничивающим реагентом.
После определения ограничивающего реагента можно определить избыток и недостаток других реагентов. Избыток – это количество вещества реагента, которое остается после полного превращения ограничивающего реагента. Недостаток – это количество вещества реагента, которое требуется для полного превращения ограничивающего реагента.
Наконец, можно рассчитать количество продукта, который будет образован в результате реакции. Для этого необходимо использовать соотношение между коэффициентами в уравнении реакции и количество вещества ограничивающего реагента.
Таким образом, решение задач на избыток и недостаток включает в себя анализ уравнения реакции, расчет мольных масс, определение количества вещества, определение ограничивающего реагента, определение избытка и недостатка, а также расчет количества продукта.
Свойство | Избыток | Недостаток |
---|---|---|
Определение | Ситуация, когда количество или концентрация вещества превышает необходимое значение | Ситуация, когда количество или концентрация вещества ниже необходимого значения |
Причины | Переизбыток добавленного вещества, неполное использование вещества, неправильные пропорции в реакции | Недостаток добавленного вещества, его потеря или неправильное использование |
Примеры | Избыток кислоты в реакции, избыток питательных веществ в почве | Недостаток кислорода в организме, недостаток питательных веществ в почве |
Свойства | Может привести к нежелательным побочным эффектам, может замедлить или остановить реакцию | Может привести к недостатку энергии или питательных веществ, может замедлить или остановить реакцию |
Решение | Уменьшение количества добавленного вещества, правильное использование и пропорции | Увеличение количества добавленного вещества, правильное использование и пропорции |
Избыток и недостаток – это понятия, которые используются в химии для описания количества вещества, которое остается после химической реакции. Избыток означает, что вещество присутствует в большем количестве, чем необходимо для реакции, в то время как недостаток означает, что вещество присутствует в меньшем количестве, чем требуется. Знание о избытке и недостатке позволяет оптимизировать процессы химических реакций и достичь желаемых результатов. Важно уметь решать задачи на избыток и недостаток, чтобы правильно расчитывать количество вещества, необходимого для реакции.
Избыток и недостаток: решение задач с простыми примерами обновлено: 7 октября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру
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.
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.
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.
ЗАДАЧА 1. На 200 г 10%-го раствора серной кислоты подействовали 40 г оксида алюминия. Найдите массу образовавшейся воды.
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:
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) = m\Ar =3.2 г \ 63.5 г\моль = 0,05 моль
m(Hg(NO3)2) = m\Mr = 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
Задачи на избыток и недостаток всегда решаются ПО НЕДОСТАТКУ
Почему по недостатку? Это аналогично вопросу — «сколько целых яблок можно сложить из 5 половинок? «
4. Вычисляем массу продукта по количеству моль, соответствующему недостатку:
0,05 моль ——> 0,05 моль
m(Hg)= n*Ar = 0,05 моль * 200 г\моль = 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 ) = m\Mr = 148=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:
4. Вычисляем массу продукта по количеству моль, соответствующему недостатку:
m(N2O5) = n*Mr = 2* 0.5 моль * 108 г\моль = 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 ) = V.4 л\моль = 24.9 \ 22.4 = 1,11 моль
n(NaOH)= m\Mr = 44.4 = 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.