Раздел: Советы огородникам

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

Избыток и недостаток: решение задач с простыми примерами

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 работы

Введение

В 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.

Определение избытка и недостатка

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

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:

Пример 1:

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.

Пример 2:

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.

Примеры задач на избыток и недостаток

Пример 1:

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.

Пример 2:

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.

Свойства избытка и недостатка

Избыток

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.

  • Избыток реагента не влияет на ход реакции. Реакция все равно будет протекать до полного исчезновения реагента, который присутствует в недостатке.
  • Избыток реагента может быть использован для продолжения реакции или для получения большего количества продукта.
  • Избыток реагента может быть определен путем сравнения количества реагента, которое было использовано, с количеством реагента, которое требуется для полного превращения другого реагента.

Недостаток

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.

  • Недостаток реагента ограничивает ход реакции. Реакция будет протекать только до полного исчезновения реагента, который присутствует в недостатке.
  • Недостаток реагента может быть использован для определения количества продукта, которое будет образовано.
  • Недостаток реагента может быть определен путем сравнения количества реагента, которое было использовано, с количеством реагента, которое требуется для полного превращения другого реагента.

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

Решение задач на избыток и недостаток включает в себя несколько шагов:

Шаг 1: Запись уравнения реакции

Сначала необходимо записать уравнение реакции, в которой участвуют реагенты, для которых нужно определить избыток и недостаток.

Шаг 2: Расчет мольных масс

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.

Шаг 3: Определение количества вещества

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.

Шаг 4: Определение ограничивающего реагента

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.

Шаг 5: Определение избытка и недостатка

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.

Шаг 6: Расчет количества продукта

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.

Таблица сравнения избытка и недостатка

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

Заключение

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

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»

  • 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.

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.

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 на избыток и недостаток

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.

Задачи на избыток и недостаток

задачи на избыток недостаток

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:

Задачи на избыток и недостаток

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:

  • 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* 0.5 моль * 108 г\моль = 21 г

______________________________________________________________________________________

Есть задачи, очень похожие на задачи избыток-недостаток,

Задачи на избыток и 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.

Еще на эту тему:

  • Неорганическая химия
  • Органическая Химия
  • Теоретическая Химия

Источники:

  • https://nauchniestati.ru/spravka/zadachi-na-izbytok-nedostatok/
  • https://him.1sept.ru/2003/44/25.htm
  • https://distant-lessons.ru/zadachi-na-izbytok-i-nedostatok.html