Задачи на определение избытка-недостатка в реакциях нейтрализации

В основе всех задач на избыток-недостаток лежит химическая реакция. В ней одно из взаимодействующих веществ взято в избытке по отношению к другому веществу 1. Рассмотрим примеры решения таких задач.

Задача 1. 
Определите массу гидроксида калия, который необходим для полной нейтрализации раствора, содержащего 20 г НС1.
Дано: масса хлороводорода: m(НСГ) = 20 г.
Найти: массу гидроксида калия: m(КОН) = ?
Решение:
Это простейшая задача, которая решается по уравнению реакции в одно действие.

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Составляем пропорцию:
20 г НС1 реагируют без остатка с x: г КОН (по условию)
36,5 г НС1 реагируют без остатка с 56 г КОН (по уравнению)

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

 Ответ: 30,7 г КОН потребуется для полной нейтрализации раствора, содержащего 20 г НС1.


Задача 2. 
Представим себе ситуацию, когда мы вместо 30,7 г КОН добавили недостаточное его количество, например, 25г. Тогда часть НС1 прореагирует с КОН, а часть останется. В этом случае КОН будет в недостатке, а НС1 — в избытке. Посмотрим, какие вещества и в каких количествах будут находиться в растворе после реакции, если к раствору, содержащему 20 г НС1 добавить недостаточное для полной нейтрализации количество КОН, например, 25 г.
Дано: масса хлороводорода: m(НС1) = 20 г;
масса гидроксида калия: m(КОН) = 25 г.
Найти: Массы всех веществ в растворе после реакции.
Решение:
Так как КОН взят в недостатке, он израсходуется весь в химической реакции. Количество НС1, по отношению к количеству КОН, находится в избытке, следовательно, часть хлороводорода останется после реакции. Кроме того, в процессе химической реакции образуется соль КСl, которая тоже будет содержаться в растворе. Образующаяся вода разбавит имеющийся раствор.

Итак, качественный состав раствора после реакции мы установили:
1) избыточная хлороводородная кислота (НС1);
2) образующаяся соль КС1;
3) вода в виде растворителя.

Определим массы НС1 и КС1 в конечном растворе. Массу КС1 легко определить путем расчета по химической реакции.

Массу оставшейся НС1 можно найти по разности:

m(HCl)оставшейся после р-ции = m(HCl)исх. – m(HCl)израсходованной в р-ци

Массу израсходованной НС1 также необходимо найти по уравнению реакции.

В задачах на избыток-недостаток расчет по уравнению реакции всегда ведут по веществу, взятому в недостатке. Вещество, взятое в недостатке, всегда в реакции расходуется полностью. А вещество, взятое в избытке, расходуется лишь частично, и какая часть его участвует в химической реакции нам неизвестно. Поэтому вести расчет по веществу, взятому в избытке, невозможно.

В данном случае в недостатке у нас КОН. По нему и ведем расчет образовавшейся соли КС1 и расходовавшейся НС1:

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Найдем массу образовавшейся соли КС1. Для этого составим пропорцию:
25 г КОН дают у г КС1 (по условию)
56 г КОН дают 74,5 г КС1 (по уравнению)

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Находим массу НС1, которая расходовалась в реакции. Для этого составим пропорцию:
х г НС1 расходуется на 25 г КОН (по условию)
36,5 г НС1 расходуется на 56 г КОН (по уравнению) 

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Теперь мы можем определить массу НС1, которая осталась неизрасходованной:

m(НС1)осталось послс р-ции  = m(НС1)исх. – m(НС1)расх. в р-ции = 20 – 16,3 = 3,7 г.

Итак, в результате добавления 25 г КОН к раствору, содержащему 20 г НС1, образовалось 33,3 г КС1 и осталось 3,7 г неизрасходованной НС1. Таким образом, в итоге получился раствор двух веществ (КС1 и НС1) в воде.

Ответ: m(KCl) = 33,3 г;   m(HCl) = 3,7г.


Задача 3. 
Теперь рассмотрим обратную ситуацию, когда к раствору НС1 мы добавили больше КОН, чем это необходимо для полной нейтрализации. В этом случае КОН будет в избытке, а НС1 — в недостатке. Посмотрим, какие вещества и в каких количествах будут находиться в растворе после реакции, если к раствору, содержащему 20 г НС1 добавить избыточное количество КОН, например, 40 г.
Дано: 
масса хлороводорода: m(НС1) = 20 г;
масса гидроксида калия: m(КОН) = 40 г.
Найти: Массы всех веществ в растворе после реакции.
Решение:
КОН взят в избытке, следовательно, НС1 находится в недостатке. НС1 в реакции израсходуется весь, а КОН частично израсходуется и частично останется. В результате реакции образуется соль КС1. Образующаяся вода разбавит имеющийся раствор. Следовательно, качественный состав раствора после реакции будет следующим:
1. Избыточный гидроксид калия (КОН);
2. Образующаяся соль КС1;
3. Вода в виде растворителя.

Массу образовавшейся соли КС1 можно определить путем расчета по химической реакции, а массу оставшегося КОН по разности:

m(КОН)оставшийся после р-ии = m(КОН)исх – m(КОН)расход в р-ии

Массу расходовавшегося КОН можно определить по уравнению реакции.

Напомним, что в задачах на избыток-недостаток расчет по уравнению реакции всегда ведут по веществу, взятому в недостатке. В данном случае по НС1:

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Находим массу образовавшейся соли. Для этого составим пропорцию:
20г НС1 даютуг x г КСl (по условию)
36,5г НС1 дают 74,5 г КС1 (по уравнению)

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Находим массу расходовавшегося КОН. Для этого составим пропорцию:
20 г НС1 расходуется на х г КОН (по условию)
36,5 г НС1 расходуется на 56 г КОН (по уравнению)

избыток-недостаток, егэ химия, нейтрализация раствора, растворы

Теперь мы можем определить массу КОН, который остался неизрасходованным:

m(КОН)остат. = m(КОН)исх. - m(КОН)расх.в р-ии = 40 - 30,7 = 9,3г.

Итак, в результате добавления 40 г КОН к раствору, содержащему 20 г НС1, образовалось 40,8 г КС1 и осталось 9,3 г неизрасходованного КОН. Таким образом, получился раствор двух веществ (КС1 и КОН) в воде.


Комментарии:
1В условиях задач на определение избытка-недосатка не указывается, какое вещество в избытке, а какое в недостатке. Более того, в условии нет прямого указания на то, что это задача на избыток-недостаток. Поэтому, в первую очередь, перед нами стоит два вопроса:
1. Как отличить задачу на избыток-недостаток от всех остальных задач?
2. Как определить, какое вещество взято в избытке?


 Задачи на избыток-недостаток:
1. Определение избытка-недостатка