Разбор задач по химии: уравнения и моли без паники

Слово «моль» появляется в 8 классе и с этого момента задачи по химии превращаются в набор непонятных букв: n, M, m, V, Vm, Na. Формул вроде бы три, а какую брать — неясно. Потом добавляются уравнения реакций, коэффициенты, «расчёт по уравнению», и у половины класса начинается паника.

На самом деле все расчётные задачи школьной химии держатся на одной идее: моль — это мост между веществами. Ниже — этот мост нарисован в виде схемы, а потом четыре задачи 8–9 класса разобраны пошагово, с объяснением, почему каждый шаг именно такой. После этого ты увидишь, что задач по химии не двадцать типов, а один.

Одна схема вместо трёх формул

Всё, что можно посчитать про вещество, связано через количество вещества n (моль):

И обратно: m = n · M, V = n · Vm, N = n · Na.

Молярная масса M численно равна относительной молекулярной массе — складываешь атомные массы из таблицы Менделеева. Для CO₂: 12 + 16 · 2 = 44 г/моль. Для CaCO₃: 40 + 12 + 16 · 3 = 100 г/моль.

Алгоритм любой расчётной задачи:

1. Перевести то, что дано, в моли.
2. Если есть реакция — по коэффициентам уравнения перейти к молям нужного вещества.
3. Перевести моли в то, что спрашивают (граммы, литры, частицы).

Три шага. Всё остальное — арифметика.

Задача 1. Масса, моли, молекулы (8 класс)

Условие. Сколько моль составляют 88 г углекислого газа CO₂? Сколько это молекул?

Дано: m(CO₂) = 88 г. Найти: n, N.

Шаг 1. Молярная масса. M(CO₂) = 12 + 2 · 16 = 44 г/моль.

Шаг 2. Количество вещества. n = m / M = 88 / 44 = 2 моль.

Шаг 3. Число молекул. N = n · Na = 2 · 6,02 · 10²³ = 1,204 · 10²⁴ молекул.

Проверка. Размерность: г / (г/моль) = моль — верно. Здравый смысл: 88 г — это два раза по 44 г, то есть две молярные массы — два моля. Сходится.

Ответ: 2 моль; 1,204 · 10²⁴ молекул.

Совет: прежде чем считать, прикинь «сколько раз молярная масса помещается в данную». Если масса больше M — молей больше одного, меньше — дробное число. Это ловит перевёрнутое деление (44 / 88), самую частую ошибку восьмиклассников.

Задача 2. Расчёт по уравнению реакции (8–9 класс)

Условие. Какая масса оксида кальция образуется при разложении 50 г карбоната кальция? Какой объём углекислого газа (н. у.) выделится?

Дано: m(CaCO₃) = 50 г. Найти: m(CaO), V(CO₂).

Шаг 0. Уравнение реакции. Разложение карбоната при нагревании: CaCO₃ → CaO + CO₂ Проверяем баланс: слева Ca — 1, C — 1, O — 3; справа Ca — 1, C — 1, O — 1 + 2 = 3. Коэффициенты не нужны, все по 1.

Шаг 1. Моли исходного. M(CaCO₃) = 40 + 12 + 48 = 100 г/моль. n(CaCO₃) = 50 / 100 = 0,5 моль.

Шаг 2. Переход по уравнению. Коэффициенты перед CaCO₃, CaO и CO₂ равны 1 : 1 : 1. Значит, из 0,5 моль карбоната получится 0,5 моль оксида и 0,5 моль газа. Это и есть «расчёт по уравнению»: соотношение молей равно соотношению коэффициентов.

Шаг 3. Переводим в то, что спросили. M(CaO) = 40 + 16 = 56 г/моль, m(CaO) = 0,5 · 56 = 28 г. V(CO₂) = 0,5 · 22,4 = 11,2 л.

Проверка через закон сохранения массы. Масса CO₂: 0,5 · 44 = 22 г. 28 + 22 = 50 г — ровно столько, сколько взяли карбоната. Масса сохранилась, значит, расчёт верный.

Ответ: 28 г CaO; 11,2 л CO₂.

Проверка через сохранение массы — мощный приём для любой реакции: сумма масс продуктов должна равняться сумме масс исходных веществ. Если не сходится — ошибка в молярных массах или в коэффициентах. Ещё задачи этого типа — в статье молярные расчёты.

Задача 3. Массовая доля раствора (8 класс)

Условие. Приготовили 200 г раствора соли с массовой долей 15 %. Сколько соли и воды взяли? Какой станет массовая доля, если добавить ещё 50 г воды?

Дано: m(раствора) = 200 г, w = 15 % = 0,15, добавили 50 г воды. Найти: m(соли), m(воды), w₂.

Формула. Массовая доля — это доля растворённого вещества в массе всего раствора: w = m(вещества) / m(раствора).

Шаг 1. Масса соли. m(соли) = w · m(раствора) = 0,15 · 200 = 30 г.

Шаг 2. Масса воды. Раствор — это соль плюс вода: m(воды) = 200 − 30 = 170 г.

Шаг 3. Новый раствор. Соли осталось столько же — 30 г (воду добавили, соль не трогали). Масса раствора выросла: 200 + 50 = 250 г. Новая доля: w₂ = 30 / 250 = 0,12 = 12 %.

Проверка. Раствор разбавили — доля должна уменьшиться. Была 15 %, стала 12 % — логично. И 12 % от 250 г — это 30 г, соль на месте.

Ответ: 30 г соли, 170 г воды; после разбавления 12 %.

Ошибка: посчитать новую долю как 30 / 50 или 30 / 200. Знаменатель — всегда вся масса нового раствора, включая всю воду, старую и добавленную. Задачи на растворы во всех вариантах — в статье растворы с разбором.

Задача 4. Объём газа по уравнению (9 класс)

Условие. Какой объём водорода (н. у.) выделится при взаимодействии 13 г цинка с избытком соляной кислоты?

Дано: m(Zn) = 13 г, кислота в избытке. Найти: V(H₂).

Шаг 0. Уравнение. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. Баланс: Zn 1 : 1, H — слева 2, справа 2 (в H₂), Cl — 2 : 2. Верно.

«Избыток кислоты» означает: считаем по цинку, кислоты хватит на весь. Если бы кислота была ограничена, пришлось бы сравнивать моли обоих реагентов — но здесь это не нужно.

Шаг 1. Моли цинка. M(Zn) = 65 г/моль. n(Zn) = 13 / 65 = 0,2 моль.

Шаг 2. По уравнению. Коэффициенты у Zn и H₂ — по 1. Значит, n(H₂) = 0,2 моль.

Шаг 3. Объём. V(H₂) = n · Vm = 0,2 · 22,4 = 4,48 л.

Проверка. 13 г — это пятая часть от 65, то есть 0,2 моль — ровно. Объём: пятая часть от 22,4 л — 4,48 л. Сходится.

Ответ: 4,48 л.

Обрати внимание: масса цинка в задаче не случайна — авторы задач подбирают числа так, чтобы моли получались «круглые». Если у тебя получилось 0,2 или 0,5 или 1,5 моль — скорее всего, ты на верном пути. Если 0,1734 — перепроверь молярную массу.

Как записывать решение

Учителя химии ценят одну вещь — чтобы было видно, откуда каждое число. Стандарт записи:

Дано: m(Zn) = 13 г
Найти: V(H₂)
Решение:
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
M(Zn) = 65 г/моль
n(Zn) = 13 / 65 = 0,2 моль
По уравнению n(H₂) = n(Zn) = 0,2 моль
V(H₂) = 0,2 · 22,4 = 4,48 л
Ответ: 4,48 л

Строка «по уравнению n(H₂) = n(Zn)» обязательна — это тот самый переход по коэффициентам, за который ставят балл. Без неё решение выглядит как угадывание.

Пример: Максим, 9 класс, решал задачу про цинк и получил 8,96 л — в два раза больше. Оказалось, он взял коэффициент 2 от HCl и применил его к водороду. Правило: соотношение молей берётся между теми веществами, которые ты считаешь — цинком и водородом, а не кислотой.

Типичные ошибки

• Переворачивать деление. M / m вместо m / M. Прикидка «сколько раз молярная масса помещается в массу» спасает.
• Считать молярную массу без индексов. Для H₂O — 1 + 16 = 17 вместо 2 + 16 = 18. Индекс умножает атом.
• Не уравнивать реакцию. Без коэффициентов переход по молям неверный. Всегда проверяй баланс атомов слева и справа.
• Брать «чужой» коэффициент. Соотношение молей — только между веществами, которые ты сравниваешь.
• Применять 22,4 л/моль к жидкостям и твёрдым. Молярный объём работает только для газов и только при нормальных условиях.
• В растворах делить на массу воды. Знаменатель массовой доли — масса всего раствора.
• Не проверять через сохранение массы. Проверка занимает минуту и ловит ошибку в молярной массе.

Частые вопросы

Как решать задачи по химии на моль?

Всё сводится к трём переходам: масса → моли (делим на молярную массу), объём газа → моли (делим на 22,4), число частиц → моли (делим на 6,02 · 10²³). Обратно — умножаем. Любую задачу разбирай так: что дано, переводим в моли; что спросили, переводим из молей. Если есть реакция — между ними шаг по коэффициентам.

Как считать по уравнению реакции?

Сначала уравняй реакцию. Потом найди моли того вещества, масса или объём которого даны. Соотношение молей двух веществ равно соотношению их коэффициентов: если перед A стоит 2, а перед B — 1, то молей B в два раза меньше, чем A. Найденные моли переводи в то, что спросили.

Что такое избыток и недостаток в задаче по химии?

Если одно вещество дано «в избытке», его хватит на всю реакцию, и считать нужно по второму веществу. Если даны массы обоих реагентов без слова «избыток», нужно найти моли обоих, разделить каждое на его коэффициент и сравнить: меньшее число — недостаток, по нему и ведётся расчёт.

Почему объём газа всегда 22,4 л на моль?

Это следствие закона Авогадро: при одинаковых условиях равные объёмы любых газов содержат одинаковое число молекул. При нормальных условиях (0 °C, 101,3 кПа) один моль любого газа занимает 22,4 л. Для жидкостей и твёрдых веществ это не работает — у них объём зависит от вещества.

Как проверить задачу по химии?

Через закон сохранения массы: сумма масс всех продуктов равна сумме масс всех исходных веществ. Плюс здравый смысл: при разбавлении доля уменьшается, при выпаривании растёт; из 13 г цинка не может получиться 100 л газа. И прикидка молей — «круглое» число чаще всего означает верный путь.

Что дальше

• Молярные расчёты: разбор задач
• Растворы: задачи на массовую долю
• Химия 8 класс: разбор типовых задач
• Химия с нуля: как понять предмет
• Не понял переход по коэффициентам — спроси про этот шаг: Razbery