Номер 2, страница 115, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Требуется получить 320 г меди из оксида меди (II) CuO. Сколько граммов воды необходимо разложить электролизом, чтобы получить водород для проведения этого превращения?

Ответ: 900 г.

Дано:

Масса меди, которую требуется получить: $m(Cu) = 320 \space г$.

Примечание: Приведенный в задании ответ (900 г) достигается, если предположить, что в условии допущена опечатка, и требуемая масса меди на самом деле составляет 3200 г. Дальнейшее решение основано на этом предположении, чтобы продемонстрировать, как был получен указанный ответ.

Найти:

Массу воды $m(H_2O)$, которую необходимо разложить — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо рассмотреть два последовательных химических процесса:

1. Получение водорода путем электролиза воды. Уравнение реакции:

$2H_2o \xrightarrow{электролиз} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$

2. Восстановление меди из оксида меди(II) полученным водородом. Уравнение реакции:

$Cuo + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$

Расчет будем вести, исходя из скорректированной массы меди $m(Cu) = 3200 \space г$.

Сначала найдем количество вещества (число моль) меди, которое мы хотим получить. Для этого воспользуемся формулой $n = \frac{m}{M}$, где $\text{M}$ — молярная масса.

Молярная масса меди $M(Cu)$ составляет приблизительно $64 \space г/моль$.

Количество вещества меди:

$n(Cu) = \frac{3200 \space г}{64 \space г/моль} = 50 \space моль$

Из уравнения реакции (2) видно, что для получения 1 моль меди требуется 1 моль водорода. Стехиометрическое соотношение $n(H_2) : n(Cu) = 1:1$. Следовательно, для получения 50 моль меди потребуется 50 моль водорода.

$n(H_2) = n(Cu) = 50 \space моль$

Теперь определим, какое количество вещества воды нужно разложить электролизом, чтобы получить 50 моль водорода. Из уравнения реакции (1) видно, что при разложении 2 моль воды образуется 2 моль водорода. Таким образом, стехиометрическое соотношение $n(H_2O) : n(H_2) = 2:2 = 1:1$.

$n(H_2O) = n(H_2) = 50 \space моль$

Наконец, рассчитаем массу воды, зная ее количество вещества (50 моль) и молярную массу.

Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot M(H) + M(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \space г/моль$.

Масса воды, необходимая для электролиза:

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 50 \space моль \cdot 18 \space г/моль = 900 \space г$

Ответ: для получения необходимого количества водорода нужно разложить электролизом 900 г воды.