Номер 2, страница 113, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Для получения чистого титана используют восстановление $TiCl_4$ натрием. Сколько по массе $TiCl_4$ и $Na$ надо взять для получения 480 г титана?

Ответ: 1900 г $TiCl_4$ и 920 г $Na$.

Дано:

m(Ti) = 480 г

Перевод в СИ:

m(Ti) = 0.48 кг

Найти:

m($TiCl_4$) - ?

m(Na) - ?

Решение:

1. Процесс получения титана из его тетрахлорида с помощью натрия описывается следующим уравнением химической реакции:

$TiCl_4 + 4Na \rightarrow Ti + 4NaCl$

Это реакция замещения, где более активный металл натрий вытесняет менее активный титан из его соли.

2. Для проведения расчетов нам понадобятся молярные массы участвующих веществ. Используем округленные значения относительных атомных масс из Периодической таблицы Д.И. Менделеева:

Ar(Ti) ≈ 48

Ar(Cl) ≈ 35.5

Ar(Na) ≈ 23

Рассчитаем молярные массы ($\text{M}$):

Молярная масса титана (Ti):

$M(Ti) = 48 \text{ г/моль}$

Молярная масса тетрахлорида титана ($TiCl_4$):

$M(TiCl_4) = Ar(Ti) + 4 \cdot Ar(Cl) = 48 + 4 \cdot 35.5 = 48 + 142 = 190 \text{ г/моль}$

Молярная масса натрия (Na):

$M(Na) = 23 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) титана массой 480 г:

$n(Ti) = \frac{m(Ti)}{M(Ti)} = \frac{480 \text{ г}}{48 \text{ г/моль}} = 10 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, определим количество вещества реагентов ($TiCl_4$ и $Na$), необходимых для получения 10 моль титана. Стехиометрические коэффициенты в уравнении показывают мольное соотношение веществ:

$n(TiCl_4) : n(Na) : n(Ti) = 1 : 4 : 1$

Из соотношения видно, что для получения 1 моль Ti требуется 1 моль $TiCl_4$ и 4 моль Na. Следовательно:

Количество вещества тетрахлорида титана:

$n(TiCl_4) = n(Ti) = 10 \text{ моль}$

Количество вещества натрия:

$n(Na) = 4 \cdot n(Ti) = 4 \cdot 10 \text{ моль} = 40 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массы необходимых реагентов, используя формулу $m = n \cdot M$:

Масса тетрахлорида титана:

$m(TiCl_4) = n(TiCl_4) \cdot M(TiCl_4) = 10 \text{ моль} \cdot 190 \text{ г/моль} = 1900 \text{ г}$

Масса натрия:

$m(Na) = n(Na) \cdot M(Na) = 40 \text{ моль} \cdot 23 \text{ г/моль} = 920 \text{ г}$

Ответ: для получения 480 г титана необходимо взять 1900 г $TiCl_4$ и 920 г Na.