Номер 4, страница 66 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 14. Элементы подгруппы азота. Глава 1. Неметаллы - номер 4, страница 66.

Условие.

4. Мышьяк получают восстановлением оксида мышьяка(III) углём. Напишите уравнение реакции, зная, что углерод окисляется до угарного газа $CO$. Сколько килограммов мышьяка можно получить из 50 моль оксида, если выход продукта реакции составляет 90%?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Количество вещества оксида мышьяка(III): $n(As_2O_3) = 50 \text{ моль}$
Выход продукта реакции: $\eta = 90\% = 0.9$

Найти:

Уравнение реакции - ?
Массу мышьяка $m(As)$ - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции восстановления оксида мышьяка(III) ($As_2O_3$) углеродом ($C$). В результате реакции образуется простое вещество мышьяк ($As$) и угарный газ ($CO$).

$As_2O_3 + C \rightarrow As + CO$

Уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:

$As_2O_3 + 3C \rightarrow 2As + 3CO$

2. Рассчитаем теоретически возможное количество вещества мышьяка, которое можно получить из 50 моль оксида мышьяка(III). Из уравнения реакции видно, что из 1 моль $As_2O_3$ образуется 2 моль $As$.

Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов:
$\frac{n(As_2O_3)}{1} = \frac{n_{теор}(As)}{2}$

Отсюда теоретическое количество вещества мышьяка:
$n_{теор}(As) = 2 \cdot n(As_2O_3) = 2 \cdot 50 \text{ моль} = 100 \text{ моль}$

3. Рассчитаем практическое количество вещества мышьяка, которое будет получено с учетом выхода реакции 90%.

$n_{практ}(As) = n_{теор}(As) \cdot \eta = 100 \text{ моль} \cdot 0.9 = 90 \text{ моль}$

4. Найдем массу полученного мышьяка. Молярная масса мышьяка ($M(As)$) по периодической таблице Д.И. Менделеева составляет $74.92 \text{ г/моль}$.

$m(As) = n_{практ}(As) \cdot M(As) = 90 \text{ моль} \cdot 74.92 \text{ г/моль} = 6742.8 \text{ г}$

5. Переведем полученную массу из граммов в килограммы.

$m(As) = \frac{6742.8 \text{ г}}{1000} = 6.7428 \text{ кг} \approx 6.74 \text{ кг}$

Ответ: уравнение реакции: $As_2O_3 + 3C \rightarrow 2As + 3CO$; можно получить 6.74 кг мышьяка.