Номер 9, страница 89 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 18. Азотная кислота и её соли. Глава 1. Неметаллы - номер 9, страница 89.

Условие.

3. Нитрат лития при нагревании разлагается на оксид, азот и кислород. Напишите уравнение реакции. Сколько граммов соли необходимо взять для получения 10 г оксида, если реакция протекает с выходом 80%?

Решение.

Решение 2.

Напишите уравнение реакции.

В условии задачи указано, что нитрат лития ($LiNO_3$) при нагревании разлагается на оксид лития ($Li_2O$), азот ($N_2$) и кислород ($O_2$). Запишем и сбалансируем уравнение этой химической реакции:

$$4LiNO_3 \xrightarrow{t} 2Li_2O + 2N_2 \uparrow + 5O_2 \uparrow$$

Проверим баланс атомов в левой и правой частях уравнения:

Li: слева 4, справа 2 × 2 = 4
N: слева 4, справа 2 × 2 = 4
O: слева 4 × 3 = 12, справа (2 × 1) + (5 × 2) = 12

Уравнение составлено верно.

Ответ: $4LiNO_3 \xrightarrow{t} 2Li_2O + 2N_2 \uparrow + 5O_2 \uparrow$.

Сколько граммов соли необходимо взять для получения 10 г оксида, если реакция протекает с выходом 80%?

Дано:

$m_{практ}(Li_2O) = 10\ г$
$\eta = 80\% = 0.8$

Найти:

$m(LiNO_3) - ?$

Решение:

1. Первым шагом определим теоретическую массу оксида лития ($Li_2O$), которая образовалась бы при 100% выходе реакции. Выход продукта ($\eta$) — это отношение практической массы к теоретической:

$\eta = \frac{m_{практ}}{m_{теор}}$

Отсюда находим теоретическую массу оксида лития:

$m_{теор}(Li_2O) = \frac{m_{практ}(Li_2O)}{\eta} = \frac{10\ г}{0.8} = 12.5\ г$

2. Далее проведем расчеты по уравнению реакции: $4LiNO_3 \rightarrow 2Li_2O + 2N_2 + 5O_2$. Для этого вычислим молярные массы нитрата лития и оксида лития. Будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(Li) \approx 7\ а.е.м.$, $Ar(N) \approx 14\ а.е.м.$, $Ar(O) \approx 16\ а.е.м.$

$M(LiNO_3) = 7 + 14 + 3 \cdot 16 = 69\ г/моль$

$M(Li_2O) = 2 \cdot 7 + 16 = 30\ г/моль$

3. Согласно уравнению реакции, из 4 моль $LiNO_3$ образуется 2 моль $Li_2O$. Выразим это соотношение через массы веществ:

Масса $4\ моль\ LiNO_3$ равна $4 \cdot 69\ г/моль = 276\ г$.

Масса $2\ моль\ Li_2O$ равна $2 \cdot 30\ г/моль = 60\ г$.

4. Составим пропорцию для нахождения массы нитрата лития ($m_{теор}(LiNO_3)$), необходимой для получения теоретической массы оксида лития ($12.5\ г$):

Из $276\ г\ LiNO_3$ образуется $60\ г\ Li_2O$
Из $x\ г\ LiNO_3$ образуется $12.5\ г\ Li_2O$

$\frac{x}{276\ г} = \frac{12.5\ г}{60\ г}$

5. Решим пропорцию относительно $x$:

$x = \frac{12.5\ г \cdot 276\ г}{60\ г} = \frac{3450}{60}\ г = 57.5\ г$

Следовательно, для получения 10 г оксида лития при 80% выходе необходимо взять 57.5 г нитрата лития.

Ответ: необходимо взять 57.5 г нитрата лития.