Номер 5, страница 157 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 33. Кальций и его соединения. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 5, страница 157.

Условие.

5. В результате восстановления сульфата кальция водородом при 800 °С образуется сульфид кальция. Напишите уравнение реакции. Определите объём водорода (н. у.), который потребуется для получения 216 г сульфида.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$t = 800 \text{ °C}$

$m(CaS) = 216 \text{ г}$

Объем водорода измеряется при нормальных условиях (н. у.).

Найти:

Уравнение реакции - ?

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Напишем уравнение реакции восстановления сульфата кальция ($CaSO_4$) водородом ($H_2$). В условии сказано, что образуется сульфид кальция ($CaS$). Водород, являясь восстановителем, забирает кислород у сульфата, образуя воду ($H_2O$). Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты:

$CaSO_4 + 4H_2 \xrightarrow{800^\circ C} CaS + 4H_2O$

2. Определим объем водорода, который потребуется для получения 216 г сульфида кальция.

Для этого сначала рассчитаем молярную массу сульфида кальция ($CaS$), используя относительные атомные массы кальция ($Ar(Ca) \approx 40$) и серы ($Ar(S) \approx 32$):

$M(CaS) = Ar(Ca) + Ar(S) = 40 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 72 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества (число моль) сульфида кальция в 216 г:

$n(CaS) = \frac{m(CaS)}{M(CaS)} = \frac{216 \text{ г}}{72 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль}$

Из уравнения реакции видно, что для получения 1 моль $CaS$ требуется 4 моль $H_2$. Следовательно, соотношение количеств веществ водорода и сульфида кальция равно 4 к 1:

$\frac{n(H_2)}{4} = \frac{n(CaS)}{1}$

Найдем количество вещества водорода, необходимое для реакции:

$n(H_2) = 4 \cdot n(CaS) = 4 \cdot 3 \text{ моль} = 12 \text{ моль}$

Объем водорода при нормальных условиях (н. у.) вычисляется через молярный объем газов, который составляет $V_m = 22.4$ л/моль:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 12 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 268.8 \text{ л}$

Ответ:уравнение реакции: $CaSO_4 + 4H_2 \rightarrow CaS + 4H_2O$; объем водорода (н. у.) составляет 268,8 л.