Номер 11, страница 216 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 45. Медь. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 11, страница 216.

Условие.

11. Какой объем сернистого газа (н. у.) можно получить при обжиге 1 т сульфида меди(II), содержащего 10% пустой породы?

Решение.

Решение 2.

11. Дано:

$m_{руды}(\text{CuS}) = 1 \text{ т}$

$\omega(\text{примесей}) = 10\%$

Найти:

$V(\text{SO}_2) - ?$

Решение:

1. Первым шагом переведем массу руды из тонн в граммы, так как молярные массы выражаются в г/моль.

$m_{руды} = 1 \text{ т} = 1000 \text{ кг} = 1000000 \text{ г}$

2. Рассчитаем массовую долю чистого сульфида меди(II) ($CuS$) в руде. Если массовая доля примесей (пустой породы) составляет 10%, то массовая доля $CuS$ равна:

$\omega(\text{CuS}) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 10\% = 90\% = 0.9$

3. Теперь найдем массу чистого сульфида меди(II), который вступит в реакцию:

$m(\text{CuS}) = m_{руды} \cdot \omega(\text{CuS}) = 1000000 \text{ г} \cdot 0.9 = 900000 \text{ г}$

4. Запишем уравнение химической реакции обжига сульфида меди(II). Обжиг — это реакция с кислородом при высокой температуре. Продуктами являются оксид меди(II) и сернистый газ (диоксид серы, $SO_2$).

$2\text{CuS} + 3\text{O}_2 \xrightarrow{t} 2\text{CuO} + 2\text{SO}_2$

5. Рассчитаем молярную массу сульфида меди(II) ($CuS$). Для этого используем относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы: $Ar(\text{Cu}) \approx 64$ а.е.м., $Ar(\text{S}) \approx 32$ а.е.м.

$M(\text{CuS}) = 64 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 96 \text{ г/моль}$

6. Найдем количество вещества (число моль) чистого сульфида меди(II):

$n(\text{CuS}) = \frac{m(\text{CuS})}{M(\text{CuS})} = \frac{900000 \text{ г}}{96 \text{ г/моль}} = 9375 \text{ моль}$

7. По уравнению реакции, из 2 моль $CuS$ образуется 2 моль $SO_2$. Это означает, что их количества вещества соотносятся как $1:1$.

$n(\text{SO}_2) = n(\text{CuS}) = 9375 \text{ моль}$

8. Зная количество вещества сернистого газа, найдем его объем при нормальных условиях (н.у.). Молярный объем любого газа при н.у. ($V_m$) — это константа, равная $22.4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{SO}_2) = n(\text{SO}_2) \cdot V_m = 9375 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 210000 \text{ л}$

Полученный объем можно выразить в кубических метрах для удобства ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(\text{SO}_2) = \frac{210000 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 210 \text{ м}^3$

Ответ: при обжиге 1 т сульфида меди(II) можно получить 210000 л (или 210 м³) сернистого газа.