Номер 3, страница 27, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Определите объем сероводорода (н. у.), образовавшегося при взаимодействии 15,2 г сульфида железа (II) со 180 мл 20%-ого раствора ($p = 1,1 \text{ г/мл}$) соляной кислоты.

Ответ: 3,9 л.

Дано:

$m(FeS) = 15.2 \text{ г}$

$V(р-ра HCl) = 180 \text{ мл}$

$w(HCl) = 20\% = 0.20$

$ρ(р-ра HCl) = 1.1 \text{ г/мл}$

Найти:

$V(H_2S) - ?$

Решение:

1. Составляем уравнение реакции взаимодействия сульфида железа(II) с соляной кислотой:

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

2. Находим количество вещества (моль) для каждого из реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке.

Молярная масса сульфида железа(II) $FeS$:

$M(FeS) = M(Fe) + M(S) = 56 + 32 = 88 \text{ г/моль}$

Количество вещества сульфида железа(II):

$n(FeS) = \frac{m(FeS)}{M(FeS)} = \frac{15.2 \text{ г}}{88 \text{ г/моль}} \approx 0.1727 \text{ моль}$

3. Находим массу, а затем количество вещества соляной кислоты $HCl$.

Масса раствора соляной кислоты:

$m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) \cdot ρ(р-ра HCl) = 180 \text{ мл} \cdot 1.1 \text{ г/мл} = 198 \text{ г}$

Масса чистого $HCl$ в растворе:

$m(HCl) = m(р-ра HCl) \cdot w(HCl) = 198 \text{ г} \cdot 0.20 = 39.6 \text{ г}$

Молярная масса соляной кислоты $HCl$:

$M(HCl) = M(H) + M(Cl) = 1 + 35.5 = 36.5 \text{ г/моль}$

Количество вещества соляной кислоты:

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{39.6 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} \approx 1.0849 \text{ моль}$

4. Определяем лимитирующий реагент. По уравнению реакции на 1 моль $FeS$ требуется 2 моль $HCl$.

Рассчитаем, сколько моль $HCl$ необходимо для реакции с $0.1727 \text{ моль } FeS$:

$n_{необх}(HCl) = 2 \cdot n(FeS) = 2 \cdot 0.1727 \text{ моль} = 0.3454 \text{ моль}$

Поскольку в наличии имеется $1.0849 \text{ моль } HCl$, что больше, чем $0.3454 \text{ моль}$, соляная кислота находится в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по лимитирующему реагенту — сульфиду железа(II) $FeS$.

5. По уравнению реакции, количество вещества образовавшегося сероводорода $H_2S$ равно количеству вещества прореагировавшего $FeS$:

$n(H_2S) = n(FeS) \approx 0.1727 \text{ моль}$

6. Находим объем сероводорода при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V(H_2S) = n(H_2S) \cdot V_m = 0.1727 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 3.87 \text{ л}$

При округлении до двух значащих цифр (в соответствии с наименьшей точностью исходных данных) получаем $3.9 \text{ л}$.

Ответ: $3.9 \text{ л}$.