Номер 3, страница 172 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 37. Свойства и применение важнейших неметаллов. Глава VII. Неметаллы - номер 3, страница 172.

Условие.

3. На 12,8 г меди подействовали избытком концентрированной серной кислоты при нагревании. Вычислите массу, объём (н. у.) и количество выделившегося газа.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Cu) = 12.8 \text{ г}$
Серная кислота $H_2SO_4(\text{конц.})$ - в избытке

Перевод в систему СИ:
$m(Cu) = 0.0128 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{газа}) - ?$
$V(\text{газа, н. у.}) - ?$
$n(\text{газа}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой при нагревании. В результате этой окислительно-восстановительной реакции образуется сульфат меди(II), оксид серы(IV) (газ) и вода.

$Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$

2. Так как серная кислота дана в избытке, расчёт ведём по меди. Вычислим количество вещества меди, вступившей в реакцию. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{12.8 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции видно, что из 1 моль меди образуется 1 моль оксида серы(IV) ($SO_2$). Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\frac{n(Cu)}{1} = \frac{n(SO_2)}{1} \Rightarrow n(SO_2) = n(Cu) = 0.2 \text{ моль}$

Теперь, зная количество вещества выделившегося газа, можем рассчитать остальные требуемые величины.

Количество выделившегося газа

Количество вещества выделившегося газа (оксида серы(IV)) было определено на основе стехиометрических соотношений в уравнении реакции.

$n(SO_2) = 0.2 \text{ моль}$

Ответ: количество вещества выделившегося газа составляет 0.2 моль.

Масса выделившегося газа

Массу газа ($SO_2$) находим по формуле $m = n \cdot M$. Сначала рассчитаем молярную массу оксида серы(IV):

$M(SO_2) = M(S) + 2 \cdot M(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 64 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу:

$m(SO_2) = n(SO_2) \cdot M(SO_2) = 0.2 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 12.8 \text{ г}$

Ответ: масса выделившегося газа составляет 12.8 г.

Объём выделившегося газа (н. у.)

Объём газа при нормальных условиях (н. у.) вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объём газа, равный $22.4 \text{ л/моль}$.

$V(SO_2) = n(SO_2) \cdot V_m = 0.2 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 4.48 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося газа (н. у.) составляет 4.48 л.