Опыт 1, страница 192 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

Практическая работа №6

Физические и химические свойства углерода

Цель: Знать условия образования диоксида и монооксида углерода при сжигании углерода.

Реактивы

1) древесный активированный уголь;

2) оксид меди (II);

3) известковая вода, фуксии – красный

Оборудование, посуда

металлический штатив, пробирки, согнутый под прямым углом лист бумаги, спиртовки, спички, фильтровальная бумага, воронка, газоотводная трубка под прямым углом

Ход работы

Опыт 1. Изучение древесного угля

1. В коническую колбу налейте водный раствор какой-нибудь краски.

2. Всыпьте в раствор 0,3-0,5 г мелко истолченного древесного угля, взболтайте содержимое в течение 2-3 минут.

3. Отфильтруйте, наблюдайте исчезновение окраски.

1. Дано:

$m(SO_3) = 160$ г

Найти:

$m(H_2SO_4)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида серы(VI) с водой. Оксид серы(VI) является кислотным оксидом, при реакции с водой он образует соответствующую кислоту — серную: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

2. Рассчитаем молярные массы оксида серы(VI) и серной кислоты, используя периодическую таблицу химических элементов. $M(SO_3) = Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 80$ г/моль $M(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль

3. Найдем количество вещества оксида серы(VI), вступившего в реакцию, по формуле $n = m/M$: $n(SO_3) = \frac{m(SO_3)}{M(SO_3)} = \frac{160 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 2$ моль

4. Согласно уравнению реакции, стехиометрические коэффициенты перед $SO_3$ и $H_2SO_4$ равны 1. Это означает, что из 1 моль $SO_3$ образуется 1 моль $H_2SO_4$. Следовательно, количество вещества серной кислоты равно количеству вещества оксида серы: $n(H_2SO_4) = n(SO_3) = 2$ моль

5. Рассчитаем массу образовавшейся серной кислоты по формуле $m = n \cdot M$: $m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 196$ г

Ответ: 196 г.

2. Дано:

$m(Na) = 4,6$ г

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(H_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции замещения натрия с водой. Натрий — активный щелочной металл, который реагирует с водой с образованием гидроксида натрия и выделением водорода: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу натрия: $M(Na) = 23$ г/моль

3. Найдем количество вещества натрия, вступившего в реакцию: $n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{4,6 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль

4. По уравнению реакции, из 2 моль натрия образуется 1 моль водорода. Соотношение количеств веществ $n(Na) : n(H_2) = 2 : 1$. Следовательно, количество вещества выделившегося водорода в два раза меньше количества вещества натрия: $n(H_2) = \frac{n(Na)}{2} = \frac{0,2 \text{ моль}}{2} = 0,1$ моль

5. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ - молярный объем газа, равный 22,4 л/моль. $V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,1 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 2,24$ л

Ответ: 2,24 л.

3. Дано:

$m(H_2O) = 700$ г

$m(HCl) = 112$ г

Условия: н. у.

Найти:

$\omega(HCl)$ - ?

$V(Cl_2)$ - ?

$V(H_2)$ - ?

Решение:

Задача состоит из двух частей, которые решаются последовательно.

Часть 1: Определение процентной концентрации соляной кислоты.

1. Масса раствора равна сумме масс растворителя (воды) и растворенного вещества (хлороводорода): $m(\text{раствора}) = m(H_2O) + m(HCl) = 700 \text{ г} + 112 \text{ г} = 812$ г

2. Процентная концентрация (массовая доля) вещества в растворе рассчитывается как отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора, умноженное на 100%: $\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

3. Рассчитаем процентную концентрацию соляной кислоты ($HCl$ в водном растворе): $\omega(HCl) = \frac{m(HCl)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{112 \text{ г}}{812 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 13,7931\% \approx 13,79\%$

Часть 2: Расчет объемов газов для получения 112 г хлороводорода.

1. Хлороводород получают прямым синтезом из простых веществ — водорода и хлора. Запишем уравнение реакции: $H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

2. Рассчитаем молярную массу хлороводорода: $M(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl) = 1 + 35,5 = 36,5$ г/моль

3. Найдем количество вещества для 112 г хлороводорода: $n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{112 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} \approx 3,0685$ моль

4. По уравнению реакции, для получения 2 моль $HCl$ требуется 1 моль $H_2$ и 1 моль $Cl_2$. Следовательно, количество вещества водорода и хлора будет в два раза меньше количества вещества хлороводорода: $n(H_2) = n(Cl_2) = \frac{n(HCl)}{2} = \frac{3,0685 \text{ моль}}{2} \approx 1,53425$ моль

5. Рассчитаем объемы газов при нормальных условиях ($V_m = 22,4$ л/моль): $V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 1,53425 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 34,367$ л $\approx 34,37$ л $V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 1,53425 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 34,367$ л $\approx 34,37$ л

Ответ: 13,79%, 34,37 л $Cl_2$, 34,37 л $H_2$.

4. Дано:

$\omega(BaCl_2 \text{ безводный}) = 32\% = 0,32$

Найти:

$\omega(BaCl_2 \cdot 2H_2O)$ - ?

Решение:

1. Для удобства расчетов примем массу раствора равной 100 г. Согласно условию, массовая доля безводной соли $BaCl_2$ в этом растворе составляет 32%. Тогда масса безводной соли в 100 г раствора: $m(BaCl_2) = m(\text{раствора}) \cdot \omega(BaCl_2) = 100 \text{ г} \cdot 0,32 = 32$ г

2. Теперь необходимо определить, какая масса кристаллогидрата $BaCl_2 \cdot 2H_2O$ содержит 32 г безводной соли $BaCl_2$. Для этого рассчитаем молярные массы безводной соли и кристаллогидрата, используя округленные атомные массы (Ba=137, Cl=35,5, H=1, O=16): $M(BaCl_2) = 137 + 2 \cdot 35,5 = 208$ г/моль $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль $M(BaCl_2 \cdot 2H_2O) = M(BaCl_2) + 2 \cdot M(H_2O) = 208 + 2 \cdot 18 = 208 + 36 = 244$ г/моль

3. Найдем количество вещества безводной соли $BaCl_2$, содержащейся в 100 г раствора: $n(BaCl_2) = \frac{m(BaCl_2)}{M(BaCl_2)} = \frac{32 \text{ г}}{208 \text{ г/моль}} \approx 0,1538$ моль

4. Так как каждая молекула кристаллогидрата содержит одну молекулу безводной соли, то количество вещества кристаллогидрата равно количеству вещества безводной соли: $n(BaCl_2 \cdot 2H_2O) = n(BaCl_2) \approx 0,1538$ моль

5. Найдем массу кристаллогидрата $BaCl_2 \cdot 2H_2O$, которая содержится в 100 г раствора: $m(BaCl_2 \cdot 2H_2O) = n(BaCl_2 \cdot 2H_2O) \cdot M(BaCl_2 \cdot 2H_2O) = \frac{32}{208} \text{ моль} \cdot 244 \text{ г/моль} = \frac{32 \cdot 244}{208} \text{ г} \approx 37,538$ г $\approx 37,54$ г

6. Массовая доля кристаллогидрата в растворе — это отношение массы кристаллогидрата к массе раствора. Так как мы нашли массу кристаллогидрата (37,54 г) в 100 г раствора, то его процентное содержание и будет равно этому значению: $\omega(BaCl_2 \cdot 2H_2O) = \frac{m(BaCl_2 \cdot 2H_2O)}{m(\text{раствора})} \cdot 100\% = \frac{37,54 \text{ г}}{100 \text{ г}} \cdot 100\% = 37,54\%$

Ответ: 37,54%.