Номер 2.54, страница 51, часть II - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

2.54. Объем водорода (н. у.), который требуется для полного восстановления 40 г технического оксида меди(II) с массовой долей примесей 20%, составляет

1) 2,24 л

2) 4,48 л

3) 5,60 л

4) 8,96 л

Дано:

$m_{техн.}(CuO) = 40 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 20\% = 0,2$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции восстановления оксида меди(II) водородом. В результате реакции образуются металлическая медь и вода.

$CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$

Из уравнения видно, что стехиометрические коэффициенты перед оксидом меди(II) и водородом равны 1, следовательно, они реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Технический оксид меди(II) содержит 20% примесей. Это означает, что чистого оксида меди(II) в образце содержится:

$\omega(CuO) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 20\% = 80\% = 0,8$

3. Теперь найдем массу чистого оксида меди(II), который будет участвовать в реакции:

$m(CuO) = m_{техн.}(CuO) \cdot \omega(CuO) = 40 \text{ г} \cdot 0,8 = 32 \text{ г}$

4. Для дальнейших расчетов нам понадобится молярная масса оксида меди(II). Рассчитаем ее, используя относительные атомные массы меди (Cu ≈ 64) и кислорода (O ≈ 16):

$M(CuO) = M(Cu) + M(O) = 64 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 80 \text{ г/моль}$

5. Определим количество вещества (число моль) оксида меди(II), содержащегося в 32 г:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{32 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

6. Как было установлено из уравнения реакции, мольное соотношение $n(CuO) : n(H_2) = 1:1$. Следовательно, для реакции потребуется такое же количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(CuO) = 0,4 \text{ моль}$

7. На последнем шаге рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,4 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 8,96 \text{ л}$

Сравнивая полученный результат с предложенными вариантами, видим, что он соответствует варианту 4.

Ответ: 4) 8,96 л