Страница 38 - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

1.1. Вычислите массу сульфида железа(II), который можно получить в результате взаимодействия 112 г железа с достаточным количеством серы.

Дано:

Масса железа $m(Fe) = 112 \text{ г}$

Сера ($S$) взята в достаточном количестве (в избытке).

$m(Fe) = 0.112 \text{ кг}$

Найти:

Массу сульфида железа(II) $m(FeS)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия железа с серой при нагревании:

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

Согласно уравнению, вещества реагируют в мольном соотношении 1:1, и образуется сульфид железа(II) также в соотношении 1 моль.

2. Рассчитаем молярные массы необходимых веществ, используя относительные атомные массы из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (округлим до целых чисел):

Относительная атомная масса железа $Ar(Fe) \approx 56$. Молярная масса железа $M(Fe) = 56 \text{ г/моль}$.

Относительная атомная масса серы $Ar(S) \approx 32$.

Молярная масса сульфида железа(II) $FeS$ равна сумме молярных масс железа и серы:

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

3. Вычислим количество вещества (число моль) железа, которое вступает в реакцию. Так как сера в избытке, расчет ведем по железу.

$n = \frac{m}{M}$

$n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{112 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 2 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции стехиометрическое соотношение между железом ($Fe$) и сульфидом железа(II) ($FeS$) составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль железа образуется 1 моль сульфида железа(II). Следовательно, количество вещества полученного $FeS$ равно количеству вещества прореагировавшего $Fe$:

$n(FeS) = n(Fe) = 2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу сульфида железа(II), которая образуется в результате реакции, используя формулу $m = n \cdot M$:

$m(FeS) = n(FeS) \cdot M(FeS) = 2 \text{ моль} \cdot 88 \text{ г/моль} = 176 \text{ г}$

Ответ: масса сульфида железа(II), который можно получить, составляет 176 г.

1.2. Вычислите объем кислорода (н. у.), выделившегося при разложении 237 г перманганата калия.

Дано:

масса перманганата калия $m(KMnO_4) = 237$ г
условия нормальные (н. у.), молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль

Перевод в систему СИ:
$m(KMnO_4) = 237 \text{ г} = 0,237 \text{ кг}$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м³/моль}$

Найти:

объем кислорода $V(O_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции термического разложения перманганата калия. При нагревании перманганат калия разлагается на манганат калия, диоксид марганца и кислород:
$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу перманганата калия ($KMnO_4$). Для этого используем относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева (округляем до целых): Ar(K) = 39, Ar(Mn) = 55, Ar(O) = 16.
$M(KMnO_4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4 \cdot Ar(O) = 39 + 55 + 4 \cdot 16 = 158$ г/моль.

3. Найдем количество вещества (число молей) перманганата калия, содержащееся в 237 г, по формуле $n = m/M$:
$n(KMnO_4) = \frac{m(KMnO_4)}{M(KMnO_4)} = \frac{237 \text{ г}}{158 \text{ г/моль}} = 1,5$ моль.

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода, которое выделится при разложении. Из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции видно, что из 2 моль $KMnO_4$ образуется 1 моль $O_2$. Следовательно, соотношение их количеств веществ равно 2:1.
$\frac{n(KMnO_4)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$
Отсюда количество вещества кислорода:
$n(O_2) = \frac{1}{2} n(KMnO_4) = \frac{1}{2} \cdot 1,5 \text{ моль} = 0,75$ моль.

5. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях (н. у.). Объем газа равен произведению его количества вещества на молярный объем ($V_m = 22,4$ л/моль при н. у.):
$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,75 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 16,8$ л.

Ответ: объем выделившегося кислорода составляет 16,8 л.

1.3. Вычислите массы серной кислоты и цинка, необходимых для получения $1\text{ м}^3$ водорода (н. у.) в результате реакции замещения.

Дано:

Объем водорода $V(H_2) = 1 \ м^3$

Условия: нормальные (н. у.), что соответствует молярному объему газа $V_m = 22.4 \ л/моль$

Перевод в СИ:

$V_m = 22.4 \ л/моль = 0.0224 \ м^3/моль$

Найти:

Массу цинка $m(Zn)$ — ?

Массу серной кислоты $m(H_2SO_4)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции замещения, в результате которой цинк взаимодействует с серной кислотой с образованием сульфата цинка и водорода:

$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Уравнение реакции сбалансировано. Согласно стехиометрическим коэффициентам, 1 моль цинка реагирует с 1 моль серной кислоты, образуя 1 моль водорода. Таким образом, соотношение количеств веществ следующее:

$n(Zn) : n(H_2SO_4) : n(H_2) = 1 : 1 : 1$

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) водорода объемом $1 \ м^3$ при нормальных условиях. Для этого используем формулу, связывающую количество вещества газа с его объемом:

$n = \frac{V}{V_m}$

Подставим известные значения:

$n(H_2) = \frac{1 \ м^3}{0.0224 \ м^3/моль} \approx 44.643 \ моль$

3. Исходя из стехиометрического соотношения (1:1:1), количество вещества цинка и серной кислоты, необходимых для реакции, равно количеству вещества полученного водорода:

$n(Zn) = n(H_2) \approx 44.643 \ моль$

$n(H_2SO_4) = n(H_2) \approx 44.643 \ моль$

4. Вычислим молярные массы цинка и серной кислоты, используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов.

Молярная масса цинка ($Zn$):

$M(Zn) \approx 65.4 \ г/моль = 0.0654 \ кг/моль$

Молярная масса серной кислоты ($H_2SO_4$):

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 4 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \ г/моль = 0.098 \ кг/моль$

5. Теперь найдем массы реагентов по формуле $m = n \cdot M$.

Масса необходимого цинка:

$m(Zn) = n(Zn) \cdot M(Zn) \approx 44.643 \ моль \cdot 0.0654 \ кг/моль \approx 2.92 \ кг$

Масса необходимой серной кислоты:

$m(H_2SO_4) = n(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) \approx 44.643 \ моль \cdot 0.098 \ кг/моль \approx 4.375 \ кг$

Ответ: для получения 1 м³ водорода необходимо взять 2.92 кг цинка и 4.375 кг серной кислоты.

1.4. Рассчитайте объем кислорода, израсходованного на сгорание $0,448 \text{ м}^3$ хлора (н. у.).

Дано:

Объем хлора $V(Cl_2) = 0.448 \text{ м}^3$
Условия нормальные (н. у.)
Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Вся величина уже дана в системе СИ.

Найти:

Объем кислорода $V(O_2)$ — ?

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение химической реакции. Термин "сгорание" обычно означает реакцию с кислородом с образованием оксида. В школьном курсе химии для элементов обычно подразумевается образование высшего оксида, который соответствует номеру группы элемента. Хлор ($Cl$) находится в VII группе, его высшая степень окисления равна +7, что соответствует оксиду хлора(VII) — $Cl_2O_7$.

Стоит отметить, что прямая реакция между хлором и кислородом является эндотермической (протекает с поглощением тепла) и не является "сгоранием" в привычном понимании. Однако, в рамках учебной задачи, мы будем придерживаться формальной логики.

Составим и уравняем уравнение реакции "сгорания" хлора:

$2Cl_2 + 7O_2 \rightarrow 2Cl_2O_7$

Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, для газов, находящихся в одинаковых условиях (в данном случае — н. у.), отношение их объемов равно отношению их стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что на 2 объема хлора расходуется 7 объемов кислорода. Составим пропорцию:

$\frac{V(Cl_2)}{V(O_2)} = \frac{2}{7}$

Выразим из этой пропорции объем кислорода $V(O_2)$:

$V(O_2) = V(Cl_2) \cdot \frac{7}{2}$

Подставим известное значение объема хлора и произведем расчет:

$V(O_2) = 0.448 \text{ м}^3 \cdot \frac{7}{2} = 0.448 \text{ м}^3 \cdot 3.5 = 1.568 \text{ м}^3$

Альтернативный способ через количество вещества:
1. Найдем количество вещества хлора:

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m} = \frac{0.448 \text{ м}^3}{0.0224 \text{ м}^3\text{/моль}} = 20 \text{ моль}$

2. По уравнению реакции найдем количество вещества кислорода:

$\frac{n(O_2)}{n(Cl_2)} = \frac{7}{2} \Rightarrow n(O_2) = n(Cl_2) \cdot \frac{7}{2} = 20 \text{ моль} \cdot 3.5 = 70 \text{ моль}$

3. Найдем объем кислорода при нормальных условиях:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 70 \text{ моль} \cdot 0.0224 \text{ м}^3\text{/моль} = 1.568 \text{ м}^3$

Оба способа дают одинаковый результат.

Ответ: объем кислорода, израсходованного на сгорание, составляет $1.568 \text{ м}^3$.

1.5. Рассчитайте объемы кислорода и водорода (н. у.), которые можно получить при разложении 900 л воды.

Дано:

$V(H_2O) = 900$ л

Условия: нормальные (н. у.)

Плотность воды: $\rho(H_2O) \approx 1000$ г/л

Молярный объем идеального газа при н. у.: $V_m = 22.4$ л/моль

$V(H_2O) = 900 \text{ л} = 0.9 \text{ м}^3$

$\rho(H_2O) = 1000 \text{ г/л} = 1000 \text{ кг/м}^3$

$V_m = 22.4 \text{ л/моль} = 0.0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$V(O_2)$ — ?

$V(H_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции разложения воды (электролиза):

$2H_2O \rightarrow 2H_2 \uparrow + O_2 \uparrow$

2. Так как объем воды дан в литрах, а вода при нормальных условиях является жидкостью, необходимо найти ее массу. Плотность воды принимаем равной 1000 г/л.

$m(H_2O) = V(H_2O) \cdot \rho(H_2O) = 900 \text{ л} \cdot 1000 \text{ г/л} = 900000 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярную массу воды ($H_2O$), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(H) \approx 1$, $Ar(O) \approx 16$.

$M(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль

4. Найдем количество вещества (число молей) воды:

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{900000 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 50000 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции определим количество вещества водорода ($H_2$) и кислорода ($O_2$). Стехиометрические коэффициенты в уравнении показывают, что из 2 моль воды образуется 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, соотношение количеств веществ следующее:

$\frac{n(H_2O)}{2} = \frac{n(H_2)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

Отсюда находим количество вещества водорода:

$n(H_2) = n(H_2O) = 50000 \text{ моль}$

И количество вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(H_2O) = \frac{1}{2} \cdot 50000 \text{ моль} = 25000 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объемы газов (водорода и кислорода) при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22.4$ л/моль.

Объем водорода:

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 50000 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 1120000 \text{ л}$

Объем кислорода:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 25000 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 560000 \text{ л}$

Для удобства можно перевести объемы в кубические метры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(H_2) = 1120000 \text{ л} = 1120 \text{ м}^3$

$V(O_2) = 560000 \text{ л} = 560 \text{ м}^3$

Ответ: при разложении 900 л воды можно получить 1 120 000 л ($1120 \text{ м}^3$) водорода и 560 000 л ($560 \text{ м}^3$) кислорода (при н. у.).

1.6. Рассчитайте, какой объем хлора понадобится для получения 4 моль тетрахлорметана и какой объем хлороводорода выделится при этом (н. у.).

Дано

Количество вещества тетрахлорметана: $n(CCl_4) = 4 \text{ моль}$

Условия: нормальные (н. у.), при которых молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$

Найти

Объем хлора $V(Cl_2)$ - ?

Объем хлороводорода $V(HCl)$ - ?

Решение

1. Для решения задачи необходимо составить уравнение реакции получения тетрахлорметана ($CCl_4$). Тетрахлорметан получают путем полного хлорирования метана ($CH_4$). Суммарное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$CH_4 + 4Cl_2 \xrightarrow{h\nu} CCl_4 + 4HCl$

2. По уравнению реакции мы видим стехиометрические коэффициенты. Соотношение количеств веществ реагентов и продуктов составляет:

$n(CH_4) : n(Cl_2) : n(CCl_4) : n(HCl) = 1 : 4 : 1 : 4$

3. Используя это соотношение, найдем количество вещества хлора ($Cl_2$), которое необходимо для получения 4 моль тетрахлорметана.

Из пропорции $\frac{n(Cl_2)}{4} = \frac{n(CCl_4)}{1}$ следует:

$n(Cl_2) = 4 \cdot n(CCl_4) = 4 \cdot 4 \text{ моль} = 16 \text{ моль}$

4. Аналогично найдем количество вещества выделившегося хлороводорода ($HCl$).

Из пропорции $\frac{n(HCl)}{4} = \frac{n(CCl_4)}{1}$ следует:

$n(HCl) = 4 \cdot n(CCl_4) = 4 \cdot 4 \text{ моль} = 16 \text{ моль}$

5. Теперь рассчитаем объемы газов (хлора и хлороводорода) при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль. Объем газа вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$.

Объем необходимого хлора:

$V(Cl_2) = n(Cl_2) \cdot V_m = 16 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 358.4 \text{ л}$

Объем выделившегося хлороводорода:

$V(HCl) = n(HCl) \cdot V_m = 16 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 358.4 \text{ л}$

Ответ: для получения 4 моль тетрахлорметана понадобится объем хлора $V(Cl_2) = 358.4 \text{ л}$; при этом выделится объем хлороводорода $V(HCl) = 358.4 \text{ л}$ (при н. у.).

1.7. Рассчитайте, какой объем водорода понадобится для реакции гидрирования этилена, чтобы получить 56 л этана (н. у.).

Дано:

Реакция гидрирования этилена
Объем полученного этана $V(C_2H_6) = 56$ л
Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:
$V(C_2H_6) = 56 \text{ л} = 56 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 0,056 \text{ м}^3$

Найти:

Объем водорода $V(H_2)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции гидрирования этилена (этена) до этана. Катализатором реакции обычно служат металлы, такие как никель, платина или палладий. $$ C_2H_4 \text{ (г)} + H_2 \text{ (г)} \xrightarrow{Ni, Pt, Pd} C_2H_6 \text{ (г)} $$

2. Из уравнения реакции видно, что все участники реакции — газы. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся в ее результате газов относятся между собой как небольшие целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции (при одинаковых температуре и давлении).

3. В данном уравнении стехиометрические коэффициенты перед этиленом ($C_2H_4$), водородом ($H_2$) и этаном ($C_2H_6$) равны 1. Следовательно, соотношение их объемов будет 1:1:1. $$ V(C_2H_4) : V(H_2) : V(C_2H_6) = 1 : 1 : 1 $$ Это означает, что объем водорода, необходимый для реакции, равен объему полученного этана. $$ V(H_2) = V(C_2H_6) $$

4. Подставляем известное значение объема этана: $$ V(H_2) = 56 \text{ л} $$

Для проверки можно провести расчет через количество вещества.
Молярный объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $V_m = 22,4$ л/моль.
Найдем количество вещества (число молей) полученного этана: $$ n(C_2H_6) = \frac{V(C_2H_6)}{V_m} = \frac{56 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 2,5 \text{ моль} $$ Согласно уравнению реакции, количество вещества водорода равно количеству вещества этана: $$ n(H_2) = n(C_2H_6) = 2,5 \text{ моль} $$ Теперь найдем объем водорода, который соответствует этому количеству вещества: $$ V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 2,5 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 56 \text{ л} $$ Оба способа решения дают одинаковый результат.

Ответ: для реакции понадобится 56 л водорода.

1.8. Рассчитайте, какой объем воздуха расходуется на сжигание 1 т метана (н. у.).

Дано:

Масса метана ($CH_4$): $m(CH_4) = 1$ т
Объемная доля кислорода в воздухе: $\phi(O_2) \approx 21\% = 0.21$
Условия: нормальные (н. у.)

Перевод в СИ:
$m(CH_4) = 1 \text{ т} = 1000 \text{ кг} = 1 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

Объем воздуха ($V_{воздуха}$) - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции полного сгорания метана в кислороде: $$ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O $$

2. Рассчитаем молярную массу метана ($M(CH_4)$), используя относительные атомные массы углерода ($Ar(C) \approx 12$) и водорода ($Ar(H) \approx 1$): $$ M(CH_4) = 12 + 4 \cdot 1 = 16 \text{ г/моль} $$

3. Найдем количество вещества (число молей) метана в 1 тонне: $$ \nu(CH_4) = \frac{m(CH_4)}{M(CH_4)} = \frac{1 \cdot 10^6 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 62500 \text{ моль} $$

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода, необходимого для сжигания данного количества метана. Из уравнения видно, что на 1 моль метана требуется 2 моль кислорода, следовательно: $$ \frac{\nu(CH_4)}{1} = \frac{\nu(O_2)}{2} $$ $$ \nu(O_2) = 2 \cdot \nu(CH_4) = 2 \cdot 62500 \text{ моль} = 125000 \text{ моль} $$

5. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль, или $0,0224 \text{ м³/моль}$. Найдем объем кислорода, необходимый для реакции: $$ V(O_2) = \nu(O_2) \cdot V_m = 125000 \text{ моль} \cdot 0.0224 \text{ м³/моль} = 2800 \text{ м³} $$

6. Воздух является смесью газов, в которой объемная доля кислорода составляет примерно 21% (или 0,21). Рассчитаем объем воздуха, содержащий необходимый объем кислорода: $$ V_{воздуха} = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{2800 \text{ м³}}{0.21} \approx 13333.33 \text{ м³} $$

Ответ: для сжигания 1 т метана расходуется примерно 13333 м³ воздуха (н. у.).

1.9. К раствору, содержащему 7,1 г сульфата натрия ($Na_2SO_4$), прилили раствор хлорида бария ($BaCl_2$). Рассчитайте массу образовавшегося осадка ($BaSO_4$).

Дано:

$m(Na_2SO_4) = 7,1 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{осадка}) - ?$

Решение:

При смешивании растворов сульфата натрия ($Na_2SO_4$) и хлорида бария ($BaCl_2$) происходит реакция ионного обмена. Продуктами реакции являются сульфат бария ($BaSO_4$), который является нерастворимым в воде и выпадает в осадок, и хлорид натрия ($NaCl$), который остается в растворе.

1. Составим уравнение химической реакции:

$Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$

Из уравнения видно, что осадком является сульфат бария $BaSO_4$.

2. Для расчета массы осадка необходимо сначала найти количество вещества (число молей) исходного реагента - сульфата натрия. Для этого нам понадобится его молярная масса.

Рассчитаем молярную массу сульфата натрия ($Na_2SO_4$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы:

$M(Na_2SO_4) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 23 + 32 + 4 \cdot 16 = 46 + 32 + 64 = 142 \text{ г/моль}$

3. Теперь найдем количество вещества сульфата натрия по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(Na_2SO_4) = \frac{m(Na_2SO_4)}{M(Na_2SO_4)} = \frac{7,1 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

4. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, из 1 моль сульфата натрия образуется 1 моль сульфата бария. Это означает, что их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(BaSO_4) = n(Na_2SO_4) = 0,05 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества сульфата бария, мы можем найти его массу. Сначала рассчитаем молярную массу $BaSO_4$:

$M(BaSO_4) = Ar(Ba) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 137 + 32 + 64 = 233 \text{ г/моль}$

6. Теперь рассчитаем массу образовавшегося осадка ($BaSO_4$) по формуле $m = n \cdot M$:

$m(BaSO_4) = n(BaSO_4) \cdot M(BaSO_4) = 0,05 \text{ моль} \cdot 233 \text{ г/моль} = 11,65 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося осадка составляет 11,65 г.

1.10. К раствору хлорида натрия прилили некоторый объем раствора нитрата серебра, в результате образовался осадок, масса которого составила 0,287 г. Рассчитайте массу нитрата серебра, содержащегося в растворе.

Дано:

$m(\text{AgCl}) = 0,287$ г

Найти:

$m(\text{AgNO}_3) - ?$

Решение:

При взаимодействии раствора хлорида натрия с раствором нитрата серебра происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде осадок белого цвета — хлорид серебра (AgCl).

Составим уравнение химической реакции:

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

1. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете: хлорида серебра (AgCl) и нитрата серебра (AgNO₃). Для этого воспользуемся периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева. Относительные атомные массы (округленные до целых и десятых): $Ar(Ag) = 108$, $Ar(Cl) = 35,5$, $Ar(N) = 14$, $Ar(O) = 16$.

Молярная масса хлорида серебра:

$M(\text{AgCl}) = Ar(Ag) + Ar(Cl) = 108 + 35,5 = 143,5$ г/моль

Молярная масса нитрата серебра:

$M(\text{AgNO}_3) = Ar(Ag) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 108 + 14 + 3 \cdot 16 = 170$ г/моль

2. Найдем количество вещества (число молей) образовавшегося осадка AgCl, используя формулу $n = \frac{m}{M}$:

$n(\text{AgCl}) = \frac{m(\text{AgCl})}{M(\text{AgCl})} = \frac{0,287 \text{ г}}{143,5 \text{ г/моль}} = 0,002$ моль

3. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, нитрат серебра и хлорид серебра находятся в мольном соотношении 1:1. Это означает, что количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию, равно количеству вещества образовавшегося хлорида серебра:

$\frac{n(\text{AgNO}_3)}{1} = \frac{n(\text{AgCl})}{1}$

$n(\text{AgNO}_3) = n(\text{AgCl}) = 0,002$ моль

4. Теперь, зная количество вещества нитрата серебра, можем рассчитать его массу по формуле $m = n \cdot M$:

$m(\text{AgNO}_3) = n(\text{AgNO}_3) \cdot M(\text{AgNO}_3) = 0,002 \text{ моль} \cdot 170 \text{ г/моль} = 0,34$ г

Ответ: масса нитрата серебра, содержащегося в растворе, составляет 0,34 г.

1.11. Вычислите объем аммиака (н. у.), который можно получить при нагревании смеси, содержащей хлорид аммония массой 10,7 т и гидроксид кальция, взятый в избытке.

Дано:

$m(NH_4Cl) = 10,7 \text{ т}$
$Ca(OH)_2$ - в избытке
Условия - нормальные (н. у.)

$m(NH_4Cl) = 10,7 \text{ т} = 10,7 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

$V(NH_3) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции получения аммиака при нагревании смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. Поскольку гидроксид кальция взят в избытке, хлорид аммония прореагирует полностью и будет являться лимитирующим реагентом.

$2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем молярную массу хлорида аммония ($NH_4Cl$):

$M(NH_4Cl) = M(N) + 4 \cdot M(H) + M(Cl) = 14 + 4 \cdot 1 + 35,5 = 53,5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) хлорида аммония:

$\nu(NH_4Cl) = \frac{m(NH_4Cl)}{M(NH_4Cl)} = \frac{10,7 \cdot 10^6 \text{ г}}{53,5 \text{ г/моль}} = 0,2 \cdot 10^6 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции найдем количество вещества аммиака ($NH_3$). Из стехиометрических коэффициентов видно, что из 2 моль $NH_4Cl$ образуется 2 моль $NH_3$. Следовательно, их количества веществ равны:

$\nu(NH_3) = \nu(NH_4Cl) = 0,2 \cdot 10^6 \text{ моль}$

5. Вычислим объем аммиака при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$:

$V(NH_3) = \nu(NH_3) \cdot V_m = 0,2 \cdot 10^6 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 4,48 \cdot 10^6 \text{ л}$

6. Для удобства переведем полученный объем в кубические метры ($1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$):

$V(NH_3) = \frac{4,48 \cdot 10^6 \text{ л}}{1000 \text{ л/м}^3} = 4480 \text{ м}^3$

Ответ: объем аммиака, который можно получить, равен $4,48 \cdot 10^6 \text{ л}$ или $4480 \text{ м}^3$.