Номер 2-27, страница 27 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

2-27. В реакцию, протекающую по схеме

$Al + CuO \rightarrow Al_2O_3 + Cu,$

вступило 120 г оксида меди(II) CuO. Рассчитайте, какое количество вещества алюминия потребуется для этой реакции. Какое количество вещества меди и оксида алюминия образуется?

Дано:

$m(CuO) = 120 \text{ г}$

Найти:

$n(Al) - ?$

$n(Cu) - ?$

$n(Al_2O_3) - ?$

Решение:

1. Первым шагом необходимо составить и сбалансировать уравнение химической реакции. Исходная схема: $Al + CuO \rightarrow Al_2O_3 + Cu$.

Уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:

Справа 2 атома алюминия ($Al_2O_3$), слева 1. Ставим коэффициент 2 перед $Al$.

$2Al + CuO \rightarrow Al_2O_3 + Cu$

Справа 3 атома кислорода ($Al_2O_3$), слева 1 ($CuO$). Ставим коэффициент 3 перед $CuO$.

$2Al + 3CuO \rightarrow Al_2O_3 + Cu$

Теперь слева 3 атома меди ($3CuO$), а справа 1. Ставим коэффициент 3 перед $Cu$.

Итоговое сбалансированное уравнение реакции имеет вид:

$2Al + 3CuO \rightarrow Al_2O_3 + 3Cu$

2. Рассчитаем количество вещества оксида меди(II), вступившего в реакцию. Для этого сначала определим его молярную массу. Используем округленные атомные массы: $Ar(Cu) \approx 64$ а.е.м., $Ar(O) \approx 16$ а.е.м.

$M(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) = 64 + 16 = 80$ г/моль.

Теперь найдем количество вещества ($n$) по формуле $n = m/M$:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{120 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 1,5$ моль.

3. На основе сбалансированного уравнения реакции и известного количества вещества $CuO$ рассчитаем количества веществ других участников реакции.

Рассчитайте, какое количество вещества алюминия потребуется для этой реакции.

Из уравнения реакции видно, что на 3 моль $CuO$ требуется 2 моль $Al$. Соотношение их количеств веществ равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(Al)}{2} = \frac{n(CuO)}{3}$

Выразим и рассчитаем количество вещества алюминия:

$n(Al) = \frac{2}{3} \times n(CuO) = \frac{2}{3} \times 1,5 \text{ моль} = 1$ моль.

Ответ: для реакции потребуется 1 моль алюминия.

Какое количество вещества меди и оксида алюминия образуется?

Аналогично, используя стехиометрические коэффициенты, найдем количества веществ продуктов реакции.

Для меди ($Cu$): из 3 моль $CuO$ образуется 3 моль $Cu$.

$\frac{n(Cu)}{3} = \frac{n(CuO)}{3} \implies n(Cu) = n(CuO) = 1,5$ моль.

Для оксида алюминия ($Al_2O_3$): из 3 моль $CuO$ образуется 1 моль $Al_2O_3$.

$\frac{n(Al_2O_3)}{1} = \frac{n(CuO)}{3}$

$n(Al_2O_3) = \frac{1}{3} \times n(CuO) = \frac{1}{3} \times 1,5 \text{ моль} = 0,5$ моль.

Ответ: в результате реакции образуется 1,5 моль меди и 0,5 моль оксида алюминия.