Номер 4-51, страница 48 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

4-51. Рассчитайте объем (н.у.) кислорода, который был израсходован в реакции окисления порции меди а) массой 128 г, б) объемом $57,6\text{ см}^3$ (плотность меди принять равной $9\text{ г/см}^3$). Для обоих случаев вычислите массу оксида меди(II), который образуется в результате реакции.

Для решения задачи сначала запишем уравнение реакции окисления меди кислородом. При этой реакции образуется оксид меди(II):

$2\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO}$

Нам понадобятся следующие молярные массы и молярный объем газа при нормальных условиях (н.у.):

• Молярная масса меди (Cu): $M(\text{Cu}) \approx 64$ г/моль
• Молярная масса кислорода (O₂): $M(\text{O}_2) = 2 \times 16 = 32$ г/моль
• Молярная масса оксида меди(II) (CuO): $M(\text{CuO}) = 64 + 16 = 80$ г/моль
• Молярный объем газа при н.у.: $V_m = 22.4$ л/моль

а)

Дано:

$m(\text{Cu}) = 128$ г

Перевод в СИ:

$m(\text{Cu}) = 0.128$ кг

Найти:

$V(\text{O}_2)$ — ?

$m(\text{CuO})$ — ?

Решение:

1. Найдем количество вещества (моль) в порции меди массой 128 г:

$n(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{M(\text{Cu})} = \frac{128 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 2$ моль

2. Согласно уравнению реакции $2\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO}$, на 2 моль меди расходуется 1 моль кислорода и образуется 2 моль оксида меди(II). Таким образом:

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Cu}) = \frac{1}{2} \times 2 \text{ моль} = 1$ моль

$n(\text{CuO}) = n(\text{Cu}) = 2$ моль

3. Рассчитаем объем кислорода, израсходованного в реакции, при нормальных условиях:

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times V_m = 1 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 22.4$ л

4. Рассчитаем массу оксида меди(II), который образуется в результате реакции:

$m(\text{CuO}) = n(\text{CuO}) \times M(\text{CuO}) = 2 \text{ моль} \times 80 \text{ г/моль} = 160$ г

Ответ: в реакции было израсходовано 22,4 л кислорода и образовалось 160 г оксида меди(II).

б)

Дано:

$V(\text{Cu}) = 57.6 \text{ см}^3$

$\rho(\text{Cu}) = 9 \text{ г/см}^3$

Перевод в СИ:

$V(\text{Cu}) = 57.6 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

$\rho(\text{Cu}) = 9000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(\text{O}_2)$ — ?

$m(\text{CuO})$ — ?

Решение:

1. Сначала найдем массу порции меди, используя её объем и плотность:

$m(\text{Cu}) = \rho(\text{Cu}) \times V(\text{Cu}) = 9 \text{ г/см}^3 \times 57.6 \text{ см}^3 = 518.4$ г

2. Найдем количество вещества (моль) в этой порции меди:

$n(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{M(\text{Cu})} = \frac{518.4 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 8.1$ моль

3. Согласно уравнению реакции $2\text{Cu} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CuO}$, определим количество вещества кислорода и оксида меди(II):

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Cu}) = \frac{1}{2} \times 8.1 \text{ моль} = 4.05$ моль

$n(\text{CuO}) = n(\text{Cu}) = 8.1$ моль

4. Рассчитаем объем кислорода, израсходованного в реакции, при нормальных условиях:

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times V_m = 4.05 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 90.72$ л

5. Рассчитаем массу оксида меди(II), который образуется в результате реакции:

$m(\text{CuO}) = n(\text{CuO}) \times M(\text{CuO}) = 8.1 \text{ моль} \times 80 \text{ г/моль} = 648$ г

Ответ: в реакции было израсходовано 90,72 л кислорода и образовалось 648 г оксида меди(II).