Страница 135 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. По уравнению реакции $2Al + 3S = Al_2S_3$ найдите массу и количество сульфида алюминия $Al_2S_3$, если в реакцию вступает 4,5 г алюминия.

Дано

Найти:

Массу сульфида алюминия $m(\text{Al}_2\text{S}_3) - ?$

Количество вещества сульфида алюминия $n(\text{Al}_2\text{S}_3) - ?$

Решение

1. Для решения задачи нам потребуются молярные массы (M) алюминия (Al) и сульфида алюминия ($\text{Al}_2\text{S}_3$). Мы можем рассчитать их, используя относительные атомные массы ($Ar$) из периодической таблицы химических элементов. Примем $Ar(\text{Al}) \approx 27$ и $Ar(\text{S}) \approx 32$.

Молярная масса алюминия:

$M(\text{Al}) = 27 \text{ г/моль}$

Молярная масса сульфида алюминия:

$M(\text{Al}_2\text{S}_3) = 2 \times Ar(\text{Al}) + 3 \times Ar(\text{S}) = 2 \times 27 + 3 \times 32 = 54 + 96 = 150 \text{ г/моль}$

2. Теперь рассчитаем количество вещества (n) алюминия, содержащегося в 4,5 г, по формуле $n = \frac{m}{M}$.

$n(\text{Al}) = \frac{m(\text{Al})}{M(\text{Al})} = \frac{4,5 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = \frac{1}{6} \text{ моль} \approx 0,167 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции $2\text{Al} + 3\text{S} = \text{Al}_2\text{S}_3$, на 2 моль алюминия образуется 1 моль сульфида алюминия. Это означает, что количество вещества сульфида алюминия будет в 2 раза меньше количества вещества алюминия.

Составим пропорцию на основе стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(\text{Al})}{2} = \frac{n(\text{Al}_2\text{S}_3)}{1}$

Отсюда найдем количество вещества $\text{Al}_2\text{S}_3$:

$n(\text{Al}_2\text{S}_3) = \frac{n(\text{Al})}{2} = \frac{1/6 \text{ моль}}{2} = \frac{1}{12} \text{ моль} \approx 0,0833 \text{ моль}$

4. Зная количество вещества и молярную массу сульфида алюминия, мы можем найти его массу по формуле $m = n \times M$.

$m(\text{Al}_2\text{S}_3) = n(\text{Al}_2\text{S}_3) \times M(\text{Al}_2\text{S}_3) = \frac{1}{12} \text{ моль} \times 150 \text{ г/моль} = \frac{150}{12} \text{ г} = 12,5 \text{ г}$

Ответ: количество вещества сульфида алюминия $n(\text{Al}_2\text{S}_3) \approx 0,083 \text{ моль}$; масса сульфида алюминия $m(\text{Al}_2\text{S}_3) = 12,5 \text{ г}$.

2. Вычислите массу и количество вещества кислорода, прореагировавшего с медью, если образовалось 4 г оксида меди(II).

Дано:

масса оксида меди(II) $m(CuO) = 4 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m(CuO) = 4 \text{ г} = 0.004 \text{ кг}$

Найти:

массу кислорода $m(O_2)$ — ?

количество вещества кислорода $n(O_2)$ — ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции взаимодействия меди с кислородом, в результате которой образуется оксид меди(II):

$2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$

Из уравнения видно, что 2 моль меди реагируют с 1 моль кислорода, образуя 2 моль оксида меди(II).

2. Вычислим молярную массу оксида меди(II) ($CuO$) и молекулярного кислорода ($O_2$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы:

Относительная атомная масса меди $Ar(Cu) \approx 64$.

Относительная атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16$.

Молярная масса оксида меди(II):

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

Молярная масса кислорода:

$M(O_2) = 2 \times Ar(O) = 2 \times 16 = 32 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) оксида меди(II), которое образовалось в реакции, по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{4 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, соотношение количеств вещества кислорода и оксида меди(II) равно $1:2$.

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

Отсюда найдем количество вещества кислорода, которое прореагировало:

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(CuO) = \frac{1}{2} \times 0.05 \text{ моль} = 0.025 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества и молярную массу кислорода, вычислим его массу по формуле $m = n \times M$:

$m(O_2) = n(O_2) \times M(O_2) = 0.025 \text{ моль} \times 32 \text{ г/моль} = 0.8 \text{ г}$

Ответ: масса прореагировавшего кислорода составляет $0.8 \text{ г}$, а его количество вещества — $0.025 \text{ моль}$.

3. Составьте и решите задачу, используя понятия «количество вещества» и «молярная масса».

В соответствии с заданием, составим и решим следующую задачу, используя понятия «количество вещества» и «молярная масса».

Условие задачи: Какую массу имеет порция поваренной соли (химическая формула — NaCl), если её количество вещества составляет 2 моль?

Дано:

Количество вещества хлорида натрия $n(\text{NaCl}) = 2 \text{ моль}$.

(Количество вещества, данное в условии, уже выражено в основной единице системы СИ — моль).

Найти:

Массу хлорида натрия $m(\text{NaCl})$.

Решение:

Масса вещества ($m$) связана с количеством вещества ($n$) и молярной массой ($M$) следующей формулой:

$m = n \cdot M$

Чтобы найти массу, нам необходимо сначала вычислить молярную массу хлорида натрия ($M(\text{NaCl})$).

Молярная масса — это масса одного моля вещества. Она рассчитывается как сумма молярных масс атомов, входящих в состав формульной единицы вещества. Молярные массы атомов численно равны их относительным атомным массам ($Ar$), которые мы находим в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Для натрия (Na): относительная атомная масса $Ar(\text{Na}) \approx 23$. Следовательно, молярная масса атомов натрия $M(\text{Na}) \approx 23 \text{ г/моль}$.

Для хлора (Cl): относительная атомная масса $Ar(\text{Cl}) \approx 35.5$. Следовательно, молярная масса атомов хлора $M(\text{Cl}) \approx 35.5 \text{ г/моль}$.

Рассчитаем молярную массу хлорида натрия, сложив молярные массы составляющих его атомов:

$M(\text{NaCl}) = M(\text{Na}) + M(\text{Cl}) = 23 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 58.5 \text{ г/моль}$.

Теперь, имея все необходимые данные, можем рассчитать массу порции NaCl:

$m(\text{NaCl}) = n(\text{NaCl}) \cdot M(\text{NaCl}) = 2 \text{ моль} \cdot 58.5 \text{ г/моль} = 117 \text{ г}$.

Для соответствия системе СИ, где основной единицей массы является килограмм (кг), переведем полученный результат:

$117 \text{ г} = 0.117 \text{ кг}$.

Ответ: масса порции поваренной соли (NaCl) количеством вещества 2 моль равна 117 г (или 0.117 кг).