Номер C, страница 104 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Какое вещество и в каком количестве остается в избытке, если использованы 8,4 г КОН и 0,15 моль $H_2SO_4$? Ответ подтвердите расчетами.

2. Одинаковы ли объемы водорода, которые выделяются при взаимодействии с водой 14 г лития и 46 г натрия? Обоснуйте свой ответ расчетами.

3. Рассчитайте массу гидроксида меди (II), образованного в результате реакции между сульфатом меди и 55 г гидроксида натрия.

Ответ: 67,4 г.

4. Рассчитайте массу серной кислоты, необходимой для полной нейтрализации 20 г гидроксида натрия.

Ответ: 24,5 г.

1. Дано:

m(KOH) = 8,4 г

n(H₂SO₄) = 0,15 моль

Найти:

Вещество в избытке и его количество

Решение:

Запишем уравнение реакции нейтрализации:

$2KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2H₂O$

Найдем молярную массу гидроксида калия (KOH):

$M(KOH) = 39 + 16 + 1 = 56$ г/моль

Вычислим количество вещества KOH:

$n(KOH) = m(KOH) / M(KOH) = 8,4 \ г / 56 \ г/моль = 0,15$ моль

Согласно уравнению реакции, на 2 моль KOH требуется 1 моль H₂SO₄. Сравним имеющиеся количества веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

Для реакции с 0,15 моль KOH требуется:

$n_{теор}(H₂SO₄) = n(KOH) / 2 = 0,15 \ моль / 2 = 0,075$ моль

По условию, в реакцию вступает 0,15 моль H₂SO₄, что больше, чем требуется для полной реакции с KOH (0,075 моль).

$0,15 \ моль > 0,075 \ моль$

Следовательно, серная кислота (H₂SO₄) находится в избытке. Гидроксид калия (KOH) является реагентом в недостатке и прореагирует полностью.

Найдем количество избытка серной кислоты:

$n_{изб}(H₂SO₄) = n_{исх}(H₂SO₄) - n_{теор}(H₂SO₄) = 0,15 \ моль - 0,075 \ моль = 0,075$ моль

Ответ: В избытке остается серная кислота (H₂SO₄) в количестве 0,075 моль.

2. Дано:

m(Li) = 14 г

m(Na) = 46 г

Найти:

Сравнить $V_1(H₂)$ и $V_2(H₂)$

Решение:

Запишем уравнения реакций взаимодействия лития и натрия с водой:

$2Li + 2H₂O → 2LiOH + H₂↑$

$2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑$

Вычислим количество вещества лития и натрия.

Молярная масса лития $M(Li) = 7$ г/моль.

$n(Li) = m(Li) / M(Li) = 14 \ г / 7 \ г/моль = 2$ моль

Молярная масса натрия $M(Na) = 23$ г/моль.

$n(Na) = m(Na) / M(Na) = 46 \ г / 23 \ г/моль = 2$ моль

Из уравнений реакций видно, что из 2 моль каждого металла выделяется 1 моль водорода.

Количество выделившегося водорода в реакции с литием:

$n_1(H₂) = n(Li) / 2 = 2 \ моль / 2 = 1$ моль

Количество выделившегося водорода в реакции с натрием:

$n_2(H₂) = n(Na) / 2 = 2 \ моль / 2 = 1$ моль

Так как количества вещества водорода, выделившегося в обеих реакциях, равны ($n_1(H₂) = n_2(H₂)$), то при одинаковых условиях (температуре и давлении) объемы выделившегося водорода также будут равны, согласно закону Авогадро.

Объем газа можно рассчитать по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа (при н.у. $V_m = 22,4$ л/моль).

$V_1(H₂) = 1 \ моль \cdot 22,4 \ л/моль = 22,4$ л

$V_2(H₂) = 1 \ моль \cdot 22,4 \ л/моль = 22,4$ л

Ответ: Объемы водорода, выделившегося при взаимодействии с водой 14 г лития и 46 г натрия, одинаковы.

3. Дано:

m(NaOH) = 55 г

Найти:

$m(Cu(OH)₂)$

Решение:

Запишем уравнение реакции между сульфатом меди(II) и гидроксидом натрия:

$CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄$

Поскольку в условии не указано количество сульфата меди, будем считать, что он взят в избытке, и расчет вести по гидроксиду натрия.

Найдем молярную массу гидроксида натрия (NaOH):

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль

Вычислим количество вещества NaOH:

$n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 55 \ г / 40 \ г/моль = 1,375$ моль

По уравнению реакции, из 2 моль NaOH образуется 1 моль Cu(OH)₂. Найдем количество вещества Cu(OH)₂:

$n(Cu(OH)₂) = n(NaOH) / 2 = 1,375 \ моль / 2 = 0,6875$ моль

Найдем молярную массу гидроксида меди(II) (Cu(OH)₂). Для совпадения с ответом, данным в задаче, примем атомную массу меди равной 64 а.е.м.

$M(Cu(OH)₂) = 64 + 2 \cdot (16 + 1) = 64 + 34 = 98$ г/моль

Рассчитаем массу образовавшегося гидроксида меди(II):

$m(Cu(OH)₂) = n(Cu(OH)₂) \cdot M(Cu(OH)₂) = 0,6875 \ моль \cdot 98 \ г/моль = 67,375$ г

Округляя до десятых, получаем 67,4 г.

Ответ: 67,4 г.

4. Дано:

m(NaOH) = 20 г

Найти:

$m(H₂SO₄)$

Решение:

Запишем уравнение реакции полной нейтрализации гидроксида натрия серной кислотой:

$2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O$

Найдем молярную массу гидроксида натрия (NaOH):

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль

Вычислим количество вещества NaOH:

$n(NaOH) = m(NaOH) / M(NaOH) = 20 \ г / 40 \ г/моль = 0,5$ моль

По уравнению реакции, на 2 моль NaOH требуется 1 моль H₂SO₄. Найдем количество вещества H₂SO₄, необходимое для реакции:

$n(H₂SO₄) = n(NaOH) / 2 = 0,5 \ моль / 2 = 0,25$ моль

Найдем молярную массу серной кислоты (H₂SO₄):

$M(H₂SO₄) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль

Рассчитаем массу серной кислоты:

$m(H₂SO₄) = n(H₂SO₄) \cdot M(H₂SO₄) = 0,25 \ моль \cdot 98 \ г/моль = 24,5$ г

Ответ: 24,5 г.