Номер 11, страница 35 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

11. Кислород можно получить разными способами. Определите массы бертолетовой соли, пероксида водорода и перманганата калия, необходимые для получения 6,72 л (н. у.) кислорода.

Дано:

Объем кислорода $V(O_2) = 6,72 \text{ л}$

Условия: нормальные (н. у.), при которых молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Перевод в систему СИ:

$V(O_2) = 6,72 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

Массу бертолетовой соли $m(KClO_3) - ?$

Массу пероксида водорода $m(H_2O_2) - ?$

Массу перманганата калия $m(KMnO_4) - ?$

Решение:

1. Вначале найдем количество вещества (моль) кислорода, которое необходимо получить. Используем формулу, связывающую количество вещества с объемом газа при нормальных условиях:

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

$n(O_2) = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

2. Теперь для каждого способа получения кислорода рассчитаем массу необходимого реагента.

Масса бертолетовой соли ($KClO_3$)

Уравнение реакции термического разложения бертолетовой соли (хлората калия):

$2KClO_3 \xrightarrow{t, \text{кат.}} 2KCl + 3O_2\uparrow$

Согласно уравнению реакции, из 2 моль $KClO_3$ образуется 3 моль $O_2$. Составим стехиометрическое соотношение для нахождения количества вещества $KClO_3$:

$\frac{n(KClO_3)}{2} = \frac{n(O_2)}{3}$

$n(KClO_3) = \frac{2}{3} \times n(O_2) = \frac{2}{3} \times 0,3 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу $KClO_3$:

$M(KClO_3) = M(K) + M(Cl) + 3 \times M(O) = 39 + 35,5 + 3 \times 16 = 122,5 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу бертолетовой соли:

$m(KClO_3) = n(KClO_3) \times M(KClO_3) = 0,2 \text{ моль} \times 122,5 \text{ г/моль} = 24,5 \text{ г}$

Ответ: для получения 6,72 л кислорода потребуется 24,5 г бертолетовой соли.

Масса пероксида водорода ($H_2O_2$)

Уравнение реакции каталитического разложения пероксида водорода:

$2H_2O_2 \xrightarrow{\text{кат.}} 2H_2O + O_2\uparrow$

Согласно уравнению реакции, из 2 моль $H_2O_2$ образуется 1 моль $O_2$. Найдем количество вещества $H_2O_2$:

$\frac{n(H_2O_2)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

$n(H_2O_2) = 2 \times n(O_2) = 2 \times 0,3 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу $H_2O_2$:

$M(H_2O_2) = 2 \times M(H) + 2 \times M(O) = 2 \times 1 + 2 \times 16 = 34 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу пероксида водорода:

$m(H_2O_2) = n(H_2O_2) \times M(H_2O_2) = 0,6 \text{ моль} \times 34 \text{ г/моль} = 20,4 \text{ г}$

Ответ: для получения 6,72 л кислорода потребуется 20,4 г пероксида водорода.

Масса перманганата калия ($KMnO_4$)

Уравнение реакции термического разложения перманганата калия:

$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$

Согласно уравнению реакции, из 2 моль $KMnO_4$ образуется 1 моль $O_2$. Найдем количество вещества $KMnO_4$:

$\frac{n(KMnO_4)}{2} = \frac{n(O_2)}{1}$

$n(KMnO_4) = 2 \times n(O_2) = 2 \times 0,3 \text{ моль} = 0,6 \text{ моль}$

Рассчитаем молярную массу $KMnO_4$:

$M(KMnO_4) = M(K) + M(Mn) + 4 \times M(O) = 39 + 55 + 4 \times 16 = 158 \text{ г/моль}$

Теперь найдем массу перманганата калия:

$m(KMnO_4) = n(KMnO_4) \times M(KMnO_4) = 0,6 \text{ моль} \times 158 \text{ г/моль} = 94,8 \text{ г}$

Ответ: для получения 6,72 л кислорода потребуется 94,8 г перманганата калия.