Номер 13, страница 40 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

13. Определите массу карбоната бария, который вступил в реакцию с избытком соляной кислоты, если при этом выделилось 20 л углекислого газа (н. у.), а выход продукта составил 90%.

Дано:

$V_{практ}(CO_2) = 20$ л

$\eta = 90\% = 0.9$

Условия нормальные (н. у.)

Найти:

$m(BaCO_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия карбоната бария с соляной кислотой. Соляная кислота взята в избытке, значит, карбонат бария реагирует полностью.

$BaCO_3 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Данный в условии объем углекислого газа (20 л) является практическим выходом ($V_{практ}$), который составляет 90% от теоретически возможного ($V_{теор}$). Чтобы производить расчеты по уравнению реакции, нам необходимо найти теоретический объем $CO_2$, который выделился бы при 100% выходе.

Формула для расчета выхода продукта по объему:

$\eta = \frac{V_{практ}}{V_{теор}}$

Отсюда находим теоретический объем $CO_2$:

$V_{теор}(CO_2) = \frac{V_{практ}(CO_2)}{\eta} = \frac{20 \text{ л}}{0.9} \approx 22.222$ л

3. Зная теоретический объем углекислого газа, можем найти его теоретическое количество вещества ($n_{теор}$). При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22.4 л/моль.

$n_{теор}(CO_2) = \frac{V_{теор}(CO_2)}{V_m} = \frac{22.222 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.992$ моль

4. По уравнению реакции видно, что из 1 моль карбоната бария образуется 1 моль углекислого газа. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$\frac{n(BaCO_3)}{1} = \frac{n_{теор}(CO_2)}{1}$

$n(BaCO_3) = n_{теор}(CO_2) \approx 0.992$ моль

5. Рассчитаем молярную массу карбоната бария ($BaCO_3$).

$M(BaCO_3) = Ar(Ba) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 137 + 12 + 3 \cdot 16 = 197$ г/моль

6. Теперь, зная количество вещества и молярную массу карбоната бария, найдем его массу.

$m(BaCO_3) = n(BaCO_3) \cdot M(BaCO_3)$

Проведем расчет без промежуточных округлений для большей точности:

$m(BaCO_3) = \frac{20 \text{ л}}{0.9 \cdot 22.4 \text{ л/моль}} \cdot 197 \text{ г/моль} = \frac{20 \cdot 197}{20.16} \text{ г} \approx 195.44$ г

Ответ: масса вступившего в реакцию карбоната бария составляет 195.44 г.