Номер 14, страница 179 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

14. Определите массу меди, которая образуется при восстановлении водородом 250 г оксида меди(II), содержащего 10 % примесей.

Дано:

Масса оксида меди(II) с примесями, $m(CuO_{смесь}) = 250 \text{ г}$
Массовая доля примесей, $\omega(\text{примесей}) = 10 \% \text{ или } 0,1$

$m(CuO_{смесь}) = 0,25 \text{ кг}$

Найти:

Массу образовавшейся меди, $m(Cu) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида меди(II) водородом. В этой реакции медь восстанавливается из оксида, а водород окисляется до воды:

$CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$

2. В реакцию вступает только чистый оксид меди(II). Определим его массу в исходной смеси. Сначала найдем массовую долю чистого $CuO$:

$\omega(CuO) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 10\% = 90\% \text{ или } 0,9$

Теперь вычислим массу чистого $CuO$, который вступит в реакцию:

$m(CuO) = m(CuO_{смесь}) \times \omega(CuO) = 250 \text{ г} \times 0,9 = 225 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы оксида меди(II) и меди. Для этого воспользуемся значениями атомных масс из периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева (Ar(Cu) ≈ 63,5, Ar(O) ≈ 16):

$M(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) = 63,5 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 79,5 \text{ г/моль}$

$M(Cu) = Ar(Cu) = 63,5 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) чистого оксида меди(II), вступившего в реакцию:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{225 \text{ г}}{79,5 \text{ г/моль}} \approx 2,83 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CuO$ образуется 1 моль $Cu$. Следовательно, стехиометрическое соотношение между оксидом меди(II) и медью равно 1:1.

$n(Cu) = n(CuO) \approx 2,83 \text{ моль}$

6. Зная количество вещества меди, вычислим ее массу:

$m(Cu) = n(Cu) \times M(Cu) = 2,83018... \text{ моль} \times 63,5 \text{ г/моль} \approx 179,7 \text{ г}$

Для большей точности можно решить задачу, используя пропорцию, составленную на основе уравнения реакции, без промежуточных округлений:

Из $M(CuO) = 79,5 \text{ г}$ оксида меди(II) образуется $M(Cu) = 63,5 \text{ г}$ меди.

Из $m(CuO) = 225 \text{ г}$ оксида меди(II) образуется $x$ г меди.

$\frac{225 \text{ г}}{79,5 \text{ г}} = \frac{x \text{ г}}{63,5 \text{ г}}$

$x = \frac{225 \text{ г} \times 63,5 \text{ г}}{79,5 \text{ г}} \approx 179,7 \text{ г}$

Ответ: масса меди, которая образуется, составляет 179,7 г.