Номер 7, страница 9 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

7. Вычислите объём воздуха (примите объёмную долю кислорода в нём равной 0,2), который потребуется для сжигания 120 мг образца магния, содержащего 2% негорючих примесей.

Дано:

$m_{обр}(Mg) = 120 \text{ мг}$

$\omega_{примесей} = 2\% = 0,02$

$\phi(O_2) = 0,2$

$M(Mg) = 24 \text{ г/моль}$
$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ (при н.у.)

Перевод в СИ (граммы):
$m_{обр}(Mg) = 120 \text{ мг} = 0,12 \text{ г}$

Найти:

$V_{возд} - ?$

Решение:

1. Сначала определим массу чистого магния в образце. Если доля негорючих примесей составляет 2%, то массовая доля чистого магния составляет:

$\omega(Mg) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 2\% = 98\% = 0,98$

Теперь вычислим массу чистого магния:

$m(Mg) = m_{обр}(Mg) \cdot \omega(Mg) = 0,12 \text{ г} \cdot 0,98 = 0,1176 \text{ г}$

2. Запишем уравнение реакции горения магния в кислороде:

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

3. Рассчитаем количество вещества (моль) магния, вступившего в реакцию.

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{0,1176 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,0049 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества кислорода, необходимого для сжигания магния. Из уравнения видно, что на 2 моль магния требуется 1 моль кислорода, то есть соотношение 2:1.

$n(O_2) = \frac{1}{2} n(Mg) = \frac{1}{2} \cdot 0,0049 \text{ моль} = 0,00245 \text{ моль}$

5. Вычислим объем кислорода, который соответствует данному количеству вещества. Расчеты будем проводить для нормальных условий (н.у.), при которых молярный объем любого газа $V_m$ равен 22,4 л/моль.

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,00245 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,05488 \text{ л}$

6. Зная, что объемная доля кислорода в воздухе составляет 0,2 (или 20%), найдем объем воздуха, который потребуется для реакции.

$V_{возд} = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{0,05488 \text{ л}}{0,2} = 0,2744 \text{ л}$

Можно также выразить объем в миллилитрах: $0,2744 \text{ л} = 274,4 \text{ мл}$.

Ответ: потребуется $0,2744 \text{ л}$ (или $274,4 \text{ мл}$) воздуха.