Номер 2, страница 80 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

2. Вычислите объём водорода (н. у.), который может быть получен при растворении в воде $11,5 \text{ г}$ натрия, содержащего $2\%$ примесей, если выход водорода составляет $95\%$ от теоретически возможного.

Дано:

$m_{образца}(Na) = 11,5 \text{ г}$

$\omega_{примесей} = 2\% = 0,02$

$\eta(H_2) = 95\% = 0,95$

Найти:

$V_{практ.}(H_2) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции взаимодействия натрия с водой:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

2. Найдем массу чистого натрия, вступившего в реакцию. Сначала определим массовую долю чистого натрия в образце:

$\omega_{чист.}(Na) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 2\% = 98\% \text{ или } 0,98$

Теперь рассчитаем массу чистого натрия:

$m_{чист.}(Na) = m_{образца} \times \omega_{чист.}(Na) = 11,5 \text{ г} \times 0,98 = 11,27 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (моль) чистого натрия. Молярная масса натрия $M(Na) \approx 23 \text{ г/моль}$.

$n(Na) = \frac{m_{чист.}(Na)}{M(Na)} = \frac{11,27 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} = 0,49 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, найдем теоретическое количество вещества водорода. Из уравнения видно, что из 2 моль натрия образуется 1 моль водорода, следовательно:

$n_{теор.}(H_2) = \frac{n(Na)}{2} = \frac{0,49 \text{ моль}}{2} = 0,245 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объем водорода, который может выделиться при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V_{теор.}(H_2) = n_{теор.}(H_2) \times V_m = 0,245 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 5,488 \text{ л}$

6. Найдем практический объем выделившегося водорода с учетом того, что выход реакции составляет 95%.

$V_{практ.}(H_2) = V_{теор.}(H_2) \times \eta = 5,488 \text{ л} \times 0,95 = 5,2136 \text{ л}$

Округляя результат до трех значащих цифр, получаем 5,21 л.

Ответ: 5,21 л.