Номер 4, страница 174 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. Английский химик Дж. Пристли получил кислород разложением оксида ртути (II). Напишите уравнение этой реакции. $2\text{HgO} \rightarrow 2\text{Hg} + \text{O}_2$ Придумайте и решите задачу, в условии которой были бы указаны масса исходного вещества и доля в нём примесей, а требовалось бы найти объём кислорода при известном выходе его от теоретически возможного.

Уравнение реакции разложения оксида ртути(II)

Английский химик Дж. Пристли получил кислород путем термического разложения оксида ртути(II). В ходе этой реакции из одного сложного вещества (оксида ртути) образуются два простых вещества — ртуть и кислород.

Уравнение реакции:

$2\text{HgO} \xrightarrow{t^\circ} 2\text{Hg} + \text{O}_2\uparrow$

Придуманная задача и ее решение

Условие: При термическом разложении 500 г технического оксида ртути(II), содержащего 8% инертных примесей, был получен кислород. Вычислите объем полученного кислорода (при нормальных условиях), если практический выход продукта реакции составляет 95% от теоретически возможного.

Дано:

$m(\text{техн. HgO}) = 500 \text{ г}$
$\omega(\text{примесей}) = 8\% = 0.08$
$\eta(\text{O}_2) = 95\% = 0.95$

Перевод в СИ:
$m(\text{техн. HgO}) = 0.5 \text{ кг}$

Найти:

$V_{\text{практ.}}(\text{O}_2) - ?$

Решение:

1. Рассчитаем массу чистого оксида ртути(II) в образце. Для этого сначала найдем массовую долю чистого вещества:

$\omega(\text{чист. HgO}) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 8\% = 92\% = 0.92$

Теперь рассчитаем массу чистого HgO, которая может вступить в реакцию:

$m(\text{чист. HgO}) = m(\text{техн. HgO}) \times \omega(\text{чист. HgO}) = 500 \text{ г} \times 0.92 = 460 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу оксида ртути(II), используя данные из Периодической таблицы химических элементов:

$M(\text{HgO}) = M_r(\text{Hg}) + M_r(\text{O}) \approx 200.6 + 16.0 = 216.6 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (моль) чистого оксида ртути(II):

$n(\text{HgO}) = \frac{m(\text{чист. HgO})}{M(\text{HgO})} = \frac{460 \text{ г}}{216.6 \text{ г/моль}} \approx 2.1237 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции $2\text{HgO} \rightarrow 2\text{Hg} + \text{O}_2$ определим теоретическое количество вещества кислорода. Соотношение количеств реагента и продукта $n(\text{HgO}) : n(\text{O}_2)$ составляет $2:1$.

$n_{\text{теор.}}(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{HgO}) = \frac{1}{2} \times 2.1237 \text{ моль} \approx 1.0619 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V_{\text{теор.}}(\text{O}_2) = n_{\text{теор.}}(\text{O}_2) \times V_m = 1.0619 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 23.787 \text{ л}$

6. Найдем практический объем кислорода с учетом выхода реакции, который составляет 95%:

$V_{\text{практ.}}(\text{O}_2) = V_{\text{теор.}}(\text{O}_2) \times \eta(\text{O}_2) = 23.787 \text{ л} \times 0.95 \approx 22.6 \text{ л}$

Ответ: объем полученного кислорода составляет 22.6 л.