Номер 6, страница 57 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Масса нитрата калия в составе чёрного пороха составляет 70 г. Какова масса всего пороха? Найдите общий объём выделившихся газов (н. у.) при сгорании этой массы чёрного пороха.

$ \to \text{FeS} \to \text{X,} \to \text{S} \to \text{ZnS} \to \text{X,} \text{H}_2 \text{S} (1) $

$ \text{X}_3 $

$ + \text{X} = () + \text{O} + \text{H}_2 \text{S} (3) $

Дано:

$m(KNO_3) = 70 \text{ г}$

$\omega(KNO_3) \text{ в чёрном порохе} = 75\%$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$m_{пороха} - ?$

$V_{общ. газов} - ?$

Решение:

Какова масса всего пороха?

Чёрный порох является механической смесью, и его классический состав по массе включает примерно 75% нитрата калия ($KNO_3$), 15% угля (C) и 10% серы (S). Зная массу одного из компонентов (нитрата калия) и его массовую долю, можно найти общую массу смеси.

Массовая доля вещества ($\omega$) определяется по формуле:

$\omega(KNO_3) = \frac{m(KNO_3)}{m_{пороха}}$

Выразим из формулы массу всего пороха:

$m_{пороха} = \frac{m(KNO_3)}{\omega(KNO_3)}$

Подставим заданные значения ($75\% = 0.75$):

$m_{пороха} = \frac{70 \text{ г}}{0.75} \approx 93.33 \text{ г}$

Ответ: Масса всего пороха составляет примерно 93.33 г.

Найдите общий объём выделившихся газов (н. у.) при сгорании этой массы чёрного пороха.

Горение чёрного пороха — это сложный экзотермический процесс. Для расчётов часто используют упрощённое уравнение реакции:

$2KNO_3(тв) + S(тв) + 3C(тв) \rightarrow K_2S(тв) + N_2(г) + 3CO_2(г)$

Из уравнения видно, что в ходе реакции образуются газообразные продукты — азот ($N_2$) и диоксид углерода ($CO_2$). Расчёт объёма газов будем проводить на основе исходной массы нитрата калия.

1. Рассчитаем молярную массу нитрата калия ($KNO_3$):

$M(KNO_3) = M(K) + M(N) + 3 \cdot M(O) = 39.1 + 14.0 + 3 \cdot 16.0 = 101.1 \text{ г/моль}$

2. Найдём количество вещества нитрата калия в 70 г:

$n(KNO_3) = \frac{m(KNO_3)}{M(KNO_3)} = \frac{70 \text{ г}}{101.1 \text{ г/моль}} \approx 0.6924 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим суммарное количество вещества газов. Из 2 моль $KNO_3$ образуется 1 моль $N_2$ и 3 моль $CO_2$. Таким образом, общее количество моль газов, образующихся из 2 моль $KNO_3$, равно $1 + 3 = 4$ моль.

Составим пропорцию для нахождения общего количества вещества газов ($n_{газов}$):

$\frac{n(KNO_3)}{2} = \frac{n_{газов}}{4}$

Отсюда:

$n_{газов} = 2 \cdot n(KNO_3) = 2 \cdot 0.6924 \text{ моль} = 1.3848 \text{ моль}$

4. Рассчитаем общий объём выделившихся газов при нормальных условиях (н. у.). При н. у. молярный объём любого газа ($V_m$) равен 22.4 л/моль.

$V_{газов} = n_{газов} \cdot V_m = 1.3848 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 31.02 \text{ л}$

Ответ: Общий объём выделившихся газов составляет примерно 31.02 л.