Страница 71 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II

4. Способом вытеснения воды в лаборатории получают

1) углекислый газ

2) аммиак

3) кислород

4) хлороводород

5) водород

Ответ: и .

Решение

Метод сбора газа путем вытеснения воды заключается в том, что газ пропускают в перевернутый сосуд, предварительно заполненный водой. Газ, поступая в сосуд, вытесняет из него воду и занимает освободившийся объем. Этот способ применим только для газов, которые удовлетворяют двум основным условиям: они должны быть практически нерастворимы в воде и не должны вступать с ней в химическую реакцию.

Проанализируем каждый из предложенных газов с точки зрения этих требований:

1) углекислый газ

Углекислый газ ($CO_2$) является умеренно растворимым в воде. Он обратимо реагирует с водой, образуя слабую угольную кислоту: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$. Из-за заметной растворимости сбор углекислого газа над водой будет сопровождаться его потерями, поэтому данный метод не является оптимальным для его получения без потерь.

2) аммиак

Аммиак ($NH_3$) обладает очень высокой растворимостью в воде. При 20°C в одном объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака. Взаимодействие с водой приводит к образованию гидрата аммиака $NH_3 \cdot H_2O$. По этой причине собирать аммиак методом вытеснения воды категорически нельзя.

3) кислород

Кислород ($O_2$) — газ, который очень плохо растворяется в воде. Он не реагирует с водой в лабораторных условиях. Следовательно, кислород идеально подходит для сбора методом вытеснения воды, и это является стандартной лабораторной практикой.

4) хлороводород

Хлороводород ($HCl$), как и аммиак, чрезвычайно хорошо растворим в воде, образуя при этом сильную соляную кислоту. Собирать его над водой невозможно.

5) водород

Водород ($H_2$) практически нерастворим в воде и химически инертен по отношению к ней в обычных условиях. Это делает водород, наряду с кислородом, классическим примером газа, который получают в лаборатории методом вытеснения воды.

Таким образом, из предложенного списка газов для получения способом вытеснения воды подходят кислород и водород.

Ответ: 3 и 5.

5. 10%-ный раствор аммиака в воде — . Рассчитайте объём аммиака (н. у.), необходимого для получения 250 мл этого аптечного препарата ($\rho = 1,05 \text{ г/мл}$).

Дано:

Решение:

10%-ный раствор аммиака в воде — нашатырный спирт.

Далее приведем расчет для второй части задачи.

Дано:

$w(NH_3) = 10\% = 0,1$

$V_{р-ра} = 250 \text{ мл}$

$\rho_{р-ра} = 1,05 \text{ г/мл}$

$V_{р-ра} = 250 \text{ мл} = 2,5 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра} = 1,05 \text{ г/мл} = 1050 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(NH_3)_{\text{н.у.}} - ?$

Решение:

1. Найдем массу 250 мл раствора аммиака. Масса раствора ($m_{р-ра}$) вычисляется по формуле, связывающей массу, объем и плотность:

$m_{р-ра} = V_{р-ра} \cdot \rho_{р-ра}$

$m_{р-ра} = 250 \text{ мл} \cdot 1,05 \text{ г/мл} = 262,5 \text{ г}$

2. Рассчитаем массу чистого аммиака ($m(NH_3)$) в этом растворе. Массовая доля ($w$) показывает, какую часть от общей массы раствора составляет масса растворенного вещества:

$m(NH_3) = m_{р-ра} \cdot w(NH_3)$

$m(NH_3) = 262,5 \text{ г} \cdot 0,10 = 26,25 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) аммиака ($n(NH_3)$), зная его массу и молярную массу. Молярная масса аммиака ($M(NH_3)$) равна:

$M(NH_3) = M(N) + 3 \cdot M(H) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)}$

$n(NH_3) = \frac{26,25 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} \approx 1,544 \text{ моль}$

4. Найдем объем аммиака при нормальных условиях (н. у.). Согласно закону Авогадро, при н. у. молярный объем любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль. Объем газа ($V(NH_3)$) рассчитывается по формуле:

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m$

$V(NH_3) = 1,544 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 34,59 \text{ л}$

Ответ: для получения 250 мл 10%-го раствора аммиака потребуется аммиак объемом примерно 34,59 л (н. у.).