Номер 13, страница 7 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 13, страница 7.

Условие.

13. Какое вещество и в каком количестве останется в избытке при взаимодействии раствора, содержащего 68,6 г серной кислоты и 32,5 г цинка? Рассчитайте массу вещества, оставшегося в избытке.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(H_2SO_4) = 68,6 \text{ г}$
$m(Zn) = 32,5 \text{ г}$

Все данные представлены в единицах, удобных для химических расчетов, и не требуют перевода в СИ.

Найти:

Вещество в избытке - ?
Количество вещества в избытке, $n_{изб}(\text{ост.})$ - ?
Массу вещества в избытке, $m_{изб}(\text{ост.})$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия цинка с серной кислотой:
$Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$
Из уравнения реакции видно, что цинк и серная кислота реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Рассчитаем молярные массы исходных веществ, используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева:
$M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$
$M(H_2SO_4) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) для каждого реагента по формуле $n = \frac{m}{M}$:
$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{32,5 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$
$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{68,6 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,7 \text{ моль}$

4. Определим, какое вещество находится в избытке, а какое в недостатке.
Для реакции требуется, чтобы $n(Zn) : n(H_2SO_4) = 1 : 1$.
Сравним имеющиеся количества веществ: $n(Zn) = 0,5 \text{ моль}$, а $n(H_2SO_4) = 0,7 \text{ моль}$.
Поскольку $0,5 < 0,7$, цинк является лимитирующим реагентом (находится в недостатке) и прореагирует полностью. Серная кислота находится в избытке.

5. Рассчитаем количество вещества серной кислоты, которое останется после завершения реакции.
На реакцию с 0,5 моль цинка, согласно уравнению, потребуется 0,5 моль серной кислоты.
Найдем количество вещества ($n$) оставшейся кислоты:
$n_{ост.}(H_2SO_4) = n_{исх.}(H_2SO_4) - n_{прореаг.}(H_2SO_4) = 0,7 \text{ моль} - 0,5 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу серной кислоты, оставшейся в избытке, по формуле $m = n \cdot M$:
$m_{ост.}(H_2SO_4) = n_{ост.}(H_2SO_4) \cdot M(H_2SO_4) = 0,2 \text{ моль} \cdot 98 \text{ г/моль} = 19,6 \text{ г}$

Ответ: в избытке останется серная кислота ($H_2SO_4$) в количестве 0,2 моль, масса которой составляет 19,6 г.