Номер 16, 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 16, страница 7.

Условие.

16. Образец оксида меди(II), в котором содержится $9,03 \cdot 10^{22}$ формульных единиц, восстановили с помощью угарного газа объемом 6,72 л (н. у.). Какую массу меди можно получить при этом? Какое вещество и в каком количестве останется в избытке?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Число формульных единиц оксида меди(II), $N(CuO) = 9,03 \cdot 10^{22}$

Объём угарного газа, $V(CO) = 6,72 \text{ л}$ (н. у.)

Постоянная Авогадро, $N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

Молярный объём газов при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

массу меди $m(Cu) - ?$

вещество в избытке и его количество $\nu_{изб} - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида меди(II) угарным газом:

$CuO + CO \rightarrow Cu + CO_2$

Согласно уравнению, оксид меди(II) и угарный газ реагируют в мольном соотношении 1:1.

2. Вычислим количество вещества (число молей) каждого из исходных реагентов.

Количество вещества оксида меди(II) находим по формуле $\nu = \frac{N}{N_A}$:

$\nu(CuO) = \frac{9,03 \cdot 10^{22}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 0,15 \text{ моль}$

Количество вещества угарного газа (при нормальных условиях) находим по формуле $\nu = \frac{V}{V_m}$:

$\nu(CO) = \frac{6,72 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

3. Определим, какое из веществ находится в недостатке, а какое — в избытке. Для этого сравним мольные соотношения реагентов по уравнению и по условию задачи.

По уравнению реакции: $\frac{\nu(CuO)}{\nu(CO)} = \frac{1}{1}$.

По условию задачи: $\frac{\nu(CuO)}{\nu(CO)} = \frac{0,15 \text{ моль}}{0,3 \text{ моль}} = \frac{1}{2}$.

Поскольку на 1 моль CuO по условию приходится 2 моль CO (а по реакции требуется только 1 моль), угарный газ (CO) находится в избытке, а оксид меди(II) (CuO) — в недостатке. Дальнейшие расчеты продуктов реакции ведем по веществу в недостатке (CuO).

4. Найдем, какое вещество и в каком количестве останется в избытке. В реакцию вступит 0,15 моль CO (столько же, сколько и CuO, так как соотношение 1:1).

Количество избыточного CO равно:

$\nu_{изб}(CO) = \nu_{исх}(CO) - \nu_{прореаг}(CO) = 0,3 \text{ моль} - 0,15 \text{ моль} = 0,15 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу меди, которая образуется в результате реакции.

Согласно уравнению реакции, количество вещества образовавшейся меди равно количеству вещества прореагировавшего оксида меди(II):

$\nu(Cu) = \nu(CuO) = 0,15 \text{ моль}$

Массу меди находим по формуле $m = \nu \cdot M$. Молярная масса меди $M(Cu) \approx 64 \text{ г/моль}$.

$m(Cu) = \nu(Cu) \cdot M(Cu) = 0,15 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 9,6 \text{ г}$

Ответ: масса полученной меди составляет 9,6 г; в избытке останется угарный газ (CO) в количестве 0,15 моль.