Номер 2, страница 6 - 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 2, страница 6.

Условие.

2. Рассчитайте массу нитрида лития, образующегося при взаимодействии 1,4 г металла с азотом объёмом 17,92 л (н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса лития: $m(Li) = 1,4 \text{ г}$
Объем азота: $V(N_2) = 17,92 \text{ л (н.у.)}$

Найти:

Массу нитрида лития: $m(Li_3N) - ?$

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции взаимодействия лития с азотом. Литий (металл) реагирует с азотом с образованием нитрида лития ($Li_3N$). Уравняем реакцию:

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

2. Рассчитаем молярные массы реагентов и продуктов, которые понадобятся для расчетов. Используем значения относительных атомных масс из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, округляя их до целых чисел: $Ar(Li) \approx 7$, $Ar(N) \approx 14$.

Молярная масса лития:

$M(Li) = 7 \text{ г/моль}$

Молярная масса нитрида лития:

$M(Li_3N) = 3 \cdot M(Li) + M(N) = 3 \cdot 7 + 14 = 21 + 14 = 35 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ.

Количество вещества лития ($Li$):

$n(Li) = \frac{m(Li)}{M(Li)} = \frac{1,4 \text{ г}}{7 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Количество вещества азота ($N_2$). Поскольку объем дан при нормальных условиях (н.у.), используем молярный объем газа $V_m = 22,4$ л/моль:

$n(N_2) = \frac{V(N_2)}{V_m} = \frac{17,92 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ является лимитирующим реагентом (находится в недостатке), так как именно оно определит максимальное количество продукта, которое может образоваться. Для этого сравним мольные соотношения реагентов, имеющихся в наличии, со стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции (6 моль $Li$ на 1 моль $N_2$).

Разделим количество моль каждого реагента на его стехиометрический коэффициент:

Для лития: $\frac{n(Li)}{6} = \frac{0,2}{6} \approx 0,0333$

Для азота: $\frac{n(N_2)}{1} = \frac{0,8}{1} = 0,8$

Поскольку $0,0333 < 0,8$, литий находится в недостатке и прореагирует полностью. Следовательно, дальнейший расчет массы продукта реакции ведем по количеству лития.

5. По уравнению реакции найдем количество вещества нитрида лития ($Li_3N$), которое образуется. Составим пропорцию, исходя из стехиометрии:

$\frac{n(Li)}{6} = \frac{n(Li_3N)}{2}$

Выразим отсюда количество вещества нитрида лития:

$n(Li_3N) = \frac{2 \cdot n(Li)}{6} = \frac{n(Li)}{3} = \frac{0,2 \text{ моль}}{3}$

6. Теперь, зная количество вещества и молярную массу нитрида лития, можем рассчитать его массу:

$m(Li_3N) = n(Li_3N) \cdot M(Li_3N) = \frac{0,2}{3} \text{ моль} \cdot 35 \text{ г/моль} = \frac{7}{3} \text{ г} \approx 2,33 \text{ г}$

Ответ: 2,33 г.