Номер 3, 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 3, страница 6.

Условие.

3. Какую массу оксида магния можно получить при сгорании 8,4 г магния в 30,8 л углекислого газа (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Mg) = 8,4 \text{ г}$

$V(CO_2) = 30,8 \text{ л}$ (н. у.)

Найти:

$m(MgO) - ?$

Решение:

Сначала запишем уравнение реакции горения магния в углекислом газе. Магний, как активный металл, способен гореть в атмосфере углекислого газа, восстанавливая углерод из его оксида:

$2Mg + CO_2 \rightarrow 2MgO + C$

Далее найдем количество вещества (моль) для каждого из реагентов, чтобы определить, какой из них находится в недостатке. Расчет продукта ведется по реагенту, который полностью расходуется в реакции.

Молярная масса магния $M(Mg) = 24 \text{ г/моль}$.

Количество вещества магния:

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{8,4 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} = 0,35 \text{ моль}$

Молярный объем любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

Количество вещества углекислого газа:

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{30,8 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 1,375 \text{ моль}$

Теперь определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, стехиометрическое соотношение реагентов $n(Mg) : n(CO_2) = 2 : 1$.

Рассчитаем, какое количество вещества $CO_2$ теоретически необходимо для реакции с 0,35 моль Mg:

$n_{теор.}(CO_2) = \frac{1}{2} \cdot n(Mg) = \frac{1}{2} \cdot 0,35 \text{ моль} = 0,175 \text{ моль}$

Поскольку в наличии имеется 1,375 моль $CO_2$, что больше требуемых 0,175 моль ($1,375 > 0,175$), углекислый газ находится в избытке, а магний является лимитирующим реагентом.

Массу продукта (оксида магния) будем рассчитывать по количеству вещества лимитирующего реагента (магния).

Из уравнения реакции следует, что из 2 моль Mg образуется 2 моль MgO. Таким образом, соотношение $n(Mg) : n(MgO) = 2 : 2 = 1 : 1$.

Количество вещества образовавшегося оксида магния равно количеству вещества прореагировавшего магния:

$n(MgO) = n(Mg) = 0,35 \text{ моль}$

Наконец, рассчитаем массу оксида магния. Для этого найдем его молярную массу. Молярная масса кислорода $M(O) = 16 \text{ г/моль}$.

$M(MgO) = M(Mg) + M(O) = 24 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 40 \text{ г/моль}$

Теперь находим массу оксида магния:

$m(MgO) = n(MgO) \cdot M(MgO) = 0,35 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 14 \text{ г}$

Ответ: при сгорании 8,4 г магния в 30,8 л углекислого газа можно получить 14 г оксида магния.