Номер 10, страница 14 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

2. Задачи на примеси и практический выход реакции. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 10, страница 14.

Условие.

10. При обработке соляной кислотой 100 г стали, содержащей в виде примеси сульфид железа(II), выделился сероводород, на поглощение которого было затрачено 23,17 г 10%-ного раствора нитрата свинца. Вычислите массовую долю серы в этом образце стали.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(стали) = 100 \text{ г}$

$m(р-ра\ Pb(NO_3)_2) = 23,17 \text{ г}$

$\omega(Pb(NO_3)_2) = 10\% \text{ или } 0,1$

Найти:

$\omega(S) - ?$

Решение:

В условии задачи описаны два последовательных химических процесса.

1. Сульфид железа(II), являющийся примесью в стали, реагирует с соляной кислотой с образованием сероводорода:

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S \uparrow$

2. Выделившийся сероводород полностью поглощается раствором нитрата свинца(II), при этом образуется нерастворимый сульфид свинца(II):

$H_2S + Pb(NO_3)_2 \rightarrow PbS \downarrow + 2HNO_3$

Расчеты будем вести по второму уравнению реакции, так как для него даны точные количественные данные.

1. Вычислим массу чистого нитрата свинца(II) в 23,17 г его 10%-ного раствора:

$m(Pb(NO_3)_2) = m(р-ра\ Pb(NO_3)_2) \cdot \omega(Pb(NO_3)_2) = 23,17 \text{ г} \cdot 0,1 = 2,317 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу нитрата свинца(II) ($Pb(NO_3)_2$):

$M(Pb(NO_3)_2) = M(Pb) + 2 \cdot (M(N) + 3 \cdot M(O)) = 207 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 207 + 2 \cdot 62 = 331 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества нитрата свинца(II), вступившего в реакцию:

$n(Pb(NO_3)_2) = \frac{m(Pb(NO_3)_2)}{M(Pb(NO_3)_2)} = \frac{2,317 \text{ г}}{331 \text{ г/моль}} = 0,007 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции $H_2S + Pb(NO_3)_2 \rightarrow PbS \downarrow + 2HNO_3$ видно, что вещества реагируют в мольном соотношении 1:1. Следовательно, количество вещества выделившегося сероводорода равно количеству вещества прореагировавшего нитрата свинца:

$n(H_2S) = n(Pb(NO_3)_2) = 0,007 \text{ моль}$

5. Теперь вернемся к первому уравнению реакции: $FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S \uparrow$. Из него следует, что весь сероводород образовался из сульфида железа(II). Соотношение $FeS$ и $H_2S$ также 1:1. Это означает, что количество вещества сульфида железа(II) в стали равно количеству вещества сероводорода:

$n(FeS) = n(H_2S) = 0,007 \text{ моль}$

6. Вся сера в образце стали содержалась в виде примеси $FeS$. В одной формульной единице $FeS$ содержится один атом серы, поэтому количество вещества атомов серы равно количеству вещества $FeS$:

$n(S) = n(FeS) = 0,007 \text{ моль}$

7. Вычислим массу серы, содержавшейся в образце стали. Молярная масса серы $M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$.

$m(S) = n(S) \cdot M(S) = 0,007 \text{ моль} \cdot 32 \text{ г/моль} = 0,224 \text{ г}$

8. Наконец, рассчитаем массовую долю серы в 100 г стали:

$\omega(S) = \frac{m(S)}{m(стали)} \cdot 100\% = \frac{0,224 \text{ г}}{100 \text{ г}} \cdot 100\% = 0,224\%$

Ответ: массовая доля серы в этом образце стали составляет 0,224%.