Номер 13, страница 14 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 2. Задачи на примеси и практический выход реакции - номер 13, страница 14.

Условие.

13. При термическом разложении навески перманганата калия массой 12,64 г получили кислород объёмом 0,672 л (н. у.). Рассчитайте практический выход продукта реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

масса перманганата калия $m(KMnO_4) = 12,64$ г

объем полученного кислорода (практический) $V_{практ}(O_2) = 0,672$ л (н. у.)

молярный объем газа при н.у. $V_m = 22,4$ л/моль

Перевод данных в систему СИ:

$m(KMnO_4) = 12,64 \text{ г} = 0,01264 \text{ кг}$

$V_{практ}(O_2) = 0,672 \text{ л} = 0,000672 \text{ м}^3$

Найти:

практический выход продукта реакции ($\eta$) - ?

Решение:

1. Составим уравнение реакции термического разложения перманганата калия. Продуктами реакции являются манганат калия ($K_2MnO_4$), диоксид марганца ($MnO_2$) и кислород ($O_2$).

$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$

2. Рассчитаем теоретически возможный объем кислорода, который можно получить из 12,64 г перманганата калия. Для этого сначала найдем количество вещества ($n$) $KMnO_4$.

Молярная масса перманганата калия:

$M(KMnO_4) = M(K) + M(Mn) + 4 \cdot M(O) = 39 + 55 + 4 \cdot 16 = 158$ г/моль.

Количество вещества перманганата калия:

$n(KMnO_4) = \frac{m(KMnO_4)}{M(KMnO_4)} = \frac{12,64 \text{ г}}{158 \text{ г/моль}} = 0,08$ моль.

3. По уравнению реакции найдем теоретическое количество вещества кислорода ($n_{теор}(O_2)$). Согласно уравнению, из 2 моль $KMnO_4$ образуется 1 моль $O_2$.

Следовательно, количество вещества кислорода в два раза меньше количества вещества перманганата калия:

$n_{теор}(O_2) = \frac{n(KMnO_4)}{2} = \frac{0,08 \text{ моль}}{2} = 0,04$ моль.

4. Рассчитаем теоретический объем кислорода ($V_{теор}(O_2)$), который соответствует теоретическому количеству вещества, при нормальных условиях (н.у.).

$V_{теор}(O_2) = n_{теор}(O_2) \cdot V_m = 0,04 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 0,896$ л.

5. Практический выход продукта ($\eta$) — это отношение практически полученного объема продукта к теоретически возможному объему, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{V_{практ}(O_2)}{V_{теор}(O_2)} \cdot 100\%$

Подставим известные значения:

$\eta = \frac{0,672 \text{ л}}{0,896 \text{ л}} \cdot 100\% = 0,75 \cdot 100\% = 75\%$.

Ответ: практический выход продукта реакции (кислорода) составляет 75%.