Номер 17, 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 17, страница 14.

Условие.

17. С каким практическим выходом прошла реакция, если при взаимодействии навески оксида марганца(IV) массой 69,6 г с избытком концентрированной соляной кислоты выделился газ объёмом 13,44 л (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(MnO_2) = 69,6 \text{ г}$

$V_{практ}(\text{газа}) = 13,44 \text{ л (н. у.)}$

$HCl$ - в избытке

Найти:

$\eta$ - ?

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции взаимодействия оксида марганца(IV) с концентрированной соляной кислотой. В ходе этой реакции выделяется газообразный хлор:

$MnO_2 + 4HCl_{конц.} \rightarrow MnCl_2 + Cl_2\uparrow + 2H_2O$

2. Практический выход реакции ($\eta$) — это отношение количества (массы, объема) продукта, полученного практически, к количеству (массе, объему) продукта, которое должно было получиться в теории. Формула для расчета:

$\eta = \frac{V_{практ.}}{V_{теор.}} \cdot 100\%$

Практический объем хлора дан в условии ($V_{практ}(Cl_2) = 13,44 \text{ л}$). Нам необходимо рассчитать теоретический объем.

3. Расчет теоретического объема хлора ($V_{теор.}(Cl_2)$) будем вести по оксиду марганца(IV), так как он является лимитирующим реагентом (соляная кислота взята в избытке).

Найдем количество вещества $MnO_2$ в навеске массой 69,6 г. Для этого сначала рассчитаем молярную массу $MnO_2$:

$M(MnO_2) = Ar(Mn) + 2 \cdot Ar(O) = 55 + 2 \cdot 16 = 87 \text{ г/моль}$

Теперь найдем количество вещества:

$n(MnO_2) = \frac{m(MnO_2)}{M(MnO_2)} = \frac{69,6 \text{ г}}{87 \text{ г/моль}} = 0,8 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $MnO_2$ образуется 1 моль $Cl_2$. Следовательно, соотношение количеств веществ составляет:

$n_{теор.}(Cl_2) = n(MnO_2) = 0,8 \text{ моль}$

5. Теперь найдем теоретический объем хлора, который может выделиться из 0,8 моль. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

$V_{теор.}(Cl_2) = n_{теор.}(Cl_2) \cdot V_m = 0,8 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 17,92 \text{ л}$

6. Зная теоретический (17,92 л) и практический (13,44 л) объемы выделившегося хлора, рассчитываем практический выход реакции:

$\eta = \frac{V_{практ.}(Cl_2)}{V_{теор.}(Cl_2)} \cdot 100\% = \frac{13,44 \text{ л}}{17,92 \text{ л}} \cdot 100\% = 0,75 \cdot 100\% = 75\%$

Ответ: практический выход реакции составил 75%.