Номер 19, 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 19, страница 14.

Условие.

19. Какую массу сульфида меди(II) необходимо подвергнуть обжигу, чтобы получить 17,92 л (н. у.) оксида серы(IV) при практическом выходе реакции 80 %?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Практический объем оксида серы(IV) $V_{практ}(SO_2) = 17,92 \text{ л}$

Практический выход реакции $\eta = 80\% = 0,8$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Массу сульфида меди(II) $m(CuS) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение реакции обжига сульфида меди(II). Обжиг — это реакция с кислородом при высокой температуре. В результате образуются оксид меди(II) и оксид серы(IV).

$2CuS + 3O_2 \xrightarrow{t} 2CuO + 2SO_2$

2. Данный в условии объем оксида серы(IV) является практическим выходом. Для стехиометрических расчетов по уравнению реакции необходимо найти теоретически возможный объем продукта, который получился бы при 100% выходе.

Формула для расчета выхода реакции по объему:

$\eta = \frac{V_{практ}(SO_2)}{V_{теор}(SO_2)}$

Выразим из нее теоретический объем $V_{теор}(SO_2)$:

$V_{теор}(SO_2) = \frac{V_{практ}(SO_2)}{\eta} = \frac{17,92 \text{ л}}{0,8} = 22,4 \text{ л}$

3. Теперь, зная теоретический объем оксида серы(IV), найдем его количество вещества $(n)$. При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа $(V_m)$ равен 22,4 л/моль.

$n(SO_2) = \frac{V_{теор}(SO_2)}{V_m} = \frac{22,4 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 1 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества сульфида меди(II), которое необходимо для получения 1 моль $SO_2$. Согласно уравнению, стехиометрическое соотношение между $CuS$ и $SO_2$ составляет 2:2, или 1:1.

$\frac{n(CuS)}{2} = \frac{n(SO_2)}{2} \implies n(CuS) = n(SO_2)$

Следовательно, количество вещества сульфида меди(II) также равно 1 моль.

$n(CuS) = 1 \text{ моль}$

5. На последнем этапе рассчитаем массу сульфида меди(II), зная его количество вещества и молярную массу $M(CuS)$.

Молярная масса $CuS$ равна сумме молярных масс меди и серы:

$M(CuS) = M(Cu) + M(S) \approx 64 \text{ г/моль} + 32 \text{ г/моль} = 96 \text{ г/моль}$

Масса $CuS$ вычисляется по формуле:

$m(CuS) = n(CuS) \cdot M(CuS) = 1 \text{ моль} \cdot 96 \text{ г/моль} = 96 \text{ г}$

Ответ: необходимо подвергнуть обжигу 96 г сульфида меди(II).