Номер 20, страница 15 - 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 20, страница 15.

Условие.

20. К раствору, содержащему 34 г нитрата серебра, добавили раствор, содержащий 20 г хлорида кальция. При этом образовался осадок массой 27,552 г. С каким практическим выходом прошла данная реакция?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(AgNO_3) = 34 \text{ г}$
$m(CaCl_2) = 20 \text{ г}$
$m_{практ.}(\text{осадка}) = 27.552 \text{ г}$

Найти:

$\eta - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции между нитратом серебра и хлоридом кальция. В результате реакции обмена образуется нерастворимый осадок хлорида серебра ($AgCl$) и растворимый нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$):

$2AgNO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ca(NO_3)_2$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(AgNO_3) = 107.87 + 14.01 + 3 \cdot 16.00 \approx 170 \text{ г/моль}$

$M(CaCl_2) = 40.08 + 2 \cdot 35.45 \approx 111 \text{ г/моль}$

$M(AgCl) = 107.87 + 35.45 \approx 143.5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (в молях) каждого из исходных реагентов:

$n(AgNO_3) = \frac{m(AgNO_3)}{M(AgNO_3)} = \frac{34 \text{ г}}{170 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

$n(CaCl_2) = \frac{m(CaCl_2)}{M(CaCl_2)} = \frac{20 \text{ г}}{111 \text{ г/моль}} \approx 0.18 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим). Согласно уравнению реакции, вещества реагируют в соотношении:

$\frac{n(AgNO_3)}{2} = \frac{n(CaCl_2)}{1}$

Проверим это соотношение для имеющихся количеств:

$\frac{0.2 \text{ моль}}{2} = 0.1$

$\frac{0.18 \text{ моль}}{1} = 0.18$

Поскольку $0.1 < 0.18$, нитрат серебра ($AgNO_3$) находится в недостатке и прореагирует полностью, а хлорид кальция ($CaCl_2$) — в избытке. Дальнейшие расчеты будем вести по лимитирующему реагенту — $AgNO_3$.

5. Рассчитаем теоретически возможную массу осадка ($m_{теор.}$). По уравнению реакции, из 2 моль $AgNO_3$ образуется 2 моль $AgCl$, следовательно:

$n_{теор.}(AgCl) = n(AgNO_3) = 0.2 \text{ моль}$

Теперь найдем теоретическую массу хлорида серебра:

$m_{теор.}(AgCl) = n_{теор.}(AgCl) \cdot M(AgCl) = 0.2 \text{ моль} \cdot 143.5 \text{ г/моль} = 28.7 \text{ г}$

6. Рассчитаем практический выход реакции ($\eta$) как отношение практической массы продукта к теоретической:

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

$\eta = \frac{27.552 \text{ г}}{28.7 \text{ г}} \cdot 100\% = 0.96 \cdot 100\% = 96\%$

Ответ:практический выход реакции составляет 96%.