Номер 21, 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 21, страница 15.

Условие.

21. Хлороводород, полученный действием избытка концентрированной серной кислоты на 11,7 г твёрдого хлорида натрия, пропустили через раствор гидрокарбоната кальция. Рассчитайте объёмы газов (н. у.), выделившихся в каждой реакции, если выход первой реакции составляет 75%, а выход второй — 90%.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(NaCl) = 11.7 \text{ г}$

$\eta_1 = 75\% = 0.75$

$\eta_2 = 90\% = 0.90$

Серная кислота $H_2SO_4$ и гидрокарбонат кальция $Ca(HCO_3)_2$ в избытке.

Найти:

$V_1(\text{газ}) - ?$

$V_2(\text{газ}) - ?$

Решение:

1. Расчет объема газа, выделившегося в первой реакции (получение хлороводорода)

Запишем уравнение реакции взаимодействия твердого хлорида натрия с избытком концентрированной серной кислоты. При этих условиях образуется гидросульфат натрия и выделяется газообразный хлороводород:

$NaCl + H_2SO_4 (конц.) \rightarrow NaHSO_4 + HCl \uparrow$

Газ, выделяющийся в первой реакции, – это хлороводород ($HCl$).

Рассчитаем молярную массу хлорида натрия:

$M(NaCl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества хлорида натрия, вступившего в реакцию:

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{11.7 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 1 моль $NaCl$ образуется 1 моль $HCl$. Следовательно, теоретическое количество вещества хлороводорода равно количеству вещества хлорида натрия:

$n_{теор}(HCl) = n(NaCl) = 0.2 \text{ моль}$

Учитывая, что выход первой реакции составляет 75%, найдем практическое количество вещества полученного хлороводорода:

$n_{практ}(HCl) = n_{теор}(HCl) \cdot \eta_1 = 0.2 \text{ моль} \cdot 0.75 = 0.15 \text{ моль}$

Теперь рассчитаем объем хлороводорода при нормальных условиях (н. у.), используя молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$:

$V_1(HCl) = n_{практ}(HCl) \cdot V_m = 0.15 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 3.36 \text{ л}$

Ответ: объем газа (хлороводорода), выделившегося в первой реакции, равен 3.36 л.

2. Расчет объема газа, выделившегося во второй реакции (взаимодействие хлороводорода с гидрокарбонатом кальция)

Запишем уравнение реакции между хлороводородом и раствором гидрокарбоната кальция:

$2HCl + Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O + 2CO_2 \uparrow$

Газ, выделяющийся во второй реакции, – это углекислый газ ($CO_2$).

Количество вещества хлороводорода, которое вступает во вторую реакцию, равно количеству, полученному в первой реакции: $n(HCl) = n_{практ}(HCl) = 0.15 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции, из 2 моль $HCl$ образуется 2 моль $CO_2$. Таким образом, их количества веществ соотносятся как 1:1. Рассчитаем теоретическое количество вещества углекислого газа, которое могло бы выделиться:

$n_{теор}(CO_2) = n(HCl) = 0.15 \text{ моль}$

Учитывая, что выход второй реакции составляет 90%, найдем практическое количество вещества выделившегося углекислого газа:

$n_{практ}(CO_2) = n_{теор}(CO_2) \cdot \eta_2 = 0.15 \text{ моль} \cdot 0.90 = 0.135 \text{ моль}$

Рассчитаем объем углекислого газа при нормальных условиях:

$V_2(CO_2) = n_{практ}(CO_2) \cdot V_m = 0.135 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 3.024 \text{ л}$

Ответ: объем газа (углекислого газа), выделившегося во второй реакции, равен 3.024 л.