Номер 22, 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 22, страница 15.

Условие.

22. В атмосфере кислорода, полученного при разложении 4,9 г бертолетовой соли, без остатка сгорело 1,6 г серы (до сернистого газа). Рассчитайте практический выход реакции термического разложения, если выход реакции горения можно считать количественным.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{KClO}_3) = 4,9 \text{ г}$

$m(\text{S}) = 1,6 \text{ г}$

$\eta(\text{горения}) = 100\%$ (количественный)

Найти:

$\eta(\text{разложения}) - ?$

Решение:

В задаче описаны два последовательных химических процесса:

1. Термическое разложение бертолетовой соли (хлората калия) с образованием кислорода:

$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2 \uparrow$

2. Горение серы в полученном кислороде с образованием сернистого газа (диоксида серы):

$\text{S} + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} \text{SO}_2$

Поскольку выход реакции горения серы количественный (100%), мы можем по массе сгоревшей серы найти точное (практическое) количество кислорода, которое было получено в первой реакции.

Сначала найдем количество вещества (моль) сгоревшей серы. Молярная масса серы $M(\text{S}) = 32 \text{ г/моль}$.

$n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{1,6 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,05 \text{ моль}$

Из уравнения реакции горения ($\text{S} + \text{O}_2 \rightarrow \text{SO}_2$) следует, что на 1 моль серы расходуется 1 моль кислорода. Значит, количество вещества кислорода, вступившего в реакцию, равно количеству вещества серы.

$n_{\text{практ.}}(\text{O}_2) = n(\text{S}) = 0,05 \text{ моль}$

Это количество кислорода является практическим выходом первой реакции.

Теперь рассчитаем теоретически возможное количество кислорода, которое могло бы выделиться при полном разложении 4,9 г бертолетовой соли.

Вычислим молярную массу хлората калия $KClO_3$:

$M(\text{KClO}_3) = M(\text{K}) + M(\text{Cl}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 39 + 35,5 + 3 \cdot 16 = 122,5 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества $KClO_3$:

$n(\text{KClO}_3) = \frac{m(\text{KClO}_3)}{M(\text{KClO}_3)} = \frac{4,9 \text{ г}}{122,5 \text{ г/моль}} = 0,04 \text{ моль}$

По уравнению реакции разложения ($2\text{KClO}_3 \rightarrow 2\text{KCl} + 3\text{O}_2$) из 2 моль $KClO_3$ образуется 3 моль $O_2$. Составим пропорцию, чтобы найти теоретически возможное количество кислорода:

$n_{\text{теор.}}(\text{O}_2) = \frac{3}{2} n(\text{KClO}_3) = \frac{3}{2} \cdot 0,04 \text{ моль} = 0,06 \text{ моль}$

Практический выход реакции ($\eta$) вычисляется как отношение практически полученного количества продукта к теоретически возможному:

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

$\eta(\text{разложения}) = \frac{n_{\text{практ.}}(\text{O}_2)}{n_{\text{теор.}}(\text{O}_2)} \cdot 100\% = \frac{0,05 \text{ моль}}{0,06 \text{ моль}} \cdot 100\% \approx 83,33\%$

Ответ: практический выход реакции термического разложения составляет 83,33%.