Номер 23, 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 23, страница 15.

Условие.

23. Газ, выделившийся при взаимодействии меди и $122$ мл $96\%$ -ного раствора серной кислоты (плотность $1,84 \text{ г/мл}$), поглотили раствором гидроксида натрия. Какую массу кислой соли получили при этом, если выход первой реакции составляет $80\%$, а выход второй — $86\%$ от теоретически возможного?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{р-ра } H_2SO_4) = 122 \text{ мл}$
$w(H_2SO_4) = 96\% = 0,96$
$\rho(\text{р-ра } H_2SO_4) = 1,84 \text{ г/мл}$
$\eta_1 = 80\% = 0,8$
$\eta_2 = 86\% = 0,86$

Найти:

$m(\text{кислой соли}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия меди с концентрированной серной кислотой. При этой реакции выделяется сернистый газ (диоксид серы $SO_2$):

$Cu + 2H_2SO_{4(\text{конц.})} \rightarrow CuSO_4 + SO_{2}\uparrow + 2H_2O$

2. Рассчитаем массу 96%-го раствора серной кислоты:

$m(\text{р-ра } H_2SO_4) = V(\text{р-ра } H_2SO_4) \cdot \rho(\text{р-ра } H_2SO_4) = 122 \text{ мл} \cdot 1,84 \text{ г/мл} = 224,48 \text{ г}$

3. Найдем массу чистой серной кислоты в этом растворе:

$m(H_2SO_4) = m(\text{р-ра } H_2SO_4) \cdot w(H_2SO_4) = 224,48 \text{ г} \cdot 0,96 = 215,5008 \text{ г}$

4. Рассчитаем количество вещества серной кислоты. Молярная масса серной кислоты $M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$.

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{215,5008 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 2,199 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции (1) найдем теоретическое количество вещества диоксида серы ($SO_2$), которое могло бы выделиться. Соотношение количеств веществ $H_2SO_4$ и $SO_2$ равно 2:1.

$n_{\text{теор.}}(SO_2) = \frac{1}{2} n(H_2SO_4) = \frac{1}{2} \cdot 2,199 \text{ моль} = 1,0995 \text{ моль}$

6. Учитывая, что выход первой реакции составляет 80%, найдем практическое количество вещества выделившегося $SO_2$:

$n_{\text{практ.}}(SO_2) = n_{\text{теор.}}(SO_2) \cdot \eta_1 = 1,0995 \text{ моль} \cdot 0,8 = 0,8796 \text{ моль}$

7. Выделившийся газ поглотили раствором гидроксида натрия, при этом образовалась кислая соль — гидросульфит натрия ($NaHSO_3$). Запишем уравнение этой реакции:

$SO_2 + NaOH \rightarrow NaHSO_3$

8. По уравнению реакции (2) определим теоретическое количество вещества гидросульфита натрия. Соотношение количеств веществ $SO_2$ и $NaHSO_3$ равно 1:1.

$n_{\text{теор.}}(NaHSO_3) = n_{\text{практ.}}(SO_2) = 0,8796 \text{ моль}$

9. Выход второй реакции составляет 86%. Найдем практическое количество вещества полученной кислой соли:

$n_{\text{практ.}}(NaHSO_3) = n_{\text{теор.}}(NaHSO_3) \cdot \eta_2 = 0,8796 \text{ моль} \cdot 0,86 \approx 0,7565 \text{ моль}$

10. Рассчитаем массу полученного гидросульфита натрия. Молярная масса $M(NaHSO_3) = 23 + 1 + 32 + 3 \cdot 16 = 104 \text{ г/моль}$.

$m(NaHSO_3) = n_{\text{практ.}}(NaHSO_3) \cdot M(NaHSO_3) = 0,7565 \text{ моль} \cdot 104 \text{ г/моль} \approx 78,676 \text{ г}$

Округляя до сотых, получаем 78,68 г.

Ответ: масса полученной кислой соли составляет 78,68 г.