Номер 24, страница 15 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

2. Задачи на примеси и практический выход реакции. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 24, страница 15.

Условие.

24. При взаимодействии 5,52 г натрия с очень разбавленным раствором азотной кислоты получили раствор, в котором содержится 2 г нитрата аммония. С каким практическим выходом прошла эта реакция? Какая масса нитрата натрия образовалась при этом?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(Na) = 5,52 \ г$
$m_{практ}(NH_4NO_3) = 2 \ г$

Найти:

$η - ?$
$m(NaNO_3) - ?$

Решение:

Запишем уравнение реакции взаимодействия натрия с очень разбавленной азотной кислотой:

$8Na + 10HNO_3 \text{ (оч. разб.)} \rightarrow 8NaNO_3 + NH_4NO_3 + 3H_2O$

Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах:

$M(Na) = 23 \ г/моль$

$M(NH_4NO_3) = 14 + 4 \cdot 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 80 \ г/моль$

$M(NaNO_3) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85 \ г/моль$

Определим количество вещества (моль) исходного натрия. Предполагается, что азотная кислота находится в избытке, и расчет ведется по натрию, как по недостатку.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{5,52 \ г}{23 \ г/моль} = 0,24 \ моль$

С каким практическим выходом прошла эта реакция?

Найдем теоретически возможное количество нитрата аммония, которое могло бы образоваться из 0,24 моль натрия. Согласно уравнению реакции, из 8 моль Na образуется 1 моль NH₄NO₃.

$n_{теор}(NH_4NO_3) = \frac{1}{8} \cdot n(Na) = \frac{1}{8} \cdot 0,24 \ моль = 0,03 \ моль$

Теперь найдем теоретическую массу нитрата аммония:

$m_{теор}(NH_4NO_3) = n_{теор}(NH_4NO_3) \cdot M(NH_4NO_3) = 0,03 \ моль \cdot 80 \ г/моль = 2,4 \ г$

Практический выход (η) реакции равен отношению практической массы продукта к теоретической:

$η = \frac{m_{практ}(NH_4NO_3)}{m_{теор}(NH_4NO_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \ г}{2,4 \ г} \cdot 100\% \approx 83,33\%$

Ответ: Практический выход реакции составляет 83,33%.

Какая масса нитрата натрия образовалась при этом?

Массу образовавшегося нитрата натрия можно рассчитать, исходя из количества реально образовавшегося нитрата аммония, так как оба продукта образуются в ходе одной и той же реакции с одинаковым выходом.

Найдем практическое количество вещества (моль) образовавшегося нитрата аммония:

$n_{практ}(NH_4NO_3) = \frac{m_{практ}(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{2 \ г}{80 \ г/моль} = 0,025 \ моль$

Согласно уравнению реакции, на 1 моль образовавшегося NH₄NO₃ приходится 8 моль NaNO₃. Найдем практическое количество вещества нитрата натрия:

$n_{практ}(NaNO_3) = 8 \cdot n_{практ}(NH_4NO_3) = 8 \cdot 0,025 \ моль = 0,2 \ моль$

Теперь найдем массу образовавшегося нитрата натрия:

$m(NaNO_3) = n_{практ}(NaNO_3) \cdot M(NaNO_3) = 0,2 \ моль \cdot 85 \ г/моль = 17 \ г$

Ответ: Образовалось 17 г нитрата натрия.