Номер 26, 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 26, страница 15.

Условие.

26. Вещество имеет следующий элементный состав (массовые доли химических элементов): Na — 27,38%, C — 14,29%, O — 57,14%, H — 1,19%. С каким практическим выходом прошла реакция термического разложения этого вещества, если из 72,24 г образца этого вещества образовалось 8,064 л углекислого газа (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$ω(Na) = 27,38\%$

$ω(C) = 14,29\%$

$ω(O) = 57,14\%$

$ω(H) = 1,19\%$

$m_{вещества} = 72,24 \ г$

$V_{практ}(CO_2) = 8,064 \ л$ (н. у.)

Найти:

Практический выход реакции $η - ?$

Решение:

1. Определение химической формулы вещества

Для установления формулы вещества, предположим, что масса его образца равна $100 \ г$. В этом случае массы элементов будут численно равны их массовым долям:

$m(Na) = 27,38 \ г$; $m(C) = 14,29 \ г$; $m(O) = 57,14 \ г$; $m(H) = 1,19 \ г$.

Вычислим количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя их молярные массы: $M(Na) = 23 \ г/моль$, $M(C) = 12 \ г/моль$, $M(O) = 16 \ г/моль$, $M(H) = 1 \ г/моль$.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{27,38 \ г}{23 \ г/моль} \approx 1,19 \ моль$

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{14,29 \ г}{12 \ г/моль} \approx 1,19 \ моль$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{57,14 \ г}{16 \ г/моль} \approx 3,57 \ моль$

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{1,19 \ г}{1 \ г/моль} = 1,19 \ моль$

Найдем соотношение молей элементов, разделив все значения на наименьшее ($1,19 \ моль$):

$Na : C : O : H = 1,19 : 1,19 : 3,57 : 1,19$

В результате деления получаем целочисленное соотношение $1 : 1 : 3 : 1$.

Следовательно, простейшая формула вещества — $NaHCO_3$ (гидрокарбонат натрия).

2. Расчет теоретического объема углекислого газа

Запишем уравнение реакции термического разложения гидрокарбоната натрия:

$2NaHCO_3 \xrightarrow{t} Na_2CO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$

Рассчитаем количество вещества $NaHCO_3$ в исходном образце массой $72,24 \ г$. Молярная масса $M(NaHCO_3) = 23 + 1 + 12 + 3 \cdot 16 = 84 \ г/моль$.

Количество вещества $n(NaHCO_3) = \frac{m}{M} = \frac{72,24 \ г}{84 \ г/моль} = 0,86 \ моль$.

Согласно стехиометрии реакции, из $2$ моль $NaHCO_3$ образуется $1$ моль $CO_2$. Таким образом, теоретическое количество $CO_2$ равно:

$n_{теор}(CO_2) = \frac{1}{2} n(NaHCO_3) = \frac{0,86 \ моль}{2} = 0,43 \ моль$.

Рассчитаем теоретический объем $CO_2$ при нормальных условиях ($V_m = 22,4 \ л/моль$):

$V_{теор}(CO_2) = n_{теор}(CO_2) \cdot V_m = 0,43 \ моль \cdot 22,4 \ л/моль = 9,632 \ л$.

3. Расчет практического выхода реакции

Практический выход ($η$) определяется как отношение практического объема продукта к теоретическому, выраженное в процентах.

$η = \frac{V_{практ}(CO_2)}{V_{теор}(CO_2)} \cdot 100\%$

Подставим числовые значения:

$η = \frac{8,064 \ л}{9,632 \ л} \cdot 100\% \approx 83,72\%$

Ответ: практический выход реакции составляет $83,72\%$.