Номер 3, страница 13 - 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 3, страница 13.

Условие.

3. Какой объём углекислого газа (н. у.) выделится при обработке 15 г карбоната натрия, содержащего 15 % примесей, избытком соляной кислоты?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса образца карбоната натрия $m(\text{образца}) = 15 \text{ г}$
Массовая доля примесей $\omega(\text{примесей}) = 15\% \text{ или } 0.15$
Соляная кислота $HCl$ взята в избытке
Условия нормальные (н. у.)

Найти:

Объём углекислого газа $V(CO_{2})$

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение химической реакции между карбонатом натрия ($Na_{2}CO_{3}$) и соляной кислотой ($HCl$). Примеси в реакции не участвуют.

$Na_{2}CO_{3} + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow$

2. Так как в образце карбоната натрия содержится 15% примесей, найдем массовую долю чистого вещества ($Na_{2}CO_{3}$) в образце:

$\omega(Na_{2}CO_{3}) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 15\% = 85\% \text{ или } 0.85$

3. Теперь рассчитаем массу чистого карбоната натрия, который вступит в реакцию:

$m(Na_{2}CO_{3}) = m(\text{образца}) \times \omega(Na_{2}CO_{3}) = 15 \text{ г} \times 0.85 = 12.75 \text{ г}$

4. Найдем количество вещества (число молей) чистого карбоната натрия. Для этого сначала вычислим его молярную массу:

$M(Na_{2}CO_{3}) = 2 \times M(Na) + M(C) + 3 \times M(O) = 2 \times 23 + 12 + 3 \times 16 = 106 \text{ г/моль}$

Теперь находим количество вещества:

$n(Na_{2}CO_{3}) = \frac{m(Na_{2}CO_{3})}{M(Na_{2}CO_{3})} = \frac{12.75 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} \approx 0.1203 \text{ моль}$

5. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $Na_{2}CO_{3}$ образуется 1 моль $CO_{2}$. Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(CO_{2}) = n(Na_{2}CO_{3}) \approx 0.1203 \text{ моль}$

6. Зная количество вещества углекислого газа, можем найти его объем при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа ($V_{m}$) составляет 22.4 л/моль.

$V(CO_{2}) = n(CO_{2}) \times V_{m} = 0.1203 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} \approx 2.69 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося углекислого газа составляет примерно 2.69 л.