Номер 9, страница 14 - 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 9, страница 14.

Условие.

9. Какой объём кислорода можно получить при термическом разложении $5,12 \text{ г}$ хлората калия, содержащего $4 \%$ не разлагающихся при нагревании примесей? Хватит ли полученного кислорода для окисления $3,1 \text{ г}$ фосфора до его высшего оксида?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(\text{KClO}_3\text{ с примесями}) = 5,12 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 4\% = 0,04$

$m(P) = 3,1 \text{ г}$

Найти:

$V(O_2) - ?$

Хватит ли $O_2$ для окисления $P - ?$

Решение:

1. Расчет объема кислорода, полученного при разложении хлората калия.

Сначала определим массу чистого хлората калия $(KClO_3)$, который участвует в реакции. Массовая доля чистого вещества составляет $100\% - 4\% = 96\%$ или $0,96$.

$m(KClO_3) = m(\text{KClO}_3\text{ с примесями}) \cdot (1 - \omega(\text{примесей})) = 5,12 \text{ г} \cdot (1 - 0,04) = 5,12 \text{ г} \cdot 0,96 = 4,9152 \text{ г}$

Уравнение реакции термического разложения хлората калия:

$2KClO_3 \xrightarrow{t} 2KCl + 3O_2 \uparrow$

Рассчитаем молярную массу хлората калия:

$M(KClO_3) = M(K) + M(Cl) + 3 \cdot M(O) = 39 + 35,5 + 3 \cdot 16 = 122,5 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества (моль) хлората калия:

$n(KClO_3) = \frac{m(KClO_3)}{M(KClO_3)} = \frac{4,9152 \text{ г}}{122,5 \text{ г/моль}} \approx 0,04 \text{ моль}$

По уравнению реакции, из 2 моль $KClO_3$ образуется 3 моль $O_2$. Составим пропорцию для нахождения количества вещества кислорода:

$n(O_2) = \frac{3}{2} n(KClO_3) = 1,5 \cdot 0,04 \text{ моль} = 0,06 \text{ моль}$

Теперь можем найти объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0,06 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 1,344 \text{ л}$

Ответ: объём полученного кислорода составляет 1,344 л.

2. Проверка, хватит ли кислорода для окисления фосфора.

Высший оксид фосфора — это оксид фосфора(V), имеющий формулу $P_2O_5$. Запишем уравнение реакции окисления фосфора:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

Рассчитаем молярную массу фосфора:

$M(P) = 31 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества фосфора:

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{3,1 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$

По уравнению реакции, для окисления 4 моль фосфора требуется 5 моль кислорода. Найдем необходимое количество вещества кислорода:

$n(O_2)_{\text{необх.}} = \frac{5}{4} n(P) = 1,25 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,125 \text{ моль}$

Сравним количество полученного кислорода $(n(O_2)_{\text{получ.}})$ с количеством, необходимым для реакции $(n(O_2)_{\text{необх.}}):$

$n(O_2)_{\text{получ.}} = 0,06 \text{ моль}$

$n(O_2)_{\text{необх.}} = 0,125 \text{ моль}$

$0,06 \text{ моль} < 0,125 \text{ моль}$

Так как количество полученного кислорода меньше, чем требуется для полного окисления фосфора, его не хватит.

Ответ: полученного кислорода не хватит для окисления 3,1 г фосфора до его высшего оксида.