Номер 27, страница 42 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 5. Теория электролитической диссоциации. Реакции ионного обмена - номер 27, страница 42.

Условие.

27. Рассчитайте объём газа (н. у.), выделившегося при взаимодействии избытка раствора карбоната калия с раствором серной кислоты, содержащим 0,3 моль ионов водорода.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Раствор карбоната калия ($K_2CO_3$) взят в избытке.

Количество вещества ионов водорода в растворе серной кислоты: $n(H^+) = 0.3 \text{ моль}$.

Найти:

Объём выделившегося газа (н. у.) - $V(\text{газа})$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия карбоната калия ($K_2CO_3$) и серной кислоты ($H_2SO_4$). В результате реакции образуется сульфат калия ($K_2SO_4$), вода ($H_2O$) и выделяется углекислый газ ($CO_2$), который и является искомым газом.

Уравнение в молекулярном виде:

$K_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Поскольку в условии дано количество ионов водорода ($H^+$), удобнее использовать сокращенное ионное уравнение. В водном растворе серная кислота как сильный электролит диссоциирует на ионы $2H^+$ и $SO_4^{2-}$, а карбонат калия на ионы $2K^+$ и $CO_3^{2-}$. Реакция протекает между ионами водорода и карбонат-ионами.

Сокращенное ионное уравнение:

$2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

3. Из сокращенного ионного уравнения следует, что на 2 моль ионов водорода ($H^+$) образуется 1 моль углекислого газа ($CO_2$). Так как по условию карбонат калия находится в избытке, расчёт ведем по недостатку — по ионам водорода.

Составим пропорцию для нахождения количества вещества ($n$) углекислого газа:

$\frac{n(H^+)}{2} = \frac{n(CO_2)}{1}$

Отсюда количество вещества $CO_2$ равно:

$n(CO_2) = \frac{1}{2} n(H^+) = \frac{0.3 \text{ моль}}{2} = 0.15 \text{ моль}$

4. Теперь рассчитаем объём выделившегося газа при нормальных условиях (н. у.). При нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) молярный объём любого газа ($V_m$) составляет 22,4 л/моль.

Объём газа находим по формуле:

$V = n \cdot V_m$

Подставляем наши значения:

$V(CO_2) = 0.15 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 3.36 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося газа составляет 3,36 л.