Номер 15, страница 64 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

7. Кислород, сера и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 15, страница 64.

Условие.

15. Какой объём кислорода (н. у.) выделится при каталитическом разложении навески бертолетовой соли массой 55,125 г? Какая масса марганцовки понадобится для получения такого же объёма кислорода?

Решение.

Решение 2.

Какой объём кислорода (н. у.) выделится при каталитическом разложении навески бертолетовой соли массой 55,125 г?

Дано:

масса бертолетовой соли (хлората калия, KClO₃), $m(\text{KClO}_3) = 55,125$ г

Найти:

объём кислорода (O₂), $V(\text{O}_2)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции каталитического разложения бертолетовой соли:

$2\text{KClO}_3 \xrightarrow{t, \text{кат.}} 2\text{KCl} + 3\text{O}_2\uparrow$

2. Рассчитаем молярную массу хлората калия ($KClO_3$), используя относительные атомные массы элементов: $A_r(\text{K}) = 39,1$; $A_r(\text{Cl}) = 35,45$; $A_r(\text{O}) = 16,0$.

$M(\text{KClO}_3) = 39,1 + 35,45 + 3 \cdot 16,0 = 122,55$ г/моль.

3. Найдем количество вещества хлората калия в навеске:

$n(\text{KClO}_3) = \frac{m(\text{KClO}_3)}{M(\text{KClO}_3)} = \frac{55,125 \text{ г}}{122,55 \text{ г/моль}} = 0,45$ моль.

4. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $KClO_3$ образуется 3 моль $O_2$. Найдем количество вещества выделившегося кислорода, составив пропорцию:

$\frac{n(\text{KClO}_3)}{2} = \frac{n(\text{O}_2)}{3}$

$n(\text{O}_2) = \frac{3}{2} n(\text{KClO}_3) = \frac{3}{2} \cdot 0,45 \text{ моль} = 0,675$ моль.

5. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) рассчитывается по формуле $V = n \cdot V_m$, где $V_m$ — молярный объем газа, равный 22,4 л/моль. Найдем объем выделившегося кислорода:

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 0,675 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 15,12$ л.

Ответ: 15,12 л.

Какая масса марганцовки понадобится для получения такого же объёма кислорода?

Дано:

объём кислорода (O₂), $V(\text{O}_2) = 15,12$ л (н. у.)

Найти:

масса марганцовки (перманганата калия, KMnO₄), $m(\text{KMnO}_4)$ - ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции термического разложения перманганата калия (марганцовки):

$2\text{KMnO}_4 \xrightarrow{t} \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{MnO}_2 + \text{O}_2\uparrow$

2. Количество вещества кислорода, которое необходимо получить, составляет 0,675 моль (рассчитано в первой части задачи). Проверим расчет через объем:

$n(\text{O}_2) = \frac{V(\text{O}_2)}{V_m} = \frac{15,12 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,675$ моль.

3. По уравнению реакции для получения 1 моль $O_2$ требуется 2 моль $KMnO_4$. Найдем количество вещества перманганата калия:

$\frac{n(\text{KMnO}_4)}{2} = \frac{n(\text{O}_2)}{1}$

$n(\text{KMnO}_4) = 2 \cdot n(\text{O}_2) = 2 \cdot 0,675 \text{ моль} = 1,35$ моль.

4. Рассчитаем молярную массу перманганата калия ($KMnO_4$), используя относительные атомные массы: $A_r(\text{K}) = 39,1$; $A_r(\text{Mn}) = 54,9$; $A_r(\text{O}) = 16,0$.

$M(\text{KMnO}_4) = 39,1 + 54,9 + 4 \cdot 16,0 = 158,0$ г/моль.

5. Найдем массу марганцовки, необходимую для реакции:

$m(\text{KMnO}_4) = n(\text{KMnO}_4) \cdot M(\text{KMnO}_4) = 1,35 \text{ моль} \cdot 158,0 \text{ г/моль} = 213,3$ г.

Ответ: 213,3 г.