Номер 16, 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 16, страница 64.

Условие.

16. Закончите уравнения реакций получения кислорода, укажите условия их протекания. Рассчитайте объём кислорода (н. у.), который можно получить при разложении 100 г каждого из реагентов.

а) $NaNO_3 \to$

б) $H_2O_2 \to$

в) $H_2O \to$

Решение.

Решение 2.

а) NaNO₃ →

Уравнение реакции разложения нитрата натрия при нагревании:

$2\text{NaNO}_3 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{NaNO}_2 + \text{O}_2\uparrow$

Условие протекания реакции: сильное нагревание (термическое разложение).

Дано:
$m(\text{NaNO}_3) = 100 \text{ г}$
$V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

Найти:
$V(\text{O}_2)$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу нитрата натрия ($NaNO_3$):
$M(\text{NaNO}_3) = M(\text{Na}) + M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{O}) = 23 + 14 + 3 \cdot 16 = 85 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества (число молей) нитрата натрия в 100 г:
$n(\text{NaNO}_3) = \frac{m(\text{NaNO}_3)}{M(\text{NaNO}_3)} = \frac{100 \text{ г}}{85 \text{ г/моль}} \approx 1.176 \text{ моль}$.

3. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $NaNO_3$ образуется 1 моль $O_2$. Составим пропорцию для нахождения количества вещества кислорода:
$\frac{n(\text{NaNO}_3)}{2} = \frac{n(\text{O}_2)}{1}$
$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{NaNO}_3) = \frac{1}{2} \cdot 1.176 \text{ моль} \approx 0.588 \text{ моль}$.

4. Рассчитаем объем кислорода, который выделится при нормальных условиях (н. у.):
$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 0.588 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 13.18 \text{ л}$.

Ответ: при разложении 100 г нитрата натрия можно получить 13,18 л кислорода.

б) H₂O₂ →

Уравнение реакции каталитического разложения пероксида водорода:

$2\text{H}_2\text{O}_2 \xrightarrow{\text{MnO}_2} 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2\uparrow$

Условие протекания реакции: наличие катализатора, например, оксида марганца(IV) ($MnO_2$). Реакция также ускоряется при нагревании или на свету.

Дано:
$m(\text{H}_2\text{O}_2) = 100 \text{ г}$
$V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

Найти:
$V(\text{O}_2)$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу пероксида водорода ($H_2O_2$):
$M(\text{H}_2\text{O}_2) = 2 \cdot M(\text{H}) + 2 \cdot M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества пероксида водорода в 100 г:
$n(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{m(\text{H}_2\text{O}_2)}{M(\text{H}_2\text{O}_2)} = \frac{100 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 2.941 \text{ моль}$.

3. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $H_2O_2$ образуется 1 моль $O_2$. Найдем количество вещества кислорода:
$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{H}_2\text{O}_2) = \frac{1}{2} \cdot 2.941 \text{ моль} \approx 1.471 \text{ моль}$.

4. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях:
$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 1.471 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 32.94 \text{ л}$.

Ответ: при разложении 100 г пероксида водорода можно получить 32,94 л кислорода.

в) H₂O →

Уравнение реакции разложения воды (электролиз):

$2\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{электролиз}} 2\text{H}_2\uparrow + \text{O}_2\uparrow$

Условие протекания реакции: пропускание постоянного электрического тока через воду, содержащую небольшое количество электролита (например, серной кислоты или гидроксида натрия) для увеличения электропроводности.

Дано:
$m(\text{H}_2\text{O}) = 100 \text{ г}$
$V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

Найти:
$V(\text{O}_2)$ - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу воды ($H_2O$):
$M(\text{H}_2\text{O}) = 2 \cdot M(\text{H}) + M(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

2. Найдем количество вещества воды в 100 г:
$n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{m(\text{H}_2\text{O})}{M(\text{H}_2\text{O})} = \frac{100 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} \approx 5.556 \text{ моль}$.

3. Согласно уравнению реакции, из 2 моль $H_2O$ образуется 1 моль $O_2$. Найдем количество вещества кислорода:
$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{H}_2\text{O}) = \frac{1}{2} \cdot 5.556 \text{ моль} \approx 2.778 \text{ моль}$.

4. Рассчитаем объем кислорода при нормальных условиях:
$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 2.778 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 62.22 \text{ л}$.

Ответ: при разложении 100 г воды можно получить 62,22 л кислорода.