Номер 46, страница 81 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 8. Азот, фосфор и их соединения - номер 46, страница 81.

Условие.

46. Рассчитайте массу фосфора и объём кислорода (н. у.), необходимых для получения 49,7 г оксида фосфора(V).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(P_2O_5) = 49.7 \text{ г}$

Условия: н. у. (нормальные условия)

Найти:

$m(P) - ?$

$V(O_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции горения фосфора в кислороде, в результате которой образуется оксид фосфора(V), и расставим стехиометрические коэффициенты:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в реакции. Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов (атомные массы округляем: $Ar(P) = 31$, $Ar(O) = 16$):

Молярная масса фосфора: $M(P) = 31 \text{ г/моль}$.

Молярная масса кислорода: $M(O_2) = 2 \cdot 16 = 32 \text{ г/моль}$.

Молярная масса оксида фосфора(V): $M(P_2O_5) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 \text{ г/моль}$.

3. Найдем количество вещества (в молях) оксида фосфора(V) по известной массе, используя формулу $n = m/M$:

$n(P_2O_5) = \frac{m(P_2O_5)}{M(P_2O_5)} = \frac{49.7 \text{ г}}{142 \text{ г/моль}} = 0.35 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим количество вещества фосфора и кислорода, вступивших в реакцию. Соотношение количеств веществ реагентов и продуктов равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$n(P) : n(O_2) : n(P_2O_5) = 4 : 5 : 2$

Исходя из этого соотношения, рассчитаем количество вещества фосфора:

$\frac{n(P)}{4} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \Rightarrow n(P) = \frac{4 \cdot n(P_2O_5)}{2} = 2 \cdot n(P_2O_5)$

$n(P) = 2 \cdot 0.35 \text{ моль} = 0.7 \text{ моль}$

Аналогично рассчитаем количество вещества кислорода:

$\frac{n(O_2)}{5} = \frac{n(P_2O_5)}{2} \Rightarrow n(O_2) = \frac{5 \cdot n(P_2O_5)}{2} = 2.5 \cdot n(P_2O_5)$

$n(O_2) = 2.5 \cdot 0.35 \text{ моль} = 0.875 \text{ моль}$

5. Зная количество вещества фосфора, найдем его массу по формуле $m = n \cdot M$:

$m(P) = n(P) \cdot M(P) = 0.7 \text{ моль} \cdot 31 \text{ г/моль} = 21.7 \text{ г}$

6. Зная количество вещества кислорода, рассчитаем его объём при нормальных условиях (н. у.). Молярный объём газа при н. у. ($V_m$) равен 22.4 л/моль. Используем формулу $V = n \cdot V_m$:

$V(O_2) = n(O_2) \cdot V_m = 0.875 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 19.6 \text{ л}$

Ответ: для получения 49,7 г оксида фосфора(V) потребуется 21,7 г фосфора и 19,6 л кислорода (при н. у.).