Номер 12, страница 103 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 10. Металлы - номер 12, страница 103.

Условие.

12. При электролизе расплава хлорида натрия массой $70,2 \text{ г}$ получили хлор, занимающий при нормальных условиях объём $10,08 \text{ л}$. Найдите практический выход данной реакции.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m(NaCl) = 70,2 \text{ г}$

$V_{практ}(Cl_2) = 10,08 \text{ л}$ (при нормальных условиях)

Перевод данных в систему СИ:

$m(NaCl) = 0,0702 \text{ кг}$

$V_{практ}(Cl_2) = 0,01008 \text{ м}^3$

Найти:

$\eta$ (практический выход реакции) - ?

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции электролиза расплава хлорида натрия. На катоде восстанавливается натрий, на аноде окисляются хлорид-ионы с образованием газообразного хлора.

$2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2 \uparrow$

2. Рассчитаем теоретически возможный объем хлора, который может быть получен из 70,2 г хлорида натрия. Для этого сначала найдем количество вещества NaCl.

Молярная масса хлорида натрия (NaCl):

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 \text{ г/моль} + 35,5 \text{ г/моль} = 58,5 \text{ г/моль}$

Количество вещества NaCl в 70,2 г:

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{70,2 \text{ г}}{58,5 \text{ г/моль}} = 1,2 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции определим теоретическое количество вещества хлора ($Cl_2$).

Из стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции видно, что из 2 моль NaCl образуется 1 моль $Cl_2$. Составим пропорцию:

$\frac{n(NaCl)}{2} = \frac{n_{теор}(Cl_2)}{1}$

$n_{теор}(Cl_2) = \frac{n(NaCl)}{2} = \frac{1,2 \text{ моль}}{2} = 0,6 \text{ моль}$

4. Теперь рассчитаем теоретический объем хлора, который соответствует 0,6 моль. При нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа составляет $V_m = 22,4$ л/моль.

$V_{теор}(Cl_2) = n_{теор}(Cl_2) \times V_m = 0,6 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 13,44 \text{ л}$

5. Найдем практический выход реакции ($\eta$). Практический выход — это отношение практически полученного количества (или объема/массы) продукта к теоретически возможному, выраженное в процентах.

Практический объем хлора дан в условии: $V_{практ}(Cl_2) = 10,08 \text{ л}$.

Формула для расчета выхода по объему:

$\eta = \frac{V_{практ}(Cl_2)}{V_{теор}(Cl_2)} \times 100\%$

Подставляем значения:

$\eta = \frac{10,08 \text{ л}}{13,44 \text{ л}} \times 100\% = 0,75 \times 100\% = 75\%$

Ответ: практический выход реакции составляет $75\%$.