Номер 8, страница 114 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 11. Первоначальные представления об органических веществах - номер 8, страница 114.

Условие.

8. Составьте уравнение водного гидролиза карбида алюминия и рассчитайте, какой объём метана (н. у.) можно получить, используя образец технического карбида алюминия массой 180 г, который содержит 20 % примесей.

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{техн.}(Al_4C_3) = 180$ г
$\omega(примесей) = 20\%$
н. у. (нормальные условия)

$m_{техн.}(Al_4C_3) = 0.18$ кг

Найти:

$V(CH_4)$ — ?

Решение:

1. Сначала составим уравнение реакции водного гидролиза карбида алюминия ($Al_4C_3$). При взаимодействии с водой ($H_2O$) образуется нерастворимый гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) и газообразный метан ($CH_4$). Уравняем реакцию:

$Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 \downarrow + 3CH_4 \uparrow$

2. Далее проведем расчеты. В реакцию вступает только чистый карбид алюминия. Рассчитаем его массовую долю в техническом образце:

$\omega(Al_4C_3) = 100\% - \omega(примесей) = 100\% - 20\% = 80\%$ или $0.8$

3. Найдем массу чистого карбида алюминия, которая вступит в реакцию:

$m(Al_4C_3) = m_{техн.}(Al_4C_3) \cdot \omega(Al_4C_3) = 180 \text{ г} \cdot 0.8 = 144$ г

4. Вычислим молярную массу карбида алюминия, используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы: $A_r(Al) \approx 27$, $A_r(C) \approx 12$.

$M(Al_4C_3) = 4 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot A_r(C) = 4 \cdot 27 + 3 \cdot 12 = 108 + 36 = 144$ г/моль

5. Найдем количество вещества (в молях) карбида алюминия:

$n(Al_4C_3) = \frac{m(Al_4C_3)}{M(Al_4C_3)} = \frac{144 \text{ г}}{144 \text{ г/моль}} = 1$ моль

6. По уравнению реакции определим количество вещества метана. Соотношение количеств веществ $Al_4C_3$ и $CH_4$ равно соотношению их стехиометрических коэффициентов:

$\frac{n(Al_4C_3)}{1} = \frac{n(CH_4)}{3}$

Отсюда количество вещества метана:

$n(CH_4) = 3 \cdot n(Al_4C_3) = 3 \cdot 1 \text{ моль} = 3$ моль

7. Рассчитаем объем метана при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22.4$ л/моль.

$V(CH_4) = n(CH_4) \cdot V_m = 3 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 67.2$ л

Ответ: уравнение реакции: $Al_4C_3 + 12H_2O \rightarrow 4Al(OH)_3 + 3CH_4$; объем метана, который можно получить, равен 67.2 л.