Номер 1, страница 9 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке. Проверьте себя - номер 1, страница 9.

Условие.

Проверьте себя

1. Вещество, взятое в избытке, определяют, сравнивая между собой

1) массы реагентов

2) объёмы реагентов

3) коэффициенты перед реагентами

4) количества реагентов

Решение.

Решение 2.

1. Для определения вещества, находящегося в избытке (или в недостатке) в химической реакции, необходимо сравнивать количества веществ реагентов, выраженные в молях, с учетом стехиометрических коэффициентов из уравнения реакции. Рассмотрим подробно все предложенные варианты.

1) Сравнивать массы реагентов некорректно. Разные вещества имеют разную молярную массу ($M$). Это означает, что одинаковые массы разных веществ содержат разное количество молей. Химические реакции протекают в определенных мольных соотношениях, а не массовых.
Пример: Реакция горения углерода $C + O_2 \rightarrow CO_2$. Стехиометрическое соотношение реагентов 1:1 по молям. Молярная масса углерода $M(C) = 12$ г/моль, а кислорода $M(O_2) = 32$ г/моль. Если взять 32 г углерода и 32 г кислорода, то их массы равны. Однако количество вещества углерода $n(C) = \frac{m}{M} = \frac{32 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 2.67$ моль, а количество вещества кислорода $n(O_2) = \frac{32 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 1$ моль. Так как для реакции требуется равное количество молей, а у нас $n(C) > n(O_2)$, то кислород находится в недостатке (прореагирует полностью), а углерод — в избытке. Прямое сравнение масс (32 г = 32 г) не дало бы правильного вывода.

2) Сравнивать объёмы реагентов в общем случае также некорректно. Этот метод применим только для газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) согласно закону Авогадро. Для жидкостей и твердых веществ, имеющих разную плотность, сравнение объемов не имеет смысла для определения избытка или недостатка. Поэтому этот метод не является универсальным.

3) Сравнивать коэффициенты перед реагентами бессмысленно без знания исходных количеств веществ. Коэффициенты в уравнении реакции показывают только пропорцию, в которой реагенты вступают в реакцию. Например, в реакции $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$ коэффициент перед водородом (2) больше, чем перед кислородом (1), но это не значит, что водород всегда в избытке. Если взять 1 моль $H_2$ и 10 моль $O_2$, то водород будет в недостатке.

4) Сравнивать количества реагентов (в молях) — это единственно верный и универсальный способ. Алгоритм определения избытка/недостатка следующий:

• Найти количество вещества (число молей, $n$) каждого из реагентов, используя их массы, объемы или другие данные. Формулы для расчета: $n = \frac{m}{M}$ для массы, $n = \frac{V}{V_m}$ для объема газа при нормальных условиях.
• Для каждого реагента разделить найденное количество вещества на его стехиометрический коэффициент из уравнения реакции.
• Сравнить полученные значения. Вещество, для которого это отношение окажется наименьшим, находится в недостатке и определяет количество продукта. Остальные реагенты находятся в избытке.

Этот метод основан на фундаментальном понятии "количество вещества" и является основой всех стехиометрических расчетов в химии.

Таким образом, чтобы определить, какое вещество взято в избытке, необходимо сначала рассчитать количества всех реагентов (в молях) и затем сравнить их с учетом стехиометрии реакции.
Ответ: 4