Номер 3, страница 10 - 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 3, страница 10.

Условие.

3. Масса соли, образовавшейся при действии раствора, содержащего $10,95 \text{ г}$ соляной кислоты, на железо массой $5,6 \text{ г}$, равна

1) $12,7 \text{ г}$

2) $38,1 \text{ г}$

3) $16,25 \text{ г}$

4) $25,4 \text{ г}$

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса соляной кислоты $m(\text{HCl}) = 10,95 \text{ г}$
Масса железа $m(\text{Fe}) = 5,6 \text{ г}$

Перевод данных в систему СИ:
$m(\text{HCl}) = 0,01095 \text{ кг}$
$m(\text{Fe}) = 0,0056 \text{ кг}$

Найти:

Массу образовавшейся соли $m(\text{соли}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между железом и соляной кислотой. Железо, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, вытесняет его из кислоты. При реакции с соляной кислотой железо проявляет степень окисления +2, образуя хлорид железа(II).
$\text{Fe} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{FeCl}_2 + \text{H}_2 \uparrow$

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчете. Для этого используем периодическую систему химических элементов.
Молярная масса железа: $M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль}$.
Молярная масса соляной кислоты: $M(\text{HCl}) = 1,008 + 35,45 \approx 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$.
Молярная масса соли, хлорида железа(II): $M(\text{FeCl}_2) = 56 + 2 \cdot 35,5 = 56 + 71 = 127 \text{ г/моль}$.

3. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого из исходных реагентов по формуле $n = m/M$.
Количество вещества железа:
$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{5,6 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,1 \text{ моль}$.
Количество вещества соляной кислоты:
$n(\text{HCl}) = \frac{m(\text{HCl})}{M(\text{HCl})} = \frac{10,95 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$.

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке. Расчет массы продукта реакции следует вести по лимитирующему реагенту.
Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции, на 1 моль железа расходуется 2 моль соляной кислоты.
Для полного взаимодействия 0,1 моль железа потребуется:
$n_{теор}(\text{HCl}) = 2 \cdot n(\text{Fe}) = 2 \cdot 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$.
В наличии имеется 0,3 моль HCl, что больше, чем 0,2 моль ($0,3 \text{ моль} > 0,2 \text{ моль}$). Это означает, что соляная кислота находится в избытке, а железо — в недостатке. Следовательно, расчеты проводим по железу.

5. Рассчитаем количество вещества образовавшейся соли, хлорида железа(II).
Из уравнения реакции видно, что из 1 моль железа образуется 1 моль хлорида железа(II). Соотношение их количеств $n(\text{Fe}) : n(\text{FeCl}_2) = 1 : 1$.
Таким образом, количество вещества образовавшейся соли равно количеству вещества прореагировавшего железа:
$n(\text{FeCl}_2) = n(\text{Fe}) = 0,1 \text{ моль}$.

6. Найдем массу образовавшейся соли, используя формулу $m = n \cdot M$.
$m(\text{FeCl}_2) = n(\text{FeCl}_2) \cdot M(\text{FeCl}_2) = 0,1 \text{ моль} \cdot 127 \text{ г/моль} = 12,7 \text{ г}$.

Полученное значение соответствует варианту ответа 1).

Ответ: 12,7 г.