Номер 4, страница 10 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Проверьте себя. 1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке - номер 4, страница 10.

Условие.

4. Образец магния, содержащий $4,816 \cdot 10^{23}$ атомов, прореагировал с раствором, содержащим 0,5 моль серной кислоты. Какое количество вещества находится в избытке?

1) 0,3 моль $\text{H}_2\text{SO}_4$

2) 0,3 моль $\text{Mg}$

3) 0,5 моль $\text{H}_2\text{SO}_4$

4) 0,5 моль $\text{Mg}$

Решение.

Решение 2.

Дано:

Число атомов магния $N(Mg) = 4,816 \cdot 10^{23}$

Количество вещества серной кислоты $n(H_2SO_4) = 0,5$ моль

Постоянная Авогадро $N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23}$ моль^-1

Найти:

Какое вещество и в каком количестве находится в избытке.

Решение:

1. Первым шагом запишем уравнение химической реакции между магнием и серной кислотой:

$Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$

Согласно уравнению, стехиометрическое соотношение между магнием (Mg) и серной кислотой (H₂SO₄) составляет 1:1. Это означает, что для полного протекания реакции требуется равное количество моль обоих реагентов.

2. Далее необходимо найти количество вещества магния, используя данное число атомов. Расчет производится по формуле:

$n = \frac{N}{N_A}$

где $n$ — количество вещества (моль), $N$ — число частиц (в данном случае атомов), $N_A$ — постоянная Авогадро.

Вычислим количество вещества магния:

$n(Mg) = \frac{4,816 \cdot 10^{23}}{6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} = 0,8$ моль

3. Теперь сравним полученные количества веществ реагентов:

Количество вещества магния: $n(Mg) = 0,8$ моль.

Количество вещества серной кислоты: $n(H_2SO_4) = 0,5$ моль.

Поскольку $n(Mg) > n(H_2SO_4)$ (0,8 моль > 0,5 моль), а реагенты должны реагировать в соотношении 1:1, делаем вывод, что магний находится в избытке, а серная кислота — в недостатке. Расчеты следует вести по веществу, находящемуся в недостатке, то есть по серной кислоте.

4. Наконец, рассчитаем, какое количество магния останется в избытке. Для реакции с 0,5 моль серной кислоты потребуется 0,5 моль магния.

Количество избыточного магния ($n_{изб}(Mg)$) — это разница между его исходным количеством и количеством, которое вступило в реакцию:

$n_{изб}(Mg) = n_{исходное}(Mg) - n_{прореагировавшее}(Mg)$

$n_{изб}(Mg) = 0,8 \text{ моль} - 0,5 \text{ моль} = 0,3$ моль

Следовательно, после завершения реакции в избытке останется 0,3 моль магния.

Ответ: в избытке находится 0,3 моль Mg.