Номер 3, страница 16 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

2. Задачи на примеси и практический выход реакции. Проверьте себя - номер 3, страница 16.

Условие.

3. С каким практическим выходом протекает реакция разложения пероксида водорода, если из 102 г $10\%$ -ного раствора при разложении в присутствии катализатора получили 2,856 л кислорода (н. у.)?

Решение.

Решение 2.

Дано:

$m_{р-ра}(H_2O_2) = 102 \text{ г}$

$\omega(H_2O_2) = 10\% = 0.1$

$V_{практ.}(O_2) = 2.856 \text{ л}$ (н.у.)

$m_{р-ра}(H_2O_2) = 102 \text{ г} = 0.102 \text{ кг}$

$V_{практ.}(O_2) = 2.856 \text{ л} = 2.856 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$\eta$ - ?

Решение:

Уравнение реакции разложения пероксида водорода в присутствии катализатора выглядит следующим образом:

$2H_2O_2 \xrightarrow{кат.} 2H_2O + O_2 \uparrow$

Сначала рассчитаем массу чистого пероксида водорода ($H_2O_2$) в исходном растворе, используя формулу для массовой доли вещества в растворе:

$m(H_2O_2) = m_{р-ра}(H_2O_2) \cdot \omega(H_2O_2) = 102 \text{ г} \cdot 0.1 = 10.2 \text{ г}$

Далее найдем количество вещества пероксида водорода. Молярная масса $H_2O_2$ составляет:

$M(H_2O_2) = 2 \cdot M(H) + 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34 \text{ г/моль}$

Количество вещества $H_2O_2$ равно:

$n(H_2O_2) = \frac{m(H_2O_2)}{M(H_2O_2)} = \frac{10.2 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} = 0.3 \text{ моль}$

Согласно стехиометрии уравнения реакции, из 2 моль $H_2O_2$ образуется 1 моль $O_2$. Следовательно, теоретически возможное количество вещества кислорода, которое может выделиться, равно:

$n_{теор.}(O_2) = \frac{1}{2} n(H_2O_2) = \frac{1}{2} \cdot 0.3 \text{ моль} = 0.15 \text{ моль}$

Теперь вычислим теоретический объем кислорода при нормальных условиях (н.у.), где молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль:

$V_{теор.}(O_2) = n_{теор.}(O_2) \cdot V_m = 0.15 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 3.36 \text{ л}$

Практический выход реакции ($\eta$) определяется как отношение практически полученного объема продукта к теоретически возможному объему, выраженное в процентах:

$\eta = \frac{V_{практ.}(O_2)}{V_{теор.}(O_2)} \cdot 100\%$

Подставляем известные значения:

$\eta = \frac{2.856 \text{ л}}{3.36 \text{ л}} \cdot 100\% = 0.85 \cdot 100\% = 85\%$

Ответ: практический выход реакции составляет 85%.