Номер 3, страница 94, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Для получения чистого титана используют восстановление $TiCl_4$ натрием. Сколько по массе $TiCl_4$ и $Na$ надо взять для получения 960 г титана?

Ответ: 3800 г $TiCl_4$ и 1840 г $Na$.

Дано:

Масса полученного титана $m(Ti) = 960 \text{ г}$.

Перевод в систему СИ:

$m(Ti) = 0.96 \text{ кг}$

Найти:

Массу тетрахлорида титана $m(TiCl_4)$ — ?

Массу натрия $m(Na)$ — ?

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение химической реакции восстановления титана из его тетрахлорида ($TiCl_4$) с помощью натрия ($Na$). В ходе этой реакции образуется чистый титан ($Ti$) и хлорид натрия ($NaCl$).

Уравнение реакции:

$TiCl_4 + 4Na \rightarrow Ti + 4NaCl$

Из уравнения видно, что для производства 1 моль титана необходим 1 моль тетрахлорида титана и 4 моль натрия.

2. Далее рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчетах. Для этого воспользуемся периодической таблицей химических элементов. Для расчетов будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(Ti) = 48$, $Ar(Na) = 23$, $Ar(Cl) = 35.5$.

Молярная масса титана ($Ti$):

$M(Ti) = 48 \text{ г/моль}$

Молярная масса натрия ($Na$):

$M(Na) = 23 \text{ г/моль}$

Молярная масса тетрахлорида титана ($TiCl_4$):

$M(TiCl_4) = M(Ti) + 4 \cdot M(Cl) = 48 + 4 \cdot 35.5 = 48 + 142 = 190 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число молей) для 960 г титана ($Ti$) по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(Ti) = \frac{m(Ti)}{M(Ti)} = \frac{960 \text{ г}}{48 \text{ г/моль}} = 20 \text{ моль}$

4. Используя стехиометрические коэффициенты из уравнения реакции, определим количество вещества реагентов ($TiCl_4$ и $Na$), необходимых для получения 20 моль титана.

Соотношение количеств веществ по уравнению:

$n(TiCl_4) : n(Na) : n(Ti) = 1 : 4 : 1$

Следовательно, количество вещества тетрахлорида титана равно количеству вещества титана:

$n(TiCl_4) = n(Ti) = 20 \text{ моль}$

Количество вещества натрия в 4 раза больше количества вещества титана:

$n(Na) = 4 \cdot n(Ti) = 4 \cdot 20 = 80 \text{ моль}$

5. Наконец, рассчитаем массы $TiCl_4$ и $Na$, необходимые для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

Масса тетрахлорида титана:

$m(TiCl_4) = n(TiCl_4) \cdot M(TiCl_4) = 20 \text{ моль} \cdot 190 \text{ г/моль} = 3800 \text{ г}$

Масса натрия:

$m(Na) = n(Na) \cdot M(Na) = 80 \text{ моль} \cdot 23 \text{ г/моль} = 1840 \text{ г}$

Ответ: для получения 960 г титана необходимо взять 3800 г $TiCl_4$ и 1840 г $Na$.