Номер 6, страница 30, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Рассчитайте массовую долю выхода продукта (в %) от теоретически возможного, если при взаимодействии 980 г 15%-ного раствора серной кислоты с гидроксидом калия было получено 62,5 г сульфата калия.

Ответ: 25%.

Дано:

$m(р-ра\;H_2SO_4) = 980 \text{ г}$

$\omega(H_2SO_4) = 15\% = 0.15$

$m_{практ}(K_2SO_4) = 62.5 \text{ г}$

Найти:

$\eta(K_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия серной кислоты с гидроксидом калия. В результате реакции нейтрализации образуются соль сульфат калия и вода.

$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

2. Рассчитаем массу чистой серной кислоты, содержащейся в 980 г 15%-ного раствора.

$m(H_2SO_4) = m(р-ра\;H_2SO_4) \cdot \omega(H_2SO_4) = 980 \text{ г} \cdot 0.15 = 147 \text{ г}$

3. Вычислим молярные массы серной кислоты ($H_2SO_4$) и сульфата калия ($K_2SO_4$), используя округленные атомные массы элементов: $Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16, Ar(K)=39$.

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

$M(K_2SO_4) = 2 \cdot 39 + 32 + 4 \cdot 16 = 174 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число молей) серной кислоты. Расчет ведем по кислоте, так как в задаче не указано количество гидроксида калия, что позволяет предположить, что он находится в избытке.

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{147 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 1.5 \text{ моль}$

5. По уравнению реакции, из 1 моль $H_2SO_4$ образуется 1 моль $K_2SO_4$. Таким образом, теоретически возможное количество вещества сульфата калия равно количеству вещества серной кислоты.

$n_{теор}(K_2SO_4) = n(H_2SO_4) = 1.5 \text{ моль}$

6. Рассчитаем теоретически возможную массу сульфата калия ($m_{теор}$), которая получилась бы при 100% выходе реакции.

$m_{теор}(K_2SO_4) = n_{теор}(K_2SO_4) \cdot M(K_2SO_4) = 1.5 \text{ моль} \cdot 174 \text{ г/моль} = 261 \text{ г}$

7. Массовая доля выхода продукта ($\eta$) вычисляется как отношение практической массы продукта к теоретической, выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{практ}(K_2SO_4)}{m_{теор}(K_2SO_4)} \cdot 100\%$

$\eta = \frac{62.5 \text{ г}}{261 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 23.95\%$

Расчет на основе приведенных данных дает результат около 24%. Ответ 25%, указанный в задаче, мог быть получен, если бы в условии была опечатка (например, практическая масса сульфата калия составляла бы 65,25 г).

Ответ: $23.95\%$.