Номер 1017, страница 162 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1017. Рассчитайте массу нитрида лития, образующегося при взаимодействии лития массой 3,50 г с избытком азота.

Дано:

масса лития $m(Li) = 3,50 \text{ г}$

Азот ($N_2$) взят в избытке.

Перевод в СИ:

$m(Li) = 3,50 \text{ г} = 0,00350 \text{ кг}$

Найти:

массу нитрида лития $m(Li_3N)$

Решение:

Для решения задачи сначала необходимо составить уравнение химической реакции взаимодействия лития с азотом. При этой реакции образуется нитрид лития $Li_3N$.

Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$6Li + N_2 \rightarrow 2Li_3N$

Далее, рассчитаем молярные массы лития (Li) и нитрида лития ($Li_3N$), используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов: $Ar(Li) \approx 6,94 \text{ а.е.м.}$, $Ar(N) \approx 14,01 \text{ а.е.м.}$

Молярная масса лития:

$M(Li) = 6,94 \text{ г/моль}$

Молярная масса нитрида лития:

$M(Li_3N) = 3 \cdot Ar(Li) + Ar(N) = 3 \cdot 6,94 + 14,01 = 20,82 + 14,01 = 34,83 \text{ г/моль}$

Поскольку азот находится в избытке, литий является лимитирующим реагентом, и все расчеты производятся на основе его массы. Найдем количество вещества (число моль) лития:

$n(Li) = \frac{m(Li)}{M(Li)} = \frac{3,50 \text{ г}}{6,94 \text{ г/моль}} \approx 0,5043 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции, из 6 моль лития образуется 2 моль нитрида лития. Таким образом, соотношение количеств веществ $n(Li)$ и $n(Li_3N)$ составляет 6:2 или 3:1.

Найдем количество вещества образовавшегося нитрида лития:

$n(Li_3N) = \frac{n(Li)}{3} = \frac{0,5043 \text{ моль}}{3} \approx 0,1681 \text{ моль}$

Теперь мы можем рассчитать массу нитрида лития, зная его количество вещества и молярную массу:

$m(Li_3N) = n(Li_3N) \cdot M(Li_3N) = 0,1681 \text{ моль} \cdot 34,83 \text{ г/моль} \approx 5,855 \text{ г}$

Исходная масса лития дана с точностью до трех значащих цифр (3,50 г), поэтому и конечный результат следует округлить до трех значащих цифр.

$m(Li_3N) \approx 5,86 \text{ г}$

Ответ: масса нитрида лития, образующегося при реакции, составляет 5,86 г.