Номер 1298, страница 200 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1298. Какой суммарный объём (н. у.) кислорода потребуется для реакции со смесью магния и цинка, массы которых соответственно равны 4,0 и 7,0 г?

Дано:

$m(Mg) = 4,0 \text{ г}$

$m(Zn) = 7,0 \text{ г}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

$V_{общ}(O_2)$ - ?

Решение:

Суммарный объём кислорода, который потребуется для реакции со смесью, равен сумме объёмов кислорода, необходимых для реакции с каждым металлом по отдельности.

1. Запишем уравнения реакций горения магния и цинка в кислороде:

Реакция с магнием:

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

Реакция с цинком:

$2Zn + O_2 \rightarrow 2ZnO$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого металла. Для этого нам понадобятся их молярные массы:

$M(Mg) \approx 24$ г/моль

$M(Zn) \approx 65$ г/моль

Количество вещества магния:

$n(Mg) = \frac{m(Mg)}{M(Mg)} = \frac{4,0 \text{ г}}{24 \text{ г/моль}} \approx 0,167 \text{ моль}$

Количество вещества цинка:

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{7,0 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} \approx 0,108 \text{ моль}$

3. По уравнениям реакций определим количество вещества кислорода, необходимое для окисления каждого металла. Из стехиометрических коэффициентов видно, что на 2 моль каждого металла расходуется 1 моль кислорода ($O_2$).

Количество вещества кислорода для реакции с магнием:

$n_1(O_2) = \frac{1}{2} n(Mg) = \frac{1}{2} \times \frac{4,0}{24} \text{ моль} \approx 0,0833 \text{ моль}$

Количество вещества кислорода для реакции с цинком:

$n_2(O_2) = \frac{1}{2} n(Zn) = \frac{1}{2} \times \frac{7,0}{65} \text{ моль} \approx 0,0538 \text{ моль}$

4. Найдем суммарное количество вещества кислорода:

$n_{общ}(O_2) = n_1(O_2) + n_2(O_2) \approx 0,0833 \text{ моль} + 0,0538 \text{ моль} \approx 0,1371 \text{ моль}$

5. Рассчитаем суммарный объём кислорода. При нормальных условиях (н. у.) молярный объём любого газа $V_m$ равен 22,4 л/моль.

$V_{общ}(O_2) = n_{общ}(O_2) \times V_m$

$V_{общ}(O_2) \approx 0,1371 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 3,07 \text{ л}$

Исходные данные масс даны с двумя значащими цифрами (4,0 и 7,0), поэтому итоговый ответ следует округлить до двух значащих цифр.

$V_{общ}(O_2) \approx 3,1 \text{ л}$

Ответ: суммарный объём кислорода, который потребуется для реакции, равен 3,1 л.