Номер 938, страница 151 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

938. Железо массой 2,90 г сплавили с серой массой 2,60 г. Затем к реакционной смеси добавили избыток соляной кислоты. Рассчитайте массу образовавшегося сероводорода.

Дано:

$m(\text{Fe}) = 2,90 \text{ г}$

$m(\text{S}) = 2,60 \text{ г}$

Соляная кислота (HCl) в избытке.

Найти:

$m(\text{H}_2\text{S}) - ?$

Решение:

1. Сначала происходит реакция между железом и серой при сплавлении с образованием сульфида железа(II). Запишем уравнение реакции:

$Fe + S \xrightarrow{t} FeS$

2. Чтобы определить, какое из исходных веществ прореагирует полностью, а какое останется в избытке, необходимо рассчитать их количества вещества (в молях). Для этого используем молярные массы, округленные до целых чисел, как это принято в школьных задачах ($Ar(\text{Fe}) = 56$, $Ar(\text{S}) = 32$):

$M(\text{Fe}) = 56 \text{ г/моль}$

$M(\text{S}) = 32 \text{ г/моль}$

Рассчитаем количество вещества железа и серы:

$n(\text{Fe}) = \frac{m(\text{Fe})}{M(\text{Fe})} = \frac{2,90 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} \approx 0,0518 \text{ моль}$

$n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{2,60 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 0,0813 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции $Fe + S \rightarrow FeS$, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1. Сравним полученные количества вещества:

$n(\text{Fe}) < n(\text{S}) \quad (0,0518 \text{ моль} < 0,0813 \text{ моль})$

Это означает, что железо находится в недостатке и прореагирует полностью, а сера взята в избытке. Дальнейшие расчеты продукта реакции (сульфида железа) следует вести по веществу, находящемуся в недостатке, то есть по железу.

4. Количество вещества образовавшегося сульфида железа(II) $FeS$ равно количеству вещества прореагировавшего железа:

$n(\text{FeS}) = n(\text{Fe}) \approx 0,0518 \text{ моль}$

5. Затем к реакционной смеси, состоящей из сульфида железа(II) и избытка серы, добавляют соляную кислоту. Сульфид железа(II) реагирует с соляной кислотой с выделением сероводорода. Элементарная сера с соляной кислотой не взаимодействует.

$FeS + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2S\uparrow$

6. По уравнению этой реакции, из 1 моль $FeS$ образуется 1 моль $H_2S$. Следовательно, количество вещества образовавшегося сероводорода равно количеству вещества сульфида железа:

$n(\text{H}_2\text{S}) = n(\text{FeS}) \approx 0,0518 \text{ моль}$

7. Наконец, рассчитаем массу образовавшегося сероводорода. Для этого найдем его молярную массу:

$M(\text{H}_2\text{S}) = 2 \cdot Ar(\text{H}) + Ar(\text{S}) = 2 \cdot 1 + 32 = 34 \text{ г/моль}$

Теперь вычислим массу сероводорода:

$m(\text{H}_2\text{S}) = n(\text{H}_2\text{S}) \cdot M(\text{H}_2\text{S}) \approx 0,0518 \text{ моль} \cdot 34 \text{ г/моль} \approx 1,7612 \text{ г}$

Исходные данные в задаче даны с тремя значащими цифрами, поэтому ответ следует округлить до трех значащих цифр.

$m(\text{H}_2\text{S}) \approx 1,76 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшегося сероводорода составляет 1,76 г.