Номер 106, страница 30 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

106. Реакция лития с водой протекает согласно уравнению:

$2Li + 2H_2O = 2LiOH + H_2 \uparrow.$

Чему будет равна масса образовавшегося LiOH и объём (н. у.) выделившегося водорода H_2, если в реакцию с избытком воды вступит литий массой 14,0 г?

Дано:

$m(\text{Li}) = 14,0$ г

$\text{H}_2\text{O}$ - в избытке

Уравнение реакции: $2\text{Li} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{LiOH} + \text{H}_2\uparrow$

$m(\text{Li}) = 14,0 \text{ г} = 0,014 \text{ кг}$

Найти:

$m(\text{LiOH})$ - ?

$V(\text{H}_2)$ (н. у.) - ?

Решение:

1. Рассчитаем молярные массы лития (Li) и гидроксида лития (LiOH). Для расчетов будем использовать округленные значения атомных масс: $Ar(\text{Li}) = 7$, $Ar(\text{O}) = 16$, $Ar(\text{H}) = 1$.

Молярная масса лития:

$M(\text{Li}) = 7$ г/моль.

Молярная масса гидроксида лития:

$M(\text{LiOH}) = Ar(\text{Li}) + Ar(\text{O}) + Ar(\text{H}) = 7 + 16 + 1 = 24$ г/моль.

2. Найдем количество вещества (число моль) лития, вступившего в реакцию, по формуле $n = \frac{m}{M}$:

$n(\text{Li}) = \frac{m(\text{Li})}{M(\text{Li})} = \frac{14,0 \text{ г}}{7 \text{ г/моль}} = 2,0$ моль.

3. По уравнению реакции $2\text{Li} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{LiOH} + \text{H}_2$ определим количество вещества образовавшихся продуктов. Стехиометрические коэффициенты показывают соотношение молей реагентов и продуктов.

Из уравнения следует, что из 2 моль Li образуется 2 моль LiOH и 1 моль $\text{H}_2$. Таким образом, соотношение количеств веществ следующее:

$n(\text{Li}) : n(\text{LiOH}) : n(\text{H}_2) = 2 : 2 : 1$

Рассчитаем количество вещества LiOH:

$n(\text{LiOH}) = n(\text{Li}) = 2,0$ моль.

Рассчитаем количество вещества $\text{H}_2$:

$n(\text{H}_2) = \frac{1}{2} n(\text{Li}) = \frac{1}{2} \times 2,0 \text{ моль} = 1,0$ моль.

4. Вычислим массу образовавшегося гидроксида лития по формуле $m = n \times M$:

$m(\text{LiOH}) = n(\text{LiOH}) \times M(\text{LiOH}) = 2,0 \text{ моль} \times 24 \text{ г/моль} = 48,0$ г.

5. Рассчитаем объём выделившегося водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объём любого газа при н. у. ($V_m$) равен 22,4 л/моль. Используем формулу $V = n \times V_m$:

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \times V_m = 1,0 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 22,4$ л.

Ответ: масса образовавшегося LiOH равна 48,0 г, а объём выделившегося водорода $\text{H}_2$ (при н. у.) равен 22,4 л.