Номер 397, страница 73 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

397. Летучее водородное соединение фосфора называется фосфин. Это бесцветный, очень ядовитый, довольно неустойчивый газ со специфическим запахом. В отсутствии кислорода фосфин при нагревании разлагается на простые вещества. Рассчитайте, какой объём (н. у.) водорода образуется при полном разложении 540 мг фосфина.

Дано:

$m(\text{PH}_3) = 540 \text{ мг}$
Условия нормальные (н. у.)

В системе СИ:

$m(\text{PH}_3) = 0.54 \text{ г}$

Найти:

$V(\text{H}_2) - ?$

Решение:

1. Согласно условию задачи, летучее водородное соединение фосфора, фосфин ($PH_3$), при нагревании разлагается на простые вещества. Это означает, что фосфин распадается на фосфор ($P$) и водород ($H_2$). Составим уравнение химической реакции:

$2\text{PH}_3 \xrightarrow{t} 2\text{P} + 3\text{H}_2$

2. Для дальнейших расчетов нам потребуется молярная масса фосфина. Рассчитаем её, используя относительные атомные массы элементов из Периодической таблицы Д. И. Менделеева: $Ar(P) \approx 31$, $Ar(H) \approx 1$.

$M(\text{PH}_3) = Ar(P) + 3 \cdot Ar(H) = 31 + 3 \cdot 1 = 34 \text{ г/моль}$

3. Теперь мы можем найти количество вещества (число моль) фосфина, масса которого дана в условии. Используем формулу $n = m / M$.

$n(\text{PH}_3) = \frac{m(\text{PH}_3)}{M(\text{PH}_3)} = \frac{0.54 \text{ г}}{34 \text{ г/моль}} \approx 0.01588 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, определим количество вещества водорода, которое выделится в результате разложения. Из уравнения видно, что из 2 моль фосфина образуется 3 моль водорода. Составим пропорцию:

$\frac{n(\text{PH}_3)}{2} = \frac{n(\text{H}_2)}{3}$

Выразим отсюда количество вещества водорода:

$n(\text{H}_2) = \frac{3}{2} \cdot n(\text{PH}_3) = 1.5 \cdot 0.01588 \text{ моль} \approx 0.02382 \text{ моль}$

5. Наконец, рассчитаем объем водорода. По закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) занимает объем $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0.02382 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} \approx 0.5336 \text{ л}$

Округлим полученный результат до трех значащих цифр (как в исходном значении массы 540 мг).

$V(\text{H}_2) \approx 0.534 \text{ л}$

Этот объем также можно выразить в миллилитрах: $0.534 \text{ л} = 534 \text{ мл}$.

Ответ: при полном разложении 540 мг фосфина образуется $0.534 \text{ л}$ (или $534 \text{ мл}$) водорода (н. у.).