Номер 327, страница 69 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

327. Водород объёмом (н. у.) $4,48 \text{ дм}^3$ пропустили над нагретой серой массой $5,56 \text{ г}$. Сероводород какой максимальной массой мог образоваться при этом?

Дано:

$V(H_2) = 4,48 \text{ дм}^3$ (н.у.)

$m(S) = 5,56 \text{ г}$

$V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$

$V(H_2) = 4,48 \times 10^{-3} \text{ м}^3$

$m(S) = 5,56 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$V_m = 22,4 \times 10^{-3} \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

$m(H_2S) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия водорода с серой:

$H_2 + S \rightarrow H_2S$

Реакция протекает при нагревании. Коэффициенты в уравнении равны 1, следовательно, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1.

2. Чтобы определить, какой из реагентов находится в избытке, а какой в недостатке (лимитирующий реагент), найдем количество вещества (в молях) для каждого из исходных веществ.

Количество вещества водорода ($H_2$) найдем по формуле для газов при нормальных условиях:

$n = \frac{V}{V_m}$

$n(H_2) = \frac{4,48 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Количество вещества серы (S) найдем по формуле:

$n = \frac{m}{M}$

Молярная масса серы $M(S) \approx 32 \text{ г/моль}$.

$n(S) = \frac{5,56 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,17375 \text{ моль}$

3. Сравним количество молей реагентов. Согласно уравнению реакции, для полного взаимодействия 0,2 моль водорода требуется 0,2 моль серы. В наличии имеется только 0,17375 моль серы.

Поскольку $0,17375 < 0,2$, сера находится в недостатке и является лимитирующим реагентом. Это означает, что максимальное количество продукта (сероводорода) будет определяться количеством серы.

4. По уравнению реакции, из 1 моль серы образуется 1 моль сероводорода ($H_2S$). Следовательно, количество вещества образовавшегося сероводорода равно количеству вещества прореагировавшей серы:

$n(H_2S) = n(S) = 0,17375 \text{ моль}$

5. Теперь найдем максимальную массу сероводорода, которая может образоваться. Для этого вычислим молярную массу $H_2S$:

$M(H_2S) = 2 \times M(H) + M(S) = 2 \times 1 + 32 = 34 \text{ г/моль}$

Масса сероводорода вычисляется по формуле:

$m(H_2S) = n(H_2S) \times M(H_2S)$

$m(H_2S) = 0,17375 \text{ моль} \times 34 \text{ г/моль} = 5,9075 \text{ г}$

Округляя до сотых, получаем 5,91 г.

Ответ: максимальная масса сероводорода, которая могла образоваться, составляет 5,91 г.