Номер 498, страница 95 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

498. При восстановлении оксида цинка коксом при высокой температуре образуется оксид углерода(II). Составьте уравнение этой химической реакции: $ZnO + C \xrightarrow{t} Zn + CO$. Кокс с массовой долей углерода 92 % и оксид цинка какими массами необходимо взять для получения цинка массой 23 т?

Уравнение химической реакции восстановления оксида цинка коксом (углеродом):

$ZnO + C \xrightarrow{t^{\circ}} Zn + CO$

Для расчета масс реагентов, необходимых для получения 23 т цинка, выполним следующие действия.

Дано:

$m(Zn) = 23 \text{ т}$

$\omega(C \text{ в коксе}) = 92 \% = 0.92$

Перевод в систему СИ (граммы):

$m(Zn) = 23 \cdot 10^6 \text{ г}$

Найти:

$m(ZnO) - ?$

$m(\text{кокса}) - ?$

Решение:

1. Вычислим молярные массы веществ, участвующих в расчете, используя относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов: $Ar(Zn)=65$, $Ar(O)=16$, $Ar(C)=12$.

$M(Zn) = 65 \text{ г/моль}$

$M(C) = 12 \text{ г/моль}$

$M(ZnO) = M(Zn) + M(O) = 65 + 16 = 81 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (в молях) цинка массой 23 т:

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{23 \cdot 10^6 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} \approx 0.35385 \cdot 10^6 \text{ моль}$

3. Согласно уравнению реакции $ZnO + C \rightarrow Zn + CO$, стехиометрические коэффициенты перед реагентами и продуктами равны 1. Следовательно, для получения определенного количества вещества цинка потребуется такое же количество вещества оксида цинка и углерода:

$n(ZnO) = n(C) = n(Zn) \approx 0.35385 \cdot 10^6 \text{ моль}$

4. Рассчитаем массу оксида цинка ($ZnO$), которая потребуется для реакции:

$m(ZnO) = n(ZnO) \cdot M(ZnO) \approx 0.35385 \cdot 10^6 \text{ моль} \cdot 81 \text{ г/моль} \approx 28.662 \cdot 10^6 \text{ г}$

Переведем массу в тонны: $28.662 \cdot 10^6 \text{ г} = 28.662 \text{ т}$.

5. Рассчитаем массу чистого углерода ($C$), необходимого для реакции:

$m(C) = n(C) \cdot M(C) \approx 0.35385 \cdot 10^6 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} \approx 4.246 \cdot 10^6 \text{ г}$

6. Найдем массу кокса, учитывая, что массовая доля чистого углерода в нем составляет 92%:

$m(\text{кокса}) = \frac{m(C)}{\omega(C)} \approx \frac{4.246 \cdot 10^6 \text{ г}}{0.92} \approx 4.615 \cdot 10^6 \text{ г}$

Переведем массу в тонны: $4.615 \cdot 10^6 \text{ г} = 4.615 \text{ т}$.

Ответ: уравнение реакции: $ZnO + C \xrightarrow{t^{\circ}} Zn + CO$. Для получения 23 т цинка необходимо взять ≈28.66 т оксида цинка и ≈4.62 т кокса.