Номер 804, страница 142 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

804. Смесь, состоящую из оксида меди(II) массой 100 г и магния массой 20,8 г, подожгли. Рассчитайте массу полученной меди, если её практический выход составляет 94,0 %.

Дано:

$m(\text{CuO}) = 100 \text{ г}$

$m(\text{Mg}) = 20,8 \text{ г}$

$\eta = 94,0 \% \text{ или } 0,94$

Найти:

$m_{\text{практ.}}(\text{Cu}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции. При поджигании смеси оксида меди(II) с магнием происходит реакция замещения, так как магний является более активным металлом, чем медь, и вытесняет её из оксида:

$\text{Mg} + \text{CuO} \xrightarrow{t} \text{MgO} + \text{Cu}$

Уравнение сбалансировано, соотношение реагентов и продуктов 1:1:1:1.

2. Рассчитаем молярные массы веществ, участвующих в расчётах. Используем относительные атомные массы из периодической таблицы химических элементов: $Ar(\text{Cu}) = 63,5$; $Ar(\text{O}) = 16$; $Ar(\text{Mg}) = 24,3$.

$M(\text{CuO}) = 63,5 + 16 = 79,5 \text{ г/моль}$

$M(\text{Mg}) = 24,3 \text{ г/моль}$

$M(\text{Cu}) = 63,5 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) для каждого из исходных реагентов по формуле $n = m/M$:

$n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{100 \text{ г}}{79,5 \text{ г/моль}} \approx 1,258 \text{ моль}$

$n(\text{Mg}) = \frac{m(\text{Mg})}{M(\text{Mg})} = \frac{20,8 \text{ г}}{24,3 \text{ г/моль}} \approx 0,856 \text{ моль}$

4. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (является лимитирующим). Согласно уравнению реакции, $\text{CuO}$ и $\text{Mg}$ реагируют в мольном соотношении 1:1. Сравним полученные количества веществ:

$n(\text{Mg}) = 0,856 \text{ моль} < n(\text{CuO}) = 1,258 \text{ моль}$

Магний находится в недостатке, следовательно, он прореагирует полностью, и расчёт массы продукта (меди) следует вести по магнию.

5. Рассчитаем теоретическое количество вещества меди, которое может образоваться. По уравнению реакции, из 1 моль $\text{Mg}$ образуется 1 моль $\text{Cu}$. Значит:

$n_{\text{теор.}}(\text{Cu}) = n(\text{Mg}) \approx 0,856 \text{ моль}$

6. Рассчитаем теоретическую массу меди:

$m_{\text{теор.}}(\text{Cu}) = n_{\text{теор.}}(\text{Cu}) \times M(\text{Cu}) \approx 0,856 \text{ моль} \times 63,5 \text{ г/моль} \approx 54,36 \text{ г}$

7. Рассчитаем практическую массу меди, учитывая, что практический выход составляет 94,0%:

$m_{\text{практ.}}(\text{Cu}) = m_{\text{теор.}}(\text{Cu}) \times \eta = 54,36 \text{ г} \times 0,94 \approx 51,1 \text{ г}$

Ответ: масса полученной меди составляет 51,1 г.