Номер 808, страница 142 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

808. Над оксидом меди(II) массой 60,0 г при нагревании пропустили оксид углерода(II) массой 11,2 г. Определите массовую долю меди в полученном твёрдом остатке.

Дано:

масса оксида меди(II) $m(\text{CuO}) = 60,0 \text{ г}$

масса оксида углерода(II) $m(\text{CO}) = 11,2 \text{ г}$

Найти:

массовую долю меди в полученном твёрдом остатке $\omega(\text{Cu}) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции восстановления оксида меди(II) угарным газом (оксидом углерода(II)):

$\text{CuO} + \text{CO} \xrightarrow{t} \text{Cu} + \text{CO}_2$

Согласно уравнению, в результате реакции образуется твёрдое вещество - металлическая медь (Cu), и газообразное вещество - диоксид углерода (CO₂), который улетучивается.

2. Рассчитаем молярные массы реагентов, используя относительные атомные массы: $Ar(\text{Cu}) \approx 64$, $Ar(\text{O}) \approx 16$, $Ar(\text{C}) \approx 12$.

$M(\text{CuO}) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(\text{CO}) = 12 + 16 = 28 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (число молей) для каждого из исходных веществ:

$n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{60,0 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0,75 \text{ моль}$

$n(\text{CO}) = \frac{m(\text{CO})}{M(\text{CO})} = \frac{11,2 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0,40 \text{ моль}$

4. Определим, какое из веществ находится в недостатке. По уравнению реакции, CuO и CO реагируют в мольном соотношении $1:1$. Сравним полученные количества веществ:

$n(\text{CO}) = 0,40 \text{ моль}$

$n(\text{CuO}) = 0,75 \text{ моль}$

Так как $0,40 < 0,75$, оксид углерода(II) находится в недостатке и прореагирует полностью. Оксид меди(II) взят в избытке. Дальнейшие расчеты ведем по веществу в недостатке (CO).

5. Рассчитаем количество вещества и массу меди, которая образуется в результате реакции, а также массу непрореагировавшего оксида меди(II).

Из стехиометрии реакции следует, что количество образовавшейся меди равно количеству прореагировавшего CO:

$n(\text{Cu}) = n(\text{CO}) = 0,40 \text{ моль}$

Масса образовавшейся меди:

$m(\text{Cu}) = n(\text{Cu}) \cdot M(\text{Cu}) = 0,40 \text{ моль} \cdot 64 \text{ г/моль} = 25,6 \text{ г}$

Количество оксида меди(II), вступившего в реакцию, также равно количеству CO:

$n(\text{CuO}_{\text{прореаг.}}) = n(\text{CO}) = 0,40 \text{ моль}$

Количество оставшегося оксида меди(II):

$n(\text{CuO}_{\text{ост.}}) = n(\text{CuO}_{\text{исх.}}) - n(\text{CuO}_{\text{прореаг.}}) = 0,75 \text{ моль} - 0,40 \text{ моль} = 0,35 \text{ моль}$

Масса оставшегося оксида меди(II):

$m(\text{CuO}_{\text{ост.}}) = n(\text{CuO}_{\text{ост.}}) \cdot M(\text{CuO}) = 0,35 \text{ моль} \cdot 80 \text{ г/моль} = 28,0 \text{ г}$

6. Твёрдый остаток после реакции состоит из образовавшейся меди и непрореагировавшего оксида меди(II). Найдем его общую массу:

$m(\text{остатка}) = m(\text{Cu}) + m(\text{CuO}_{\text{ост.}}) = 25,6 \text{ г} + 28,0 \text{ г} = 53,6 \text{ г}$

7. Теперь можно определить массовую долю меди в полученном твёрдом остатке:

$\omega(\text{Cu}) = \frac{m(\text{Cu})}{m(\text{остатка})} \cdot 100\% = \frac{25,6 \text{ г}}{53,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 47,76\%$

Округляя до десятых, получаем $47,8\%$.

Ответ: массовая доля меди в полученном твёрдом остатке составляет $47,8\%$.