Номер 824, страница 144 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

824. Хлор каким объёмом (н. у.) может быть получен из хлорида кальция массой 760 г, содержащего по массе 2,55 % примесей, если потери хлора в процессе производства составляют 2,80 %?

Дано:

$m(\text{образца CaCl}_2) = 760 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 2,55 \% = 0,0255$

Потери $Cl_2 (\eta_{\text{потерь}}) = 2,80 \% = 0,0280$

$V_m = 22,4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

$m(\text{образца CaCl}_2) = 760 \text{ г} = 0,760 \text{ кг}$

Найти:

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

Решение:

1. Сначала определим массовую долю чистого хлорида кальция ($CaCl_2$) в образце:

$\omega(\text{чистого CaCl}_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 2,55\% = 97,45\%$

2. Рассчитаем массу чистого хлорида кальция, который вступит в реакцию:

$m(\text{чистого CaCl}_2) = m(\text{образца}) \times \frac{\omega(\text{чистого CaCl}_2)}{100\%} = 760 \text{ г} \times 0,9745 = 740,62 \text{ г}$

3. Запишем уравнение реакции получения хлора из хлорида кальция (методом электролиза расплава):

$CaCl_2 \xrightarrow{\text{электролиз}} Ca + Cl_2 \uparrow$

4. Рассчитаем молярную массу хлорида кальция ($CaCl_2$):

$M(CaCl_2) = M(Ca) + 2 \times M(Cl) = 40,08 + 2 \times 35,45 = 110,98 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (число моль) хлорида кальция:

$n(CaCl_2) = \frac{m(\text{чистого CaCl}_2)}{M(CaCl_2)} = \frac{740,62 \text{ г}}{110,98 \text{ г/моль}} \approx 6,6735 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CaCl_2$ образуется 1 моль $Cl_2$. Следовательно, количество вещества хлора теоретически равно количеству вещества хлорида кальция:

$n_{\text{теор.}}(Cl_2) = n(CaCl_2) \approx 6,6735 \text{ моль}$

7. Теперь можно рассчитать теоретический объем хлора, который мог бы выделиться при 100% выходе (без потерь):

$V_{\text{теор.}}(Cl_2) = n_{\text{теор.}}(Cl_2) \times V_m = 6,6735 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 149,4864 \text{ л}$

8. Учтем потери хлора в процессе производства. Практический выход продукта ($\eta_{\text{практ.}}$) составляет:

$\eta_{\text{практ.}} = 100\% - \eta_{\text{потерь}} = 100\% - 2,80\% = 97,20\% = 0,972$

9. Рассчитаем практический объем полученного хлора:

$V_{\text{практ.}}(Cl_2) = V_{\text{теор.}}(Cl_2) \times \eta_{\text{практ.}} = 149,4864 \text{ л} \times 0,972 \approx 145,30 \text{ л}$

Ответ: объем полученного хлора составляет 145,30 л.