Номер 9, страница 71 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

$m(ZnO) = 16.2 \text{ г}$

$m(C) = 30 \text{ г}$

$m_{практ}(Zn) = 10 \text{ г}$

Перевод в СИ:

$m(ZnO) = 16.2 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$m(C) = 30 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$m_{практ}(Zn) = 10 \times 10^{-3} \text{ кг}$

Найти:

$\eta(Zn)$ - практический выход цинка %

Решение:

1. Запишем уравнение реакции восстановления оксида цинка углеродом. При высокотемпературном восстановлении оксида цинка углеродом образуется металлический цинк и угарный газ:

$ZnO + C \rightarrow Zn + CO$

2. Найдем молярные массы реагентов и продукта (цинка) с использованием данных из периодической таблицы:

$M(Zn) = 65.38 \text{ г/моль}$

$M(O) = 15.999 \text{ г/моль}$

$M(C) = 12.011 \text{ г/моль}$

$M(ZnO) = M(Zn) + M(O) = 65.38 + 15.999 = 81.379 \text{ г/моль}$

3. Рассчитаем количество вещества каждого из исходных реагентов:

$n(ZnO) = \frac{m(ZnO)}{M(ZnO)} = \frac{16.2 \text{ г}}{81.379 \text{ г/моль}} \approx 0.199067 \text{ моль}$

$n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{30 \text{ г}}{12.011 \text{ г/моль}} \approx 2.497711 \text{ моль}$

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно стехиометрии реакции ($ZnO + C \rightarrow Zn + CO$), 1 моль $ZnO$ реагирует с 1 молем $C$.

Поскольку количество $ZnO$ ($0.199067 \text{ моль}$) значительно меньше, чем количество $C$ ($2.497711 \text{ моль}$), оксид цинка ($ZnO$) является лимитирующим реагентом. Это означает, что именно $ZnO$ полностью израсходуется и определит максимальное количество продукта.

5. Рассчитаем теоретическую массу цинка, которая могла бы образоваться при 100% выходе реакции. Так как $ZnO$ является лимитирующим реагентом, количество образовавшегося цинка будет равно количеству $ZnO$:

$n_{теор}(Zn) = n(ZnO) = 0.199067 \text{ моль}$

Теоретическая масса цинка:

$m_{теор}(Zn) = n_{теор}(Zn) \times M(Zn) = 0.199067 \text{ моль} \times 65.38 \text{ г/моль} \approx 13.0125 \text{ г}$

6. Рассчитаем практический выход цинка ($\eta$), используя формулу:

$\eta = \frac{m_{практ}(Zn)}{m_{теор}(Zn)} \times 100\%$

$\eta = \frac{10 \text{ г}}{13.0125 \text{ г}} \times 100\% \approx 76.847\%$

Округляем полученное значение до целого числа, получаем $77\%$.

Ответ:

77%