Номер 4, страница 55 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано:

масса фосфора $\text{m(P) = 6.2 г}$

объем кислорода $\text{V(O_2) = 7.84 дм}^3$ (н.у.)

Перевод в СИ (используемые молярные массы):

Молярная масса фосфора $\text{M(P) = 31 г/моль}$

Молярная масса кислорода $\text{M(O_2) = 32 г/моль}$

Молярный объем газов при н.у. $\text{V_m = 22.4 дм}^3\text{/моль}$

Молярная масса оксида фосфора(V) $\text{M(P_2O_5) = 2 \cdot M(P) + 5 \cdot M(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142 г/моль}$

Найти:

масса оксида фосфора(V) $\text{m(P_2O_5)}$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия фосфора с кислородом с образованием оксида фосфора(V):

$\text{4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5}$

2. Рассчитаем количество вещества каждого из исходных реагентов:

Количество вещества фосфора:

$\text{n(P) = m(P) / M(P)}$

$\text{n(P) = 6.2 г / 31 г/моль = 0.2 моль}$

Количество вещества кислорода (при нормальных условиях):

$\text{n(O_2) = V(O_2) / V_m}$

$\text{n(O_2) = 7.84 дм}^3 \text{ / 22.4 дм}^3\text{/моль = 0.35 моль}$

3. Определим, какое из веществ является лимитирующим реагентом. Для этого сравним соотношение количеств веществ по уравнению реакции с фактическим соотношением:

По уравнению реакции 4 моль фосфора реагируют с 5 моль кислорода. Соотношение $\text{n(P) : n(O_2) = 4 : 5}$.

Для реакции 0.2 моль фосфора потребуется кислорода:

$\text{n(O_2)_{потреб} = n(P) \cdot (5 \text{ моль } O_2 / 4 \text{ моль P}) = 0.2 \text{ моль} \cdot 1.25 = 0.25 \text{ моль}}$

У нас имеется 0.35 моль кислорода, что больше, чем 0.25 моль. Следовательно, кислород находится в избытке, а фосфор является лимитирующим реагентом. Расчет массы продукта будет производиться по фосфору.

4. Рассчитаем количество вещества оксида фосфора(V), образовавшегося в результате реакции, исходя из количества лимитирующего реагента (фосфора):

По уравнению реакции из 4 моль фосфора образуется 2 моль оксида фосфора(V). Соотношение $\text{n(P) : n(P_2O_5) = 4 : 2 = 2 : 1}$.

$\text{n(P_2O_5) = n(P) \cdot (2 \text{ моль } P_2O_5 / 4 \text{ моль P}) = 0.2 \text{ моль} \cdot 0.5 = 0.1 \text{ моль}}$

5. Рассчитаем массу образовавшегося оксида фосфора(V):

$\text{m(P_2O_5) = n(P_2O_5) \cdot M(P_2O_5)}$

$\text{m(P_2O_5) = 0.1 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль} = 14.2 \text{ г}}$

Ответ:

масса оксида фосфора(V) составляет $\text{14.2 г}$.