Практика к уроку «Задача на выход продукта и примеси: задание 28»

Термическое разложение:

$\quad \text{Cu(OH)}_2 \xrightarrow{t} \text{CuO} + \text{H}_2\text{O}$.

Стехиометрия: $1:1$,

$\quad M(\text{Cu(OH)}_2) = 64 + 2(16+1) = 98\ \text{г/моль}$.

Количество вещества гидроксида меди:

$\quad n(\text{Cu(OH)}_2) = \frac{m}{M} = \frac{343}{98} = 3{,}5\ \text{моль}$.

С учётом выхода $70\%$:

$\quad n(\text{CuO}) = 3{,}5 \times 0{,}70 = 2{,}45\ \text{моль}$.

Реакция с серной кислотой:

$\quad \text{CuO} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CuSO}_4 + \text{H}_2\text{O}$.

$n(\text{H}_2\text{SO}_4) = n(\text{CuO}) = 2{,}45\ \text{моль}$.

Масса кислоты: $\quad m(\text{H}_2\text{SO}_4) = n \times M = 2{,}45 \times 98 = 240{,}1\ \text{г}$.

Ответ: $240,1$.

Дано: масса пробы $m_{\text{пр}}=15\,\text{г}$; объём газа $V(\text{NO}_2)=22{,}4\,\text{л}$ (н.у.). При действии конц. $HNO_3$:

$\displaystyle \text{ZnS}+8\text{HNO}_3\to \text{ZnSO}_4+8\text{NO}_2+4\text{H}_2\text{O}$.

$n(\text{NO}2)=\frac{V}{22{,}4}= \frac{22{,}4}{22{,}4}=1{,}00\ \text{моль}$

$\frac{1\ \text{моль ZnS}}{8\ \text{моль NO}_2}\Rightarrow n(\text{ZnS})=\frac{1{,}00}{8}=0{,}125\ \text{моль}$

$M(\text{ZnS})\approx 65{,}4+32{,}1=97{,}5\ \text{г/моль}$

$m(\text{ZnS})=nM=0{,}125\cdot 97{,}5=12{,}1875\ \text{г}\ (\approx 12{,}125\ \text{г при }M=97{,}0)$

$m{\text{примесей}}=m_{\text{пр}}-m(\text{ZnS})=15{,}000-12{,}125=2{,}875\ \text{г}$.

Ответ: $2,875$.

Дано: $V(\text{SO}_2)=200\,\text{л}$, $V(\text{O}_2)=80\,\text{л}$ (одинаковые условия). Реакция: $2\text{SO}_2+\text{O}_2\rightarrow 2\text{SO}_3$.

По объёмам: на $2$ объёма $SO_2$ нужен $1$ объём $O_2$. На $200$ $л$ $SO_2$ нужно $100$ л $O_2$, а есть только $80$ $л$ $\Rightarrow$ ограничивает $O_2$.

Из $1$ объёма $O_2$ образуется $2$ объёма $SO_3$:

$V_{\max}(\text{SO}_3)=2\cdot V(\text{O}_2)=2\cdot 80=160\ \text{л}.$

Ответ: $160$.

Дано: раствор $HNO_3$: $m_{\text{р-ра}}=84\,\text{г}$, $\omega(\text{HNO}3)=60\%$; выделилось $V{\text{факт}}(\text{NO}_2)=5{,}376\,\text{л}$ (н.у.). Реакция с конц. кислотой:

$\text{Cu}+4\text{HNO}_3\rightarrow \text{Cu(NO}_3)_2+2\text{NO}_2+2\text{H}_2\text{O}$.

Мольная доля кислоты:

$m(\text{HNO}3)=\omega\cdot m{\text{р-ра}}=0{,}60\cdot 84=50{,}4\ \text{г},$

$M(\text{HNO}3)=63\ \text{г/моль}.$

$n(\text{HNO}_3)=\frac{50{,}4}{63}=0{,}800\ \text{моль}$.

Из стехиометрии: $4$ $HNO_3\to 2 NO_2$ $\Rightarrow$ $n(\text{NO}_2){\text{теор}}=\dfrac{2}{4}\,n(\text{HNO}3)=\frac{0{,}800}{2}=0{,}400\ \text{моль}$.

$V{\text{теор}}(\text{NO}2)=n\cdot 22{,}4=0{,}400\cdot 22{,}4=8{,}96\ \text{л}$.

Выход:

$\eta=\frac{V{\text{факт}}}{V_{\text{теор}}}\cdot 100\%=\frac{5{,}376}{8{,}96}\cdot 100\%=60\%$.

Ответ: $60$.

Уравнение: $Na_3P + 3HCl \rightarrow 3NaCl + PH_3$

$n(NaCl) = \frac{52.69}{58.44} = 0.902\ \text{моль}$

$n(Na_3P) = \frac{n(NaCl)}{3} = 0.301\ \text{моль}$

$M(Na_3P) = 3\cdot23 + 31 = 100\ \text{г/моль}$

$m_{\text{чист}}(Na_3P) = 0.301 \cdot 100 = 30.1\ \text{г}$.

Так как примеси составляют $40\%$, чистого вещества $60\%$:

$m_{\text{смеси}} = \frac{30.1}{0.6} = 50.2\ \text{г}$.

Ответ: $50$.

Реакция: $2KClO_3 \xrightarrow{\text{кат.}} 2KCl + 3O_2$.

$n(O_2) = \frac{13.44}{22.4} = 0.6\ \text{моль}$

$n(KClO_3) = \frac{2}{3} n(O_2) = 0.4\ \text{моль}$

$M(KClO_3) = 122.5\ \text{г/моль}$.

$m_{\text{чист}}(KClO_3) = 0.4 \times 122.5 = 49.0\ \text{г}$.

$w_{\text{примесей}} = \left(1 — \frac{49.0}{174.5}\right) \times 100\% = 71.9\%$.

Ответ: $72$.

Уравнение: $2Mn(NO_3)_2 = 2MnO + 4NO_2 + O_2$.

$n(NO_2) = \frac{20.16}{22.4} = 0.9\ \text{моль}$

$n(MnO) = \frac{2}{4} n(NO_2) = 0.45\ \text{моль}$

$m_{\text{факт}}(MnO) = 0.45 \times 71 = 31.95\ \text{г}$.

$n_0(Mn(NO_3)2) = \frac{196.9}{179} = 1.1\ \text{моль}$.

$m{\text{теор}}(MnO) = 1.1 \times 71 = 78.1\ \text{г}$.

$\eta = \frac{31.95}{78.1} \times 100\% = 40.9\%$.

Ответ: $41$.

Уравнение: $Al_4C_3 + 12HCl = 3CH_4 + 4AlCl_3$.

$n(Al_4C_3) = \frac{75}{M(Al_4C_3)} = \frac{75}{144} = 0.521\ \text{моль}$.

$n_{\text{теор}}(CH_4) = 3 \times 0.521 = 1.563\ \text{моль}$

$V_{\text{теор}}(CH_4) = 1.563 \times 22.4 = 35.0\ \text{л}$.

$\eta = \frac{2}{35.0} \times 100\% = 5.7\%$.

Ответ: $6$.

Уравнение: $CaC_2 + 2H_2O = Ca(OH)_2 + C_2H_2$.

$n(CaC_2) = \frac{32}{64} = 0.5\ \text{моль}$

$n_{\text{теор}}(C_2H_2) = 0.5\ \text{моль}$

$V_{\text{теор}}(C_2H_2) = 0.5 \times 22.4 = 11.2\ \text{л}$.

$\eta = \frac{10.752}{11.2} \times 100\% = 96\%$.

Ответ: $96$.

Уравнение: $CH_4 \xrightarrow{t} C + 2H_2$.

$V_{\text{теор}}(H_2) = 2 \times 50.4 = 100.8\ \text{л}$

$V_{\text{факт}} = 100.8 \times 0.73 = 73.584\ \text{л}$.

Ответ: $73,584$.

Уравнение: $2Cr + 3S = Cr_2S_3$.

$n(Cr) = \frac{72.8}{52} = 1.4\ \text{моль}$

$n_{\text{теор}}(Cr_2S_3) = \frac{1.4}{2} = 0.7\ \text{моль}$

$M(Cr_2S_3) = 2 \cdot 52 + 3 \cdot 32 = 200\ \text{г/моль}$

$m_{\text{теор}} = 0.7 \times 200 = 140\ \text{г}$

$m_{\text{факт}} = 140 \times 0.54 = 75.6\ \text{г}$.

При растворении в воде осадок $Cr(OH)_3$: $Cr_2S_3 + 6H_2O = 2Cr(OH)_3 + 3H_2S$:

$n(Cr(OH)_3) = 2 \times n(Cr_2S_3) = 1.4\ \text{моль}$

$m(Cr(OH)_3) = 1.4 \times 78.5 \times 0.54 = 77.9\ \text{г}$.

Ответ: $77,9$.

Реакции: $1)CO_2 + C \rightarrow CO \qquad \text{2) } CO + CuO \rightarrow CO_2 + Cu$

$n(CO_2) = \frac{13.44}{22.4} = 0.60\ \text{моль}$

$n_{\text{теор}}(CO) = 0.60\ \text{моль} \quad\Rightarrow\quad$

$n_{\text{факт}}(CO) = 0.60 \times 0.95 = 0.57\ \text{моль}$

$n(Cu) = n(CO) = 0.57\ \text{моль}$

$m(Cu) = n \cdot M = 0.57 \times 64 = 36.48\ \text{г}$.

Ответ: $36,48$.

Уравнение: $Na_3P + 3H_2O = PH_3\uparrow + 3NaOH$.

$n(PH_3) = \frac{8.96}{22.4} = 0.40\ \text{моль}$

$n(Na_3P) = 0.40\ \text{моль}, \quad M(Na_3P) = 3\cdot23 + 31 = 100\ \text{г/моль}$

$m(Na_3P) = 0.40 \times 100 = 40\ \text{г}$

$m(Na_2O) = 50 — 40 = 10\ \text{г}$.

$\omega(Na_2O) = \frac{10}{50} \times 100\% = 20\%$.

Ответ: $20$.

Уравнение: $2H_2S + 3O_2 = 2SO_2 + 2H_2O$.

$n(SO_2) = \frac{2.56}{64} = 0.04\ \text{моль}$

$n(H_2S) = 0.04\ \text{моль}, \quad V(H_2S) = 0.04 \times 22.4 = 0.896\ \text{л}$.

$\varphi(\text{инерт.}) = \frac{1.12 — 0.896}{1.12} \times 100\% = 20\%$.

Ответ: $20$.

Уравнение: $Al_2(SO_4)_3 + 6NaOH = 2Al(OH)_3 + 3Na_2SO_4$.

$m_{\text{чист}} = 57 \times 0.90 = 51.3\ \text{г}$.

$M(Al_2(SO_4)_3) = 342,\quad M(Al(OH)_3) = 78$.

$342\ \text{г}\ Al_2(SO_4)_3 \rightarrow 156\ \text{г}\ Al(OH)_3$

$m(Al(OH)_3) = 51.3 \times \frac{156}{342} = 23.4\ \text{г}$.

Ответ: $23,4$.