Номер 165, страница 39 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

165. Кислород какого объёма (н. у.) необходим для получения из меди оксида меди(II) массой 2,50 г?

Дано:

Масса оксида меди(II), $m(\text{CuO}) = 2,50 \text{ г}$

Молярный объём газа при нормальных условиях (н. у.), $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Объём кислорода, $V(\text{O}_2)$ — ?

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение химической реакции горения меди в кислороде с образованием оксида меди(II):

$2\text{Cu} + \text{O}_2 \xrightarrow{t} 2\text{CuO}$

2. Рассчитаем молярную массу оксида меди(II), $M(\text{CuO})$. Для этого используем относительные атомные массы меди и кислорода из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева.

Относительная атомная масса меди: $Ar(\text{Cu}) \approx 63,5 \text{ а.е.м.}$

Относительная атомная масса кислорода: $Ar(\text{O}) \approx 16 \text{ а.е.м.}$

Молярная масса $CuO$ равна сумме молярных масс атомов, входящих в его состав:

$M(\text{CuO}) = M(\text{Cu}) + M(\text{O}) = 63,5 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 79,5 \text{ г/моль}$

3. Вычислим количество вещества (в молях) оксида меди(II), которое содержится в 2,50 г. Используем формулу $n = m/M$:

$n(\text{CuO}) = \frac{m(\text{CuO})}{M(\text{CuO})} = \frac{2,50 \text{ г}}{79,5 \text{ г/моль}} \approx 0,03145 \text{ моль}$

4. Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества кислорода ($O_2$), вступившего в реакцию.

Из уравнения реакции следует, что для образования 2 моль $CuO$ требуется 1 моль $O_2$. Таким образом, количество вещества кислорода в два раза меньше количества вещества оксида меди(II):

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} n(\text{CuO})$

$n(\text{O}_2) = \frac{1}{2} \times 0,03145 \text{ моль} \approx 0,015725 \text{ моль}$

5. Теперь, зная количество вещества кислорода, можно рассчитать его объём при нормальных условиях (н. у.). По закону Авогадро, 1 моль любого газа при н. у. занимает объём 22,4 л. Формула для расчёта: $V = n \times V_m$.

$V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \times V_m = 0,015725 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} \approx 0,35224 \text{ л}$

6. Округлим полученное значение до трёх значащих цифр, так как исходная масса дана с точностью до трёх значащих цифр (2,50 г).

$V(\text{O}_2) \approx 0,352 \text{ л}$

Ответ: для получения оксида меди(II) массой 2,50 г необходим кислород объёмом 0,352 л (н. у.).