Номер 3, страница 39 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Дано

масса калия $m(K) = 0,78 \text{ г}$

объем хлора $V(Cl_2) = 0,5 \text{ дм}^3$ (н.у.)

Перевод в СИ

масса калия $m(K) = 0,78 \text{ г} = 0,78 \cdot 10^{-3} \text{ кг}$

объем хлора $V(Cl_2) = 0,5 \text{ дм}^3 = 0,5 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Молярный объем газа при нормальных условиях $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль} = 0,0224 \text{ м}^3/\text{моль}$

Найти:

масса хлорида калия $m(KCl) - ?$

Решение

1. Запишем уравнение химической реакции взаимодействия калия с хлором:

$2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl$

2. Вычислим молярные массы веществ, используя данные периодической системы элементов:

молярная масса калия: $M(K) = 39,0983 \text{ г/моль}$

молярная масса хлора: $M(Cl) = 35,453 \text{ г/моль}$, следовательно $M(Cl_2) = 2 \cdot 35,453 = 70,906 \text{ г/моль}$

молярная масса хлорида калия: $M(KCl) = M(K) + M(Cl) = 39,0983 + 35,453 = 74,5513 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (моли) калия:

$n(K) = \frac{m(K)}{M(K)}$

$n(K) = \frac{0,78 \text{ г}}{39,0983 \text{ г/моль}} \approx 0,01995 \text{ моль}$

4. Найдем количество вещества (моли) хлора при нормальных условиях, используя молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}$:

$n(Cl_2) = \frac{V(Cl_2)}{V_m}$

$n(Cl_2) = \frac{0,5 \text{ дм}^3}{22,4 \text{ дм}^3/\text{моль}} \approx 0,02232 \text{ моль}$

5. Определим, какое из веществ является лимитирующим реагентом, сравнивая стехиометрическое соотношение с фактическим.

Согласно уравнению реакции $2K + Cl_2 \rightarrow 2KCl$, для полного взаимодействия 2 моль калия требуется 1 моль хлора. То есть, соотношение количеств веществ $n(K) : n(Cl_2) = 2 : 1$.

Рассчитаем, сколько моль хлора потребуется для полного реагирования 0,01995 моль калия:

$n_{потреб}(Cl_2) = \frac{1}{2} n(K) = \frac{1}{2} \cdot 0,01995 \text{ моль} = 0,009975 \text{ моль}$

Сравним необходимое количество хлора с имеющимся:

$0,009975 \text{ моль } Cl_2 < 0,02232 \text{ моль } Cl_2$

Поскольку имеющееся количество хлора больше, чем необходимое для реакции со всем калием, калий ($K$) является лимитирующим реагентом, а хлор ($Cl_2$) находится в избытке. Расчет массы продукта будет вестись по лимитирующему реагенту.

6. Рассчитаем количество вещества хлорида калия ($KCl$), образовавшегося по лимитирующему реагенту (калию).

Из уравнения реакции $2K \rightarrow 2KCl$ следует, что количество образовавшегося хлорида калия равно количеству прореагировавшего калия:

$n(KCl) = n(K) = 0,01995 \text{ моль}$

7. Вычислим массу хлорида калия ($KCl$):

$m(KCl) = n(KCl) \cdot M(KCl)$

$m(KCl) = 0,01995 \text{ моль} \cdot 74,5513 \text{ г/моль} \approx 1,4875 \text{ г}$

Округлим результат до трех значащих цифр:

Ответ:

$1,49 \text{ г}$