Рассчитайте объём кислорода при н.у., который образовался при разложении 30 г оксида ртути (II) содержащего 10% примесей, если выход кислорода составляет 90% от теоретически возможного.
Дано: m(HgO с прим.)=30 г, ω(примесей)=10%, η=90%
Найти: Vпракт.(O2)-?
Решение
1-й способ
1. Рассчитываем массовую долю чистого оксида ртути (II):
ω(HgO)=100%-ω(примесей)=100%-10%=90%
2. Рассчитываем массу чистого оксида ртути (II):
m(HgO)=ω(HgO)•m(HgO с прим.):100%=90%•30 г:100%=27 г
3. Вычисляем количество вещества чистого оксида ртути (II) массой 27 г по формуле: n=m/M, где M ― молярная масса.
Mr(HgO)=217, поэтому M(HgO)=217 г/моль
n(HgO)=m(HgO)/M(HgO)=27 г : 217 г/моль=0,124 моль
4. Составим химическое уравнение:
2HgO = 2Hg + O2↑
По уравнению реакции n(HgO):nтеор.(O2)=1:2, поэтому
nтеор.(O2)=n(HgO):2=0,124 моль:2=0,062 моль
5. Вычисляем объём кислорода количеством вещества 0,062 моль по формуле: V=n•VM, где VM=22,4 л/моль ― молярный объём.
Vтеор.(O2)=n(O2)•VM=0,062 моль • 22,4 л/моль=1,4 л
6. Рассчитываем практически полученный объём кислорода:
Vпракт.(O2)=Vтеор.(O2)•η:100%=1,4 л•90%:100%=1,26 л
2-й способ
1. Рассчитываем массу примесей в смеси оксида ртути (II):
m(примесей)=ω(примесей)•m(HgO с прим.):100%=10%•30 г : 100%=3 г
2. Рассчитываем массу чистого оксида ртути (II):
m(HgO)=m(HgO с прим.) - m(примесей)=30 г – 3 г=27 г
3. Составим химическое уравнение:
27 г х л
2HgO = 2Hg + O2↑
434 г 22,4 л
Над формулами соединений HgO и O2 записываем вычисленную массу оксида ртути (II) (27 г) и неизвестный объём кислорода (х л), а под формулами соединений ― массу и объём соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении. Для этого вычисляем молярную массу оксида ртути (II) и, соответственно, массу 2 моль, так как с 2 моль оксида ртути (II) HgO образуется 1 моль кислорода (1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л).
M(HgO)=217 г/моль, масса 1 моль=217 г, а масса 2 моль=434 г
х=Vтеор.(O2)=27 г • 22,4 л : 434 г=1,4 л
4. Рассчитываем практический объём кислорода :
Vпракт.(O2)=Vтеор.(O2)•η:100%=1,4 л•90%:100%=1,26 л
Ответ: 1,4 л кислорода.