1) При взаимодействии алюминия массой 2,7 г с соляной кислотой образовалась соль массой 13,5 г. Определите выход продукта реакции (%).
2) Железо массой 2 г прореагировало с раствором серной кислоты, в результате чего образовался сульфат железа (II) массой 6,3 г. Рассчитайте выход продукта реакции в процентах.
3) Вычислите массу карбида кальция CaC2, образовавшегося при действии угля на оксид кальция массой 25 г, если выход составляет 82%.
Давайте разберем каждую из задач по отдельности, чтобы понять, как рассчитать выход продуктов реакций.
### Задача 1
**Исходные данные:**
- Масса алюминия (Al) = 2,7 г
- Масса полученной соли = 13,5 г
**Решение:**
1. **Определим теоретическую массу соли.**
Сначала найдем, какая соль могла образоваться и какие вещества вовлечены в реакцию. Например, алюминий может реагировать с соляной кислотой (HCl), образуя хлорид алюминия (AlCl₃).
Реакция:
\[
2 \text{Al} + 6 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{AlCl}_3 + 3 \text{H}_2
\]
Рассчитаем количество моль алюминия:
\[
n(\text{Al}) = \frac{m}{M} = \frac{2,7}{27} = 0,1 \text{ моль}
\]
По стехиометрии реакции видим, что на 2 моль Al получается 2 моль AlCl₃:
\[
n(\text{AlCl}_3 = 0,1 \text{ моль } \Rightarrow m(\text{AlCl}_3) = n \cdot M(\text{AlCl}_3)
\]
Молярная масса AlCl₃:
- Al: 27 г/моль
- Cl: 35,5 г/моль (3 атома)
\[
M(\text{AlCl}_3 = 27 + 3 \cdot 35,5 = 142,5 \text{ г/моль}
\]
Масса образовавшегося AlCl₃:
\[
m(\text{AlCl}_3) = 0,1 \cdot 142,5 = 14,25 \text{ г}
\]
2. **Теперь расчитываем выход продукта реакции:**
\[
\text{Выход} = \left( \frac{\text{фактическая масса}}{\text{теоретическая масса}} \right) \cdot 100\%
\]
\[
\text{Выход} = \left( \frac{13,5}{14,25} \right) \cdot 100\% \approx 94,74\%
\]
### Ответ: Выход продукта реакции составляет примерно 94,74%.
---
### Задача 2
**Исходные данные:**
- Масса железа (Fe) = 2 г
- Масса полученного сульфата железа (II) = 6,3 г
**Решение:**
1. **Запишем реакцию:**
\[
\text{Fe} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{H}_2
\]
Рассчитаем количество моль железа:
\[
n(\text{Fe}) = \frac{2}{56} = 0,03571 \text{ моль}
\]
2. **По уравнению, на 1 моль Fe получается 1 моль FeSO₄.**
Молярная масса FeSO₄:
- Fe: 56 г/моль
- S: 32 г/моль
- O: 16 г/моль (4 атома)
\[
M(\text{FeSO}_4) = 56 + 32 + 4 \cdot 16 = 152 \text{ г/моль}
\]
Найдем теоретическую массу FeSO₄:
\[
m(\text{FeSO}_4) = 0,03571 \cdot 152 \approx 5,43 \text{ г}
\]
3. **Выход:**
\[
\text{Выход} = \left( \frac{6,3}{5,43} \right) \cdot 100\% \approx 115,8\%
\]
### Ответ: Выход продукта реакции составляет примерно 115,8%. (Обратите внимание, что выход больше 100% нереален и может говорить о перерасчете или ошибках в измерениях).
---
### Задача 3
**Исходные данные:**
- Масса оксида кальция (CaO) = 25 г
- Выход = 82%
**Решение:**
1. **Запишем реакцию:**
\[
\text{CaO} + \text{C} \rightarrow \text{CaC}_2
\]
Поскольку 1 моль CaO дает 1 моль CaC₂, найдем количество моль CaO:
\[
n(\text{CaO}) = \frac{25}{56} \approx 0,446 \text{ моль}
\]
2. **Считаем теоретическую массу CaC₂:**
Молярная масса CaC₂:
- Ca: 40 г/моль
- C: 12 г/моль (2 атома)
\[
M(\text{CaC}_2) = 40 + 2 \cdot 12 = 64 \text{ г/моль}
\]
Масса образовавшегося CaC₂:
\[
m(\text{CaC}_2 = n \cdot M(\text{CaC}_2) = 0,446 \cdot 64 \approx 28,54 \text{ г}
\]
3. **Рассчитываем фактическую массу с учетом выхода:**
\[
m_{\text{фактическая}} = m_{\text{теоретическая}} \cdot \frac{\text{выход}}{100} = 28,54 \cdot \frac{82}{100} \approx 23,37 \text{ г}
\]
### Ответ: Масса карбида кальция, образовавшегося в реакции, составляет примерно 23,37 г.
