Какова будет масса металла, полученного в результате реакции, при которой 3,12 г оксида марганца (IV) реагируют

Тема урока: Реакции и стехиометрия

Пояснение:

Для решения данной задачи, нам необходимо использовать принципы стехиометрии, чтобы определить массу металла, полученного в результате реакции, а также количество реагента, который не вступил в реакцию.

1. Составление уравнения реакции:
Из условия задачи мы знаем, что оксид марганца (IV) реагирует с алюминием. Уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:

`3 MnO2 + 4 Al -> 3 Mn + 2 Al2O3`

2. Расчет количества вещества оксида марганца (IV):
Масса оксида марганца (IV), заданная в задаче, составляет 3,12 г. Чтобы определить количество вещества оксида марганца (IV), мы должны разделить эту массу на его молярную массу. Молярная масса оксида марганца (IV) равна 86,94 г/моль.

`Количество вещества MnO2 = Масса / Молярная масса`
`Количество вещества MnO2 = 3,12 г / 86,94 г/моль`
`Количество вещества MnO2 ≈ 0,0358 моль`

3. Расчет количества вещества алюминия:
В условии задачи также указано, что количество алюминия составляет 0,0425 моль.

4. Определение ограничивающего реагента:
Чтобы определить, какое количество реагента ограничивает реакцию, мы используем соотношение коэффициентов в уравнении реакции. Из уравнения видно, что на 3 моля оксида марганца (IV) требуется 4 моля алюминия. Так как количество алюминия (0,0425 моль) меньше, чем требуется по уравнению (0,0358 моль), алюминий является ограничивающим реагентом.

5. Расчет массы металла, полученного в результате реакции:
Чтобы определить массу металла (Mn), полученного в результате реакции, мы используем соотношение коэффициентов между металлом и алюминием в уравнении реакции.

`Масса Mn = Количество вещества Mn * Молярная масса Mn`
`Масса Mn = 0,0358 моль * 54,94 г/моль` (Молярная масса марганца)
`Масса Mn ≈ 1,97 г`

6. Расчет количества реагента, не вступившего в реакцию:
Чтобы определить количество реагента, не вступившего в реакцию, мы используем разность между количеством реагента, указанным в условии задачи, и количеством реагента, использованным в реакции.

`Количество нереагировавшего Al = Исходное количество Al - Использованное количество Al`
`Количество нереагировавшего Al = 0,0425 моль - 0,0358 моль`
`Количество нереагировавшего Al ≈ 0,0067 моль`

Дополнительный материал:

Уравнение реакции: `3 MnO2 + 4 Al -> 3 Mn + 2 Al2O3`

Масса металла, полученного в результате реакции: 1,97 г

Количество алюминия, не вступившего в реакцию: около 0,0067 моль

Совет:

Для лучшего понимания стехиометрии и решения подобных задач, рекомендуется запомнить основные принципы:

- Уравнение реакции позволяет установить соотношение между реагентами и продуктами.
- Количество вещества может быть вычислено с использованием соотношения между массой и молярной массой.
- Ограничивающий реагент определяет, сколько продукта может быть образовано в реакции.
- Расчет массы продукта осуществляется с использованием соотношения между количеством вещества и молярной массой.

Задание для закрепления:

В результате реакции между 2 молью диоксида углерода (CO2) и избытком водорода (H2) получилось 4 моль метана (CH4). Определите массу метана, полученного в результате реакции, и количество диоксида углерода, которое не вступило в реакцию. (Молярные массы: CO2 = 44 г/моль, CH4 = 16 г/моль)