Английский химик Дж. Пристли получил кислород разложением оксида ртути (II). Напишите уравнение этой реакции. Придумайте и решите задач, в условии которой были бы указаны масса исходного вещества и доля в нем примесей, а требовалось бы найти объем кислорода при известном выходе его от теоретически возможного.

Английский химик Джозеф Пристли действительно получил кислород в 1774 году путем разложения оксида ртути (II), также известного как ртутный (II) оксид (HgO). Уравнение реакции разложения этого вещества выглядит следующим образом:

$2 \text{HgO} \rightarrow 2 \text{Hg} + O_2$

То есть два молекулы оксида ртути разлагаются на два атома ртути и одну молекулу кислорода.

Теперь давайте рассмотрим задачу, в которой нужно будет учесть массу исходного вещества, примеси и выход кислорода.

Задача:

В лаборатории было взято 50 г оксида ртути (II) для проведения реакции разложения. Известно, что в реакции используется не чистый оксид ртути, а смесь, в которой 90% массы составляет сам оксид ртути (II), а 10% — примеси (например, вода или нерастворимые вещества). Найдите объем кислорода, который получится при разложении смеси, если выход кислорода составит 80% от теоретически возможного.

Решение:

1. Находим массу чистого оксида ртути (II): Масса смеси = 50 г. Из них 90% составляет оксид ртути:

   $$\text{Масса HgO} = 50 \, \text{г} \times 0.90 = 45 \, \text{г}$$

2. Находим количество вещества оксида ртути (II): Молекулярная масса ртутного оксида (HgO) = 200,6 г/моль. Количество вещества оксида ртути можно найти по формуле:

   $$n(\text{HgO}) = \frac{\text{масса HgO}}{\text{молекулярная масса HgO}} = \frac{45 \, \text{г}}{200,6 \, \text{г/моль}} \approx 0,224 \, \text{моль}$$

3. По уравнению реакции находим, сколько кислорода выделится: Согласно уравнению реакции, 2 моль HgO дают 1 моль O₂. То есть из 0,224 моль HgO выделится:

   $$n(O_2) = \frac{0,224 \, \text{моль HgO}}{2} = 0,112 \, \text{моль O}_2$$

4. Находим теоретический объем кислорода при стандартных условиях (при нормальных условиях 1 моль газа занимает 22,4 л):

   $$V(O_2) = n(O_2) \times 22,4 \, \text{л/моль} = 0,112 \, \text{моль} \times 22,4 \, \text{л/моль} \approx 2,5 \, \text{л}$$

5. Учитываем выход кислорода (80% от теоретического): Реальный объем кислорода, который выделится, составит 80% от теоретического объема:

   $$V_{\text{реальный}} = 2,5 \, \text{л} \times 0,80 = 2 \, \text{л}$$

Ответ: Объем кислорода, который получится при разложении 50 г смеси оксида ртути (II) с примесями и выходом кислорода 80%, составит 2 литра.