Номер 74, страница 201 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.74. Смесь этана, этилена и ацетилена массой 8,4 г при сгорании на воздухе образует 13,44 л (н. у.) углекислого газа. Найдите массу образовавшейся при этом воды.

Дано:

$m(смеси) = 8,4$ г

$V(CO_2) = 13,44$ л (н. у.)

Смесь: этан (C₂H₆), этилен (C₂H₄), ацетилен (C₂H₂)

Найти:

$m(H_2O) - ?$

Решение:

Все вещества в исходной смеси являются углеводородами, то есть состоят только из атомов углерода (C) и водорода (H). При полном сгорании любого углеводорода весь углерод переходит в углекислый газ ($CO_2$), а весь водород — в воду ($H_2O$).

1. Найдем количество вещества (моль) образовавшегося углекислого газа. Объем одного моля любого газа при нормальных условиях (н. у.) составляет 22,4 л/моль ($V_m$).

$n(CO_2) = \frac{V(CO_2)}{V_m} = \frac{13,44 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,6 \text{ моль}$

2. Определим количество вещества и массу углерода, содержащегося в исходной смеси. Поскольку в одной молекуле $CO_2$ содержится один атом углерода, количество вещества углерода равно количеству вещества углекислого газа.

$n(C) = n(CO_2) = 0,6 \text{ моль}$

Молярная масса углерода $M(C) = 12$ г/моль. Найдем массу углерода в смеси:

$m(C) = n(C) \cdot M(C) = 0,6 \text{ моль} \cdot 12 \text{ г/моль} = 7,2 \text{ г}$

3. Найдем массу водорода в исходной смеси. Масса смеси складывается из массы углерода и массы водорода.

$m(H) = m(смеси) - m(C) = 8,4 \text{ г} - 7,2 \text{ г} = 1,2 \text{ г}$

4. Найдем количество вещества атомов водорода в смеси. Молярная масса атомарного водорода $M(H) = 1$ г/моль.

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{1,2 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 1,2 \text{ моль}$

5. Определим количество вещества и массу образовавшейся воды. Весь водород из смеси перешел в воду. В одной молекуле воды ($H_2O$) содержится два атома водорода, поэтому количество вещества воды будет в два раза меньше количества вещества атомов водорода.

$n(H_2O) = \frac{n(H)}{2} = \frac{1,2 \text{ моль}}{2} = 0,6 \text{ моль}$

Молярная масса воды $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль. Найдем массу образовавшейся воды:

$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 0,6 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 10,8 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся воды равна 10,8 г.