Номер 1, страница 9, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•1. Смесь, содержащую 32 г кислорода и 20 г водорода, подожгли. Сколько граммов воды получилось при этом?

Ответ: 36 г.

1. Дано:

Масса кислорода $m(O_2) = 32$ г

Масса водорода $m(H_2) = 20$ г

Перевод в систему СИ (в килограммы):

$m(O_2) = 0.032$ кг

$m(H_2) = 0.020$ кг

(Для удобства расчетов в химии обычно используются граммы, поэтому дальнейшие вычисления будем проводить в граммах.)

Найти:

Массу воды $m(H_2O)$ - ?

Решение

При сжигании смеси водорода и кислорода происходит химическая реакция с образованием воды. Первым шагом запишем уравнение этой реакции:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Из уравнения видно, что 2 моля водорода реагируют с 1 молем кислорода, образуя 2 моля воды.

Для решения задачи необходимо определить, какое из исходных веществ находится в недостатке (является лимитирующим реагентом), так как именно оно полностью прореагирует и определит количество продукта. Для этого рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого реагента.

Молярные массы реагентов и продукта:

Молярная масса водорода $M(H_2) \approx 2 \times 1 = 2$ г/моль.

Молярная масса кислорода $M(O_2) \approx 2 \times 16 = 32$ г/моль.

Молярная масса воды $M(H_2O) \approx 2 \times 1 + 16 = 18$ г/моль.

Рассчитаем количество вещества (число молей) водорода и кислорода:

Количество вещества кислорода: $n(O_2) = \frac{m(O_2)}{M(O_2)} = \frac{32 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 1$ моль.

Количество вещества водорода: $n(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{20 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 10$ моль.

Теперь определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, на 1 моль кислорода требуется 2 моля водорода. У нас есть 1 моль кислорода, для реакции с которым необходимо $1 \text{ моль} \times 2 = 2$ моль водорода. В наличии у нас 10 моль водорода, что значительно больше, чем требуется. Следовательно, водород находится в избытке, а кислород является лимитирующим реагентом. Расчет количества образовавшейся воды будем вести по кислороду.

Из уравнения реакции следует, что из 1 моля кислорода образуется 2 моля воды. Так как в реакцию вступил 1 моль кислорода, то количество образовавшейся воды равно:

$n(H_2O) = 2 \times n(O_2) = 2 \times 1 \text{ моль} = 2$ моль.

Наконец, рассчитаем массу полученной воды:

$m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = 2 \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = 36$ г.

Ответ: 36 г.