Номер 9, страница 86 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

9. Вычислите, какой объём (в л) и какая масса (в кг) оксида углерода(IV) получится при сгорании 5 моль октана (н. у.).

Дано:

Количество вещества октана $n(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 5 \text{ моль}$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Объём оксида углерода(IV) $V(\text{CO}_2)$ (в л) - ?

Массу оксида углерода(IV) $m(\text{CO}_2)$ (в кг) - ?

Решение:

1. Первым шагом составим уравнение реакции полного сгорания октана ($\text{C}_8\text{H}_{18}$). При горении углеводородов в избытке кислорода образуются оксид углерода(IV) ($\text{CO}_2$) и вода ($\text{H}_2\text{O}$).

Схема реакции: $\text{C}_8\text{H}_{18} + \text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O}$

Чтобы найти стехиометрические коэффициенты, уравняем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения:

$2\text{C}_8\text{H}_{18} + 25\text{O}_2 \rightarrow 16\text{CO}_2 + 18\text{H}_2\text{O}$

2. Из сбалансированного уравнения реакции следует, что при сгорании 2 моль октана образуется 16 моль оксида углерода(IV). Таким образом, мольное соотношение между октаном и оксидом углерода(IV) составляет 2:16, или 1:8.

Зная это соотношение, найдем количество вещества ($n$) $\text{CO}_2$, которое образуется при сгорании 5 моль октана:

$\frac{n(\text{C}_8\text{H}_{18})}{2} = \frac{n(\text{CO}_2)}{16}$

$n(\text{CO}_2) = 8 \times n(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 8 \times 5 \text{ моль} = 40 \text{ моль}$

3. Далее рассчитаем объём ($V$) образовавшегося оксида углерода(IV). В задаче указаны нормальные условия (н. у.), при которых молярный объём любого газа ($V_m$) принимается равным 22,4 л/моль.

Объём газа рассчитывается по формуле: $V = n \times V_m$

$V(\text{CO}_2) = 40 \text{ моль} \times 22,4 \text{ л/моль} = 896 \text{ л}$

4. Наконец, рассчитаем массу ($m$) образовавшегося оксида углерода(IV). Для этого сначала определим его молярную массу ($M$).

Используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева ($Ar(\text{C}) \approx 12$, $Ar(\text{O}) \approx 16$), находим молярную массу $\text{CO}_2$:

$M(\text{CO}_2) = M(\text{C}) + 2 \times M(\text{O}) = 12 + 2 \times 16 = 44 \text{ г/моль}$

Масса вещества рассчитывается по формуле: $m = n \times M$

$m(\text{CO}_2) = 40 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} = 1760 \text{ г}$

По условию задачи массу необходимо выразить в килограммах. Учитывая, что $1 \text{ кг} = 1000 \text{ г}$, переводим граммы в килограммы:

$m(\text{CO}_2) = \frac{1760 \text{ г}}{1000 \text{ г/кг}} = 1,76 \text{ кг}$

Ответ: при сгорании 5 моль октана образуется 896 л оксида углерода(IV) объёмом и 1,76 кг массой.