Номер 8, страница 9 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 1. Классификация простых веществ. Водород. Глава 1. Неметаллы - номер 8, страница 9.

Условие.

8. Определите массу воды, образующейся при взрыве смеси 12 л водорода и 12 л кислорода (объёмы определены при н. у.).

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(H_2) = 12 \text{ л}$

$V(O_2) = 12 \text{ л}$

Условия: нормальные (н. у.)

$V(H_2) = 12 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$V(O_2) = 12 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

Найти:

$m(H_2O)$

Решение:

1. Запишем сбалансированное уравнение химической реакции образования воды из водорода и кислорода:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Из уравнения следует, что 2 моль водорода реагируют с 1 моль кислорода с образованием 2 моль воды.

2. Согласно закону Авогадро, для газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) соотношение их объемов равно соотношению количеств веществ (молей). Следовательно, объемное соотношение реагентов составляет:

$V(H_2) : V(O_2) = 2 : 1$

3. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент), а какой — в избытке. По условию даны равные объемы газов по 12 л.

Рассчитаем, какой объем кислорода необходим для полного сгорания 12 л водорода:

$V_{необх.}(O_2) = \frac{1}{2} V(H_2) = \frac{1}{2} \times 12 \text{ л} = 6 \text{ л}$

Поскольку в смеси присутствует 12 л кислорода, что больше требуемых 6 л, кислород находится в избытке. Это означает, что водород прореагирует полностью и является лимитирующим реагентом. Дальнейшие расчеты будем вести по количеству водорода.

4. Найдем количество вещества (число молей) водорода объемом 12 л при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. составляет $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{12 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} \approx 0.5357 \text{ моль}$

5. По стехиометрическому соотношению в уравнении реакции, из 2 моль $H_2$ образуется 2 моль $H_2O$. Следовательно, количество вещества образовавшейся воды равно количеству вещества прореагировавшего водорода:

$n(H_2O) = n(H_2) = \frac{12}{22.4} \text{ моль}$

6. Вычислим молярную массу воды ($H_2O$), используя атомные массы элементов (H ≈ 1 г/моль, O ≈ 16 г/моль):

$M(H_2O) = 2 \times M(H) + M(O) = 2 \times 1 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} = 18 \text{ г/моль}$

7. Наконец, рассчитаем массу образовавшейся воды по формуле $m = n \times M$:

$m(H_2O) = n(H_2O) \times M(H_2O) = \frac{12}{22.4} \text{ моль} \times 18 \text{ г/моль} = \frac{216}{22.4} \text{ г} \approx 9.64 \text{ г}$

Ответ: масса образовавшейся воды равна 9,64 г.