Номер 5, страница 120 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 25. Бор. Глава 1. Неметаллы - номер 5, страница 120.

Условие.

5. Напишите термохимическое уравнение реакции горения дибо- рана на воздухе, если известно, что при сгорании 5,6 л газа (н. у.) выделилось 510 кДж теплоты.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Объем диборана, $V(B_2H_6) = 5,6$ л
Выделившаяся теплота, $Q_{выд} = 510$ кДж
Условия: нормальные (н. у.)

$V(B_2H_6) = 5,6 \text{ л} = 5,6 \times 10^{-3} \text{ м}^3$
$Q_{выд} = 510 \text{ кДж} = 510 \times 10^3 \text{ Дж}$
Молярный объем газа при н. у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль} = 0,0224 \text{ м}^3\text{/моль}$

Найти:

Термохимическое уравнение реакции горения диборана.

Решение:

1. Сначала составим уравнение реакции горения диборана ($B_2H_6$) на воздухе (в кислороде, $O_2$). Продуктами горения являются оксид бора(III) ($B_2O_3$) и вода ($H_2O$).

$B_2H_6 + O_2 \rightarrow B_2O_3 + H_2O$

2. Уравняем реакцию, расставив стехиометрические коэффициенты.

- Слева 2 атома бора (B), справа 2 атома бора. Бор уравнен.
- Слева 6 атомов водорода (H). Чтобы уравнять водород, ставим коэффициент 3 перед $H_2O$: $B_2H_6 + O_2 \rightarrow B_2O_3 + 3H_2O$.
- Теперь посчитаем атомы кислорода (O) справа: в $B_2O_3$ их 3, в $3H_2O$ их 3. Всего $3+3=6$ атомов. Чтобы уравнять кислород, ставим коэффициент 3 перед $O_2$.

Итоговое сбалансированное уравнение с указанием агрегатных состояний веществ (диборан и кислород — газы, оксид бора — твердое вещество, вода при горении — газ):

$B_2H_6(\text{г}) + 3O_2(\text{г}) \rightarrow B_2O_3(\text{тв}) + 3H_2O(\text{г})$

3. Найдем количество вещества (в молях) сгоревшего диборана. По условию, газ находится при нормальных условиях, поэтому для расчета используем молярный объем газов $V_m = 22,4$ л/моль.

$\nu(B_2H_6) = \frac{V(B_2H_6)}{V_m} = \frac{5,6 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,25 \text{ моль}$

4. Рассчитаем тепловой эффект реакции ($Q_{р}$), то есть количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 моль диборана согласно уравнению реакции.

Из условия известно, что при сгорании 0,25 моль $B_2H_6$ выделилось 510 кДж теплоты. Составим пропорцию для нахождения теплоты, выделяющейся при сгорании 1 моль $B_2H_6$:

$0,25 \text{ моль } B_2H_6$ — $510 \text{ кДж}$
$1 \text{ моль } B_2H_6$ — $Q_{р}$

$Q_{р} = \frac{1 \text{ моль} \times 510 \text{ кДж}}{0,25 \text{ моль}} = 2040 \text{ кДж}$

5. Теперь мы можем записать полное термохимическое уравнение. Для экзотермических реакций (с выделением тепла) тепловой эффект указывается в правой части уравнения со знаком «+». В термохимических уравнениях знак «→» заменяется на «=».

Ответ:

$B_2H_6(\text{г}) + 3O_2(\text{г}) = B_2O_3(\text{тв}) + 3H_2O(\text{г}) + 2040 \text{ кДж}$