Номер 15, страница 149 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Тестовые задания к главе 4. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 15, страница 149.

Условие.

15. При пиролизе октана образовались только этилен и водород. Объем водорода равен $1 m^3$. Чему равен объем этилена? Объемы газов измерены при одинаковых условиях.

1) $0,25 m^3$

2) $0,5 m^3$

3) $1 m^3$

4) $4 m^3$

Решение.

Решение 2.

Дано:

Реакция: пиролиз октана с образованием этилена и водорода
$V(H_2) = 1 \text{ м³}$
Условия: объемы газов измерены при одинаковых условиях (T, p = const)

Найти:

$V(C_2H_4)$ — ?

Решение:

1. Запишем уравнение реакции пиролиза октана ($C_8H_{18}$) с образованием только этилена ($C_2H_4$) и водорода ($H_2$).

$C_8H_{18} \xrightarrow{t} xC_2H_4 + yH_2$

2. Для нахождения стехиометрических коэффициентов $x$ и $y$ необходимо составить и решить систему уравнений на основе закона сохранения массы (баланса атомов).

Баланс по атомам углерода (C):
В левой части уравнения 8 атомов C. В правой части $2x$ атомов C.
$8 = 2x$
$x = \frac{8}{2} = 4$

Баланс по атомам водорода (H):
В левой части уравнения 18 атомов H. В правой части $4x + 2y$ атомов H.
$18 = 4x + 2y$
Подставим найденное значение $x = 4$:
$18 = 4 \times 4 + 2y$
$18 = 16 + 2y$
$2y = 18 - 16$
$2y = 2$
$y = 1$

3. Таким образом, сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:
$C_8H_{18} \xrightarrow{t} 4C_2H_4 + H_2$

4. Согласно следствию из закона Авогадро, для газов, находящихся в одинаковых условиях (температура и давление), отношение их объемов равно отношению их количеств вещества (стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции).

Из уравнения реакции видно, что из октана образуется 4 моль этилена и 1 моль водорода. Следовательно, их объемы соотносятся как 4 к 1.
$\frac{V(C_2H_4)}{V(H_2)} = \frac{n(C_2H_4)}{n(H_2)} = \frac{4}{1}$

5. Выразим и рассчитаем объем этилена, зная, что объем водорода равен 1 м³:
$V(C_2H_4) = 4 \times V(H_2) = 4 \times 1 \text{ м³} = 4 \text{ м³}$

Ответ: 4 м³