Номер 9, страница 148 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Тестовые задания к главе 4. Глава 4. Научные основы химического производства - номер 9, страница 148.

Условие.

9. При пиролизе октан разлагается на этилен и водород. Чему равен общий объём газов, образовавшихся при полном разложении 30 л паров октана? Объёмы газов измерены при одинаковых условиях.

$C_8H_{18} \xrightarrow{\text{пиролиз}} 4C_2H_4 + H_2$

1) 30 л

2) 60 л

3) 120 л

4) 150 л

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 30 \text{ л}$

Найти:

$V_{общ}(\text{продуктов}) - ?$

Решение:

1. Сначала запишем уравнение химической реакции пиролиза октана. Октан ($\text{C}_8\text{H}_{18}$) разлагается на этилен ($\text{C}_2\text{H}_4$) и водород ($\text{H}_2$).

$\text{C}_8\text{H}_{18} \rightarrow \text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2$

2. Теперь необходимо уравнять это уравнение (расставить стехиометрические коэффициенты).

Начнем с атомов углерода (C). В левой части уравнения 8 атомов углерода в молекуле октана. В правой части в молекуле этилена 2 атома углерода. Чтобы уравнять количество атомов углерода, нужно поставить коэффициент 4 перед формулой этилена:

$\text{C}_8\text{H}_{18} \rightarrow 4\text{C}_2\text{H}_4 + \text{H}_2$

Теперь уравняем атомы водорода (H). В левой части 18 атомов водорода. В правой части в четырех молекулах этилена содержится $4 \times 4 = 16$ атомов водорода. Чтобы общее число атомов водорода справа стало равным 18, необходимо добавить еще $18 - 16 = 2$ атома. Это соответствует одной молекуле водорода $\text{H}_2$. Коэффициент перед $\text{H}_2$ равен 1 (обычно не пишется).

Итоговое сбалансированное уравнение реакции:

$\text{C}_8\text{H}_{18(\text{г})} \rightarrow 4\text{C}_2\text{H}_{4(\text{г})} + \text{H}_{2(\text{г})}$

3. В условии задачи сказано, что объемы газов измерены при одинаковых условиях (одинаковые температура и давление). Согласно закону объемных отношений (следствие из закона Авогадро), объемы газов, участвующих в реакции, относятся друг к другу как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения мы видим, что из 1 моля (а значит, и 1 объема) газообразного октана образуется 4 моля (4 объема) этилена и 1 моль (1 объем) водорода. Таким образом, соотношение объемов выглядит так:

$V(\text{C}_8\text{H}_{18}) : V(\text{C}_2\text{H}_4) : V(\text{H}_2) = 1 : 4 : 1$

4. Зная объем исходных паров октана (30 л), мы можем рассчитать объемы продуктов:

Объем образовавшегося этилена: $V(\text{C}_2\text{H}_4) = 4 \times V(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 4 \times 30 \text{ л} = 120 \text{ л}$.

Объем образовавшегося водорода: $V(\text{H}_2) = 1 \times V(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 1 \times 30 \text{ л} = 30 \text{ л}$.

5. Общий объем образовавшихся газов равен сумме объемов этилена и водорода:

$V_{общ} = V(\text{C}_2\text{H}_4) + V(\text{H}_2) = 120 \text{ л} + 30 \text{ л} = 150 \text{ л}$.

Также можно было заметить, что из 1 объема исходного газа образуется $4 + 1 = 5$ объемов газообразных продуктов. Следовательно, итоговый объем будет в 5 раз больше исходного:

$V_{общ} = 5 \times V(\text{C}_8\text{H}_{18}) = 5 \times 30 \text{ л} = 150 \text{ л}$.

Ответ: 150 л.