Номер 6, страница 41 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II. Классификация химических реакций. Глава II. Химические реакции - номер 6, страница 41.

Условие.

6. Термохимическое уравнение реакции горения ацетилена$2C_2H_2 + 5O_2 \to 4CO_2\uparrow + 2H_2O + 2610 \text{ кДж}$

Какое количество теплоты выделится при сгорании ацетилена, полученного из 348 г карбида кальция, содержащего 8 % примесей?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Термохимическое уравнение: $2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O + 2610 \text{ кДж}$

$m(\text{образца } CaC_2) = 348 \text{ г}$

$\omega(\text{примесей}) = 8\%$

$m(\text{образца } CaC_2) = 0.348 \text{ кг}$
$Q_1 = 2610 \text{ кДж} = 2610000 \text{ Дж}$

Найти:

$Q - ?$

Решение:

1. Первым шагом определим массу чистого карбида кальция ($CaC_2$) в предоставленном образце. Массовая доля чистого вещества составляет $100\% - 8\% = 92\%$.

$\omega(CaC_2) = 1 - \omega(\text{примесей}) = 1 - 0.08 = 0.92$

Теперь вычислим массу чистого карбида кальция:

$m(CaC_2) = m(\text{образца}) \cdot \omega(CaC_2) = 348 \text{ г} \cdot 0.92 = 320.16 \text{ г}$

2. Ацетилен ($C_2H_2$) получают путем гидролиза карбида кальция. Запишем уравнение этой реакции:

$CaC_2 + 2H_2O \rightarrow C_2H_2\uparrow + Ca(OH)_2$

3. Рассчитаем молярную массу карбида кальция ($CaC_2$), используя относительные атомные массы элементов: $Ar(Ca)=40$, $Ar(C)=12$.

$M(CaC_2) = Ar(Ca) + 2 \cdot Ar(C) = 40 \text{ г/моль} + 2 \cdot 12 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}$

4. Найдем количество вещества (число моль) чистого карбида кальция, из которого будет получен ацетилен:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{320.16 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 5.0025 \text{ моль}$

5. Из уравнения реакции получения ацетилена (пункт 2) видно, что стехиометрическое соотношение между карбидом кальция и ацетиленом составляет 1:1. Это означает, что из 1 моль $CaC_2$ образуется 1 моль $C_2H_2$.

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) = 5.0025 \text{ моль}$

6. Воспользуемся данным термохимическим уравнением горения ацетилена. Оно показывает, что при сгорании 2 моль $C_2H_2$ выделяется 2610 кДж теплоты. Составим пропорцию, чтобы найти количество теплоты ($Q$), которое выделится при сгорании полученного нами количества ацетилена:

При сгорании $2 \text{ моль } C_2H_2$ — выделяется $2610 \text{ кДж}$

При сгорании $5.0025 \text{ моль } C_2H_2$ — выделяется $Q \text{ кДж}$

Решим пропорцию относительно $Q$:

$Q = \frac{5.0025 \text{ моль} \cdot 2610 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 6528.2625 \text{ кДж}$

Округлим полученное значение до десятых.

Ответ: при сгорании ацетилена выделится $6528.3 \text{ кДж}$ теплоты.