Номер 3, страница 70 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Какой объём воздуха (н. у.) нужен для сжигания 155 г фосфора, массовая доля оксида фосфора(V) в котором составляет 25 %?

Дано:

Решение:

Дано:

$m(\text{смеси}) = 155 \text{ г}$

$\omega(P_2O_5) = 25\% = 0.25$

$\phi(O_2 \text{ в воздухе}) \approx 21\% = 0.21$

$V_m = 22.4 \text{ л/моль}$ (молярный объем газа при н. у.)

Найти:

$V(\text{воздуха}) - ?$

Решение:

1. В условии задачи указано, что для сжигания взят образец фосфора массой 155 г, в котором массовая доля оксида фосфора(V) составляет 25%. Это означает, что образец является смесью чистого фосфора (P) и оксида фосфора(V) ($P_2O_5$). При сжигании в реакцию с кислородом будет вступать только чистый фосфор, так как оксид фосфора(V) уже является продуктом горения и в данном случае представляет собой инертную примесь.

Запишем уравнение реакции горения фосфора:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Рассчитаем массу чистого фосфора в исходной смеси. Сначала определим массу оксида фосфора(V):

$m(P_2O_5) = m(\text{смеси}) \times \omega(P_2O_5) = 155 \text{ г} \times 0.25 = 38.75 \text{ г}$

Теперь найдем массу чистого фосфора, который будет реагировать:

$m(P) = m(\text{смеси}) - m(P_2O_5) = 155 \text{ г} - 38.75 \text{ г} = 116.25 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества (моль) фосфора. Молярная масса фосфора $M(P)$ равна 31 г/моль.

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{116.25 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} = 3.75 \text{ моль}$

4. Используя уравнение реакции, найдем количество вещества кислорода, необходимого для сжигания фосфора. Согласно стехиометрическим коэффициентам, на 4 моль фосфора требуется 5 моль кислорода.

$n(O_2) = n(P) \times \frac{5}{4} = 3.75 \text{ моль} \times \frac{5}{4} = 4.6875 \text{ моль}$

5. Рассчитаем объем кислорода, который соответствует найденному количеству вещества, при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. ($V_m$) составляет 22.4 л/моль.

$V(O_2) = n(O_2) \times V_m = 4.6875 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 105 \text{ л}$

6. Воздух — это смесь газов, в которой объемная доля кислорода ($\phi(O_2)$) составляет примерно 21%. Найдем объем воздуха, содержащий 105 л кислорода.

$V(\text{воздуха}) = \frac{V(O_2)}{\phi(O_2)} = \frac{105 \text{ л}}{0.21} = 500 \text{ л}$

Ответ: для сжигания 155 г фосфора с указанной примесью потребуется 500 л воздуха (при н. у.).