Номер 8, страница 127 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 4. Закономерности протекания химических реакций и физико-химических процессов. Параграф 18. Определение тепловых эффектов химических реакций. Закон Гесса - номер 8, страница 127.

Условие.

8. Составьте термохимическое уравнение реакции горения ацетилена. Какое количество теплоты выделится при сгорании ацетилена, полученного из 348 г карбида кальция, содержащего 8 % примесей?

Решение.

Решение 2.

1. Составим термохимическое уравнение реакции горения ацетилена.

Реакция полного сгорания ацетилена ($C_2H_2$) в кислороде ($O_2$) приводит к образованию углекислого газа ($CO_2$) и воды ($H_2O$). Сначала запишем и уравняем химическое уравнение:

$2C_2H_2 + 5O_2 \rightarrow 4CO_2 + 2H_2O$

Тепловой эффект реакции горения 1 моль ацетилена составляет примерно 1300 кДж. Следовательно, при сгорании 2 моль ацетилена, как в нашем уравнении, выделится $2 \times 1300 = 2600 \text{ кДж}$ теплоты. Добавим это значение в уравнение, указав агрегатные состояния веществ (г - газ, ж - жидкость):

Термохимическое уравнение реакции горения ацетилена:

$2C_2H_2(г) + 5O_2(г) = 4CO_2(г) + 2H_2O(ж) + 2600 \text{ кДж}$

2. Рассчитаем количество теплоты, которое выделится при сгорании ацетилена, полученного из 348 г карбида кальция.

Дано:

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

$\omega(\text{примесей}) = 8\% = 0.08$

Найти:

$\text{Q}$ — количество выделившейся теплоты

Решение:

1. Найдем массу чистого карбида кальция ($CaC_2$) в техническом образце.

Массовая доля чистого $CaC_2$ составляет:

$\omega(CaC_2) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 8\% = 92\% = 0.92$

Масса чистого $CaC_2$:

$m(CaC_2) = m(\text{техн. } CaC_2) \times \omega(CaC_2) = 348 \text{ г} \times 0.92 = 319.16 \text{ г}$

2. Запишем уравнение реакции получения ацетилена из карбида кальция при взаимодействии с водой:

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

3. Рассчитаем количество вещества (в молях) чистого карбида кальция.

Молярная масса $CaC_2$:

$M(CaC_2) = 40 \text{ г/моль} + 2 \times 12 \text{ г/моль} = 64 \text{ г/моль}$

Количество вещества $CaC_2$:

$n(CaC_2) = \frac{m(CaC_2)}{M(CaC_2)} = \frac{319.16 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 4.986875 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции получения ацетилена определим количество вещества образовавшегося $C_2H_2$.

Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, из 1 моль $CaC_2$ образуется 1 моль $C_2H_2$. Следовательно:

$n(C_2H_2) = n(CaC_2) = 4.986875 \text{ моль}$

5. Используя термохимическое уравнение горения ацетилена, рассчитаем количество выделившейся теплоты ($\text{Q}$).

Из термохимического уравнения известно, что при сгорании 2 моль $C_2H_2$ выделяется 2600 кДж теплоты. Составим пропорцию:

$\frac{2 \text{ моль } C_2H_2}{2600 \text{ кДж}} = \frac{4.986875 \text{ моль } C_2H_2}{Q}$

Выразим и вычислим $\text{Q}$:

$Q = \frac{4.986875 \text{ моль} \times 2600 \text{ кДж}}{2 \text{ моль}} = 6482.9375 \text{ кДж}$

Округляя до трех значащих цифр, получаем:

$Q \approx 6480 \text{ кДж}$

Ответ: Термохимическое уравнение реакции горения ацетилена: $2C_2H_2(г) + 5O_2(г) = 4CO_2(г) + 2H_2O(ж) + 2600 \text{ кДж}$. При сгорании ацетилена, полученного из заданного количества карбида кальция, выделится 6480 кДж теплоты.